数控铣床操作与常见故障排除第三章课件

1、 5)运行程序。机床锁住，运行程序，并对程序进行检查，若有错误，则需重新编辑。 6)装夹工件并找正。清理工作台面，装夹工件，并找正工件平面。 7)对刀。建立工件坐标系，更换刀具，采用手动增量、连续或手摇轮移动机床，将起刀点对到程序的起始处，并对好刀具的基准。 8)起动工作液泵。起动工作液泵，调节喷嘴流量。 9)启动坐标进给。进给速度可用进给率开关调节。加工中可以按【进给保持】按钮暂停进给运动，观察加工情况或进行手工测量。再按下【循环启动】按钮，即可恢复加工。为确保程序正确无误，加工前应复查一遍。在铣削加工时，对于平面曲线工件，可用铅笔代替刀具在纸上画出轮廓，这样比较直观。若系统具有轨迹模拟功能

2、，则可用其检查程序的正确性。 10)运行监控。利用显示器的各个画面显示工作台或刀具的位置、程序和机床的状态，以使操作人员监视加工情况，防止出现非正常切削造成的工件质量问题及其他事故。 11)程序输出。加工结束后，若程序有保存的必要，则可以留在CNC的内存中。若程序太长，则可以把内存中的程序输出给外部设备(如计算机穿孔机)，在磁盘(或穿孔纸带)上加以保存。 12)关机。一般应先关系统再关机床。 第一节装 夹 刀 具 使用刀具时，首先应确定数控铣床要求配备的刀柄及拉钉的标准和尺寸(这一点很重要，规格不同将无法安装)。应根据加工工艺选择刀柄、拉钉和刀具，并将它们装配好，然后装在数控铣床的主轴上。 一

3、、手动换刀过程 1.装卸刀柄的方法 1)确认刀具和刀柄的重量不超过机床规定的最大许用量。 2)清洁刀柄锥面和主轴锥孔。 3)左手握住刀柄，将刀柄的键槽对准主轴端面键垂直伸入到主轴内，不可倾斜。 4)右手按下【换刀】按钮，压缩空气从主轴内吹出，以清洁主轴和刀柄。 5)刀柄装上后，用手转动主轴，检查刀柄是否正确装夹。 6)卸刀柄时，先用左手握住刀柄，再用右手按换刀按钮(否则刀具从主轴内掉下，可能会损坏刀具、工件和夹具等)，取下刀柄。 2.注意事项 1)应选择有足够刚度的刀具及刀柄，同时，在装配刀具时保持合理的悬伸长度，以避免刀具在加工过程中产生变形。 2)卸刀柄时，必须要有足够的动作空间，刀柄不能

4、与工作台上的工件、夹具发生干涉。 3)换刀过程中严禁主轴运转。二、硬质合金可转位铣刀刀片装夹在刀体上 1.刀片的安装方式常用径向安装方式将刀片装到刀体上，如图3-1a所示，铣刀采用把刀片贴在刀体的圆周面上的安装方式，这种安装方式称为立装方式，立装刀片的铣刀能承受较大的冲击力。也有些铣刀刀片沿着刀体的径向插入，这种安装方式也称为平装方式，如图3-1b所示。图3-12.刀片的定位1)三向定位点接触式，如图3-2a所示。 2)三向定位点面接触式，如图3-2b所示。3)三向定位面接触式，如图3-2c所示。图3-2 3.刀片的夹紧可转位铣刀有多种刀片夹紧方式，目前应用最多的是上压式和楔块式两种。立铣刀采

5、用上压式夹紧机构，面铣刀一般采用楔块式夹紧机构。可转位立铣刀的上压式夹紧机构如图3-3所示。图3-3可转位立铣刀的上压式夹紧机构1刀片 2紧固螺钉 3刀体 图3-4为楔块式夹紧机构。图3-4a所示为拉杆楔块式夹紧机构，它通过旋紧拉杆螺母使拉杆楔块移动，由拉杆楔块的斜面产生压紧力把刀片压紧在刀体上。图3-4b所示为弹簧楔块式夹紧机构，它在工作时靠切削力压紧刀片，弹簧夹紧的作用是抵消刀具空转时刀片的离心力。更换刀片或转位时，只需用特制的扳手将拉杆向下压，刀片即可松开。4.注意事项安装铣刀片的注意事项见表3-1 三、铣刀装夹在铣床主轴上 1.刀柄与主轴的连接 数控铣床的刀具由刀柄和刀具本体两部分组成

