模块一 基础部分
课题一数控铣床概述
铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。
数控铣床与加工中心的主要区别：数控铣床没有刀库和自动换刀功能。加工中心就是带有刀库且具有自动换刀功能的数控铣床。 任务一 数控铣床的分类
1.按数控系统的功能可分为以下几类 （1）经济型数控铣床
经济型数控铣床一般是在普通立式铣床或卧式铣床的基础上改造而来的，采用经济型数控系统，成本低，机床功能较少，主轴转速和进给速度不高，主要用于精度要求不高的简单平面或曲面零件的加工。 （2）高速铣削数控铣床
一般把主轴转速在8000~40000r/min的数控铣床称为高速铣削数控铣床，其进给速度可达10~30m/min。这种数控铣床采用全新的机床结构、功能部件和功能强大的数控系统，并配以加工性能优越的刀具系统，可对大面积的曲面进行高效率、高质量的加工。
（3）全功能数控铣床
全功能数控铣床一般采用半闭环或闭环控制，控制系统功能较强，数控系统功能丰富，一般可实现四坐标或以上的联动，加工适应性强，应用广泛。 2.按主轴布置形式可分为以下几类 （1）立式数控铣床
立式数控铣床的主轴轴线与工作台面垂直，是数控铣床中最常见的一种布局形式。立式数控铣床一般为三左边（X、Y、Z）联动，其各坐标的控制方式主要有以下两种：
①工作台纵、横向移动并升降，主轴只完成主运动。目前小型数控铣床一般采用这种方式。
②工作台纵、横向移动，主轴升降。这种方式一般用在中型数控铣床中。 （2）卧式数控铣床
卧式数控铣床的主轴轴线与工作台平行，主要用来加工箱体类零件。一般配有回转工作台以实现四轴或五轴加工，从而扩大功能和加工范围。 （3）立卧两用数控铣床
立卧两用数控铣床的主轴轴线可以变换，使一台铣床具备立式数控铣床和卧式数控铣床的功能。这类机床适应性更强，应用范围更广，尤其适合于多种、小批量又需立卧两种方式加工的情况，但其主轴部分结构较复杂。 任务二 数控铣床的组成
数控铣床的基本组成见1-1-1图，它由床身、立柱、主轴箱、工作台、滑鞍、滚珠丝杠、伺服电机、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的。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。
图1-1-1 数控铣床的基本组成
任务三 数控铣床的工装夹具 1.基本要求
在数控铣削加工中一般不要求很复杂的夹具，只要求简单的定位、夹紧就可以了，其设计的原理也与通用铣床夹具相同，结合数控铣削加工的特点，这里提出一些基本要求：
为保证工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夹具要做的尽可能开敞，因为夹紧机构元件和加工面之间应保持一定的安全距离，同时要求夹紧机构元件能低则低，以防止夹具与铣床主轴套筒或刀套、刃具在加工过程中发生干涉。
为保持零件的安装方位与机床坐标系及编程坐标系方向的一致性，夹具应保证在机床上实现定向安装，还要求协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标联系。
夹具的刚性与稳定性要好。尽量不采用在加工过程中更换夹紧点的设计，当非要在加工过程中更换夹紧点时，要特别注意不能更换因更换夹紧点而破坏夹具或工件的定位精度。 2.常用夹具的种类
数控铣削加工常用的夹具大致有以下几种：
万能组合夹具。适合小批量生产或研制时的中小、小型工件在数控铣床上进行铣削加工。
专用铣削夹具。这是特别为某一项或类似的几项工件设计制造的夹具，一般在年产量较大或研制时非要不可时采用。其结构固定，仅使用于一个具体零件的具体工序，这类夹具设计应力求简化，使制造时间尽量缩短。
多工位夹具。可以同时装夹多个工件，可减少换刀次数，已便于一面加工，一面装卸工件，有利于缩短辅助时间，提高生产率，较适合中批量生产。
气动或液压夹具。适合生产批量较大的场合，采用其它夹具又特别费工，费力的工件，能减轻工人劳动强度和提高生产率，但此类夹具结构较复杂，造价往往很高，而且制造周期较长。
通用铣削夹具。有通用可调夹具、虎钳、分度头和三爪卡盘等。 3.数控铣床夹具的选用原则
在选用夹具时，通常需要考虑产品的生产批量、生产效率、质量保证及经济性，选用时可参考下列原则：
在生产量小或研制时，应广泛采用万能组合夹具，只用在组合夹具无法解决十才考虑采用其他夹具。
