專案一數控銑床／加工中心的基本操作
專案目標
1. 了解數控銑床／加工中心的用途、分類和基本結構。
2. 了解數控銑削的主要加工物件。
3. 熟悉數控銑床／加工中心的座標系，能正確設定工件座標系。
4. 能正確使用刀具、夾具、附件，並能正確裝夾工件。
5. 了解數控系統操作面板各功能鍵的作用。
6. 熟悉對刀方法，能正確進行對刀。
7. 掌握數控工具機的操作流程，培養操作技能和文明生產的習慣。
8. 了解數控銑床／加工中心的日常維護保養。
9. 熟悉數控銑削加工工藝過程的處理。
10. 正確使用常用銑削檢測工具，能對工件進行檢測。
相關知識
一、數控銑床／加工中心概述
數控銑床和加工中心在數控工具機中所佔的比率最大，它們廣泛地應用於一般機械加工和模具製造中。數控銑床和加工中心的主要區別是：數控銑床沒有刀庫和自動換刀裝置，而加工中心則是帶有刀庫並具有自動換刀功能的數控銑床。
1. 典型數控銑床概述
（1）數控銑床的分類
1）按主軸的布局形式，數控銑床可分為立式數控銑床、臥式數控銑床和立臥兩用數控銑床，如圖1-1所示。
①立式數控銑床。立式數控銑床是數控銑床中數量最多的一種，其主軸軸線垂直於水平面。小型數控銑床一般採用工作台公升降方式；中型數控銑床一般採用主軸公升降方式；龍門銑床採用龍門架移動方式，即主軸可在龍門架的橫向與垂直導軌上移動。
立式數控銑床通常採用三座標或三座標兩聯動加工（三個座標中的任意兩個座標聯動加工）。
②臥式數控銑床。臥式數控銑床的主軸軸線平行於水平面。為了擴大加工範圍、擴充功能，臥式數控銑床通常通過增加數控迴轉工作台來實現四座標或五座標加工。
對箱體類零件或需要在一次安裝中改變工位的工件來說，常選擇帶數控迴轉工作台的臥式數控銑床進行加工。
圖1-1數控銑床按工具機主軸的布局形式分類
a ）立式數控銑床 b ）臥式數控銑床 c ）立臥兩用數控銑床
③ 立臥兩用數控銑床。立臥兩用數控銑床的主軸軸線方向可以變換，這種銑床既具備立式數控銑床的功能又具備臥式數控銑床的功能，其用範圍更加廣泛，功能更加完善。
2 ）按採用的數控系統功能，數控銑床可分為經濟型數控銑床、全功能數控銑床和高速銑削數控銑床。
① 經濟型數控銑床。經濟型數控銑床一般可以實現三座標聯動。該類數控銑床成本較低，功能簡單，精度不高，適合於一般零件的加工。
② 全功能數控銑床。全功能數控銑床一般採用閉環或半閉環控制，數控系統功能完善，一般可以實現三座標以上聯動，如可加工螺旋槽、葉片等空間零件，加工適應性強，精度較
高，應用廣泛。
③ 高速銑削數控銑床。一般把主軸轉速在 8000 ～ 40000r / min 的數控銑床稱為高速銑削數控銑床，其進給速度可達 10 ～ 30 m /min 。這種數控銑床採用全新的工具機結構（主體結構及材料變化）、功能部件（電主軸、直線電動機驅動進給）和功能強大的數控系統，並配以加工效能優越的刀具系統，可對曲面進行高效率、高質量的加工。
（2）數控銑床的結構數控銑床除銑床基礎部件外，還包括其他幾個主要部分：主傳動系統、進給傳動系統、刀架或自動換刀裝置、自動托盤交換裝置以及檢測裝置等。
圖 1-2所示為典型數控銑床的結構圖。該數控銑床除具有直線插補、圓弧插補、三座標聯動空間直線插補功能外，還具有刀具補償、固定迴圈等功能，能完成 90％以上的基本銑削、鏜削、鑽削、攻螺紋及自動迴圈等工作，可用於各種形狀複雜的凸輪、樣板和模具等零件的加工。
2. 加工中心及自動換刀裝置
加工中心備有刀庫，並能自動更換刀具，對工件進行多工序加工。常用的加工中心如圖1-3所示。加工中心很大程度上減少了工件的裝夾、測量和工具機調整等時間，從而可以使工具機進行實際切削加工的時間達到工具機開動總時間的80％左右（普通工具機僅為 15 % ～ 20 % ) ；同時也減少了工序之間的工件周轉、搬運和存放時間，縮短了生產週期，具有顯著的經濟性。
加工中心適合零件形狀比較複雜、精度要求較高、產品更換頻繁的中小批量生產。