6、。刀柄是机床主轴与刀具之间的连接工具，刀具必须装在统一的标准刀柄上，以便安装在主轴、刀库上。刀柄与主轴孔的配合锥面一般采用724的锥度。图3-5为BT系列刀柄与拉钉，这种锥度的刀柄不自锁，换刀方便，定心精度和刚度比直柄高。刀柄装到主轴上之前，要把拉钉与刀柄装配在一起，刀柄装在主轴上时，主轴内的碟簧给卡头施力，可夹住拉钉，从而使刀柄固定在主轴上。 图3-5 2.铣刀在主轴上的装夹铣刀的分类方法很多，按安装方法可分为带孔铣刀和带柄铣刀两大类。带柄铣刀分为直柄铣刀和锥柄铣刀。带孔铣刀多用在卧式铣床上，带柄铣刀一般用在立式铣床上。 1)带孔铣刀的装夹。 根据刀具的宽度和安装位置选择固定环。 将铣刀、固

7、定环的内孔及两端面擦拭干净，避免因污物而影响安装精度。 用扳手将拉杆螺钉松开，将吊架取下，并将刀杆擦拭干净。 根据铣刀的位置，将一定数量的固定环套在刀杆上，然后将铣刀套上，最后套上一定数量的固定环。 用螺母紧固后，安装吊架，收紧拉杆，使刀杆锥面和锥孔紧密配合。 2)带柄铣刀的装夹。 铣刀刀柄分为直柄和锥柄两种。锥柄铣刀通过带有莫氏锥孔的刀柄过渡，将铣刀安装在主轴上；直柄铣刀通过带有弹簧夹头的刀柄安装到主轴上，将直柄铣刀装入弹簧夹头并旋紧螺母，如图3-6所示。图3-6弹簧夹头结构如图3-7所示，弹簧夹头外圆上开有三条槽，螺母旋紧时，三条槽合拢，内孔收缩，将直柄铣刀夹紧。可根据铣刀柄的直径和刀柄的

8、内孔锥度，查阅相关标准，选择弹簧夹头的内孔和外锥的尺寸。图3-7 第二节对刀 对于数控铣床来说，在加工开始时，确定刀具与工件的相对位置是很重要的，其准确性将直接影响零件的加工精度。这一相对位置是通过确定对刀点来实现的。确定对刀点是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点，并将对刀数据输入到相应的存储位置的过程。对刀点可以设置在被加工零件上，也可以设置在夹具上与零件定位基准有一定尺寸联系的某一位置。对刀点往往选择在零件的加工原点。 一、对刀点的选择原则 1)所选的对刀点应使程序编制简单。 2)对刀点应选在容易找正、便于确定零件加工原点的位置。 3)对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置。 4)对

9、刀点的选择应有利于提高加工精度。二、数控铣床对刀 1.对刀操作分类数控铣床对刀操作分为X向对刀、Y向对刀和Z向对刀。 2.对刀方法选择对刀方法时，应根据现有条件和加工精度要求选择。可采用试切法、寻边器对刀、机内对刀仪对刀、自动对刀等。其中试切法对刀精度较低，加工中常用寻边器和Z向设定器对刀，其效率高且能保证对刀精度。 3.对刀装置及对刀方法 1)用杠杆式百分表(或千分表)对刀，如图3-8所示。图3-8 用磁性表座将杠杆式百分表吸在机床主轴端面上，并手动输入M03低速正转。 手动操作，使旋转的表头按X、Y、Z的顺序逐渐靠近孔壁(或圆柱面)。 移动Z轴，使表头压住被测表面，指针转动约0.1mm。

10、逐步降低手动脉冲发生器的X、Y移动量，使表头旋转一周时，其指针的跳动量在允许的对刀误差内，如0.02mm，此时可认为主轴的旋转中心与被测孔中心重合。 记下此时机床坐标系中的X、Y坐标值。此X、Y坐标值即为G54指令建立工件坐标系时的偏置值。若用G92建立工件坐标系，保持X、Y坐标不变，刀具沿Z轴移动到某一位置，则指令形式为G92X0Y0；这种操作方法比较麻烦，效率较低，但对刀精度较高，对被测孔的精度要求也较高，最好是经过铰削或镗削加工的孔，仅粗加工后的孔不宜采用。 2)用寻边器对刀。 寻边器主要用于确定工件坐标系原点在机床坐标系中的X、Y值，也可以测量工件的简单尺寸。 寻边器有偏心式和光电式等

