《数控铣床工艺》课件示例

数控铣床工艺欢迎来到数控铣床工艺课程！本课程将为您全面介绍数控铣床的工作原理、编程方法和实际操作技能数控铣床作为现代制造业的核心设备，在航空航天、汽车制造、模具加工等领域发挥着重要作用通过本课程的学习，您将掌握数控铣床的基本操作、工艺编程、刀具选择和工件夹装等关键技能，为今后从事精密制造工作奠定坚实基础数控铣床基础知识定义与功能典型应用关键指标数控铣床是采用数字化控制系统，广泛应用于模具制造、航空零件、加工精度可达±，表面

0.005mm能够自动完成复杂零件加工的机床汽车部件和精密仪器等领域的加工粗糙度，适合批量生产Ra

0.8μm设备数控铣床通过预先编制的程序控制刀具运动轨迹，实现对工件的精确加工相比传统铣床，数控铣床具有加工精度高、生产效率高、适应性强等显著优势，是现代制造业不可缺少的重要设备数控铣床发展历程1年代1950第一台数控铣床在美国麻省理工学院诞生，标志着数控技术的起步2年代1970微处理器技术推动数控系统小型化，数控铣床开始商业化应用3年代1990技术融入数控系统，操作界面更加友好，编程效率大幅提升PC4年后2000智能化数控系统兴起，五轴联动和复合加工技术日趋成熟数控铣床分类总览立式铣床卧式铣床龙门铣床主轴垂直安装，适合加工平面和小型零主轴水平安装，便于加工箱体类零件适合加工大型工件，工作台可承载重型件结构紧凑，占地面积小，是最常见具有良好的排屑性能，适合重切削加工零件主轴可在龙门架上移动，加工范的数控铣床类型围大适用范围中小型零件适用范围箱体类零件适用范围大型零件•••加工精度±加工精度±加工精度±•

0.01mm•

0.015mm•

0.02mm典型应用模具、夹具典型应用发动机缸体典型应用飞机结构件•••机床基本结构主轴系统工作台进给系统提供切削动力，转速范支撑和定位工件，伺服电机驱动滚珠丝杠，围，功三轴精密导轨确实现高精度位置控制50-8000rpm X/Y/Z率保运动精度

7.5-22kW数控单元程序解释执行中心，实时控制各轴运动协调数控系统及控制原理程序输入通过键盘、存储卡或网络将加工程序输入到数控系统中程序解析数控系统将代码程序解释为具体的机床动作指令G插补运算计算刀具运动轨迹的中间点，确保加工路径的连续性伺服控制驱动各轴电机精确执行运动指令，实现预定的加工轨迹驱动装置简介伺服电机特点驱动单元功能响应速度快，定位精度高，过载接收数控系统指令，控制电机转能力强额定转矩范围速和位置内置位置、速度、电1-，最高转速可达流三环控制，确保运动精度具50Nm采用永磁同步技术，有过流、过压、过热保护功能6000rpm效率高达以上95%维护要点定期检查电机温升，清洁散热器检查编码器连接线，避免信号干扰监控驱动器报警信息，及时处理故障输入输出装置/程序输入状态显示通过操作面板键盘直接编程，或使用显示屏实时显示加工状态、坐标位置、USB LCD接口导入程序文件程序内容和报警信息人机交互网络通信触摸屏操作界面，图形化显示，操作简便直支持以太网连接，实现远程程序传输和生产观数据采集工件坐标系与建立方法坐标系理解机床坐标系是固定的参考系，工件坐标系是以工件某点为原点建立的加工坐标系两者之间的关系通过坐标原点偏移量确定对刀点设置选择工件上易于测量的点作为对刀点，通常选择工件的角点或圆心对刀点应便于刀具接触测量，避免选择倾斜面或内部点坐标系建立使用寻边器或对刀仪测量对刀点坐标，在数控系统中设置G54-工件坐标系验证坐标系设置正确性，确保加工安全G59典型夹具及安装方法台虎钳安装专用夹具应用台虎钳是最常用的通用夹具，适合加工规则形状的工件安装时针对特定零件设计的夹具，提高装夹效率和加工精度适用于批需确保钳口与机床坐标轴平行，使用百分表检验平行度误差应小量生产，能够实现快速装夹和精确定位于

