数控铣床加工中心加工技术（第二版）课件 1-3 垫铁零件的手动加工

任务3垫铁零件的手动加工1．掌握数控铣床/加工中心坐标系的确定方法。

2．掌握数控铣床/加工中心的手动回参考点操作。

3．掌握数控铣床/加工中心的手摇进给操作和手动进给操作。

4．掌握数控铣床/加工中心的对刀操作及设定工件坐标系的方法。

通过完成任务，掌握以下知识和技能。宽槽为12mm，用φ12mm的立铣刀进行加工。手动操作加工实例在数控铣床上采用手动切削方式加工零件任务分析

为了完成本任务，须全面掌握数控铣床/加工中心坐标系的确定方法和手动回参考点操作方法，并能进行数控铣床/加工中心的对刀和设定工件坐标系操作，根据操作界面中工件坐标系的显示，熟练进行手摇进给操作或手动进给操作完成切削加工。1.机床坐标系(1)定义为了确定机床的运动方向和移动距离，就要在机床上建立一个坐标系，这个坐标系就叫机床坐标系，也叫标准坐标系。(2)机床坐标系中的规定

1）永远假定刀具相对于静止的工件而运动。

2）将增大工件和刀具间距离的方向确定为机床坐标系的正方向。

3）数控机床的坐标系采用右手定则的笛卡儿坐标系。相关理论

大拇指的方向为X轴的正方向，食指指向Y轴的正方向，中指指向Z轴的正方向，转动轴A、B、C轴的轴线分别平行于X轴、Y轴和Z轴，转动正方向按右螺纹旋进的方向。右手笛卡儿坐标系

3．机床坐标系的确定（1）Z坐标轴

坐标轴：Z坐标轴的运动由传递切削力的主轴决定，不管哪种机床,与主轴轴线平行的坐标轴即为Z轴。

正方向：根据坐标系正方向的确定原则，在钻、镗、铣加工中，钻入或镗入工件的方向为Z轴的负方向。

（2）X坐标轴

X坐标轴一般为水平方向，它垂直于Z轴且平行于工件的装夹面。

立式铣床：站在工作台前，从刀具主轴向立柱看，水平向右的方向为X轴的正方向。

卧式铣床：从主轴向工件看（即从机床背面向工件看），向右方向为X轴的正方向。立式升降台铣床卧式升降台铣床

（3）Y坐标轴Y坐标轴垂直于X、Z坐标轴，根据右手笛卡儿坐标系来进行判别。

（4）旋转轴旋转运动A、B、C相对应表示其轴线平行于X、Y、Z坐标轴的旋转运动。A、B、C正方向为X、Y、Z坐标轴正方向上按照右旋旋进的方向。二、机床原点和机床参考点

1．机床原点机床原点（也称为机床零点）——是机床上设置的一个固定点，一般设在刀具远离工件的极限点处，即坐标正方向的极限点处。它在机床装配、调试时就已设置好，一般情况下不允许用户进行更改。

2．机床参考点机床参考点——是数控机床上一个特殊位置的点，机床参考点与机床原点的距离由系统参数设定。其值可以是零，表示机床参考点和机床原点重合；如果其值不为零，则机床开机回零后显示的机床坐标系的值即是系统参数中设定的距离值。

开机回参考点的目的就是为了建立机床坐标系，并确定机床坐标系的原点。该坐标系一经建立，只要机床不断电，将永远保持不变，并且不能通过编程对它进行修改。3.工件坐标系

针对某一工件，根据零件图样建立的坐标系称为工件坐标系（也称编程坐标系）。(1)定义(2)工件坐标系原点指工件装夹完成后，选择工件上的某一点作为编程或工件加工的原点。工件坐标系原点的选择原则：

2）工件坐标系原点应尽量选在精度较高的工件表面，以提高被加工零件的加工精度。

1）工件坐标系原点应选在零件图的基准尺寸上，以便于坐标值的计算，减少错误。（3）工件坐标系原点的选择

5）当工件不对称时，一般取工件其中的一个垂直交角处作为工件原点。

3）Z轴方向上的工件坐标系原点，一般取在工件的上表面。

4）当工件对称时，一般以工件的对称中心作为XY平面的原点。工件坐标系原点的选择

3．设定工件坐标系原点

工件坐标系原点通常通过零点偏置的方法来进行设定，实质就是在编程与加工之前让数控系统知道工件坐标系在机床坐标系中的具体位置。通过这种方法设定的工件坐标系，只要不对其进行修改、删除操作，该工件坐标系将永久保存，即使机床关机，其坐标系也将保留。

