1、 - 1 - 三、 数控铣床加工实验指导书 （一） 实验目的 1、 了解数控铣床组成及其工作原理。 2、 了解零件数控加工的手工编程和自动编程方法。 3、 熟悉数控铣床 CAD/CAM 软件的使用方法。 4、 掌握用数控铣床加工零件的工艺过程。 （二） 实验内容及安排 1）实验前仔细阅读本实验指示书的内容。 2）教师利用微机演示数控铣 CAM 软件的使用方法。 3）学生使用数控铣 CAM 软件对指定零件进行三维设计和编程。 4）教师讲解数控铣床的组成及其工作原理，演示数控铣床操作过程。 5） 学生进行程序传输和机床操作，完成零件加工。 （三） 实验设备 1） 数控铣床 5 台。 2） 由 10
2、 台计算机组成的局域网。 3） 与机床通讯用计算机 5 台。 （四） CAD/CAM软件 CAXA 制造工程师简介 CAXA 制造工程师（以下简称 ME）是一套具有 Windows 风格的全中文软件，通过曲面与实体结合可进行三维造型，利用软件与数控加工相关的菜单功能，可以自动生成适用于数控系统的加工程序，从而实现 CAD/CAM 一体化。该软件的基本功能为绘制曲线、绘制曲面、实体造型和自动生成零件表面的加工轨 迹和加工程序。下面分别加以讲解。 1.绘制曲线 在 ME 中的曲线绘制分为草图曲线绘制和空间曲线绘制。草图曲线的绘制主要为生成实体作准备，它是一个平面的封闭图形。空间曲线（包括平面曲线）
3、主要为生成曲面作准备，它既可以封闭，也可以开放。 （ 1）绘制草图曲线 确定基准平面 绘制草图曲线必须依赖于一个基准平面，因此开始绘制新草图前就必须先选择一个平面作为基准面。 选择基准平面 用鼠标点取特征树中平面（包括三个坐标平面和已构造的平面）的任何一个，或直接用鼠标点取已生成的实体上的某个平面。 点取草图器按钮“ ”，在特征树中添加了一个草图树枝，表示已经处于草图状态，可以绘制一个新草图。 执行平面曲线绘制命令、 - 2 - 删除命令 、“曲线裁剪”命令 、点选取工具 执行“检查环是否闭合”命令 点取右边工具条最下方的“检查环是否闭合”图标 表明草图是闭合的可以进行后续操作。注：只有封闭的
4、草图曲线才能进行特征造型。 （ 2）空间曲线 在非草图状态下绘制的曲线称为空间曲线，其绘制方法与绘制草图基本类似。此时一定要使草图图标 处于关闭状态。 2.绘制曲 面 绘制曲面又称曲面造型，必须先构造决定曲面形状的关键线框后，选用各种曲面的生成和编辑方法生成曲面。曲面形状的关键线框主要取决于曲面特征线。 曲面特征线的定义：曲面特征线是指曲面的边界线和曲面的截面线 (也称剖面线，为曲面与各种平面的交线 )。 曲面生成方式：曲面生成方式共有十种：直纹面、旋转面、扫描面、边界面、放样面、网格面、导动面、等距面、平面和实体表面。 3.特征实体造型 通过对已生成的草图进行特征实体造型可以直接构成零件模型
5、。特征生成方式有拉伸增料与减料、旋转增料与减料、放样增料与减料 、导动增料与减料、曲面加厚、增料与除料、过渡、拔模等功能。例如通过拉伸增料构成零件模型，做出草图后： （ 1）点击草图器按钮“ ”，退出草图状态。 （ 2）点击拉伸增料功能图标“ ”，弹出拉伸增料对话框如图 20，选择固定深度方式，输入深度值 20，拉伸对象为草图 0，点击确定，拉伸完成。 - 3 - 4.生成数控铣削加工轨迹和程序 （ 1）刀具轨迹 刀具轨迹生成模块中有如下一些功能：平面轮廓加工、平面区域加工、参数线加工、限制线加工、曲面轮廓加工、曲面区域加工等。在各种轨迹生成功能中，要设置一些通 用的选项，如刀具参数、机床参数
