数控铣床的相关指令与知识 1、旋转阵列加工方法 如图3.2.11所示军件.其凸起部分是笨本图形元求绕指定旋转中心井按指定旋转方向旋转一定的角度而形成的.这种零件如果用一般的手工编程方法进行编程的话就比较复杂。针对这一现象，通常采用旋转阵列加工，以简化加工程序的编制。旋转阵列加工指的是针对这类型零件所采取的编程加工方法.通过旋转变换坐标.调用子程序来进行加工. 2、旋转变换指令G68 ,G69 旋转变换指令可使编程图形按照指定旋转中心及旋转方向旋转一定的角度。G68为坐标旋转功能指令，表示开始坐标系旋转;G69为取消坐标旋转功能指令，用于撤销旋转功能， 指令格式为G6A X Y PG6g其中:P.一一旋转角度，逆时针旋转定义为正方向，顺时针旋转定义为负方向。当X、Y省略时。G68指令指定当前的位置为旋转中心.在绝对方式下编程时，G68程序段后的第一个程序段必须使用绝对方式移动指令，才能确定旋转中心。如果这一程序段为增最方式移动指令，那么系统将以当前位置为旋转中心，按G68给定的角度旋转坐标。 数控铣床操作中，坐标旋转变换功能的实质就是旋转变换工件坐标系，调用子程序.其旋转功能示惫图如图3.2. 12所示。坐标系OX1Y1旋转60度后得到坐标系OX2Y2,，旋转120度后得到坐标系OX3Y3、依此类推，旋转5次后完成旋转变换。
利用龙门铣床水平铣头加工沟箱及台阶 (1)组合式盘铣刀附件及支架结构组合式盘铣刀附件是安装在龙门铣床水平铣刀顶部。如果重新设计制造新结构的水平铣头主轴箱，使附件成为主轴箱一部分，这样刚性比较大，如果改造现有水平铣头，只有设计成附件安装在水平铣头顶部。 这种盘铣刀附件具有两个可伸缩的支承杆，在其上安装芯轴支架，如同万能铣床的悬梁和支架。盘铣刀附件结构见图7所示。 从图7中看出，附件安装在水平铣头主轴箱上，依靠两个销子定位及螺钉8(八个)紧固。齿轮轴10利用轴承I、11支承，并用法兰盘9压紧;另一端面用堵2堵上。通过搬手插入齿轮轴10端面的方孔内，摇动搬手可使其转动。通过齿轮与两个带有牙条的支承杆啮合，使两支承杆可以伸缩调距。 当伸出长度满足需要时，通过拧紧4个专用螺钉6压紧压块5(四个)，挤紧两个支承杆。当不用时，松开专用螺钉6，在弹簧7的作用下，压块5弹回。然后摇回支承杆而不防碍水平铣头正常使用。 其支架结构见图8所示。 当支架穿入支承杆8上，通过专用螺钉6拧紧压块7挤紧两支承杆8。如松开专用螺钉6时，靠弹簧9弹回压块7，可取下支架本休4。支架本体4两个孔用堵3堵上，支架上的铜套1用背母2拉紧。 (2)附件的安装及铣削方法在龙门铣床水平铣头上采用组合式盘铣刀，相当于是安装在同一芯轴_仁的几把盘铣刀，这样可以同时铣削儿个表面，使工步合并成复合工步，使效率成倍地提高。另外，由于盘铣刀代替了棒铣刀，使进给加大。同时加工尺寸是山铣刀尺寸和安装尺寸预先决定的，所以减少了装卡、试切和测量等辅助时间，保证零件的加工质量。 水平铣头组合盘铣刀附件的安装(见图7 },要求附件和主轴箱顶部结合面，必须刮研，以保证其接触精度。找好支承杆和水平铣头主轴中心线的平行后，下好销子，以保证附件定位，然后用周边螺钉紧固。将两支承杆伸出，安装芯轴支架，并紧固在两支承杆上，利用水平铣头主轴箱的主轴及套筒移动，自投成}90D支架孔，以获得同心精度。在使用时，支架本体内加些润滑油。 龙门铣床铣削前将水平铣头位置按照被加工工件划线的上下位置，进行试切，然后将刀退出，进行测量各部分加工面的尺寸，进行调 整后铣切。对于铣削床身各部分沟槽、空刀、台阶等盘铣刀安装方法见图10所示，凡遇到类似加工面铣削，可参考图10安装方法。
