资源简介

(共40张PPT)
数控铣削（加工中心）训练技术
教师：×××
【学习目标】
知识目标：
1. 了解数控铣床（加工中心）的安全操作规程。
2. 掌握数控铣床（加工中心）的日常保养方法。
3. 掌握数控系统操作的方法。
4. 掌握机床操作面板的操作方法。
技能目标：
1. 会按数控铣床（加工中心）的安全操作规程操作机床。
2. 会对数控铣床（加工中心）进行日常保养。
3. 会对数控铣床（加工中心）进行基本操作。
4. 能熟练操作机床的操作面板。
项目二 数控铣床（加工中心）的操作
【项目分析】
数控铣床（加工中心）的操作是学习数控编程的基础，华中数控铣床的操作 一般由数控系统操作和机床操作两部分组成，本项目将主要对数控铣床的安全操 作与日常保养、数控系统的操作方法和机床操作的方法进行介绍。
【思】
思维导图
任务一 认识安全操作与日常维护保养
任务二 操作数控铣床（加工中心）的面板
任务三 操作数控铣床（加工中心）
目 录
CONTENTS
任务一 认识
安全操作与
日常维护保养
一、安全操作规程
① 机床通电后，检查各开关、按键、按钮是否正常、灵活，机床有无异常现象；
② 检查电压、气压、油压是否正常（手动润滑的部位先要进行手动润滑）；
③ 检查各坐标轴是否回参考点，极限开关是否可靠；若某轴在回参考点前已经在
参考点的位置，应先将轴沿着负方向移动一定距离后，再手动回参考点；
④ 机床开机后应空转五分钟以上，使机床达到热平衡状态；
⑤ 装夹工件时应定位可靠，夹紧牢固，检查所用的螺钉、压板是否妨碍刀具的运
动，以及零件毛坯是否有误；
⑥ 数控刀具选择正确，夹紧牢固，刀具应根据程序需要，依次装入刀具库；
⑦ 首件加工应采用单段程序切削，并随时注意调节进给倍率控制进给速度；
⑧ 试切削和加工过程中，刃磨刀具、更换刀具后，一定要重新对刀；
⑨ 加工结束后应清理机床并加防锈油；
⑩ 停机时应将各坐标轴停在中间位置。
二、数控铣床（加工中心）维护
1.机械部件的维护
数控机床机械部件维护与传统机床不同的内容如下：
（1）主传动链的维护
检查主轴冷却的恒温油箱（水箱）、调节温度范围，及时补充油量，并清洗过滤器；主轴中刀具夹紧装置长时间使用后，会产生间隙，影响刀具的夹紧，需及时调整液压缸活塞的位移量。
（2）滚珠丝杠螺纹副的维护
定期检查、调整丝杠螺纹副的轴向间隙，保证反向传动精度和轴向刚度；定期检查丝杠与床身的连接是否有松动；丝杠防护装置有损坏要及时更换，以防灰尘或切屑进入。
（3）刀库及换刀机械手的维护
严禁把超重、超长的刀具装入刀库，以避免机械手换刀时掉刀或刀具与工件、夹具发生干涉，检查机床主轴回换刀点位置是否到位，并及时调整；开机时，应使刀库和机械手空运行，工作检查部分是否正常，特别是各行程开关和电磁阀能否正常动作；
检查刀具在机械手上锁紧是否可靠，发现不正常应及时处理。
2.液压、气压系统维护
① 定期对润滑、液压、气压系统的过滤器或分滤网进行清洗或更换；
② 定期对液压系统进行油质化验检查、添加和更换液压油；
③ 定期对气压系统分水滤器放水；
④ 定期检查更换密封件，保证系统的密封性；
⑤ 注意调节工作压力，保证气动装置具有合适的工作压力和运动速度。
3.机床精度的维护
定期进行机床水平和机械精度检查并校正，机械精度的校正方法有软硬两种。
（1）软校正方法
软校正方法主要是通过系统参数补偿，如丝杠反向间隙补偿、各坐标定位精度定点补偿、机床回参考点位置校正等。
（2）硬校正方法
硬校正方法一般要在机床大修时进行，如进行导轨修刮、滚珠丝杠螺母副预紧调整反向间隙等。
