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-70-图3-1华中Ⅰ型数控铣削系统上电屏幕第三章数控铣削加工第一节数控铣削系统QQ1346928225一、华中Ⅰ型铣削数控系统（一）系统上电屏幕及系统菜单功能华中Ⅰ型数控铣削系统是由华中数控系统有限公司研制开发的，采用基于PC—NC的开放式结构，为用户提供了一个简捷、方便的操作方式，其系统结构如图2-1所示。1.系统上电屏幕在执行华中Ⅰ型铣削数控系统的启动文件后，上电后的系统屏幕显示如图3-1所示。有关说明如下：（1）加工方式：显示系统目前的运行方式，如自动、手动、急停、回零等。（2）加工方式：显示一行正在加工的程序。（3）正文窗口：根据不同的用户界面显示。（4）命令行说明当前画面所处的位置。（5）运行程序索引：显示自动加工中的O代码和N代码（6）工件指令坐标：可选为指令位置/实际位置/剩余进给/跟踪误差/负载电流和机床坐标/工件坐标/相对坐标。（7）按软体键则进入相应的画面。（8）软体键F8、F9在任何画面中有效。（9）在图3-1主画面中，按F10，进入一级菜单扩展功能。在其它画面中F10为返回上一画面。2．系统的菜单功能成功启动系统软件后，屏幕将出现一级菜单，当选择其中的某项功能后，控制系统会显示该功能下的子菜单。同样，可根据该子菜单的内容选择所需功能，该功能的下级菜单将被显示。若要返回上级菜图3-2系统菜单结构-71-单，按F10功能键即可。功能键F8和F9在任何画面都有效，它们被用于设置通道及显示方式、参数等。菜单结构如图3-2所示。3．华中Ⅰ型数控铣床操作面板本系统有NC键盘和铣床操作面板。NC键盘采用计算机键盘，含义和功能与计算机键盘基本相同。铣床操作面板如图3-3所示。（二）系统有关操作系统的有关操作，需结合系统菜单（图3-2），通过铣床操作面板（图3-3）和键盘进行。1．数控系统的运行及停止（１）手动运行它适用于手动参考点返回、手动连续进给、解除超程、对刀和调试机床等。（2）自动运行其操作步骤为：选择主菜单中的“自动加工F1”→“程序选择F1”→在铣床操作面板中，置工作方式波段开关于“自动”加工位置→按下“循环启动”按钮→自动加工开始。在自动运行过程中，想人为退出自动运行状态，此时可按“停止运行F7”按钮，屏幕上提示确认信息“是否退出自动运行Y/N？”，按“Y”键，表明取消运行，其他键不取消运行。（3）程序校验其操作步骤为：选择主菜单中的“自动加工F1”→“程序选择F1”→“程序校验F3”→“显示方式F9”→在铣床操作面板中，置工作方式波段开关于“自动”加工位置→机床锁住、Z轴锁住、MST锁住（这三个键可以不锁住，这时称为“切削模拟”）→按下循环启动按钮→程序校验开始。注意，切削模拟与铣削加工的执行速度相同，只是在切削模拟时，铣床不产生任何动作；而程序校验状态下的执行速度比切削模拟时要快些。2．程序编辑程序管理包括对加工程序的编辑、拷贝、删除、改名等操作。若编辑区已经有程序，则在正文窗口显示正在编辑的程序，此时允许对该程序进行编辑。若编辑区没有程序，则操作步骤如下：选择主菜单中的“程序编辑F2”→“文件管理F1”→选择所需的程序文件或创建新程序，系统将该程序调入编辑区，即可进行有关的编辑→操作后按“程序保存F2”。3．安全防护及报警处理（1）故障诊断选择主菜单基本功能中的“扩展功能F10”→“故障诊断F4”→在故障诊断子菜单中选“报警显示F6”和“错误历史”F7，则可看到有关故障诊断、报警信息。（2）紧急停止如遇涉及人身或设备安全时，须按下机床操作面板上的“急停按钮”，这时铣床停止一切动作。4．华中数控铣削系统的计算机模拟热键图3-3华中Ⅰ型数控铣床操作面板-72-（1）循环启动热键：Shift+Shift（2）进给保持：Ctrl+Alt（3）急停：ScrollLock（4）复位：Ctrl+Alt+Shift（5）单段/自动：CapsLock（6）退出数控系统：Alt+X二、加工型数控铣削系统FANUCOiMate-MB铣削数控系统是由日本FANUC系统有限公司研制开发的。