加工中心的自動換刀裝置由存放刀具的刀庫和換刀機構組成。刀庫種類很多，常見的有盤式和鏈式兩類，如圖 1-4 所示，鏈式刀庫存放刀具的容量較大。換刀機構在工具機主軸與刀庫之間交換刀具，常見的換刀機構是機械手；也有不帶機械手而由主軸直接與刀庫交換刀具的，稱無臂式換刀裝置。
為進一步縮短非切削時間，有的加工中心配有兩個自動交換工件的托板。當裝有工件的工作台在實施加工操作的同時，操作人員則可以在工作台外的另乙個托板上裝卸工件，工具機完成加工迴圈後自動交換托板，使裝卸工件與切削加工的時間重合。
二、數控銑床/加工中心的常用附件
1. 數控迴轉工作台
數控迴轉工作台（圖 1-5）適用於數控銑床和加工中心，它能使工具機增加乙個或兩個迴轉座標。數控迴轉工作台的運動可以由獨立的控制裝置控制，也可以通過相應的介面由主機的數控裝置控制。
圖1-3 加工中心按工具機主軸的布局形式分類
a ）立式加工中心 b ）臥式加工中心 c ）龍門式加工中心
圖 1-4 加工中心刀庫
a ）盤式刀庫 b ）鏈式刀庫
2. 數控分度頭
數控分度頭（圖 1-6）與數控迴轉工作台在效能上有許多相似之處，有等分式和萬能式兩類。等分式只能完成指定的等分分度，萬能式可實現連續分度。
利用數控迴轉工作台和數控分度頭可以實現四座標或五座標加工。
圖1-5 數控迴轉工作台圖1-6 數控分度頭
三、刀具、刀柄及輔具
1. 刀具
刀具要根據被加工零件的材料、幾何形狀、表面質量要求、熱處理狀態、切削效能及加工餘量等進行選擇，一般應選擇剛性好、壽命長的刀具。常見刀具如圖 1-7所示。銑較大平面時，為了提高生產效率和降低加工表面粗糙度值，一般採用刀片鑲嵌式面銑刀；銑小平面或台階麵時一般採用通用立銑刀；銑鍵槽時，為了保證槽的尺寸精度，一般用兩刃鍵槽銑刀；加工曲面類零件時，為了保證刀具切削刃與加工輪廓在切削點相切，而避免切削刃與工件輪廓發生干涉，一般採用球頭刀。
粗加工一般用兩刃銑刀，半精加工和精加工用四刃銑刀。孔加工時，採用麻花鑽、膛刀；螺紋加工時採用螺紋銑刀或機用絲錐。
2. 刀柄
刀柄是加工中心必備的輔具，在刀柄上可安裝不同的刀具，如圖 1-8 所示。刀柄要和主機的主軸孔相對應。刀柄是系列化、標準化產品，其錐柄部分和機械手抓拿部分都已有相應的國際標準和國家標準，與刀柄相連的刀具裝夾部分也已標準化、系列化。
如圖 1-9所示為加工中心的典型刀柄。
圖 1-8 刀柄、夾簧、扳手
圖 1-9 加工中心的典型刀柄
圖 1-9加工中心的典型刀柄（續）
3. 輔具
（1）鎖刀座刀柄裝人刀具時，一般把刀柄放在圖 1-10 所示的鎖刀座上，鎖刀座上的鍵對準刀柄上的鍵槽，使刀柄無法轉動，然後用扳手鎖緊螺母。
（2）尋邊器尋邊器用於確定工件座標系原點在工具機座標系中的 x 、 y 座標值。如圖 1-11所示為光電式尋邊器，這種尋邊器輕輕接觸工件時，會發出響聲並亮起紅光，精度很高。
（3）z 軸設定器 z 軸設定器用於確定工件座標系原點在工具機座標系中的z座標值。如圖 1-12 所示為z軸設定器，這種 z 軸設定器輕輕接觸工件時，會發出亮光，精度很高。 z 軸設定器高度一般為 50 ～ 100mm。
圖 -11光電式尋邊器圖 l-12 z軸設定器
（4）機外對刀儀機外對刀儀是數控銑床和加工中心的重要輔具，利用機外對刀儀可將刀具預先在工具機外校對好，測量刀具的半徑和長度，並進行記錄，然後將每把刀具的測量資料輸入工具機的刀具補償表中，供加工中進行刀具補償時呼叫。圖 1-13 所示為一種典型的機外對刀儀結構。
圖 1-13 機外對刀儀
四、工件常見裝夾方式
1. 用機用平口虎鉗裝夾工件
機用平口虎鉗是一種通用夾具，如圖 1-14 所示，適用於裝夾中小尺寸和形狀規則的工件。安裝機用平口虎鉗時必須先將底面和工作檯面擦乾淨，利用百分表找正鉗口，如圖 1-15巧所示，使鉗口與橫向或縱向工作台方向平行，以保證銑削的加工精度。
