1、正文模块一数控铣床基础知识模块二 数控铣削加工工艺模块三 典型零件工艺分析模块四 数控铣床编程基础知识模块五 数控铣削编程的固定循环模块六 坐标变换指令模块七 用户宏程序模块八 零件编程实例正文课题一：数控铣床概述课题二：数控机床的分类课题三：数控铣床的组成与工作原理课题四：数控铣床的坐标系模块一 数控铣床基础知识正文1.学习目标2.学习内容课题一：数控铣床概述正文1.学习目标1.了解数控铣床的产生。2.了解数控铣床的发展历程。3.了解数控铣床未来的发展趋势。4.掌握数字控制的概念。5.掌握数控机床的概念。6.了解先进的数控制造系统。正文一、数控铣床的产生二、数控系统的发展三、数控系统和数控铣
2、床的发展趋势四、基本概念2.学习内容正文一、数控铣床的产生机床的数控技术起源于美国，首先用于军工产业，这使数控技术获得迅速发展。1948年，美国帕森斯公司承担研究设计和加工直升飞机桨叶轮廓用检查样板的加工机床这一任务时，该公司经理帕森斯根据自己的设想，提出了革新这种样板加工机床的新方案，由此便产生了研制数控机床的最初萌芽。1949年，作为这一方案主要承包者的帕森斯公司，正式接受委托，在麻省理工学院伺服机构实验室的协助下，开始从事数控机床的研制工作。经过三年时间的研究，于1952年试制成功世界上第一台数控机床实验性样机。这是一台采用脉冲乘法器原理的直线插补三坐标连续控制铣床,数控装置的体积比机床
3、本体还要大，电路采用电子管元件。正文二、数控系统的发展(一)五代数控系统(二)两个阶段正文(一)五代数控系统1.电子管数控系统诞生于1952年，以美国麻省理工学院研制的基于电子管和继电器的机床数控装置为标志。2.晶体管数控系统1958年，美国凯奈屈列克公司在世界上首先研制成功带有自动换刀装置的加工中心机床。3.集成电路数控系统1965年，出现了商品化集成电路数控装置，不仅缩小了数控装置的体积，减少了功耗，并且使系统的可靠性进一步提高。正文(一)五代数控系统4.小型计算机数控系统1970年，美国芝加哥国际机床展览会上，第一次展出了采用小型计算机控制的计算机数控装置。5.微处理器数控系统1974年
4、，由于微型计算机性价比不断提高，使其迅速渗透到各行各业，很快取代了小型计算机系统，成为计算机数控系统的核心。正文1.电子管数控系统诞生于1952年，以美国麻省理工学院研制的基于电子管和继电器的机床数控装置为标志。正文2.晶体管数控系统1958年，美国凯奈屈列克公司在世界上首先研制成功带有自动换刀装置的加工中心机床。正文3.集成电路数控系统1965年，出现了商品化集成电路数控装置，不仅缩小了数控装置的体积，减少了功耗，并且使系统的可靠性进一步提高。正文4.小型计算机数控系统1970年，美国芝加哥国际机床展览会上，第一次展出了采用小型计算机控制的计算机数控装置。正文5.微处理器数控系统1974年，
5、由于微型计算机性价比不断提高，使其迅速渗透到各行各业，很快取代了小型计算机系统，成为计算机数控系统的核心。正文(二)两个阶段1.NC系统前三代数控系统是采用专用电子线路实现的硬件式数控系统，一般称为硬件数控系统，简称NC系统。2.CNC系统第四代和第五代数控系统是采用微处理器及大规模或超大规模集成电路组成的软件式数控系统，称为计算机数控系统，简称CNC系统。正文1.NC系统前三代数控系统是采用专用电子线路实现的硬件式数控系统，一般称为硬件数控系统，简称NC系统。正文2.CNC系统第四代和第五代数控系统是采用微处理器及大规模或超大规模集成电路组成的软件式数控系统，称为计算机数控系统，简称CNC系
6、统。正文三、数控系统和数控铣床的发展趋势(一)高速度、高精度、高可靠性(二)多功能化(三)网络化(四)小型化和多样化(五)智能化(六)开放性正文(一)高速度、高精度、高可靠性1.高速度速度和精度是数控系统的两项重要指标，直接关系到数控机床的加工效率和加工质量。2.高精度提高数控机床加工精度的途径，一是减小数控系统误差，二是采用补偿技术。3.高可靠性数控机床的可靠性，特别是在长时间无人操作环境下运行的数控系统的可靠性成为人们最关注的问题之一。正文1.高速度速度和精度是数控系统的两项重要指标，直接关系到数控机床的加工效率和加工质量。正文2.高精度提高数控机床加工精度的途径，一是减小数控系统误差，二