三、数控铣床（加工中心）日常维护保养
数控机床日常维护保养事项见表 2-1。
四、数控系统日常维护及保养注意事项
1.尽量少开控制柜和强电柜门
车间空气中一般含有油雾、潮气和灰尘，一旦它们落在数控装置内的电路板或电子元器件上，容易引起元器件绝缘电阻均下降，并导致元器件的损坏。
2.定期清理数控装置散热通风系统
散热通风口过滤网上灰尘聚集过多，会引起数控装置内温度过高，致使数控系统工作不稳定，甚至发生过热报警。
3.经常监视数控装置的电网电压
数控装置允许电网电压在额定值的 ±10% 范围内波动，如果超过此范围就会造成数控系统不能正常工作，甚至导致数控系统内某些元器件的损坏。为此，需要经常监视数控装置的电网电压。电网电压质量差时，应加装电源稳压器。
4.定期检查和更换存储用电池
一般数控系统内对 CMOSRAM 存储器件设有可充电电池维护电路，以保证系统不通电期间能够保持其存储器的内容。在一般情况下，即使尚未失效，也应每年更换一次，以确保系统正常工作。电池的更换应在数控系统供电状态下进行，以防止更换时RAM内信息丢失。
任务二 操作
数控铣床
（加工中心）
的面板
数控铣床的操作面板由机床控制面板和数控系统操作面板两部分组成，面板上的功能开关和按键都有特定的含义。由于数控铣床配用的数控系统不同，其机床操作面板的形式也不相同，但其各种开关、按键的功能及操作方法大同小异。本任务将介绍华中数控系统面板，如图 2-1 所示。
一、机床控制面板
机床操作面板主要由操作模式开关、主轴转速倍率调整开关、进给速度倍率调整开关、快速移动倍率开关以及急停按钮、各种指示灯、各种辅助功能选项开关和手轮等组成。
1.机床操作按键
不同机床的操作面板按键的位置结构各不相同，但功能及操作方法大同小异，如图 2-1 所示，机床控制面板位于操作台的下部，各按键的功能见表 2-2。
2.手轮
手轮全称手动脉冲发生器，又称光电编码器。由电源开关、急停开关、手摇脉冲发生器、轴向选择开关和倍率选择开关组成，如图 2-2 所示。
（1）电源开关
电源开关控制手轮的电源，按下电源开关手轮通电，松开电源开关手轮断电。
（2）急停按钮
手轮上的急停按钮与机床操作面板上的急停按钮功能相同。
（3）轴选择开关
数控铣床（加工中心）的轴选择开关一般分为“OFF”“X 轴”“Y 轴”和“Z 轴” 四个档。“OFF”表示关闭手轮； X、Y 和 Z 分别表示对应的“X 轴”“Y 轴”和“Z 轴”。
（4）倍率选择开关
倍率选择开关分为“×1”“×10”和“×100”三个档，分别代表移动量 为 0.001mm 、0.01mm 和 0. 1mm。
（5）手摇脉冲发生器
顺时针转动手轮，坐标轴向正方向移动；逆时针转动手轮，坐标轴向负方向移动。
二、数控系统操作面板
数控系统操作面板位于数控机床控制面板的上半部分，由左侧的液晶显示器 （Liquid Crystal Display， LCD） 和右侧的手动数据输入（Manual Date Input， MDI）键 盘组成。
1.液晶显示器及功能键
液晶显示器的作用是根据用户操作，将不同的信息显示在屏幕上，如显示机床和工件坐标值、输入数控系统的指令数据、刀具补偿量的数值、报警信息和操作信息等，如图 2-3 所示。
（1）当前加工方式、系统运行状态及当前时间
① 工作方式：系统工作方式根据机床控制面板上相应按键的状态可在自动（运行）、单段（运行、手动（运行）、增量（运行）、回零、急停、复位等之间切换。
② 运行状态：系统工作状态在“运行正常”和“出错”间切换。
③ 系统时钟：当前系统时间。
（2）当前加工程序行
