数控铣、加工中心教案
数控铣、加工中心机床安全操作规程
实训中，同学们容易犯的问题主要有以下几方面，要着重强调：
1、严格遵守劳动纪律，不迟到、不早退、工作中不打闹，坚守岗位；
2、进岗前必须按规定穿戴好劳保用品，不允许戴手套；衣服的扣子要扣好，不准卷袖子或把拉链拉开，女生得戴帽子并头发必须卷在里面。可以举一个由于穿戴问题出现的安全事故。
3、严禁机床在切削或主轴在高速旋转时打开防护门，有同学在练习中想要启动主轴前请你一定记住把防护门关上。
4、机床要求单人单机，不允许那个组的一台机床由几个人共同操作，如有人在操作，请组的其他人等着操作者操作完了以后再由下个同学练习操作，依次练习；
5、不准离岗，更不准串岗，机床在加工过程中必须是两人或两人以上在岗；
6、禁止加工过程中量活、变速，更不能用棉布擦拭工件，也不能清扫机床。
7、工作台台面上、导轨上、防护罩上不得有异物。
数控铣、加工中心机床操作实训
一、数控铣、加工中心机床结构
1）数控铣、加工中心外形如图2.1.1和图2.1.2所示
图2.1.1数控铣床图2.1.2加工中心2）数控铣、加工中心基本结构：
XK713：X—铣床、K—数控、71—立式工作台不升降、3—最大加工宽度为300mm。
1手轮2急停旋钮3控制面板4底座5防护门
6伺服电机7主轴8床身9平口虎钳
a刀具库b警报器（a和b为加工中心特有结构）
二、数控铣、加工中心控制面板介绍如图2.1.3和图2.1.4所示
三、FANUCO系统数控铣、加工中心机床基本操作
⑴开关机。一般数控铣、加工中心机床要求有配气装置，所以首先供气。然后按如下程序开机：机床后面的电源总开关ON（顺时针从垂直位置旋转到水平位置）操作面板PowerON（白色按钮）急停按钮向右旋转跳起，当CRT显示坐标画面时，开机成功。关机时，先将各种坐标轴移到中间位置，按下急停按钮后，再按下操作面板PowerOFF（黑色按钮），最后关掉电源总开关。
⑵机床回参考点。按“POS”坐标键，在“综合坐标”页面中检查各轴是否有足够的回零距离（回零距离大于50mm），否则，可用“手动移动”或“手轮移动”两种方式移动相应的轴至足够的距离，再按“回参考点键”，一般先回Z轴，再回X轴和Y轴。如Z轴回零：选择“Z”,再按“+”键，当Z轴的机械坐标轴变为0，Z轴回零完成，再回“Y”轴，“X”轴直到三个坐标轴的机械坐标显示为0则回零成功，否则回零无效，重新回零。
在以下几种情况下，机床必须回参考点：
a、开机后；
b、按下紧急停止按钮后；
c、机械锁定解除后。
一、关于顺铣与逆铣
在铣刀与工件的接触处，工件运动方向与刀具旋转方向相同时为顺铣，工件运动方向与刀具旋转方向相反时为逆铣。如图3.2.1
图3.2.1顺铣与逆铣
顺铣与逆铣的选择
顺铣有利于提高刀具的耐用度和工具装夹的稳定性，但容易引起工作台窜动，甚至造成事故。顺铣的加工范围应是无硬皮的工件表面，精加工时，铣削力较小，不易引起工作台窜动，多用顺铣，同时顺铣时无滑行现象，加工后的表面质量比逆铣好，对难加工材料的铣削，采用顺铣可以减小切削变形，降低切削力和功率。
逆铣多用于粗加工，在铣床上加工有硬皮的铸件、锻件毛坯时，一般采用逆铣。
二、零件的定位与装夹实训
数控机床上要进行各种零件的加工，必须配备机床附件及刀具。数控铣、加工中心常配有的附件有：数控回转工作台、数控分度头、对刀器、工件测量头，附件设备主要有：机外对刀仪。数控机床与附件结合可以大大扩大机床的加工范围。