小批量或成批生产十可考虑采用专用夹具，但应尽量简单。
在生产批量较大的可考虑采用多工位夹具和气动、液压夹具。 任务四 数控铣床的功能
各种类型数控铣床所配置的数控系统虽然各有不同，但各种数控系统的功能，除一些特殊功能不尽相同外，其主要功能基本相同。
1.点位控制功能
此功能可以实现对相互位置精度要求很高的孔系加工。
2.连续轮廓控制功能
此功能可以实现直线.圆弧的插补功能及非圆曲线的加工。
3.刀具半径补偿功能
此功能可以根据零件图样的标注尺寸来编程，而不必考虑所用刀具的实际半径尺寸，从而减少编程时的复杂数值计算。
4.刀具长度补偿功能
此功能可以自动补偿刀具的长短，以适应加工中对刀具长度尺寸调整的要求。
5.比例及镜像加工功能
比例功能可将编好的加工程序按指定比例改变坐标值来执行。镜像加工又称轴对称加工，如果一个零件的形状关于坐标轴对称，那么只要编出一个或两个象限的程序，而其余象限的轮廓就可以通过镜像加工来实现。
6.旋转功能
该功能可将编好的加工程序在加工平面内旋转任意角度来执行。
7.子程序调用功能
有些零件需要在不同的位置上重复加工同样的轮廓形状，将这一轮廓形状的加工程序作为子程序，在需要的位置上重复调用，就可以完成对该零件的加工。
8.宏程序功能
该功能可用一个总指令代表实现某一功能的一系列指令，并能对变量进行运算，使程序更具灵活性和方便性。 9.数据输入输出级DNC功能
数控铣床一般通过RS232C接口进行数据的输入及输出，包括加工程序和机床参数等。当执行的加工程序超过存储空间时，就应当采用DNC加工，即外部计算机直接控制数控铣床进行加工。 10.自诊断功能 自诊断是数控系统在运转中的自我诊断，它是数控系统的一项重要功能，对数控机床的维修具有重要的作用。 11.自动加减速功能
该功能是机床在刀具改变运动方向时自动调整进给速度，保持正常良好的加工状态，避免造成刀具变形、工件表面受损、加工过程速度不稳等情形。 任务五 数控铣床的工作原理
根据零件形状、尺寸、精度和表面粗糙度等技术要求制定加工工艺，选择加工参数。通过手工编程或利用CAM 软件自动编程，将编好的加工程序输入到控制器。控制器对加工程序处理后，向伺服装置传送指令。伺服装置向伺服电机发出控制信号。主轴电机使刀具旋转，X、Y 和Z向的伺服电机控制刀具和工件按一定的轨迹相对运动，从而实现工件的切削。 任务六 数控铣床加工的特点
（1）用数控铣床加工零件，精度很稳定。如果忽略刀具的磨损，用同一程序加工出的零件具有相同的精度。
（2）数控铣床尤其适合加工形状比较复杂的零件，如各种模具等。 （3）数控铣床自动化程度很高，生产率高，适合加工批量较大的零件。 课题二 数控铣床安全文明生产与操作规程 任务一 数控铣床安全文明生产
1．学生进入实训室实习，必须经过安全文明生产和机床操作规程的学习。 2.按规定穿戴好劳动防护用品后，才能进行操作，操作前必须认真检查数控铣床的状况，夹具，刀具及工件夹持必须良好，才能进行操作。如有异常情况应及时报告老师，以防止造成事故。
3.学生必须在老师指定的机床上操作，按正确顺序开、关机，文明操作，不得随意开他人的机床，当一人在操作时，他人不得干扰以防造成事故。
4.加工程序编制完成后，必须先模拟运行程序，进行机床模拟运行时必须将Z向提高一个安全高度。待程序准确无误后，经老师同意后方可进行铣削。
5.机床主轴启动，开始切削前应关好防护门，正常运行时禁止按“急停”、“复位”按钮，加工中严禁开启防护门。
6.拆卸刀具时，要先确认主轴锁定，再松刀，手持刀柄。
7.加工过程中不允许擅自离开机床，如遇紧急情况应按红色“急停”按钮，迅速报告指导老师，经修正后方可再进行加工。
8.学生不得擅自修改，删除机床参数和系统文件。
9.加工完毕后必须进行机床的清洁和润滑保养工作。先按下急停开关，再关闭系统电源，最后关闭机床总电源。
10.禁止未经培训人员操作本机床：未经管理人员许可，禁止操作本机床。 11.工量具放置应符合安全文明规定。 12.工量具及设备损坏照价赔偿。 任务二 数控铣床安全操作规程
1．机床通电后，检查各开关、按键、按键是否正常、灵活，机床有无异常现象。
2．检查电压、气压、油压是否正常、（有手动润滑的部位先要进行手动润滑）。
3．检查各坐标轴是否会参考点，限位开关是否可靠；若某轴在回参考点前已在参考点位置，应先将该轴沿负方向移动一段距离后，在手动回参考点。
4．机床开机后应空运转5min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，所用螺钉、压板是否妨碍刀具运动，以及零件毛坯是否有误。