当前正在或将要加工的程序段。
（3）图形显示窗口
可以根据需要，用功能键 F9 设置窗口的显示内容。
（4）功能键
在显示屏幕正下方的一行按键称为功能键，键面上从左到右依次对应的标识为F1、F2……F10。这些按键的功能被显示在屏幕下方对应的位置上，并随着页面不同而有着不同的功能，各功能键依次对应的功能如图 2-3 所示。由于每个功能包括不同的操作，菜单采用层次结构。例如，在主菜单下选择“自动加工”菜单项后，数控装置会显示“自动加工”功能下的子菜单，用户可根据该子菜单的内容选择所需的操作，如图 2-4 所示。要返回主菜单时，按子菜单中的 F10 键即可返回，HNC—21/22M 的菜单结构如图 2-5 所示。
（5）运行程序索引
自动加工中的程序名和当前程序段行号。
（6）工件指令坐标
显示当前指令的坐标。通过设置显示值，可以在指定位置、实际位置、剩余进给、跟踪误差、负载电流和补偿值之间切换。
（7）工件坐标零点
工件坐标系零点在机床坐标系下的坐标。
（8）倍率修调
分别显示当前主轴修调倍率、进给修调倍率和快进修调倍率。
（9）辅助功能
显示自动加工中的 M、S、T 代码。
2.MDI键盘
MDI 键盘是用户输入数据和数控指令的地方，由地址 / 数据键、功能键、翻页键、光标移动键和编辑键等组成，如图 2-6 所示。MDI 键盘中分为地址键、数字符号键、编辑键三个模块。在地址键和数字符号键中一般每个按键是由两个字母或由数字和符号所组成，在输入时可以利用上档键 “Upper”按键来确定输入的具体内容。MDI 键盘上各键的功能见表 2-3。
任务三 操作
数控铣床
（加工中心）
一、开机与关机
1.开机准备
① 检查机床状态是否正常；
② 开启空气压缩机；
③ 检查电压、气压和油压是否符合要求；
④ 检查“急停”按钮是否按下，如果急停按钮处于“松开”状态，则按下“急停”按钮；
⑤ 检查润滑系统是否正常；
⑥ 注意遵守《数控铣床安全操作规程》的规定。
2.机床开机操作
① 打开机床总电源；
② 将电气箱侧面的电源开关旋至“ON”，启动 CNC 的电源，开始装载 CNC 系
统，该操作需要等待十几秒；
③ 顺时针旋转急停按钮，弹出按钮解除急停状态，完成机床开机操作。
3.关机操作
① 按照《数控铣床安全操作规程》进行机床日常保养；
② 将工作台移动到各个坐标轴的中间位置；
③ 关闭主轴、切削液及所有驱动元件；
④ 按下急停开关；
⑤ 将电气箱侧面的电源开关旋至“OFF”，关闭 CNC 的电源；
⑥关闭机床总电源；
⑦ 关闭空气压缩机。
为了正确合理的使用数控铣床（加工中心），保证机床正常运转，必须制定比较完善的数控铣床（加工中心）安全操作规程，通常包括以下内容。
① 机床通电后，检查各开关、按键、按钮是否正常、灵活，机床有无异常现象；
② 检查电压、气压、油压是否正常（手动润滑的部位先要进行手动润滑）；
③ 检查各坐标轴是否回参考点，极限开关是否可靠；若某轴在回参考点前已经在参考点的位置，应先将轴沿着负方向移动一定距离后，再手动回参考点；
④ 机床开机后应空转五分钟以上，使机床达到热平衡状态；
⑤ 装夹工件时应定位可靠，夹紧牢固，检查所用的螺钉、压板是否妨碍刀具的运动，以及零件毛坯是否有误；
⑥ 数控刀具选择正确，夹紧牢固，刀具应根据程序需要，依次装入刀具库；
⑦ 首件加工应采用单段程序切削，并随时注意调节进给倍率控制进给速度；
⑧ 试切削和加工过程中，刃磨刀具、更换刀具后，一定要重新对刀；
⑨ 加工结束后应清理机床并加防锈油；
⑩ 停机时应将各坐标轴停在中间位置。
二、回参考点操作