7、是采用补偿技术。正文3.高可靠性数控机床的可靠性，特别是在长时间无人操作环境下运行的数控系统的可靠性成为人们最关注的问题之一。正文(二)多功能化数控加工中心是典型的多功能化数控机床。这类数控机床一般配有机械手和刀具库,工件一经装夹，数控系统就能控制机床自动更换刀具，连续对工件的各个加工面自动地完成铣削、镗削、铰孔、扩孔及攻螺纹等多工序加工，把许多工序甚至许多不同的工艺过程都集中到一台设备上完成，从而可以避免多次装夹所造成的定位误差，减少设备台数、工夹具和操作人员，节省占地面积和辅助时间。为了提高效率，新型数控机床在控制系统和机床结构上也有所改革。正文(三)网络化为了适应一些先进的制造系统，一般
8、的数控系统都具有高速串行端口，可按照用户需要，同上一级计算机进行多种数据交换。高档的数控系统还具有DNC接口，可以实现几台数控机床之间的数据通信，也能够对几台数控机床进行分布式控制，有利于工厂管理层与现场设备层的信息交换，以促进企业信息网络集成化和管控一体化的实现。正文(四)小型化和多样化一些发达国家采用了三维安装方法，将电子元器件高密度安装，大大地缩小了占有空间；在显示部件方面，普遍装备采用新型薄膜技术的彩色液晶显示器；同时，普遍采用内装式PLC，使CNC与PLC有机地结合在一起。正文(五)智能化1.加工过程的智能化如建立智能工艺数据库，根据加工条件设定加工参数；采用自适应控制技术对误差进行
9、补偿；数控系统的学习功能等。2.人机界面智能化主要指编程和操作的智能化，如采用人机对话自动编程；应用图像识别和声音识别技术使机器学会辨认图样和按照自然语言进行加工。3.故障诊断智能化将人工智能技术引入，准确判断故障所在。正文1.加工过程的智能化如建立智能工艺数据库，根据加工条件设定加工参数；采用自适应控制技术对误差进行补偿；数控系统的学习功能等。正文2.人机界面智能化主要指编程和操作的智能化，如采用人机对话自动编程；应用图像识别和声音识别技术使机器学会辨认图样和按照自然语言进行加工。正文3.故障诊断智能化将人工智能技术引入，准确判断故障所在。正文(六)开放性早期的数控系统在硬件结构等方面都采取
10、了专用封闭的方式，各个厂家的数控系统产品之间互不兼容。这不但给系统维修和技术升级带来很大困难，而且也难以满足一些先进的制造企业对数控系统的要求。为了顺应计算机等技术的发展和建立现代制造系统的需要，人们提出了开放式数控系统的概念，并推出了开放式数控系统产品。正文四、基本概念(一)数字控制(二)数控机床(三)先进制造系统正文(一)数字控制机床数字控制的定义为：用数字数据的装置(简称数控装置)，在机床运行过程中，不断地引入数字数据，从而对某一生产过程实现自动控制，该过程称为数字控制，简称数控。正文(二)数控机床1.NC机床使用NC数控系统实现控制的机床称为NC机床。2.CNC机床具有CNC系统的机床
11、称为CNC机床,如今人们提及的数控机床一般是指CNC机床。3.加工中心有些数控机床具有刀库、自动换刀装置，能在一次装夹中对工件的多个表面进行多工序加工，如进行钻孔、铰孔、镗孔、攻螺纹、平面铣削、轮廓铣削等加工，这种新一代的数控机床称为加工中心，它代表着当今数控机床发展的主流，其结构如图1-1所示。正文1.NC机床使用NC数控系统实现控制的机床称为NC机床。正文2.CNC机床具有CNC系统的机床称为CNC机床,如今人们提及的数控机床一般是指CNC机床。正文3.加工中心有些数控机床具有刀库、自动换刀装置，能在一次装夹中对工件的多个表面进行多工序加工，如进行钻孔、铰孔、镗孔、攻螺纹、平面铣削、轮廓铣
12、削等加工，这种新一代的数控机床称为加工中心，它代表着当今数控机床发展的主流，其结构如图1-1所示。正文(三)先进制造系统1.柔性制造单元(FMC)如果某加工中心增加了托盘自动交换装置、机械手和中央物料库(包含刀具、设备、材料和成品等)，便可实现长时间无人看管加工,这种形式的数控机床称为柔性制造单元,如图1-2所示。2.柔性制造系统(FMS)是由计算机集中控制和管理，数控机床和自动物料传输装置相结合，能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，可自主完成多品种、中小批量生产任务的制造系统。正文(三)先进制造系统3.计算机集成制造系统(CIMS)CIMS不仅把技术系统和经营生产系统集成在一起，而且
13、把人(人的思想、理念及智能)也集成在一起，使整个企业的工作流程、物流和信息流都保持通畅和相互有机联系，所以CIMS是人、经营和技术三者集成的产物，其体系结构如图1-4所示。正文1.柔性制造单元(FMC)图1-1能进行五面加工的加工中心正文1.柔性制造单元(FMC)图1-2精密机械零件的柔性制造单元正文2.柔性制造系统(FMS)是由计算机集中控制和管理，数控机床和自动物料传输装置相结合，能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，可自主完成多品种、中小批量生产任务的制造系统。正文3.计算机集成制造系统(CIMS)图1-3柔性制造系统的构成框图正文3.计算机集成制造系统(CIMS)图1-4CIMS