设定过程：找出装夹后工件的编程坐标系原点在机床坐标系中的绝对坐标值，将这些值通过机床面板操作输入机床偏置存储器参数中。找出工件坐标系在机床坐标系中位置的过程称为对刀。

（4）工件坐标系原点设定工件坐标系原点通常通过零点偏置的方法来进行设定，其设定过程为：选择装夹后工件的编程坐标系原点，找出该点在机床坐标系中的绝对坐标值如图中的－a、－b和－c值），将这些值通过机床面板操作输入机床偏置存储器参数（这种参数有G54～G59共计6个）中，从而将机床坐标系原点偏移至工件坐标系原点。找出工件坐标系在机床坐标系中位置的过程称为对刀。（5）数控铣削对刀数控铣削对刀操作分为X、Y向对刀和Z向对刀，常用的对刀方法有试切法对刀和工具对刀两种。试切法对刀是利用铣刀与工件相接触产生切屑或摩擦声来找到工件坐标系原点的机床坐标值，它适用于工件侧面要求不高的场合；工具对刀适用于加工精度和加工表面质量要求较高零件。零点偏置设定的工件坐标系实质就是在编程与加工之前让数控系统知道工件坐标系在机床坐标系中的具体位置。通过这种方法设定的工件坐标系，只要不对其进行修改、删除操作，该工件坐标系将永久保存，即使机床关机，其坐标系也将保留。对刀工具通常选用寻边器和Z轴设定器。寻边器如图所示，有光电式寻边器和偏心式寻边器两种类型，主要用于X、Y轴零点的确定。Z轴设定器如图所示，用于Z轴零点的确定，同样有机械式Z轴设定器和光电式Z轴设定器之分。采用光电式寻边器和Z轴设定器对刀时，被加工工件必须是良导体，且定位基准面有较好的表面粗糙度。1. 工艺分析（1）加工准备选用FANUC0i系统的XK7650型数控铣床，加工中使用的工具、量具、刃具1．工艺分析（1）加工准备本任务选用的机床为FANUC0i系统的XK7650型数控铣床，加工中使用的工具、量具、刃具见表1－6，毛坯为100mm×60mm×25mm的硬铝。表1－6手动操作加工实例的工具、量具、刃具清单（2）加工要求加工完成后要求各加工面尺寸精度和表面质量符合图样要求，同时要求加工过程符合安全文明生产要求。（3）选择刀具加工本任务零件时，既可选用φ12mm的立铣刀（高速钢材料）进行加工，也可选用φ12mm的键槽铣刀进行加工。（4）选择铣削用量加工本任务零件时，选择主轴转速为600r/min，手轮进给或JOG进给速度控制在50～150mm/min，铣削深度为2.8mm。2. 手动切削前的准备工作（1）返回参考点操作机床手动返回参考点操作流程及返回参考点后的显示画面如图所示。1）模式选择按钮选“REF”。2）选择快速进给倍率（“F0”“F25”“F50”“F100”）3）分别选择回参考点的轴（“Z”“X”或“Y”）。4）按下轴的“+”方向选择按钮不松开，直到相应轴的返回参考点指示灯亮。（2）在MDI方式下设定转速1）模式选择按钮选“MDI”，按下功能键PROG

。2）在MDI面板上输入S600M03（含义后叙），按下功能键EOB

，再按下功能键INSERT

。3）按下循环启动按钮“CYCLESTART”。要使主轴停转，可按下功能键RESET

。完成以上操作后，在手轮“HANDLE”和手动“JOG”模式下，即可按下按钮“CW”使主轴正转。（3）手轮进给操作手轮进给操作流程及手轮进给操作后的坐标显示画面如图所示，该画面中有三个坐标系，分别是机械坐标系（即机床坐标系）、绝对坐标系（显示刀具在工件坐标系中的绝对坐标）和相对坐标系。1）模式选择按钮选“HANDLE”，按下功能键POS