其CRT-MDI面板外形如图3-4所示，其基本功能与数控车削系统FANUC0imate-TB的相同，已在第二章中介绍。第二节数控铣床的分类、组成及工装应用一、数控铣床分类及组成1．数控铣床分类数控铣床一般为轮廓控制（也称连续控制）机床，可以进行直线和圆弧的切削加工(直线、圆弧插补)和准确定位，有些系统还具有抛物线、螺旋线等特殊曲线的插补功能。控制的联动轴数一般为3轴或以上。可以加工各类平面、台阶、沟槽、成形表面、曲面等，也可进行钻孔、铰孔和镗孔。加工的尺寸公差等级一般为IT9～IT7，表面粗糙度值为Ra3.2～0.4μm。（1）按伺服系统控制原理来分类，可分为开环控制、半闭环控制、闭环控制、混合环控制等。（2）按机床主轴的布置形式及机床的布局特点分类，可分为数控卧式铣床（图3-5）、数控立式铣床（图3-6）和数控龙门铣床（图3-7）等。中小型数控铣床一般采用卧式或立式布局，大型数控铣床采用龙门式。数控铣床的工作台一般能实现左右、前后运动，由主轴箱做上下运动。在经济型或简易型数控铣床上，也有采用升降台式结构（图3-8），但进给速度较低。另外，还有数控工具铣床、数控仿形铣床等。2．数控铣床的组成图3-4FANUCOiMate-MBCRT-MDI面板外形图3-5数控卧式铣床图3-6立式床身型数控铣床图3-7数控龙门铣床图3-8数控立式升降台铣床-73-数控铣床主要由控制介质输入装置、数控装置、伺服系统、辅助控制装置和机床本体等组成。二、数控铣床工艺装备的应用与普通铣床的工艺装备相比较，数控铣床工艺装备的制造精度更高、灵活性好、适用性更强，一般采用电动、气动、液压甚至计算机控制，其自动化程度更高。合理使用数控铣床的工艺装备，能提高零件的加工精度。1．数控回转工作台数控回转工作台可以使数控铣床增加一个或两个回转坐标，通过数控系统实现4坐标或5坐标联动，从而有效地扩大工艺范围，加工更为复杂的工件。数控铣床一般采用数控回转工作台。通过安装在机床工作台上，可以实现A、B或C坐标运动，但占据的机床运动空间也较大，如图2-9所示。2．Z轴对刀器Z轴对刀器主要用于确定工件坐标系原点在机床坐标系的Z轴坐标，或者说是确定刀具在机床坐标系中的高度。Z轴对刀器有光电式（图3-10）和指针式等类型，通过光电指示或指针，判断刀具与对刀器是否接触，对刀精度一般可达100.0±0.0025（mm），对刀器标定高度的重复精度一般为0.001～0.002（mm）。对刀器带有磁性表座，可以牢固地附着在工件或夹具上。Z轴对刀器高度一般为50mm或lOOmm。Z轴对刀器的使用方法如下:（1）将刀具装在主轴上，将Z轴对刀器吸附在已经装夹好的工件或夹具平面上。（2）快速移动工作台和主轴，让刀具端面靠近Z轴对刀器上表面。（3）改用步进或电子手轮微调操作，让刀具端面慢慢接触到Z轴对刀器上表面，直到Z轴对刀器发光或指针指示到零位。（4）记下机械坐标系中的Z值数据。（5）在当前刀具情况下，工件或夹具平面在机床坐标系中的Z坐标值为此数据值再减去Z轴对刀器的高度。（6）若工件坐标系Z坐标零点设定在工件或夹具的对刀平面上，则此值即为工件坐标系Z坐标零点在机床坐标系中的位置，也就是Z坐标零点偏置值。图2-9数控回转工作台图3-10光电式Z轴对刀器图3-11偏心式寻边器图3-12迥转式寻边器图3-13光电式寻边器-74-3．寻边器寻边器主要用于确定工件坐标系原点在机床坐标系中的X、Y零点偏置值，也可测量工件的简单尺寸。它有偏心式（图3-11）、迥转式（图3-12）和光电式（图3-13）等类型。偏心式、迥转式寻边器为机械式构造。机床主轴中心距被测表面的距离为测量圆柱的半径值。光电式寻边器的测头一般为10mm的钢球，用弹簧拉紧在光电式寻边器的测杆上，碰到工件时可以退让，并将电路导通，发出光讯号。通过光电式寻边器的指示和机床坐标位置可得到被测表面的坐标位置。利用测头的对称性，还可以测量一些简单的尺寸。