14、体系结构正文课题二：数控机床的分类1.学习目标2.学习内容正文1.学习目标1.掌握各种数控铣床在数控机床分类中的位置。2.了解数控机床的各种分类及类型。3.掌握开环、闭环、半闭环数控机床的特点。4.了解位置、速度和转角检测元件的作用。正文2.学习内容1.按工艺用途分类。2.按加工路线分类。3.按伺服系统的类型分类4.按功能水平分类正文一、按工艺用途分类(一)普通类(二)加工中心(三)金属成形类(四)特种加工及其他类型正文(一)普通类1.立式数控铣床立式数控铣床(图1-5)是数控铣床中数量最多的一种，应用范围最广，适宜加工高度方向尺寸相对较小的工件。2.卧式数控铣床其主轴是水平设置的，结构比立式
15、数控铣床复杂，占地面积较大、价格较高，宜加工箱体类零件，如图1-6所示。3.龙门铣床 用于加工特大型零件,图1-7所示为数控龙门镗铣床。正文1.立式数控铣床图1-5立式数控铣床正文2.卧式数控铣床图1-6卧式数控铣床正文3.龙门铣床图1-7数控龙门镗铣床正文(二)加工中心加工中心的典型特征是有刀库和自动换刀装置。工件在一次安装后，可以进行多种工序加工。加工中心一般可分为立式加工中心、卧式加工中心和万能加工中心。正文(三)金属成形类如数控折弯机、数控弯管机、数控转头压力机等正文(四)特种加工及其他类型如数控线切割机床、数控电火花成形机床、数控激光加工机床等。正文二、按加工路线分类(一)点位控制(
16、二)直线控制(三)轮廓控制正文(一)点位控制点位控制数控机床只要求控制机床移动部件(刀具)从一点移动到另一点的准确位置，而不管移动过程的运动轨迹(路径和方向),如图1-8所示。各坐标轴之间的运动互不相关，可以单坐标分别移动，也可多个坐标同时移动，在移动过程中刀具不进行切削。数控钻床、数控镗床、数控冲床都是配备点位控制系统的典型数控机床。正文(二)直线控制图1-8数控机床的点位控制原理图正文(二)直线控制图1-9数控机床的直线控制原理图正文(三)轮廓控制1.两坐标联动两坐标联动指可以同时控制两条轴，即使两个轴坐标数值同时发生变化，同时控制XY坐标、XZ坐标和YA坐标时，可以加工如图1-11所示形
17、状的零件。2.两轴半坐标联动两轴半坐标联动是指两条轴连续控制，第三条轴定位或直线控制，从而实现三条主要轴X、Y、Z内的二维控制，其原理如图1-12所示。3.三坐标联动三坐标联动是指同时控制X、Y、Z三个坐标，使刀具在空间任意方向都可移动，因而能够进行三维立体加工，其原理如图1-13所示。正文(三)轮廓控制4.多坐标联动多坐标联动是指同时控制四条或四条以上坐标轴的运动。正文(三)轮廓控制图1-10数控机床的轮廓控制原理图正文1.两坐标联动图1-11两坐标联动轮廓加工正文2.两轴半坐标联动图1-12两轴半坐标联动轮廓加工正文3.三坐标联动图1-13三坐标联动轮廓加工正文4.多坐标联动多坐标联动是指
18、同时控制四条或四条以上坐标轴的运动。正文三、按伺服系统的类型分类(一)开环控制数控机床(二)闭环控制数控机床(三)半闭环控制数控机床正文(一)开环控制数控机床图1-14开环控制系统框图正文(二)闭环控制数控机床图1-15闭环控制系统框图正文(三)半闭环控制数控机床图1-16半闭环控制系统框图正文四、按功能水平分类(一)低档数控机床(二)中档数控机床(三)高档数控机床正文(一)低档数控机床这类数控机床又称经济型数控机床。在我国，是指由单板机、单片机和步进电动机组成的数控系统，以及功能简单、价格低廉的数控系统，主要应用于车床、线切割机床及旧机床的数控改造等。正文(二)中档数控机床中档数控机床功能较
19、多，但不过分追求齐全，以实用为准，它除具有数控系统基本功能外，一般还具有图形显示功能及面向用户的宏功能等。中档数控机床品种几乎覆盖了所有机床类别。正文(三)高档数控机床高档数控机床一般是能够加工复杂形状的多轴联动控制的数控机床。这类数控机床功能齐全，价格昂贵,主要应用于五轴联动数控铣床、重型数控机床、五面加工中心、车削中心和柔性加工单元等。正文课题三：数控铣床的组成与工作原理1.学习目标2.学习内容正文1.学习目标1.了解数控铣床的特点。2.掌握数控铣床的应用场合。3.掌握数控铣床的工作原理。4.了解数控铣床的组成。正文1.学习内容一、数控铣床的特点二、数控机床的应用场合三、数控铣床的工作原理