控制机床运动的前提是建立机床坐标系。数控系统上电后的第一项操作就是进行机床各坐标轴的回参考点操作，当各个坐标轴回参考点（即回零）操作后，数控机床便建立了一个机床坐标系。
1.操作步骤
首先，标注机床操作面板上的“回参考点”键，此时该按钮左上方的指示灯变亮，系统进入回参考点模式。
然后，依次选择“+Z ”“+Y ”和“+X ”轴，机床沿着各个坐标轴的正方向移动，实现机床的回零操作，回零操作完成后，各坐标轴按钮左上方的指示灯变亮。
2.注意事项
① 回参考点时，为了确保机床在回参考点时不与工件或夹具发生碰撞，一般应先使机床“+Z”轴回参考点，在使其他轴回参考点。
② 检查机床各坐标轴当前位置，是否已经靠近参考点，如果与参考点的距离小于50 mm，参考点就无法完成回归，则需要采用“手动”方式将机床向着远离参考点的方向移动一段距离。
三、手动操作
手动移动机床各个坐标轴的操作由机床控制面板上的功能按键和手轮等共同完成。华中数控铣床的机床手动操作包括点动进给、增量进给和手摇进给。
1.点动进给
① 选择“手动”按键（指示灯亮），系统处于点动运行方式。
② 选择“+Z ”或“-Z ”“+Y ”或“-Y ”和“+X ”或“-X ”键，机床将产生向正方向或负方向的连续移动，松开按键各轴即减速停止。
③ 同时按多个方向轴的按键，可以同时实现多坐标轴的连续移动。
④ 在点动进给时，若同时按“快进”键，则产生相应轴的正方向或负方向快速移动。
⑤ 在点动进给时，进给速度为系统参数“最高快速移动速度”的三分之一乘以进给修调选择的进给倍率。
⑥ 在快速移动时，速度为系统参数“最高快速移动速度”乘以快速修调选择的快速倍率。
2.增量进给
关闭手轮的“坐标轴选择”旋钮，使之处于“OFF”档，选择操作面板上的“增量”按键（指示灯亮），系统处于增量进给方式，此时每按一次“+Z ”或“-Z ” “+Y ”或“-Y ”和“+X ”或“-X ”按键，机床将向正方向或负方向移动一个增量值。
进给的增量值由“×1”“×10”“×100”和“×1000”四个增量倍率按钮控制，分别对应增量值为 0.001 mm、0.01 mm、0.1 mm 和 1 mm。
3.手摇进给
选择操作面板上的“增量”键（指示灯亮），系统处于增量进给方式，旋转手轮的“坐标轴选择”旋钮，使之处于“X ”“Y ”或“Z”档时，旋转手摇脉冲发生器，可以控制机床沿着各坐标轴的正方向或负方向移动一个增量值。进给的增量值由“×1”“×10”和“×100”三个档控制，分别对应的增量值为 0.001 mm、0.01 mm 和0.1 mm。
四、程序的输入与编辑
1.新建程序
① 按“F10”键使系统切换到主菜单；
② 在主菜单中选择“程序（F1）”按键，使系统切换到程序菜单；
③ 在程序菜单中依次选择“程序编辑（F2）”→“新建程序（F3）”，此时系统处于等待输入新建程序的文件名状态；
④ 输入一个文件名，如 O0001，按“Enter”键后系统新建一个空文件。
2.选择磁盘程序
① 选择“F10”按键使系统切换到主菜单；
② 在主菜单中选择“程序（F1）”键， 使系统切换到程序菜单；
③ 在程序菜单中选择“程序选择（F1）”键， 系统显示当前的存储器， 使用光标键可以在“电子盘”“DNC”和“软驱”中进行切换；
④ 选择程序后，按“Enter” 键，程序被调入到编辑缓冲区，通过“显示切换 （F9）”按键，可以将程序显示在液晶显示器的界面上。
3.程序的编辑
选择了一个需要编辑的程序后，并切换到程序显示模式，可根据需要对程序进行 插入、删除等编辑操作。