6、、进退刀参数、下刀参数等。 这里以等高加工功能为例介绍生成刀具轨迹的步骤。 用鼠标点取菜单“应用” “轨迹生成” “等高粗加工” ,系统弹出加工参数表。 系统提示：“填写加工参数表”，各参数如图所示。 点取切削用量的参数表，出现切削用量。其中： 主轴转速：机床主轴旋转的转速，本实验取 500（ rpm/min）。（注：对话框中的计量单位为缺省项。） 切削速度：正常切削工件时刀具移动的线速度，一般取 100 150（ mm/min）。 接近速度：从慢速下刀高 度切入工件前刀具行进的速度，取 150（ mm/min）。 退刀速度：刀具离开工件回到安全高度时刀具行进的速度取 300（ mm/min）
7、，在安全高度以上刀具行进- 4 - 的线速度取机床的 G00。 行间连接速度：用于有往复加工的加工方式中，避免在顺逆铣的变换过程中，机床的进给方向产生急剧变化对机床及工件的损坏。此速度一般小于进给速度，取 100（ mm/min）。 高度设定：填写安全高度、终止高度和慢速下刀相对高度。 制定进退刀方式，避免刀的碰撞以及得到好的接刀质量。 点取进退刀方式对话框，进刀方式有以下几种： 垂直：刀具在工件的第一个切削点处直接开始切削。 直线相切：刀具按给定长度，以相切方式向工件的第一个切削点前进。 圆弧相切：刀具按给定半径，以 1/4 圆弧向工件的第一个切削点前进。 转角：圆弧所在的空间平面与 Z轴有
8、夹角。 强制：刀具从给定一个点向工件的第一个切削点前进。 退刀方式与进刀方式的含义相反。 用鼠标左键点取“铣刀参数”功能后，系统弹出“刀具库管理”对话框。 此时，只要用鼠标点取“当前刀具名”列表中的刀具，则选中的刀具就成为当前刀具。各参数项内显示该刀具的参数，同时预 显框内可按比例显示刀具形状。此后生成的刀具轨迹，其使用的刀具就是当前刀具。 刀具参数及含义如下： 当前刀具名：当前刀具的名称，用于刀具标识和列表，刀具名是唯一的。通过下拉 列表可显示刀具库中的所有刀具，并可在列表中选择当前刀具。 刀具号：刀具的系列号，用于后置处理的自动换刀指令。刀具号唯一。 刀具补偿号：刀具补偿值的序列号。 刀具
9、半径：刀具的半径，应小于加工轮廓半径。 刀角半径：刀具的刀角半径，应不大于刀具半径，粗加工取 0。 刀刃有效长度：刀具上可用于切削的长度。 刀杆长度：刀尖到刀柄之间的距离。刀杆长度应大于刀刃有效长度。 轮廓：用鼠标点选已经绘制好的毛坯轮廓。 拾取曲面：当拾取到一个曲面后，该曲面就变为红色的虚线，并且在该曲面 上给出一个表示曲面加工方向的箭头符号。系统提示继续拾取曲面，如果曲面 拾取完毕，用鼠标右键确认结束曲面的拾取。 生成刀具轨迹 其后系统进行计算，并生成刀具轨迹。 （ 2）对刀具轨迹后置处理 生成 G 代码 后置设置 运行菜单“应用” -“后置处理” -“后置设置”命令： 出现两个对话框：机
10、床参数对话框和后置 处理设置对话框。 机床参数对话框中的内容应按照本实验的机床参数进行修改。后置处理设置对话框 中的内容也要按照机床要求填写。 生成 G 代码 在“后置处理”模块子菜单区中选取“生成 G 代码”功能项，则弹出一个需要用户输入文 件名的对话框，要求用户填写或选择后置程序文件名。 输入文件名后拾取确认键，系统提示拾取刀具轨迹。当拾取到刀具轨迹后，该 刀具轨迹变为红色的虚线。可以拾取多个刀具轨迹，鼠标右键结束拾取，系统即生 成数控程序。要求存到计算机中，以便调用。 （五） 数控铣床的组成 - 5 - 数控铣床的基 本组成见图 1，它由床身、立柱、主轴箱、工作台、滑鞍、滚珠丝 杠、伺服