加工中心及其工艺特点 决定零件加工质里的重要因素是刀具的正确选择使用，对成本昂贵的加工中心更着重强调选用高效刀具，充分发挥机床的效率，降低加工成本，提高加工精度。加工中心使用的刀具主要有铣削用刀具和孔加工刀具两大类。 (一)锐刀的种类和工艺特点 1.面铣刀 面铣刀主要用于面积较大的平面铣削和较平坦的立体轮廓的多坐标加工.硬质合金面铣刀与高速钢铣刀相比，铣削速度较高、加工效率高、加工表面质量比较好，并可加工带有硬皮和淬硬层的工件，故得到广泛应用。硬质合金面铣刀按刀片和刀齿安装方式不同，可分为整体焊接式、机夹一焊接式和可转位式三种.图1-9所示为常用的硬质合金面铣刀。 可转位式面铣刀是将可转位刀片通过夹紧元件夹固在刀体上，当刀片的一个切削刃用钝后，可直接在机床上将刀片转位或更换刀片。因此，这种铣刀在提高产品质里及加工效率、降低成本、操作使用方便性等方面都具有明显的优越性，并逐步取代了整体焊接式和机夹一焊接式铣刀，得到了广泛的应用。可转位式铣刀要求刀片定位精度高、夹紧可靠、排屑容易、更 换刀片迅速等，同时各定位、夹紧元件通用性要好，制造要方便，并且应经久耐用。 2.立铣刀 立铣刀是加工中心上用得最多的一种铣刀，其结构如图1-10 所示，立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃，它们可同时进行切削，也可单独进行切削.立铣刀圆柱表面的切削刃为主切削刃，端面上的切削刃为副切削刃。主切削刃一般为螺旋齿，这样可增加切削平稳性，提高加工精度;按端部切削刃的不同可以分为过中心刃和不过中心刃两种，过中心刃立铣刀可直接轴向进刀，端面刃主要用来加工底平面。 3.模具铣刀 模具铣刀由立铣刀发展而成，它是加工金属模具型面的铣刀的通称.可分为圆锥形立铣刀、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀三种，其柄部有直柄、削平形直柄、莫氏锥柄三种。它的结构特点是球头或端面上布满切削刃，圆周刃与球头刃圆弧连接，可以作径向和轴向进给。铣刀工作部分用高速钢或硬质合金制造.国家标准规定直径d=4---63mm,图1-11所示为高速钢模具铣刀，图1-12 所示为硬质合金制造的模具铣刀。小规格的硬质合金模具铣刀多作成整体结构，价16mm以上直径的，制成焊接或机夹可转位刀片结构。 4.键槽铣刀 键棺铣刀有两个刀齿，如图1-13所示，圆柱面和端面都有切削刃，端面刃延至中心，也可把它看成是立铣刀的一种。按国家标准规定，直柄键槽铣刀直径d=2^-22mm，锥柄键槽铣刀直径d=14^-50mm,键槽铣刀直径偏差有e8和d8两种。键槽铣刀的圆周切削刃仅在靠近端面的一小段长度内发生磨损，重磨时，只需刃磨端面切削刃，重磨后铣刀直径不发生变化。用键槽铣刀加工键槽时，一般先轴向进给到槽底，然后沿键槽轮廓铣出整个键槽.由于切削力引起刀具和工件变形，一次走刀铣出的键槽形状误差较大，槽底一般不是直角.为此，通常采用两步法铣削键槽，即先用小号铣刀粗加工出键槽，然后以逆铣的方式精加工四周，可获得******的精度，得到真正的直角. (二)孔加工刀具的类型与工艺特点 加工中心加工内容多样性决定了所使用刀具的种类很多，除铣刀以外，加工中心使用比较多的就是孔加工刀具，包括加工各种大小孔径的麻花钻、扩孔钻、惚孔钻、铰刀、幢刀、丝锥以及螺纹铣刀等。为了适应加工要求，这些孔加工刀具一般都采用硬质合金材料且带有各种涂层，分为整体式钻头和机夹可转位式健刀两种，如图1-16和图1-17所示。