20、四、数控铣床的组成正文一、数控铣床的特点(一)适应性强(二)加工精度高、质量好(三)生产率高(四)减轻劳动强度(五)良好的经济效益(六)有利于生产管理的现代化正文(一)适应性强数控铣床按照数控指令工作，更换加工对象只需更改数控加工程序，而不必制造、更换夹具或模具，因而生产准备周期短、灵活性强，为多品种、小批量生产和新产品研制提供了有利条件。正文(二)加工精度高、质量好数控铣床的加工是自动进行的，消除了操作者人为的误差，使同一批工件的尺寸一致性好，加工质量稳定。此外，数控铣床进给机构均可由数控系统进行位置补偿，从而保证数控铣床能够达到较高的加工精度和加工质量。正文(三)生产率高数控铣床可大大减少
21、零件加工所需的机动时间和辅助时间，从而保证有较高的加工效率。数控铣床主轴转速和进给量调节范围比普通机床大，每道工序均可选用最佳的切削用量。在加工中心机床上，工件往往只需进行一次装夹就能完成所有工序的加工，大大减少了半成品的周转时间，生产率的提高更为明显。此外，数控铣床能进行重复性操作，尺寸一致性好，减少了次品率和检验时间。正文(四)减轻劳动强度数控铣床的操作者一般只需装卸零件，并监督机床的运动过程即可，大大减轻了操作者的劳动强度，显著改善操作者的工作条件。正文(五)良好的经济效益虽然数控铣床价格昂贵，分摊到每个工件上的设备费用较大，但是使用数控铣床可节省许多其他费用,例如，工件加工前不用划线工
22、序;工件安装、调整、加工和检验所花费的时间少，特别是不需设计制造专用的工装夹具；加工精度稳定，废品率低，减少了调度环节等，所以总体成本下降，可获得良好的经济效益。正文(六)有利于生产管理的现代化现代数控系统具有统计零件加工工时、计算刀具损耗、自动检验加工工件质量及半成品管理等功能，这些功能都十分有利于生产管理的现代化，也为实现产品设计、制造和管理一体化奠定了基础。正文二、数控机床的应用场合(一)多品种、小批量生产的零件(二)结构比较复杂的零件(三)需要频繁改形的零件(四)其他场合正文(一)多品种、小批量生产的零件图1-17所示为三类机床的零件加工批量数与综合费用的关系。零件加工批量大时,选用数
23、控机床是不利的，而选择专用机床效率高、费用低。通常，采用数控机床加工的合理生产批量为10100件。正文(二)结构比较复杂的零件图1-17加工批量数与综合费用的关系正文(二)结构比较复杂的零件图1-18零件复杂程度与批量数的关系正文(三)需要频繁改形的零件当生产的产品不断更新时，使用数控机床只需更改相应数控加工程序即可，从而节省大量的工艺装备，使综合费用降低。正文(四)其他场合价值昂贵，不允许报废的关键零件；设计制造周期短的急需零件；批量较大、精度要求较高的零件。正文三、数控铣床的工作原理图1-19数控机床加工工件的基本过程正文四、数控铣床的组成(一)信息载体(二)数控装置(三)伺服系统(四)反
24、馈装置(五)机床本体正文四、数控铣床的组成图1-20数控铣床的组成正文(一)信息载体信息载体又称为控制介质，用于记录数控机床上加工一个零件所必需的各种信息(零件加工的位置数据和工艺参数等)，以控制机床的运动，实现零件的机械加工。早期的数控机床常用的信息载体有穿孔纸带、穿孔卡、磁带和磁盘等，通过相应的输入装置将信息输入到数控系统中。近年来，穿孔纸带及穿孔卡已经极少使用。现代的数控机床主要采用操作面板上的按钮和键盘直接输入加工信息，或通过串行接口将在计算机上编写完成的加工程序传送至数控系统。正文(二)数控装置数控装置是数控铣床的核心,其主要功能是接受加工信息，经计算机处理后控制机床的动作。数控装置
25、由硬件和软件两部分构成。硬件除计算机外，还包括显示器、键盘、操作面板等。显示器用于显示加工图形、坐标和相关文字信息；键盘用于输入操作命令，也可用于输入和编辑加工程序；操作面板(图1-21)供操作人员进行设置和修改操作方式，输入数据和起停控制等操作。软件分为系统软件和应用软件两大类。正文(三)伺服系统图1-21数控机床操作面板正文(三)伺服系统图1-22伺服电动机正文(三)伺服系统图1-23数控铣床机床本体1主轴气缸2主轴电动机3链式刀库4主轴箱5换刀机械手6主轴7立柱8工作台9床鞍10床身正文(四)反馈装置反馈有位置反馈和速度反馈等。反馈装置的作用是检测速度、位移或工件尺寸，并将信息反馈给数控
26、装置，数控装置对反馈回来的实际位移值与设定值进行比较，如有差值及时补偿。正文(五)机床本体机床本体指用于完成各种切削加工的机械部分，如图1-23所示，包括床身、立柱、工作台等机械部件。正文课题四：数控铣床的坐标系1.学习目标2.学习任务3.学习内容正文1.学习目标1.掌握数控铣床坐标轴的命名标准与方向的确定。2.了解机床坐标系的作用。3.理解机床原点的概念。4.理解机床参考点的概念。正文2.学习任务1.运用所学知识判断数控铣床各坐标轴及确定其方向。2.对于一般零件如何建立工件坐标系。正文3.学习内容一、机床坐标轴命名标准与方向的确定二、机床原点、机床坐标系与机床参考点三、工件坐标系与工件原点正