11、电机、伺服装置、数控系统等组成。 床身用于支撑和连接机床各部件。主轴箱用于安装主轴。主轴下端的锥孔用于安装铣刀。当主轴箱内的主轴电机驱动主轴旋转时，铣刀能够切削工件。主轴箱还可沿立柱上的导轨在 Z向移动，使刀具上升或下降。工作台用于安装工件或夹具。工作台可沿滑鞍上的导轨在 X向移动，滑鞍可沿床身上的导轨在 Y向移动，从而实现工件在 X 和 Y向的移动。无论是 X、Y向，还是 Z向的移动都是靠伺服电机驱动滚珠丝杠来实现。伺服装置用于驱动伺服电机。控制器用 于输入零件加工程序和控制机床工作状态。控制电源用于向伺服装置和控制器供电。 （六） 数控铣床加工说明 1机床手动操作及手轮操作 （ 1）手动：
12、选择手动功能键（ FANUC 系统为功能旋钮“手动”档）（见附图）， 然后按动方向按键 +X +Y +Z X Y Z，使机床刀具相对于工作台向坐标轴某一 个方向运动。 （ 2）手轮：选择手轮（单步）功能键（ FANUC 系统为功能旋钮“手轮”档）（见 附图），然后选择运动方向， KND 系统为 X Y Z方向按键， FANUC 系统为方向旋钮。 2.回零操作 （ 1）零前准备：用手轮方式将工作台，尤其是刀轴移动至中间部位。（ Z向行 程较小，只有 100mm，多加注意） （ 2）零操作：选择回零按键，（ FANUC 系统为功能旋钮指向回零）。点动 +X+Y+Z 按键（ FANUC 系统为按住
13、+X +Y +Z按键），等待系统自动回零。 3.程序传输 （ 1） ND 系统： 选择“机床索引”功能键，按数字键“ 4”将程序锁打开； 选择“编辑”功能键，按“程序”键，选择屏幕下“输入”软键； 计算机传输系统启动，设置好参数，加载所需程序，点击“传输”即可。 （ 2） FANUC 系统： 功能旋钮指向“编辑”功能，点击“ PROG”按键； 依次选择屏幕下方“操作”、“ READ”、“ EXEC”软键，等待程序输入； 计算机传输系统启动，设置好参数，加载所需程序，点击“传输”即可。 4.G54 设置 （ 1）手轮对刀方法，找到并计算出工件上所需坐标点位置； （ 2）设置 G54: KND 系
14、统： a.选择“录入”功能键； b.选择“机床设置”功能键，选择屏幕下“ G54-G59”软键； c.输入相应坐标即可。 FANUC 系统： a.功能旋钮指向“编辑”功能，点击“ OFFSET”按键； b.选择屏幕下方“坐标”软键，用箭头键将光标位置放置在 G54 处； c.输入相应坐标值即可。 5.程序加工 选择循环启动键。 注意：加工时不要离开机床！启动前找到急停按钮的位置！ - 6 - (七 )数控铣实习任务书 20 20 学年 第 学期 第 周 班级 姓名 实习设备 机床 ： 夹具： 刀具： 毛坯： 实习目的： 通过在数控中心实训，学生能熟练掌握数控机床的面板操作、零件程序的编写和零件加工工艺的分析，熟悉操作要领，熟练操作过程，为学生以后的工作打好基础。 数控铣任务书： 1、 学会数控机床的操作（手动操作机床、程序的输入、调试程序、对刀、自动运行程序）； 2、 学会零件加工的工艺分析； 3、把所学的理论知识应用到实际当中去； 4、结合以上任务加工如图所示零件。