4．夹具在数控铣削加工中使用的夹具有通用夹具、专用夹具、组合夹具以及较先进的工件统一基准定位装夹系统等，主要根据零件的特点和经济性选择使用。（1）通用夹具它具有较大的灵活性和经济性，在数控铣削中应用广泛。常用的各种机械虎钳或液压虎钳。如图3-14所示，为内藏式液压角度虎钳、平口虎钳。（2）组合夹具它是机床夹具中一种标准化、系列化、通用化程度很高的新型工艺装备。它可以根据工件的工艺要求，采用搭积木的方式组装成各种专用夹具，如图3-15所示。组合夹具的特点：灵活多变，为生产迅速提供夹具，缩短生产准备周期；保证加工质量，提高生产效率；节约人力、物力和财力；减少夹具存放面积，改善管理工作。组合夹具的不足之处：比较笨重，刚性也不如专用夹具好，组装成套的组合夹具，必须有大量元件储备，开始投资的费用较大。5．数控刀具系统图3-14内藏式液压角度虎钳、平口虎钳图3-15组合夹具的使用（钻孔、铣削）-75-（1）刀柄数控铣床使用的刀具通过刀柄与主轴相连，刀柄通过拉钉和主轴内的拉刀装置固定在轴上，由刀柄夹持传递速度、扭矩。数控铣床刀柄一般采用7：24锥面与主轴锥孔配合定位，这种锥柄不自锁，换刀方便，与直柄相比有较高的定心精度和刚度。数控铣床的通用刀柄分为整体式和组合式两种。为了保证刀柄与主轴的配合与连接，刀柄与拉钉的结构和尺寸均已标准化和系列化，在我国应用最为广泛的是BT40和BT50系列刀柄和拉钉，如图3-16、图3-17所示。相同标准及规格的加工中心用刀柄也可以在数控铣床上使用，其主要区别是数控铣床所用的刀柄上没有供换刀机械手夹持的环形槽。（2）数控铣削刀具与普通铣床的刀具相比较，数控铣床刀具具有制造精度更高，要求高速、高效率加工，刀具使用寿命更长。刀具的材质选用高强高速钢、硬质合金、立方氮化硼、人造金刚石等，高速钢、硬质合金采用TiC和TiN涂层及TiC-TiN复合涂层来提高刀具使用寿命。在结构形式上，采用整体硬质合金或使用可转位刀具技术。主要的数控铣削刀具种类，如图3-18所示。图3-16数控铣床的刀柄和拉钉图3-17数控铣床的通用刀柄图3-18数控铣削刀具-76-数控铣刀种类和尺寸一般根据加工表面的形状特点和尺寸选择，具体选择如表3-1所示。表3-1铣削加工部位及所使用铣刀的类型序号加工部位可使用铣刀类型序号加工部位可使用铣刀类型1平面可转位平面铣刀9较大曲面多刀片可转位球头铣刀2带倒角的开敞槽可转位倒角平面铣刀10大曲面可转位圆刀片面铣刀3T型槽可转位T型槽铣刀11倒角可转位倒角铣刀4带圆角开敞深槽加长柄可转位圆刀片铣刀12型腔可转位圆刀片立铣刀5一般曲面整体硬质合金球头铣刀13外形粗加工可转位玉米铣刀6较深曲面加长整体硬质合金球头铣刀14台阶平面可转位直角平面铣刀7曲面多刀片可转位球头铣刀15直角腔槽可转位立铣刀8曲面单刀片可转位球头铣刀（3）刀具的装卸数控铣床采用中、小尺寸的数控刀具进行加工时，经常采用整体式或可转位式立铣刀进行铣削加工，一般使用7：24莫氏转换变径夹头和弹簧夹头刀柄来装夹铣刀。不允许直接在数控机床的主轴上装卸刀具，以免损坏数控机床的主轴，影响机床的精度。铣刀的装卸应在专用卸刀座上进行，如图3-19所示。第三节数控铣床操作一、经济型数控铣床的操作数控铣床ZJK7532是配有华中Ⅰ型数控系统的三坐标控制、三轴联动的经济型数控铣床，可完成钻削、铣削、镗孔、铰孔等工序。该机床既可进行坐标镗孔，又可精确高效地完成平面内各种复杂曲线的自动加工，如凸轮、样板、冲模、压模、弧形槽等零件。（一）操作面板及其操作机床操作面板如图3-3所示，各操作按钮如下：（1）电源开关用操作面板上的钥匙开、关，，接通或关闭数控系统电源。（2）急停机床运行过程中，当出现紧急情况时，按下“急停”按钮，伺服进给及主轴运转立即停止工作，机床即进入急停状态；通过“急停”按钮按其箭头方向转、抬，可解除急停。（3）超程解除：某轴出现超程，要退出超程状态时，必须在解除急停和点动工作方式的状态下，刀柄卡刀座图3-19卧式装刀卸刀座示意图-7