0.02mm定位销定位误差±•

0.005mm固定螺栓扭矩•120-150Nm气动夹紧力•1000-3000N平行度要求•≤

0.02mm装夹时间秒•30-60重复定位精度±•

0.01mm常用切削工具一览数控铣床使用的刀具种类繁多，每种刀具都有其特定的用途和加工特点平底立铣刀适合平面和台阶面加工，切削效率高球头刀主要用于曲面加工，能够获得良好的表面质量钻头用于孔加工，键槽刀专门用于键槽和矩形槽的加工刀具选择与管理刀具材料硬质合金涂层刀具，耐磨性能优异1几何参数2前角、后角、螺旋角影响切削性能使用寿命3根据加工材料和参数确定更换周期成本控制4平衡刀具成本与加工效率的关系刀具的选择直接影响加工质量和效率硬质合金刀具具有高硬度和耐磨性，适合加工钢材涂层技术可以显著提高刀具寿命，涂层刀具TiAlN比未涂层刀具寿命提高倍建立刀具管理档案，记录每把刀具的使用情况，有助于优化刀具使用策略2-3切削用量的确定编程基础工艺分析数值计算程序编制仿真验证分析零件图纸，确定加工方案计算刀具路径坐标点和切削参按照代码格式编写加工程序使用仿真软件检验程序正确性G和工艺路线数数控编程是将加工工艺转化为机床能够识别的指令代码的过程标准代码是国际通用的数控编程语言，系统在此基础上增加了一ISO GFANUC些专用功能程序结构包括程序号、程序体和程序结束符，每个程序段由地址字和数据组成常用指令讲解G1快速定位2直线插补G00G01刀具以最快速度移动到指定位置，不进行切削加工，用于刀具按指定进给速度沿直线路径移动，用于直线轮廓加工换刀和定位3圆弧插补4回参考点G02/G03G28顺时针圆弧，逆时针圆弧，用于圆弧轮廓和倒刀具返回机床参考点，通常用于程序结束或换刀前的安全G02G03角加工位置常用指令及作用MM03/M04/M05M06M08/M09主轴正转、反转、停止自动换刀指令，配合冷却液开启和关闭，保T控制，配合指令设定指令选择刀具号证切削过程中的冷却润S转速滑M30程序结束并返回程序开头，复位所有模态功能零件图样分析流程尺寸标注识读1理解尺寸链关系和公差要求形位公差分析2确定关键加工面的精度要求表面质量要求3根据粗糙度选择合适的加工方法材料性能了解4分析材料对刀具和参数的影响零件图样分析是制定加工工艺的基础需要重点关注关键尺寸的公差等级，级精度需要精加工才能保证形位公差如平行度、垂直度要求需要通IT7过合理的加工顺序来保证表面粗糙度以上通常需要精加工才能达到Ra

1.6编程实例直线轮廓加工1O1001G90G54G17G40G49M06T01M03S1200G00X0Y0Z5G01Z-2F100G01X50F300G01Y20G01X0G01Y0G00Z5M05M30此程序演示了使用立铣刀加工矩形槽的基本过程程序首先设置工件坐标系，Φ8mm G54然后启动主轴并快速定位到起始点进刀深度，进给速度加工完2mm300mm/min成后抬刀至安全高度，关闭主轴结束程序该工艺适用于槽宽以上的开放式槽加10mm工编程实例圆弧插补路径2圆弧编程要点O1002G90G54G17使用、参数指定圆心相对于起点的偏移量表示逆时针I JG03M06T02圆弧，适合外轮廓加工M03S1000圆弧半径，进给速度，切削深度R30mm200mm/min3mmG00X30Y0Z5完整的圆形轮廓由四段度圆弧组成90G01Z-3F80G03X0Y30I-30J0F200G03X-30Y0I0J-30G03X0Y-30I30J0G03X30Y0I0J30G00Z5M05M30编程实例复杂口袋加工3粗加工半精加工使用大径刀具快速去除大部分材料，留1使用中等径刀具进一步清理轮廓，留精加工余量2精加工余量