（1）插入字符
将光标移到所需位置，按控制面板上的 MDI 键盘，可将所需的字符插在光标所在位置。
（2）删除字符
在光标停留处，选择“BS”键，可删除光标前的一个字符；选择“Del ”键，可删除光标后的一个字符。
4.程序的保存
编辑好的程序需要进行保存或另存操作，以便再次调用。
数控程序作了修改后，选择功能键“保存程序”按键，系统提示输入新的文件名，直接按“Enter”按键，将以原有的文件名保存文件；如果输入一个新的文件名，则另存为一个文件。
5.程序的删除
① 选择“F10”键使系统切换到主菜单；
② 在主菜单中选择“程序（F1）”键，使系统切换到程序菜单；
③ 使用光标键选择待要删除的程序文件名，选择“Del ”键，可删除当前选择的程序。
五、MDI操作
运行 MDI 方式首先应使数控系统处于“自动”或“单段”模式，然后在功能键中 按“F10”键，使系统回到主菜单，在主菜单中按“MDI（F3）”键，系统进入 MDI 运行方式，如图 2-7 所示。在此状态中可以用 MDI 键盘输入一个程序段，按“Enter”键，程序段被输入到相应的区域中，按“循环启动”按键， 则系统执行此条程序段。
1.MDI指令段的输入
MDI 输入的最小单位是一个有效的命令字， 因此，输入一个 MDI 指令段的方法有 两种。
例如， 输入“M03 S400”MDI 运行指令段。
（1）一次输入一个指令
先输入“M03”按“Enter”键， 再输入“S400”然后按“Enter”键。如图 2-8 所示显示窗口内关键字“M”和“S”的值分别变为“03”和“400”。
（2）一次输入多个指令
直接输入“M03 S400”并按“Enter”键，如图 2-9 所示。此时显示窗口内关键字 “M”和“S”的值分别变为“03”和“400”。
2.MDI指令段的运行
输入完一个 MDI 指令段后，按下操作面板上的“循环启动”按钮，系统开始运 行输入的 MDI 命令。如果输入的指令信息有错误或不完整，系统会提示相应的错误信息，此时不能运行“MDI”指令。
3.MDI指令段的修改
运行“MDI”指令前，如果需要修改某一个输入的指令字，可以直接输入相应的指令字及数值，按“Enter”键，系统将替换现有的指令字。
4.清除MDI指令
输入“MDI”指令后， 按“F2”键，可以清除当前输入的所有尺寸字数据，显示窗口的 X 、Y 、Z 、I 、J 、K 、R 等字符后面的数据全部消失，此时可以重新输入数据。
5.停止MDI指令
系统运行“MDI”指令时， 按“F1”键可以停止“MDI”运行。
六、主轴的操作
1.主轴正反转
按操作面板上的“主轴正转”键主轴顺时针旋转，按“主轴反转”键主轴逆时针 旋转，按“主轴停止”键主轴停止转动。在手动模式下，无法设定主轴的转速，只可以通过转速倍率修调小范围进行调整，如果调整范围较大，必须采用 MDI方式重新设定主轴的转速。
2.主轴定向
如果机床上有换刀装置，通常就需要主轴定向功能，这是因为换刀时，主轴上的刀具必须定位完成，否则会损坏刀具或刀爪。在手动方式下当“主轴制动”无效时， 按一下“主轴定向”键，主轴立即执行定向功能，定向完成后， 按键指示灯变亮，主轴准确定位到相应的位置。
3.主轴冲动
在手动方式下，当“主轴制动”无效时，按下“主轴冲动”键，主轴旋转一个角度。
4.主轴制动
在手动方式下，主轴处于停止状态时，按下“主轴制动”键，主轴被锁定在当前的位置。
七、刀具的安装
数控铣床（加工中心）上用的立铣刀和钻头大多采用弹簧夹套装夹方式安装在刀柄上的，刀柄由主柄部，弹簧夹套、夹紧螺母组成，如图 2- 10 所示。