机用平口虎钳。机用平口虎钳主要有普通机用平口虎钳、精密机
用平口虎钳、可倾机用平口虎钳及快速
夹紧机用平口虎钳。在数控机床中普通
机用平口虎钳如图3.2.1所示。
图3.2.1虎钳
三、刀具准备实训
1）刀具知识
刀具的切削过程是非常复杂的，影响因素很多。在铣削加工时，刀具材料的性能、刀具类型、刀具几何参数、切削速度、、切削深度和进给量等都影响刀具切削力，从而影响整个工艺系统，最终影响加工质量。在数控铣、加工中心机床上进行加工，其主轴转速比普通机床的主轴转速至少要高1~2倍。因此在是数控铣、加工中心上进行加工，选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件表面的尺寸相适宜。咱们本次实训的刀具材料主要有：高速钢、硬质合金材料。
平面铣削应选用硬质合金端铣刀或立铣刀。一般采用二次走刀，第一次走刀最好用端铣刀粗铣，工件表面连续走刀选好每次走刀的宽度和铣刀的直径，使接痕不影响精铣精度。因此加工余量大又不均匀时，铣刀直径要选小些。精加工时铣刀直径要选大些，最好能够包容加工面的整个宽度。
铣削盘类零件的周边轮廓一般采用立铣刀，所用立铣刀的刀具半径一定要小于零件内轮廓的最小曲率半径，一般取最小曲率半径的0.8~0.9倍即可。零件的加工高度（Z方向的吃刀深度）最好不要超过
刀具的半径。
钻孔时，要用中心钻打中心孔，用以引正钻头，先用较小的钻头钻孔至所需深度，再用较大的钻头进行钻孔，最后用所需钻头进行加工，以保证孔的精度。
数控铣、加工中心机床常用刀柄如图3.3.1所示。刀柄与主轴孔的配合锥面一般采用7:24的锥柄，因为这种锥柄不能自锁、换刀方便与直柄相比有较高的定心精度和刚度。
3.3.1数控铣、加工中心机床常用刀柄
整体式（TSG）数控刀具系列
整体式数控刀具系列种类繁多，基本能满足各种加工要求，其标准为JB/GQ5010-1983《TSG工具系列型式与尺寸》。TSG工具系列中的刀柄。其代号由四部分组成，各部分的含义如下：
BT 40—ER 32—100
表示刀柄的工作长度
表示工具的规格
表示工具的用途代号
对圆锥柄表示锥度规格，对圆柱表示直径
表示工具柄部型号，代号见表3.3.2
表3.3.2工具柄部型式代号
2）立铣刀刀夹头的种类及安装
数控机床加工模具等复杂零件的情况较多。模具加工常用的铣刀是由立铣刀演变而成的。下面以立铣刀为例，介绍其安装、调试和选择。
①立铣刀夹头的种类。立铣刀一般安装在铣刀夹头上，常用的铣刀夹头有两种：弹簧铣夹头和强力铣夹头。见图3.3.3和图3.3.4
图3.3.3弹簧铣夹头及卡簧图3.3.4强力铣夹头及卡簧
②弹簧夹头的安装。见图3.3.5和图3.3.6
在安装弹簧夹头前，将卡簧、螺母、螺纹部分及定位面、夹套锥面清理干净。注意：安装弹簧铣夹头时将刀柄盖拧开，必须先将卡簧卡进刀柄盖里面以定位，再将刀柄盖拧上，然后再将刀具放进，刀刃底部距离卡簧有6~8mm即可。安装强力铣夹头是切记勿敲击。见图3.3.7和图3.3.8
图3.3.5刀具零件图图3.3.6刀具安装图
图3.3.7弹簧铣夹头的安装顺序
图3.3.8强力铣夹头的安装方法
数控铣、加工中心对刀实训
当工件以及刀具都安装好后，用试切法对刀，可按下述步骤进行对刀操作：