。2）选择增量步长3）选择刀具要移动的轴。4）旋转手摇脉冲发生器向相应的方向移动刀具。（4）手动连续进给与手动快速进给手动连续进给主要用于手动切削加工，而手动快速进给主要用于刀具快速定位，手动连续进给操作流程如图所示。1）模式选择按钮选“JOG”，按下功能键POS

。2）调节进给速度倍率旋钮，选择合适的进给速度倍率。3）选择需要手动进给的轴。4）按下方向选择按钮不松开即可使刀具沿所选轴方向连续进给。如果要进行手动快速进给，只需在上述第4）步同时按下方向选择按钮和方向选择按钮中间的快速移动按钮。（5）超程解除在进给过程中，由于进给方向错误，常会发生超行程报警现象，解除过程如下：1）模式选择按钮选“HANDLE”。2）按下“超程解除”按钮不要松开，同时按下功能键RESET，消除报警画面。3）仍不松开“超程解除”按钮，向超程的反方向移动刀具，退出超行程位置，机床即可恢复正常（6）试切削对刀与设定工件坐标系1）XY平面的对刀操作①模式选择按钮选“HANDLE”，在主轴上安装好找正器。②按下主轴正转按钮“CW”，主轴将以前面设定的转速正转。③按下功能键POS，再按下软键［综合］，此时，机床显示器出现如图所示的画面。④选择相应的轴选择按钮，摇动手摇脉冲发生器，使找正器接近X轴方向的一条侧边，降低进给倍率，使找正器慢慢接近工件侧边，找正侧边A点处。记录显示器显示画面中机械坐标系的X值，设为X1（假设X1=-234.567）。⑤用同样的方法找正侧边B点处，记录下X2值（假设X2=-154.789）。⑥计算出工件坐标系原点的X值，X=（X1+X2）/2。⑦重复步骤④、⑤、⑥，用同样的方法测量并计算出工件坐标系原点的Y值。2）Z轴方向的对刀①将主轴停转，手动换上切削用刀具。②在工件上方放置一个φ10mm的测量心棒（或量块），在“HANDLE”模式下选择相应的轴选择按钮，摇动手摇脉冲发生器，使刀具在Z轴方向接近测量心棒（见图），降低进给倍率，使刀具与测量心棒微微接触。记录下显示器显示画面中机床坐标系的Z值，设为Z1（假设Z1=-61.123）。③计算出工件坐标系原点的Z值，Z=Z1-10.0（测量心棒直径值）。④如果是加工中心同时使用多把刀具进行加工，则可重复以上步骤，分别测出各自不同的Z值。3）工件坐标系的设定①按下功能键OFFSETSETTING。②按下显示器下的软键［WORK］，出现如图所示③向下移动光标，到G54坐标系X处，输入前面计算出的X值，注意不要输入地址X，按下功能键INPUT

。④将光标移到G54坐标系Y处，输入前面计算出的Y值，按下功能键INPUT

。⑤用同样的方法，将计算出的Z值输入G54参数中。根据该工件的工件坐标系位置，计算出点A～H在XY平面内的坐标值为：A（-35.0，-50.0）、B（-35.0，50.0）、C（-15.0，50.0）、D（-15.0，-50.0）、E（15.0，-50.0）、F（15.0，50.0）、

G（35.0，50.0）、H（35.0，-50.0）3. 手动切削操作（1）确定手动切削轨迹的坐标点操作前必须首先确定点A～H在工件坐标系中的坐标值为了避免刀具在快速落刀与抬刀过程中与工件发生碰撞，在XY平面内刀具切削进给的开始点（图中的A点）与结束点，（如图中的H点）要离开工件侧面大于一个刀具半径的距离。（2）工件切削加工1）模式选择按钮选“MDI”，按下功能键PROG

。2）在MDI面板上输入“S600M03G54”，依次按下功能键EOB

，INSERT

。3）按下循环启动按钮“CYCLESTART”。4）模式选择按钮选“HANDLE”，按功能键POS

，并按显示器下方的软键［综合］，显示器显示三种坐标系。5）选择增量步长选择按钮“×100”，根据刀具当前位置和显示器上显示的绝对坐标值，摇动手摇脉冲发生器在XY平面移动刀具到A点处（当靠近该点时，应选择较小的增量步长），使显示器中显示的绝对坐标值为：X-35.0，Y-50.0。6）选择手摇