27、文一、机床坐标轴命名标准与方向的确定(一)X、Y、Z轴命名标准(二)A、B、C轴命名标准(三)机床坐标轴运动方向命名原则(四)铣床坐标X、Y、Z轴的确定(五)附加运动坐标的规定正文(一)X、Y、Z轴命名标准图1-24右手笛卡儿直角坐标系手势正文(二)A、B、C轴命名标准图1-25右手螺旋定则手势正文(二)A、B、C轴命名标准图 1-26 A、B、C轴方向正文(三)机床坐标轴运动方向命名原则图1-27机床坐标轴运动方向正文(四)铣床坐标X、Y、Z轴的确定1.Z轴的确定2.X轴的确定3.Y轴的确定正文1.Z轴的确定(1)Z轴的运动是由传递切削力的主轴所决定的，与主轴轴线重合或平行的坐标轴即为Z轴。
28、(2)正方向为增加刀具和工件之间距离的方向，按照刀具相对运动而工件相对静止的机床坐标系运动方向命名原则，即为刀具远离工件的方向。正文图1-28立式铣床坐标系1.Z轴的确定正文2.X轴的确定(1)X轴的运动是水平的，它平行于工件的装夹面。(2)正方向的规定比较复杂，若Z轴是垂直的(立式铣床)，当从与刀具平行的主轴向立柱看时，X运动的正方向指向右方，如图1-28所示；若Z轴是水平的(卧式铣床)，当从与Z轴平行的主轴向工件看时(即从机床背面向工件看)，X运动的正方向指向右方，如图1-29所示；若对于落地龙门镗铣床，当从与Z轴平行的主轴向左侧立柱看时，X运动的正方向指向右方，如图1-30所示。正文图1
29、-29卧式铣床坐标系2.X轴的确定正文图1-30落地龙门镗铣床坐标系2.X轴的确定正文3.Y轴的确定(1)Y轴垂直于X、Z轴。(2)Y轴正方向根据X和Z轴的正方向，按照右手笛卡儿直角坐标系原则来判断。正文(五)附加运动坐标的规定如果在X、Y、Z主要坐标以外还有平行于它们的坐标，可分别指定为U、V、W。如果还有第三组运动，则分别指定为P、Q、R。正文二、机床原点、机床坐标系与机床参考点(一)机床原点(二)机床坐标系(三)机床参考点正文(一)机床原点机床原点又称为机械原点，它是机床坐标系的原点。该点是机床上的一个固定点，其位置是由机床设计和制造单位确定的，一般设在各坐标轴的正向运动极限处，通常不允
30、许用户改变。它也是机床在运动控制中的基准点。正文(二)机床坐标系机床坐标系建立在机床原点之上，机床各坐标轴的命名标准与方向规定如前文所述，是机床上固有的坐标系。建立机床坐标系是为了确定刀具或工件在机床上的位置，确定机床运动部件的位置及其运动范围。在数控机床显示屏上常见的“机械坐标”就是指机床坐标系的坐标值。正文(三)机床参考点图1-31机床原点与参考点正文三、工件坐标系与工件原点(一)工件坐标系(二)工件原点正文(一)工件坐标系 机床坐标系的建立保证了刀具在机床上的正确运动，但由于程序的编制通常是针对某一工件，根据零件图样进行的，为了便于尺寸计算、检查，加工程序的坐标原点一般都与零件图样的尺寸
31、基准相一致。这种针对于某一工件，根据零件图样建立的坐标系称为工件坐标系，亦称编程坐标系。正文(二)工件原点 工件原点亦称编程原点，该点是指工件装夹完成后，选择工件上的某一点作为编程或工件加工的原点。工件原点的选择应满足编程简单、尺寸换算少、引起的加工误差小等条件，如在立式数控铣床上，Z方向的原点一般取在工件的上表面，XY平面原点的选择有两种情况：当工件对称时，一般以对称中心作为XY平面的原点；当工件不对称时，一般取工件上一角作为工件原点。正文模块二：数控铣削加工工艺课题一：数控铣削加工对象与内容课题二数控铣床零件加工的工艺分析课题三：数控铣削刀具及切削用量的选择课题四：数控铣床夹具课题五：数控
32、铣小加工工艺文件正文课题一：数控铣削加工对象与内容1.学习目标2.学习内容正文1.学习目标1.了解数控铣削加工对象。2.掌握数控铣削适合加工的部位。3.了解数控铣削加工的内容。正文2.学习内容一、数控铣削加工的对象二、数控铣削加工的内容正文一、数控铣削加工的对象(一)平面类零件(二)直纹曲面类零件(三)立体曲面类零件正文(一)平面类零件图2-1平面类零件a)轮廓面ab)轮廓面bc)轮廓面c正文(二)直纹曲面类零件图2-2直纹曲面正文(三)立体曲面类零件1.行切加工法采用三坐标数控铣床进行二轴半坐标控制加工，即行切加工法。2.三坐标联动加工采用三坐标数控铣床三轴联动加工，即进行空间直线插补。正文