0.5mm

0.1mm清角加工精加工4使用小径球头刀清理内角角，完成最使用小径刀具最终成形，确保尺寸精度R3终轮廓和表面质量典型工件工艺方案制定3加工工序粗铣、半精铣、精铣三道工序完成

0.01尺寸精度最终尺寸公差控制在±范围内

0.01mm

1.6表面粗糙度精加工后表面粗糙度Ra

1.6μm45材料硬度钢调质处理后硬度45HRC45钢是常用的中碳结构钢，调质处理后具有良好的综合机械性能加工时需要选择合适的切削参数，避免产生加工硬化推荐使用硬质合45金刀具，切削速度，进给量夹具设计要考虑工件的热变形，采用点支撑方式减少夹紧变形120-150m/min

0.1-

0.2mm/r毛坯分析与余量安排锻造毛坯铸造毛坯棒料毛坯强度高，纤维连续，但加工余量大适用形状接近成品，余量小，但内部可能有缺尺寸精度高，表面质量好，但材料利用率于重要受力零件，毛坯精度，陷适用于复杂形状零件，毛坯精度低适用于轴类和简单零件，毛坯精度IT14-IT16需要较大的加工余量IT12-IT14IT9-IT11粗加工与精加工区别加工阶段切削深度进给速度主轴转速表面质量粗加工2-5mm800-800-Ra

6.3-1200mm1200rpm

12.5μm/min半精加工

0.5-1mm400-1200-Ra

3.2-600mm/1800rpm

6.3μmmin精加工

0.1-

0.3mm200-1800-Ra

0.8-400mm/3000rpm

3.2μmmin粗加工以快速去除材料为主，追求高的材料去除率，对表面质量要求不高精加工以保证尺寸精度和表面质量为主，切削参数相对保守半精加工介于两者之间，起到承上启下的作用合理安排加工阶段可以提高加工效率，保证零件质量加工顺序设置原则基准面优先首先加工定位基准面，为后续加工提供可靠的定位基础，确保整体精度先粗后精按照粗加工、半精加工、精加工的顺序进行，逐步提高精度和表面质量先主后次主要表面优先加工，次要表面后加工，避免主要表面受到后续加工影响内外分离先加工外表面后加工内表面，减少因夹紧力变化导致的变形影响刀具路径仿真与优化路径仿真检查加工效率优化表面质量控制使用软件进行三维仿真，检查刀通过优化刀具路径减少空行程时间，通过调整行距和进给速度控制表面粗CAM具与工件、夹具的碰撞情况验证加提高加工效率合理安排进退刀路径，糙度采用螺旋插补方式进刀，减少工路径的连续性和合理性，确保加工减少刀具磨损使用高速加工策略，刀痕合理设置刀具补偿，确保尺寸安全仿真可以发现程序中的错误，在保证质量的前提下提高生产效率精度避免实际加工中的事故夹具选型与设计实例精密定位定位精度±

10.005mm快速装夹2气动夹紧秒完成30刚性支撑3支撑点均匀分布通用性强4适用多种相似零件专用夹具设计需要综合考虑定位、夹紧、支撑三个基本功能定位元件采用圆柱销和菱形销组合，确保唯一定位夹紧采用气动或液压系统，夹紧力可调可控支撑点应均匀分布，避免工件变形柔性夹具可以适应多种零件，提高设备利用率数控铣床操作流程总述开机前检查检查电源、气压、液压系统正常，确认安全防护装置有效装夹准备安装夹具，装夹工件，建立工件坐标系，装载刀具程序执行输入加工程序，检查程序语法，进行试运行和正式加工质量检测加工完成后进行尺寸和表面质量检测，记录加工数据机床对刀方法详解手动对刀法自动对刀法使用寻边器或百分表进行手动对刀，成本低但效率较低适用于使用机载测头进行自动对刀，精度高效率高适用于批量生产，单件小批量生产，对刀精度±操作时需要丰富经验，对刀精度±可以实现刀具磨损自动补偿，提高加