先进行回零操作（参考上面的回参考点）
1）以毛坯孔或外形的对称中心为对刀位置点
如图4.1.1所示，先后定位到工件外（内）边缘正对的两侧表面，记下对应的X1、X2、Y1、Y2坐标值，则对称中心在机械坐标系中应是[（X1+ X2）/2,( Y1+ Y2)/2].此时将得出的机械坐标值输入工件坐标系中，假如程序调用G54坐标系，就将得出的数值输入到坐标系G54 X＿ Y＿里面。X轴对刀操作图如4.1.2所示。
图4.1.1工作对称中心处的对刀
图4.1.2 X轴左边对刀图4.1.2 X轴右边对刀
2）以毛坯相互垂直的基准边线的交点为对刀位置点。如图4.1.3所示。
图4.1.3对刀操作时的坐标位置关系
①按X、Y轴移动方向键，令刀具移动到工件左（或右）侧空位上方。（注意：移动到的距离要离工件左（或右）侧远点）再让刀具下降，最后调整移动X轴，使刀具圆周刃口接触工件左(或右)侧面，记下此时刀具在机床坐标系中的X坐标X a或者打开坐标系页面将光标放到程序调用的坐标系下，输入X0,按CRT的扩展键上测量键即可。然后直接将Z轴拉起，远离工件。
②用同样的方法调整移动到刀具圆周刃口接触工件的前（或后）侧面，对刀方法同X轴对刀一样.
3）Z轴坐标原点在工件表面或底面的对刀方法
将刀具移动至工件表面上方，（Z轴对刀的位置最好选用在工件待加工表面上）慢慢下降Z轴，靠近工件时将手轮倍率调整为“×1”，再降直到有切削出来，这时将手轮上的轴选择开关拧到“0”的位置，
主轴不动，打开坐标系页面，将光标移动至。如G54 Z＿，输入Z0，按“CRT”界面上的软键“测量键”。如果坐标原点在底面。工件厚度为“H”则输入ZH，按“测量键”即可。以上两种方法X、Y、Z轴对刀，都要将主轴旋转。
数控铣、加工中心机床程序编制
如图5.1.1所示，毛坯尺寸为100×100×40的铝合金材料，要求加工出图纸中平面外轮廓，工件六个面已铣削，尺寸已为90×90×30，其尺寸和表面粗糙度等要求均已符合图纸要求。
图5.1.1平面轮廓铣削加工
1）工艺分析
零件材料为铝合金，要求加工外轮廓，从图中可以看到轮廓的周边曲线和粗糙度要求较高，零件的装夹采用平口虎钳装夹。加工方案为用立铣刀铣外形。将工件坐标系G54 “Z0”建立在工件表面、“X0、Y0”建立在工件的对称中心处。利用前面讲的试切法对刀，设定X、Y、Z的零点。
2）刀具的选择
所选刀具为φ10mm立铣刀（可以是两刃立铣刀或三刃立铣刀）3）切削参数的选择
表1为各刀具的切削速度和进给速度
表1 各工序刀具的切削参数
4）程序编制（FANUC系统程序）
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O0001；程序名
G00 G90 G94 G40 G80 G17；程序初始化
M03 S600；主轴正转，转速600r/min
G54 G00 X-80 Y-80；建立工件坐标系快速定位
G00 Z50；快速将Z轴走到安全高度
M08；切削液开
G00 Z-4.5；下刀，深度留余量0.5mm
G41 G01 X-35 Y-60 D01 F80；建立左刀补D01=5.5，轮廓留余量
0.5mm
G01 Y35；去余量加工正方形（尺寸71×71×4.5）X35；
Y-35；
X-50；切出
G40 X-80 Y-80；取消刀具半径补偿
G00 Z100；Z轴快速退刀