33、1.行切加工法采用三坐标数控铣床进行二轴半坐标控制加工，即行切加工法。正文2.三坐标联动加工图2-3行切加工正文2.三坐标联动加工图2-4三坐标联动加工正文二、数控铣削加工的内容(一)以下情况适宜采用数控铣削加工(二)下列加工内容一般不采用数控铣削加工正文(一)以下情况适宜采用数控铣削加工(1)由直线、圆弧、非圆曲线及列表曲线构成的内外轮廓。(2)空间曲线或曲面。(3)形状复杂，尺寸繁多，划线和检测比较困难的部位。(4)用普通机床加工时难以观察、控制及检测的内腔、箱体内部等。(5)有严格位置尺寸要求的孔或平面。(6)能够在一次装夹中铣削出多个部位的零件表面或零件形状。正文(二)下列加工内容一般
34、不采用数控铣削加工(1)需要进行长时间占机人工调整的粗加工内容。(2)毛坯上的加工余量不太充分或不太稳定的部位。(3)简单的粗加工面。(4)必须用细长铣刀加工的部位，一般指狭长深槽或高肋板小转接圆弧部位。正文课题二数控铣床零件加工的工艺分析1.学习目标2.学习任务3.学习内容正文1.学习目标1.简述数控铣削加工的对象。2.简述适合数控铣削加工的内容。正文2.学习任务1.能看懂零件图，并进行合理的工艺分析。2.会确定合理的数控铣削加工路线。正文3.学习内容一、零件图分析二、零件的结构工艺性分析三、数控铣削加工路线的拟定正文一、零件图分析(一)尺寸标注方法分析(二)零件图的完整性与正确性分析(三)
35、零件技术要求分析(四)零件材料分析正文(一)尺寸标注方法分析图2-6统一基准标注方法正文(一)尺寸标注方法分析图2-7分散基准标注方法正文(二)零件图的完整性与正确性分析构成零件轮廓的几何元素(点、线、面)和条件(如相切、相交、垂直和平行)是数控编程的重要依据。手工编程时要计算构成零件轮廓的每一个节点坐标；自动编程时要对构成零件轮廓的所有几何元素进行定义。如果某一条件不充分，则无法计算零件轮廓的节点坐标和表达零件轮廓的几何元素，导致无法进行编程，因此图样应当完整地表达构成零件轮廓的几何元素。正文(三)零件技术要求分析零件的技术要求主要是指尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热处理等。这些
36、要求在保证零件使用性能的前提下，应经济合理。过高的精度和表面粗糙度要求会使工艺过程复杂、加工困难、成本提高。正文(四)零件材料分析在满足零件功能的前提下，应选用廉价、切削性能好的材料,而且，材料选择应立足国内,不要轻易选用贵重或紧缺的材料。正文二、零件的结构工艺性分析(1)工件的内腔与外形应尽量采用统一的几何类型和尺寸，这样可以减少刀具的规格和换刀的次数，方便编程和提高数控机床加工效率。(2)工件内槽及缘板间的过渡圆角半径不应过小。(3)铣削工件的槽底平面时，槽底圆角半径r不宜过大。正文图2-8内槽结构工艺性对比a)刀具直径小b)刀具直径大正文图2-9槽底平面圆角对加工工艺的影响正文三、数控铣
37、削加工路线的拟定(一)数控加工工艺流程的设计(二)进给路线的确定正文三、数控铣削加工路线的拟定图2-10工艺流程正文(一)数控加工工艺流程的设计1.工序的划分2.顺序的安排顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位、安装与夹紧的需要来考虑。正文(一)数控加工工艺流程的设计3.数控加工工序与普通工序的衔接数控加工工序前后一般都穿插有其他普通加工工序，如衔接得不好就容易产生矛盾，因此在熟悉整个加工工艺内容的同时，要清楚数控加工工序与普通加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点，例如要不要留加工余量，留多少；定位面与孔的精度要求及形位公差；对校形工序的技术要求；毛坯的热处理状态等，这样才能使各
38、工序达到相互满足加工需要，且质量目标及技术要求明确，交接验收有依据。正文1.工序的划分(1)以一次安装、加工作为一道工序。(2)以同一把刀具加工的内容划分工序。(3)以加工部位划分工序。(4)以粗、精加工划分工序。正文2.顺序的安排(1)上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑。(2)先进行内腔加工，后进行外形加工。(3)以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数。正文3.数控加工工序与普通工序的衔接数控加工工序前后一般都穿插有其他普通加工工序，如衔接得不好就容易产生矛盾，因此在熟悉整个