11、类型，其中以光电式较为常用，如图3-9a所示。光电式寻边器的测头一般为直径10mm的钢球，用弹簧拉紧在光电式寻边器的测杆上，碰到工件时可以退让，并将电路导通，发出光信号，通过光电式寻边器的指示和机床坐标位置，即可得到被测表面的坐标位置。 图3-9寻边器 a)光电式b)回转式c)偏心式 寻边器的操作步骤与用刀具对刀相似，只是将刀具换成了寻边器，移动距离是寻边器角头的半径。方法简便，对刀精度较高。 3)用碰刀(或试切)方式对刀。 如果对刀精度要求不高，为方便操作，可以用加工时所使用的刀具直接进行碰刀对刀，如图3-10所示 将所用铣刀装到主轴上，并使主轴中速旋转。 手动移动铣刀，沿X(或Y)轴靠近被

12、测边，直到铣刀周刃轻微接触到工件表面，可听到刀刃与工件的摩擦声(但没有切屑)。图3-10 保持X、Y坐标不变，将铣刀沿+Z向退离工件。 将机床相对坐标X置0，并沿X轴向工件方向移动刀具半径的距离。 将此时机床坐标系下的X值输入系统偏置寄存器中，该值就是被测边的X坐标。 改变方向，重复以上操作，可得被测边的Y坐标，把刀尖投影到光屏上进行测量。测量机构提供切削刃的切削点处的Z轴和X轴(半径)尺寸值，即刀具的轴向尺寸和径向尺寸。测量的读数有机械式(如游标刻线尺)的，也有数显或光学的。 对刀时，将刀具的端刃与工件表面或Z轴设定器的测头接触，利用机床坐标的显示来确定对刀值。当使片Z轴设定器对刀时，要将Z

13、轴设定器的高度考虑进去。 Z向对刀一般有下述两种方法 机上对刀。 这种方法是用Z轴设定器依次确定每把刀具与工件在机床坐标系中的相互位置关系。其操作步骤为：依次将刀具装在主轴上，利用Z轴设定器确定每把刀具到工件坐标系Z向零点的距离，并记录下来；找出其中最长(或最短)，即到工件距离最小(或最大)的刀具，作为工件坐标系的Z值；依据此值，确定其他刀具的长度补偿值，正负号由程序中的G43或G44来确定。 这种方法对刀效率和精度较高，投资少，但工艺文件编写不便，对生产组织有一定的影响。 机外刀具预调及机上对刀。先在机床外利用刀具预调仪精确测量每把刀具的轴向和径向尺寸，确定每把刀具的长度补偿值，然后在机床上

14、用其中最长或最短的一把刀具进行Z向对刀，确定工件坐标系。这种方法比较简单，但会在工件表面留下痕迹且对刀精度不够高。为避免损伤工件表面，可在刀具和工件之间加入塞尺进行对刀，这时应将塞尺的厚度减去。以此类推，还可以用芯轴和块规来对刀，如图3-11所示。图3-11 4)用机外对刀仪对刀。 机外对刀仪如图3-12所示。机外对刀仪用来测量刀具的长度、直径和刀具的形状、角度。刀具主要参数都要有准确的值，这些参数值在编制加工程序时都要加以考虑。使用中，因刀具损坏需要更换新刀具时，用机外对刀仪可以测出新刀具的主要参数值，以便掌握与原刀具的偏差，然后通过修改刀补值确保其正常加工。此外，用机外对刀仪还可测量刀具切