1.刀具的安装
在数控铣床上安装立铣刀和钻头的安装方法如下。
① 把弹簧夹套装置在夹紧螺母里；
② 将刀具放进弹簧夹套里边；
③ 刀具整体放到与主刀柄配合的位置上并用扳手将夹紧螺母拧紧， 使刀具夹紧。
2.刀柄的安装
刀柄的安装首先应使数控系统处于“手动”或“增量”模式，按下“换刀允许” 键（“换刀允许”键右上方的指示灯变亮），此时系统处于换刀模式， 然后将安装好刀具的刀柄放入主轴孔内，按“刀具松 / 紧”键，刀具被安装到主轴孔中。
八、对刀操作及参数设置
1.对刀操作
对刀的目的是通过刀具或对刀工具确定工件坐标系与机床坐标系之间的空间位置 关系，并将对刀数据输入到相应的存储位置。它是数控加工中最重要的工作内容，其准确性将直接影响零件的加工精度。对刀分为 X 、Y 向对刀和 Z 向对刀。
（1）刀位点
刀具在机床上的位置是由刀位点的位置来表示的。所谓刀位点是指刀具的定位基 准点，不同的刀具，刀位点不同。对于平底铣刀、端铣刀类刀具，刀位点为它们的底面中心；对于钻头，刀位点为钻尖；对于球头铣刀，则为球心或刀具圆弧的最低点；对于车刀、镗刀类刀具，刀位点为其刀尖，如图 2- 11 所示。
（2）X 、Y 向对刀
数控铣床上 X、Y 向的对刀方法一般包括试切对刀法和寻边器对刀法。
① 试切对刀法。即直接采用加工刀具进行对刀，这种方法操作简单、方便， 但会 在零件表面留下切削刀痕， 影响零件表面质量且对刀精度较低。
① 试切法。
Z 向的对刀点，通常都设在工件的上表面。采用试切法对刀时， 移动 刀具至工件的上表面，启动主轴，使刀具端面刃缓慢接触工件上表面，并记下 Z 向机 床坐标系的坐标值，此值即为工件坐标系原点在机床坐标系中的 Z 向坐标值。
② Z 向对刀仪。
Z 轴设定器有光电式和指针式等类型， 如图 2- 14 所示。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 0.005 mm 。Z 轴设定器带 有磁性表座， 可以牢固地附着在工件或夹具上， 其高度一般为 50 mm 或 100 mm。
2.参数设置
数控机床在运行程序之前还需要用户设置相关的参数，它们包括刀具补偿参数和 G54～G59 坐标系参数。
（1）刀具补偿参数的设置
选择功能键中的“F10”键，系统进入到主菜单，在主菜单中依次按“刀具补偿 （F4）”→“刀补表（F2）”键，系统进入到设置刀具补偿界面，如图 2- 15 所示。
（2）G54～G59 坐标系参数的设置
选择功能键中的“F10”键，系统进入到主菜单，在主菜单中依次按“设置（F5）”→“坐标系设定（F1）”键，系统进入到坐标系设定界面，如图2-16所示。在此界面中可通过选择软键“F1～F6”键对 G54～G59 的坐标值进行设置。
九、程序的校验与自动加工
1.程序的校验
程序校验是利用数控系统的图形功能，在屏幕上绘制出程序的刀具轨迹，以便操作者检查程序的正确性和合理性。
2. 自动加工
（1）自动连续加工
① 选择“自动”模式，系统进入到自动加工状态；
② 通过 MDI 键盘调入或编辑数控程序；
③ 按“循环启动”键，即可进行自动加工。
（2）单段加工
① 选择“单段”模式，系统进入到单段加工状态；
② 通过 MDI 键盘调入或编辑数控程序；
③ 依次按“循环启动”键，系统将一行一行地按照顺序执行加工程序。
（3）加工的暂停
（4）加工的停止
（5）程序的重新运行
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