39、加工工艺内容的同时，要清楚数控加工工序与普通加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点，例如要不要留加工余量，留多少；定位面与孔的精度要求及形位公差；对校形工序的技术要求；毛坯的热处理状态等，这样才能使各工序达到相互满足加工需要，且质量目标及技术要求明确，交接验收有依据。正文(二)进给路线的确定1.保证零件的加工精度和表面粗糙度要求2.应使进给路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率图2-18所示为正确选择钻孔加工路线的例子，通常先加工均布于同一圆周上的八个孔，再加工另一圆周上的孔，如图2-18a所示。3.最终轮廓一次进给完成为保证工件轮廓表面加工后的表面粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次
40、进给中连续加工完成。正文(二)进给路线的确定4.选择使工件在加工后变形小的路线对横截面积小的细长零件或薄板零件应采用分几次进给加工到最后尺寸或对称去除余量法安排进给路线。正文1.保证零件的加工精度和表面粗糙度要求(1)当铣削平面零件外轮廓时，一般采用立铣刀侧刃切削。(2)铣削封闭的内轮廓表面时，若内轮廓外延，则应沿切线方向切入或切出。(3)用圆弧插补方式铣削外整圆时，如图2-14所示，要安排刀具从切向进入圆周铣削加工。(4)对于孔的位置精度要求较高的零件，在精镗孔系时，镗孔路线一定要保证各孔的定位方向一致，即采用单向趋近定位点的方法，以避免传动系统反向间隙误差或测量系统的误差对定位精度的影响。
41、(5)铣削曲面时，常用球头铣刀采用“行切法”进行加工。正文(1)当铣削平面零件外轮廓时，一般采用立铣刀侧刃切削。立铣刀侧刃铣削平面零件外轮廓时，应避免沿零件外轮廓的法向切入和切出，如图2-11所示，应沿着外轮廓曲线的切向延长线切入或切出，这样可避免刀具在切入或切出时产生的刀刃切痕，保证零件曲面的平滑过渡。正文(2)铣削封闭的内轮廓表面时，若内轮廓外延，则应沿切线方向切入或切出。若内轮廓曲线不允许外延，如图2-12所示，刀具只能沿内轮廓曲线的法向切入或切出，此时刀具的切入或切出点应尽量选在内轮廓曲线两几何元素的交点处。当内部几何元素相切无交点时，如图2-13所示，为防止刀具施加刀偏时在轮廓拐角处
42、留下凹口(图2-13a)，刀具切入或切出点应远离拐角，如图2-13b所示。正文(3)用圆弧插补方式铣削外整圆时，如图2-14所示，要安排刀具从切向进入圆周铣削加工。图2-11外轮廓加工时刀具的切入切出正文(3)用圆弧插补方式铣削外整圆时，如图2-14所示，要安排刀具从切向进入圆周铣削加工。图2-12内轮廓加工时刀具的切入切出正文(3)用圆弧插补方式铣削外整圆时，如图2-14所示，要安排刀具从切向进入圆周铣削加工。图2-13无交点内轮廓加工时刀具的切入切出正文(3)用圆弧插补方式铣削外整圆时，如图2-14所示，要安排刀具从切向进入圆周铣削加工。图2-14外圆铣削正文(3)用圆弧插补方式铣削外整圆
43、时，如图2-14所示，要安排刀具从切向进入圆周铣削加工。图2-15内圆铣削正文(4)对于孔的位置精度要求较高的零件图2-16孔系加工路线正文(5)铣削曲面时，常用球头铣刀采用“行切法”进行加工。图2-17曲面加工的走刀路线正文2.应使进给路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率图2-18钻孔加工路线的选择正文3.最终轮廓一次进给完成图2-19铣削内腔的三种进给路线a)路线1b)路线2c)路线3正文4.选择使工件在加工后变形小的路线对横截面积小的细长零件或薄板零件应采用分几次进给加工到最后尺寸或对称去除余量法安排进给路线。正文课题三：数控铣削刀具及切削用量的选择1.学习目标2.学习任务3.学习
44、内容正文1.学习目标1.了解数控铣削刀具的类型及结构。2.掌握常用数控铣削刀具的牌号。3.会选用数控铣削刀具。4.会确定数控铣削用量。正文2.学习任务通过学习本课题知识，思考在加工如图2-5所示的零件时，应选择何种类型的刀具，各切削用量应当如何确定。正文3.学习内容一、数控铣削刀具二、铣削用量的选择三 主转速的确定正文一、数控铣削刀具(一)铣刀类型选择(二)铣刀结构的选择(三)铣刀角度的选择(四)铣刀的齿数(齿距)选择(五)铣刀直径的选择(六)铣刀的最大背吃刀量(七)刀片牌号的选择正文(一)铣刀类型选择(1)加工曲面类零件时，为了保证刀具切削刃与工件轮廓在切削点相切，避免切削刃与工件轮廓发生干