機用平口虎鉗安裝好後，把工件放人鉗口內，並在工件的下面墊上比工件窄、厚度適當且精度較高的等高墊塊，然後把工件夾緊。為了使工件緊密地靠在墊塊上，應用銅錘或木錘輕輕地敲擊工件，直到用手不能輕易推動等高墊塊時再將工件夾緊。工件應當緊固在鉗口比
較中間的位置，裝夾高度以銑削尺寸高出鉗口 3 ～ 5mm 為宜。
圖 1-15巧百分表校正鉗口
2. 用組合壓板裝夾工件
對於體積較大的工件大多用組合壓板來裝夾。根據圖樣的加工要求，可將工件直接壓在工作台面上，如圖 1-16a 所示；也可在工件下面墊上厚度適當且要求較高的等高墊塊後再將其壓緊，如圖 1-16b 所示，這種裝夾方法可進行貫通的挖槽或鑽孔加工。
圖 l-16 組合壓板裝夾工件的方法
1—工作台 2—支承塊3—壓板 4—工件 5—雙頭螺柱 6—等高墊塊
3. 用卡盤裝夾工件
利用壓板將卡盤（圖 1-17 )安裝在工作台面上，可裝夾圓柱形工件。
4. 用組合夾具裝夾工件
組合夾具是由一套結構已經標準化、尺寸已經規格化的通用元件、組合元件所構成，可以按工件的加工需要組成各種功用的夾具。圖 1-18 所示為典型組合夾具。
組合夾具具有標準化、系列化、通用化的特點，比較適合加工中心應用。通常，採用組合夾具時其加工尺寸的公差等級能達到it8 ～ it9因此對中、小批量，單件（如新產品試製等）或加工精度要求不十分嚴格的零件，在加工中心上加工時，應盡可能選擇組合夾具。
圖 1-18 典型組合夾具
五、數控銑床/加工中心的座標系
數控銑床/加工中心座標系執行我國的行業標準jb/t3051-1999 《數控工具機座標和運動方向的命名》(與國際標準 150841 等效)。標準座標系採用右手笛卡兒座標系。
1 ．座標軸
(1) z座標z 座標的運動方向是由傳遞切削動力的主軸所決定的，根據座標系方向的命名原則，在鑽、鏜、銑加工中，切入工件的方向為 z 軸的負方向如圖 1-19 所示。
圖 l-19
a ）立式座標系 b ）臣卜式
(2) x座標 x座標平行於工件的裝夾平面，一般在水平面內。對立式銑床／加工中心， z 座標垂直，觀察者面對刀具主軸向立柱看時， + x 運動方向指向右方，如圖 1-19a 所示；
對臥式銑床／加工中心，z座標水平，觀察者沿刀具主軸向工件看時， + z運動方向指向左方，如圖 l-19b 所示。
(3) y座標在確定x、z座標的正方向後，可以根據x和z座標的方向，按照右手笛卡兒座標系來確定y座標的方向，如圖 1-19 所示。
(4) 旋轉軸圍繞x、y、z座標旋轉的旋轉軸分別用a、b、c表示，根據右手螺旋定則，大拇指的指向為x、y、z座標中任意軸的正向，則其餘四指的旋轉方向即為旋轉座標a、b、c 的正向，如圖 1-20所示。
數控銑床實習報告
潞新公司廣播電視大學 綜合實訓報告 學生姓名 何世繼 專業 數控技術 機電方向 學號 0965001456863 班級 09級專科 指導教師 土剋燕 實訓時間 2011.10.10 11.11.18 數控銑床程式設計師 數控銑床，顧名思義就是傳統普通銑床的公升級版。數控銑床是一種用途廣泛 自動化程度...
數控銑床面板介紹
一 教學要求 1 了解華中世紀星hnc 21m系統工具機控制面板 2 了解華中世紀星hnc 21m系統軟體操作面板 二 教學內容 2.1.1 mpg手持單元 mpg手持單元由手搖脈衝發生器 座標軸選擇開關組成，用於手搖方式增量進給座標軸。mpg手持單元的結構如圖2.1.1所示。2.2.1軟體操作介面...
數控銑床實驗報告
數控工具機與程式設計 學院班級 姓名學號 1 實驗目的和要求 1.了解數控銑床的組成與其工作原理 2.掌握數控銑床程式的輸入 編輯 修改 除錯 執行等操作。2 實驗內容 1.初步掌握數控銑床程式設計和操作的基本方法。能夠根據圖紙要求，獨立地完成簡單的零件的程式設計設計和加工操作。3.實驗結果與分析 ...