0.02mm

0.005mm容易出现人为误差工一致性对刀精度±对刀精度±•

0.02mm•

0.005mm对刀时间分钟对刀时间分钟•5-10•1-2适用场合单件生产适用场合批量生产••加工参数优化实例切削液的作用与管理冷却作用润滑作用降低切削温度，防止工件和刀具过热变减少刀具与工件间的摩擦，降低切削力，形，延长刀具使用寿命改善表面质量防锈作用清洗作用在工件表面形成保护膜，防止加工过程冲走切屑，保持切削区域清洁，防止切中和储存期间的锈蚀屑划伤已加工表面行业标准（）介绍ISO/FANUC标准ISO国际标准化组织制定的数控编程标准，全球通用，确保程序的可移植性和兼容性系统FANUC在标准基础上扩展的专用功能，提供更多便捷的编程指令和宏程序功能ISO质量保障标准化的编程规范确保加工程序的可靠性，减少编程错误，提高生产效率人才培养统一的标准有利于技术人员培训和技能传承，提高行业整体技术水平误差分析与补偿方法系统误差1机床几何精度和热变形引起的固定误差工艺误差2夹具定位和工件变形产生的误差刀具误差3刀具制造误差和磨损引起的尺寸偏差测量误差4测量设备精度和环境因素的影响误差补偿是提高加工精度的重要手段系统误差可通过机床几何精度补偿功能消除刀具长度和半径补偿可以消除刀具尺寸误差螺距误差补偿可以提高定位精度温度补偿可以减少热变形影响建立误差数据库，定期校准补偿参数，确保补偿效果常见故障排查及处理电源故障机械故障系统故障检查电源开关、保险丝、检查导轨润滑、丝杠间查看报警信息，检查参接线端子是否正常，测隙、轴承磨损等机械部数设置，必要时恢复系量电压是否稳定件状态统备份急停处理按下急停按钮后，检查故障原因，排除后方可解除急停状态机床保养与维护日常保养每班次清洁机床表面，检查冷却液液位，清理切屑检查气压是否正常，润滑点是否缺油记录机床运行时间和加工件数，建立保养档案周期保养每周检查导轨润滑情况，清洁过滤器每月检查丝杠间隙，校验机床精度每季度更换冷却液，检查电气连接每年进行大修，更换易损件预防维护根据设备运行状态制定维护计划，及时更换磨损部件建立设备档案，记录故障历史和维修情况定期培训操作人员，提高维护技能安全操作规范个人防护装备佩戴安全眼镜防止切屑飞溅，穿防滑安全鞋避免滑倒，不得佩戴手套操作旋转设备设备安全防护确保防护门关闭后才能启动加工，急停按钮功能正常，安全联锁装置有效操作安全要求禁止在机床运行时测量工件，严禁用手清理切屑，换刀时确保主轴完全停止事故报告流程发生事故立即停机并报告，保护现场便于调查，记录事故经过和原因分析环保与节能措施节能加工技术环保措施实践采用高效切削参数，减少加工时间和能耗使用节能型照建立切削液回收系统，延长使用寿命采用生物降解切削液，减LED明，降低照明功耗优化程序路径，减少空运行时间合理安排少环境污染安装油雾收集器，改善车间环境实施切屑分类回生产计划，提高设备利用率收，提高资源利用率能耗降低切削液回收率•15-25%•90%加工效率提升废料回收率•20%•95%设备利用率以上排放达标率•85%•100%教学案例拓展异型零件工艺零件分析航空发动机叶轮，材料为钛合金，复杂曲面结构，精度要求级，表IT6面粗糙度Ra