6．数控刀具选择正确，夹紧牢固，刀具应该根据程序要求，依次装入刀库。
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．加工结束后应清扫机床并加防锈油。
10．停机时应将各坐标轴停在中间位置。 课题三 数控铣床日常维护及保养 任务一 数控铣床日常维护及保养
（1）保持良好的润滑状态，定期检查、清洗自动润滑系统，增加或更换油脂、油液，使丝杠、导轨等各运动部位始终保持良好的润滑状态，以减小机械磨损。
（2）进行机械精度的检查调整，以减少各运动部件之间的装配精度。
（3）经常清扫。周围环境对数控机床影响较大，如粉尘会被电路板上的静电吸引，而产生短路现象；油、气、水过滤器、过滤网太脏，会发生压力不够、流量不够、散热不好，造成机、电、液部分的故障等。 任务二 数控系统日常维护及保养
数控系统使用一定时间以后，某些元器件或机械部件会老化、损坏。为延长元器件的寿命和零部件的磨损周期应在以下几方面注意维护。
（1）尽量少开数控柜和强电柜门
车间空气中一般都含有油雾、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）定时清理数控装置的散热通风系统
散热通风口过滤网上灰尘积聚过多，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。
模块二铣外轮廓
例题一:根据图
（一）所示零件图，编写其加工程序，其中坯料90X60X18，材料为铝合金。
图
（一）
参考程序如下； %1008 N10 G90 G94 G40 G49 G21 G17 N20 G54 G00 X-10 Y-10 Z80 N30 M03 S500 N40 Z5 N50 G01 Z-3 F40 N60 G01 G41 X15 D01 F100 N70 Y60 N80 G02 X25 Y70 R10 N90 G01 X75 N100 G02 X85 Y60 R10 N110 G01 Y20 N120 G02 X75 Y10 R10 N130 G01 X25 N140 G02 X15 Y20 R10 N150 G01 Z10 N160 G00 G40 X0 Y0 N170 G00 Z80 N180 M30
例题二:根据图
（二）所示零件图，编写其加工程序，其中坯料50X50X20，材料为铝合金。
图
（二）
程序如下：
%1002 （选用φ10的直柄端面铣刀） N10 G90 G94 G40 G49 G21 G17 N20 G54 G00 X-25 Y-25 N30 Z30 N35 M08 N40 M03 S1000 N50 G01 Z-3 F100 M07 N60 Y0 N70 G02 X0 Y22 I22 J0 N80 G03 X22 Y0 I22 J0 N90 G02 X0 Y-22 I-22 J0 N100 G03 X-22 Y0 I-22 J0 N110 G01 X-30 N120 G00 Z50 N130 M09 N140 M05 N150 M30
模块三铣内轮廓
例题一:根据图
（三）所示零件图，用Φ8 的键槽铣刀，沿双点画线加工深 3mm 的凹槽。
图
（三）
参考程序如下； %1003 N5 G90 G94 G40 G49 G21 G17 N10 G54 G00 X0 Y0 Z80 N20 M03 S500 N30 G00 X-25 Y-8.66 N40 Z5 N50 G01 Z-3 F80 N60 G02 X-25 Y8.66 R10 N70 G01 X-10 Y17.32 N80 G02 X-10 Y-17.32 R-20 N90 G01 X-25 Y-8.66 N100 G00 Z80 N110 X0 Y0 N120 M05 N130 M30
例题二:根据图
（四）所示零件图，用Φ8 的键槽铣刀，沿双点画线加工深 3mm 的凹槽。
图
（四）
参考程序如下； %1004 N5 G90 G94 G40 G49 G21 G17 N10 G54 X0 Y0 Z30 N15 M03 S600 N18 M08 N20 G01 Z11 X20 F100 N25 G91 G03 I-20 Z-1 L11 N30 G03 I-20 N35 G90 G01 X0 N40 G00 Z30 N45 X30 Y-50 N50 M09 N55 M05 N60 M30
