数控机床编程与操作基础培训教材

1、数控铣削的主要加工对象：
1）平面类零件 加工面平行或垂直于水平面，或加工面与水平面的夹角为定角的零件为
平面类零件(见图1)。其特点是各个加工面是平面，或可以展开成平面。 2）变斜角类零件
加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件称为变斜角类零件（图2）。 变斜角类零件的变斜角加工面不能展开为平面，但在加工中，加工面与铣 刀圆周接触的瞬间为一条线。最好采用四坐标或五坐标数控铣床摆角加工。 3）曲面类零件
大拇指—X坐标；食指—Y坐标；中指—Z坐标；
各指的指向为该坐标的正方向；
右手螺旋定则（大拇指的指向为各坐标的正向，四指的旋 转方向为旋转坐标的正向）
决定围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标，用A、B、C表示；
(a)右手直角坐标系统
(b)X、Y、Z移动轴 A、Ｂ、Ｃ旋转轴
数控立式铣床的坐标系
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（3）坐标轴方向的确定 Z坐标：
规定平行于主轴轴线（若没有主轴，则规定垂直于 工件装夹表面）的坐标为Z坐标；
若有几根主轴，则Z坐标为平行与垂直于工件装夹表 面的一根主轴；
若主轴能摆动（在摆动范围内），Z坐标就是只与标 准坐标系的一个坐标平行的坐标或是能与标准坐标系 的多个坐标平行，但垂直于工件装夹表面的坐标；
三、数控铣床的用途
一般的数控铣床是指规格较小的升降台式数控铣床，数控 铣床多为三坐标、两轴联动的机床。
一般情况下，在数控铣床上只能用来加工平面曲线的轮廓。 与普通铣床相比，数控铣床的加工精度高，精度稳定性好， 适应性强，操作劳动强度低，特别适应于板类、盘类、壳具类、 模具类等复杂形状的零件或对精度保持性要求较高的中、小批 量零件的加工。
加工面为空间曲面的零件称为曲面类零件(如图3)。曲面类零件的加工 面不能展开为平面，加工时，加工面与铣刀始终为点接触。一般采用三轴 联动数控铣床加工；当曲面较复杂、通道较狭窄、会伤及毗邻表面及需刀 具摆动时，要采用四轴甚至五轴联动数控铣床加工。
a)带平面轮廓的平面零件
b)带斜平面的平面零件 图1 平面类零件
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2）不宜采用数控铣削加工内容
(1)需要进行长时间占机和进行人工调整的粗加工内 容，如以毛坯粗基准定位划线找正的加工。
(2)必须按专用工装协调的加工内容(如标准样件、 协调平板、模胎等)。
(3)毛坯上的加工余量不太充分或不太稳定的部位。 (4)简单的粗加工面。 (5)必须用细长铣刀加工的部位，一般指狭长深槽或 高筋板小转接圆弧部位。
（3）立、卧两用数控铣床 它的主轴方向可以更换（有手动与自动两种），既可以 进行立式加工，又可以进行卧式加工，其使用范围更广，功能更全。当采用数控万能 主轴头时，其主轴头可以任意转换方向，可以加工出与水平面呈各种不同角度的工件 表面。当增加数控转盘后，就可以实现对工件的“五面加工”。
2．从机床数控系统控制的坐标轴数量分类
卧式加工中心
五轴联动加工中心
龙门式加工中心
二、数控铣床的传动系统与主轴部件
XK5040A型数控铣床的布局图 1-底座 2-强电柜 3-变压器箱 4-垂直升降进给伺服电动机 5-主轴变速手柄和按钮板
6-床身 7-数控柜 8-保护开关 9-挡铁 10-操纵台 11-保护开关 12-横向溜板 13-纵向进给伺服电动机 14-横向进给伺服电动机 15-升降台 16-纵向工作台
四、认识FANUC数控系统数控铣床操作面板
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显示器
NC键盘
急停按钮
机床
No
控制面板
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手摇脉冲发生器（手 轮）
五、 数控机床的坐标系
数控机床的坐标轴和运动方向均已标准化，这给数控系 统和机床的设计、程序编制和使用维修带来极大的便利。
1、 机床坐标系（机床上固有的坐标系）
1）机床坐标系的确定
（1）机床相对运动的规定 编程时，假定工件静止，刀具运动，实际恰相反；
（2）机床坐标系的规定 在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确
定数控机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动 的位移和运动的方向，这就需要通过坐标系来实现，这个坐标 系被称之为机床坐标系。
右手笛卡儿直角坐标系决定标准机床坐标系中X、Y、Z坐标 轴的相互关系：
有2.5坐标联动数控铣床（只能进行X、Y、Z三个坐标中的任意2个坐标轴联动加工 ）、3坐标联动数控铣床、4坐标联动数控铣床、5坐标联动数控铣床。
图2-1 各类数控铣床示意图 a)卧式升降台铣床 b)立式升降台铣床 c)龙门式轮廓铣床 d)卧式镗铣床
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常见数控铣床
立式数控铣床
立式加工中心
第一讲 数控机床编程与操作基础
数控铣床是一种加工功能很强的数控机床，在 数控加工中占据了重要地位。世界上首台数控机 床就是一部三坐标铣床，这主要因于铣床具有X、 Y、Z三轴向可移动的特性，更加灵活，且可完成 较多的加工工序。现在数控铣床已全面向多轴化 发展。目前迅速发展的加工中心和柔性制造单元 也是在数控铣床和数控镗床的基础上产生的。
c)带正圆台和斜筋的平面零件
图2 变斜角零件 图3 叶轮
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2、数控机床铣削加工内容的选择 1）采用数控铣削加工内容
(1)工件上的曲线轮廓内、外形，特别是由数学表达式给出 的非圆曲线与列表曲线等曲线轮廓。
(2)已给出数学模型的空间曲线。 (3)形状复杂，尺寸繁多，划线与检测困难的部位。 (4)用通用铣床加工时难以观察、测量和控制进给的内、外 凹槽。 (5)以尺寸协调的高精度孔或面。 (6)能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状。 (7)采用数控铣削能成倍提高生产率，大大减轻体力劳动的 一般加工内容。
一、数控铣床的分类
1．数控铣床按其主轴位置的不同分三类（图2—1）
（1）数控立式铣床 其主轴垂直于水平面。小型数控铣床一般都采用工作台移动、 升降及主轴不动方式，与普通立式升降台铣床结构相似；中型数控铣床一般采用纵向 和横向工作台移动方式，且主轴沿垂直溜板上下运动；大型数控铣床因要考虑到扩大 行程，缩小占地面积及刚性等技术问题，往往采用龙门架移动方式，其主轴可以在龙 门架的纵向与垂直溜板上运动，而龙门架则沿床身作纵向移动，这类结构又称之为龙 门数控铣床。 （2）卧式数控铣床 其主轴平行于水平面。为了扩大加工范围和扩充功能，卧式数 控铣床通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现4至5坐标，进行“四面加工”。