0.8μm工艺规划采用五轴联动加工，分粗加工、半精加工、精加工三个阶段设计专用夹具确保多次装夹一致性路径策略使用等残留高度路径策略，保证表面质量一致性采用螺旋插补进刀，避免刀痕产生质量控制在线测量检验关键尺寸，实时调整加工参数使用三坐标测量机进行最终检验柔性制造单元介绍FMS自动化物流工件识别机器人自动上下料，输送带连接各工作站，或条码识别工件信息，自动调用相应RFID实现无人化生产加工程序和工艺参数效率提升系统集成3小时连续生产，设备利用率达到以系统统一管理生产计划、质量数据和2490%MES上，人工成本降低设备状态信息60%创新技术趋势5五轴联动实现复杂曲面一次装夹完成，提高加工精度和效率AI智能监控算法预测刀具寿命，自动优化切削参数AIIoT物联网技术设备状态实时监控，远程诊断和维护AR增强现实辅助操作培训，提高技能学习效率AR典型行业应用案例汽车零部件加工精密模具制造机器人零件加工发动机缸体批量加工，采用卧式加工中心，注塑模具型腔加工，精度要求工业机器人关节部件，材料为铝合金，要自动换刀系统，节拍时间分钟建立质±，表面粗糙度求轻量化设计采用薄壁件加工工艺，控

150.005mm Ra

0.2μm量追溯系统，确保零件一致性年产量达采用高速切削技术，提高加工效率模具制变形在以内批量生产节拍

0.02mm8到万件，合格率寿命达到万次以上分钟

1099.8%100工艺流程优化方法价值流分析识别增值和非增值活动1瓶颈识别2找出制约生产效率的关键环节流程重组3优化工艺路线和设备布局持续改进4建立循环改进机制PDCA精益生产理念在数控加工中的应用可以显著提高生产效率通过价值流图分析，识别生产过程中的浪费环节采用单件流生产方式，减少在制品库存建立拉动式生产系统，根据需求安排生产实施管理，营造良好的工作环境5S工程师能力成长建议基础技能掌握1熟练掌握数控编程、工艺制定和机床操作技能专业证书获取2取得数控技师、工艺工程师等职业资格证书技术创新能力3参与技术改进项目，提出工艺优化方案团队管理技能4培养沟通协调和项目管理能力数控技术人才需要具备扎实的理论基础和丰富的实践经验建议参加职业技能竞赛，提高技术水平关注行业新技术发展，持续学习新知识建立个人技术档案，记录项目经验和技术成果积极参与技术交流，扩大职业网络课程小结与回顾理论知识掌握实践技能培养数控系统原理、编程方法、工艺机床操作、对刀方法、程序调试制定等核心理论知识已全面覆盖等实践技能通过案例教学得到强代码和代码的应用，刀具选化安全操作规范和故障处理能G M择和切削参数确定是重点内容力是必备技能工艺应用能力典型零件的工艺方案制定，夹具设计原理，加工质量控制方法等应用能力得到培养复杂零件的工艺分析是综合能力体现课堂互动与答疑常见问题解答操作演示点评如何选择合适的切削参数？学生现场操作演示中，对刀方法掌握较好，但在程序编制时容易Q:出现坐标系设置错误建议多练习复杂零件的工艺分析，提高编根据工件材料、刀具材质、机床性能和加工要求综合确定A:程技巧可参考刀具厂家推荐参数，结合实际情况调整安全操作意识有待加强，部分学生在机床运行时距离过近需要程序调试时发现尺寸偏差怎么办？Q:强化安全规范培训首先检查程序是否正确，然后验证刀具补偿值，最后检查机A:床精度和工件装夹情况难点剖析与突破方法编程难点工艺难点复杂轮廓的代码编写，需要熟练掌握薄壁件加工变形控制，需要合理设计夹G坐标计算和插补原理具和优化加工参数解决方案精度难点通过大量练习和案例分析，逐步建立工高精度要求的尺寸控制，需要考虑机床艺思维和解决问题的能力精度、刀具磨损和热变形。