45、涉，一般采用球头铣刀，粗加工用两刃铣刀，半精加工和精加工用四刃铣刀。(2)铣较大平面时，为了提高生产效率和减小表面粗糙度值，一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀，如图2-22所示。(3)铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀，如图2-23所示。(4)铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度,一般用两刃键槽铣刀，如图2-24所示。正文(一)铣刀类型选择(5)孔加工时，可采用钻头、镗刀等孔加工类刀具，如图2-25所示。正文(1)加工曲面类零件图2-21加工曲面类零件的铣刀正文(2)铣较大平面图2-22加工大平面的铣刀正文(3)铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀，如图2-23所示。图2-23加工小平面或台阶面的铣刀正文(4
46、)铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度,一般用两刃键槽铣刀，如图2-24所示。图2-24加工槽类的铣刀正文(5)孔加工时，可采用钻头、镗刀等孔加工类刀具，如图2-25所示。图2-25孔加工刀具a)钻头b)镗刀正文(二)铣刀结构的选择1.平装结构(刀片径向排列)平装结构铣刀(图2-26)的刀体结构工艺性好，容易加工，并可采用无孔刀片(刀片价格较低，可重磨)。2.立装结构(刀片切向排列)立装结构铣刀(图2-27)的刀片只用一个螺钉固定在刀槽上，结构简单，转位方便。正文1.平装结构(刀片径向排列)平装结构铣刀(图2-26)的刀体结构工艺性好，容易加工，并可采用无孔刀片(刀片价格较低，可重磨)。图2-26平
47、装结构铣刀正文2.立装结构(刀片切向排列)立装结构铣刀(图2-27)的刀片只用一个螺钉固定在刀槽上，结构简单，转位方便。图2-27立装结构面铣刀正文(三)铣刀角度的选择1.主偏角r主偏角为切削刃与切削平面的夹角，如图2-28所示。2.前角铣刀的前角可分为径向前角f(图2-29 a)和轴向前角p(图2-29 b)，径向前角f主要影响切削功率；轴向前角p则影响切屑的形成和轴向力的方向，当p为正值时切屑即飞离加工面。正文(三)铣刀角度的选择图2-28主偏角正文1.主偏角r图2-29前角a)径向前角b)轴向前角正文2.前角(1)双负前角。(2)双正前角。(3)正负前角(轴向正前角、径向负前角)。正文(
48、1)双负前角。双负前角的铣刀通常采用方形(或长方形)无后角的刀片，刀具切削刃多(一般为8个)，且强度高、抗冲击性好，适用于铸钢、铸铁的粗加工。由于切屑收缩比大，需要较大的切削力，因此要求机床具有较大的功率和较高的刚性。由于轴向前角为负值，切屑不能自动流出，当切削韧性材料时易出现积屑瘤和刀具振动。正文(2)双正前角。双正前角铣刀采用带有后角的刀片，这种铣刀楔角小，具有锋利的切削刃。由于切屑收缩比小，所耗切削功率较小，切屑成螺旋状排出，不易形成积屑瘤。这种铣刀最宜用于软材料和不锈钢、耐热钢等材料的切削加工。对于刚性差(如主轴悬伸较长的镗铣床)、功率小的机床和加工焊接结构件时，也应优先选用双正前角铣
49、刀。正文(3)正负前角(轴向正前角、径向负前角)。这种铣刀综合了双正前角和双负前角铣刀的优点，轴向正前角有利于切屑的形成和排出；径向负前角可提高刀刃强度，改善抗冲击性能。此种铣刀切削平稳，排屑顺利，金属切除率高，适用于大余量铣削加工。正文(四)铣刀的齿数(齿距)选择1.粗齿铣刀适用于普通机床的大余量粗加工和软材料或切削宽度较大的铣削加工，当机床功率较小时，为使切削稳定，也常选用粗齿铣刀。2.中齿铣刀系通用系列，使用范围广泛，具有较高的金属切除率和切削稳定性。3.密齿铣刀主要用于铸铁、铝合金和非铁金属的大进给速度切削加工。正文1.粗齿铣刀适用于普通机床的大余量粗加工和软材料或切削宽度较大的铣削加
50、工，当机床功率较小时，为使切削稳定，也常选用粗齿铣刀。正文2.中齿铣刀系通用系列，使用范围广泛，具有较高的金属切除率和切削稳定性正文3.密齿铣刀主要用于铸铁、铝合金和非铁金属的大进给速度切削加工。在专业化生产(如流水线加工)中，为充分利用设备功率和满足生产节奏要求，也常选用密齿铣刀(此时多为专用非标铣刀)。正文(五)铣刀直径的选择1.面铣刀选择面铣刀直径时主要需考虑刀具所需功率应在机床功率范围之内，也可将机床主轴直径作为选取的依据。2.立铣刀立铣刀直径的选择主要应考虑工件加工尺寸的要求，并保证刀具所需功率在机床额定功率范围以内,如为小直径立铣刀，则应主要考虑机床的最高转速能否保证刀具的最低切削