15、削刃的角度和形状等参数，有利于提高加工质量。图3-12 机外对刀仪由下列三个部分组成 刀柄定位机构。 对刀仪的刀柄定位机构与标准刀柄相对应，它是测量的基准，所以要有高的精度，并与加工中心的定位基准要求一样，以保证测量与使用的一致性。定位机构包括回转精度很高的主轴、使主轴回转的传动机构、使主轴与刀具之间拉紧的预紧机构。 测头与测量机构。 测头有接触式和非接触式两种。接触式测头直接接触切削刃的主要测点(最高点和最大外径点)；非接触式主要用光学的方法对刀精度和效率都很高，便于工艺文件的编写及生产组织，但投资较大。 测量数据处理装置。 这部分装置可以把刀具的测量值自动打印出来，或与上一级管理计算机联网

16、，进行柔性加工，实现自动修正和补偿。 使用对刀仪应注意以下问题 使用时要用标准对刀心轴进行校准。每台对刀仪都随机带有一件标准的对刀心轴，要妥善保护，避免其受锈蚀和受外力变形。每次使用前，要对Z轴和X轴尺寸进行校准和标定。 静态测量的刀具尺寸和实际加工出的尺寸之间有一差值。影响这一差值的因素很多，主要有刀具和机床的精度和刚度、加工工件的材料和状况、冷却状况和冷却介质的性质、使用对刀仪的技巧熟练程度等。由于以上原因，静态测量的刀具尺寸应大于加工后孔的实际尺寸，因此，对刀时要考虑一个修正量，这要根据操作者的经验来预选，一般要偏大0.010.05mm。 5)Z轴设定器及刀具Z向对刀。 刀具Z向对刀数据

17、与刀具在刀柄上的装夹长度及工件坐标系的Z向零点位置有关，它确定工件坐标系的零点在机床坐标系中的位置。可以用刀具直接碰刀对刀，也可利用如图3-13所示的Z轴设定器进行精确对刀。Z轴设定器主要用于确定工件坐标系。Z轴设定器有光电式和指针式等类型，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0.005mm。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50mm或100mm。 6)电子感应器。 电子感应器如图3-14所示。使用时，将其夹持在主轴上，使其轴线与主轴轴线重合。采用手动进给，缓慢地将标准钢球与工件靠近，在钢球与工件定位基准面接触的瞬间，由机床、工件、电子感

18、应器组成的电路接通，指示灯亮，从而确定其基准的位置。使用电子感应器时，是人为目测定位，随机误差较大，需重复操作几次，以确定其正确位置，其重复定位精度在2m以内。图3-14注意：使用电子感应器时必须小心，让其钢球部位与工件接触，同时被加工工件必须是良导体，定位基准面有较好的表面粗糙度。7)偏心轴。 偏心轴是采用离心力的原理来确定工件位置的，主要用于确定工件坐标系及测量工件长度、孔径、槽宽等。如图3-15a所示，将偏心轴夹持在机床主轴上，测定端处于下方。将主轴转速设定在400600r/min，测定端保持偏心距0.5mm左右。将测定端与工件端面相接触且逐渐逼近工件端面，测定端由摆动逐步变为相对静止(

19、见图3-15b和图3-15c)，此时采用微动进给，直到测定端重新产生偏心为止(图3-15d)。重复操作几次，可使定位精度在3m以内，这时考虑测定端的直径，就能确定工件的位置。在使用偏心轴时，主轴转速不宜过高。主轴转速超过600r/min时，受自身结构影响，误差较大。定位基准面应有较好的表面粗糙度和直线度，以确保定位精度。三、数控铣床对刀实训 加工图3-16所示的零件，采用寻边器对刀 1)X、Y向对刀。 将工件通过夹具装在机床工作台上。装夹时，工件的四个侧面都应留出寻边器的测量位置。 快速移动工作台和主轴，让寻边器测头靠近工件的左侧。图3-16 改用微调操作，让测头慢慢接触到工件左侧，直到寻边器发光，记下此时机床坐标系中的X坐标值，如-310.300。 抬起寻边器至工件上表面之上，快速移动工作台和主轴，让测头靠近工件右侧。 改用微调操作，让测头慢慢接触到工件右侧，直到寻边器发光，记下此时机床坐标系中的X坐标值，如200.300。 若测头直径为10mm，则工件长度为200.300(310.300)10=100(单位mm，余同)，据此可得工件坐标系原点W在机床坐标系中的X坐标值为310.300100/2+5=255.300。 用同样方法可测得工件坐标系原点W在机械坐标系中的Y坐标值。 2)Z向对刀。 卸下寻边器，将加工所用