数控铣床相对坐标清零和手动铁削任务要求(1)练习相对坐标清零操作.(2)练习手动铣削操作.基本内容1.华中数控铣削系统相对坐标清方法(1)将铣刀移动到需势清零的位且。(2)按主莱单中的w0.示切换”链，将当前屏幕界面显示为四坐标状态.如图1.3.3所示.按主菜单中的“设狡”键.进人设跪菜单.如图1. 3. 4所示。分别选择"F6","F7","F8"健，将相应的坐标轴的相对坐标清零。2、数控铣床手动铣削1)平面铣削采用华中数控铣削系统进行平面铣削的步孩如下(见图1.3.6)(1)相对坐标清零.采用妇2立锐刀.主轴正转1200 r/min. 在增量和四坐标界面方式下，轴向选择为z轴，倍率开关为"X10"倍率(0. 01 mm),轻碰工件上表面，按"F5"键，并将z轴数据清零(按“Fa"键)，将当前工件相对坐标设l为zo.(2) z轴铣深0. 5 mm。刀具向x轴正方向移动.移动到工件范圈之外，将刀具沿z轴负方向下降0. 5 mm,当前工件相对坐标为L-0.5,刀具向X轴负方向移动，铁削工件表面。(3) X,Y方向铣俐工件表面。沿Y轴方向步进，步进距离约为刀具直径的75%一8090，这里012立铣刀取步进距离为10 mm.沿X轴方向左右铁All ,直至工件表面铣削平整。2)夹位忱刘 夹位锐削(见图1. 3.6)时，在Z轴方向上，应分别在倪削深度为Z--2,Z-4,Z-5处‘下刀.分3刀3层铁削。在X轴方向上，粗加工时先铣削到4.8 m。的间距，留0-2 m。的精加工余量.Z轴深度为Z-5时，最后一刀铣掉所留的精加工余量，使得夹位侧面光滑。铣削形状如图1.3.‘所示.
1.加工中心常用刀具的种类(1)立铣刀立铣刀主要用于立式铣床上铣削加工平面、台 阶面、沟槽、曲面等。针对不同的加工要素和加工效率，立铣刀的 常用形式有端面立铣刀、球头立铣刀、环形铣刀和键槽铣刀。①端面立铣刀，其立铣刀的主切削刃分布在铣刀的圆柱面上， 副切削刃分布在铣刀的端面上，且端面中心有顶尖孔（图1 -22)， 因此，铣削时一般不能沿铣刀轴向做进给运动，只能沿铣刀径向做 进给运动。端面立铣刀有粗齿和细齿之分，粗齿齿数3〜6个，适 用于粗加工;细齿齿数5〜10个，适用于半精加工。端面立铣刀的 直径范围是c/>2〜80mm。柄部有直柄、莫氏锥柄、7/24锥柄等多种 形式。为了切削有拔模斜度的轮廓面，还可使用主切削刃带锥度 的圆锥形立铣刀。端面立铣刀应用较广，但切削效率较低。主要用于平面轮廓 零件的加工。从结构上可分为整体式（小尺寸刀具）和机械夹固 式（尺寸较大刀具）。
加工中心主轴的轴长每个厂家有自己的标准，每个型号不同，按主轴规格来：BT30 BT40 BT50不同，直接式（联轴器连接）、皮带式，电主轴又不同，只要确定了厂家和型号，就比较好判断了。 如果是设计机床机头用，先确定主轴供应商，让他们提供主轴资料，或者让他们规划机头的主轴箱部分。设计时，一般先保证主轴的安装孔的长度，其余部分可以考虑用转接板调节。
数控铣床一般铣圆的编程，系统以发那科为例：在手动编辑里面编制程序就行了G02顺时针方向圆弧切削G03逆时针方向圆弧切削一般基本都用G03逆时针切削视为顺铣切削比如利用直径30铣刀加工一个直径为40的圆相对坐标设置圆心为X0Y0G91G01X-5.F****G03I5.X5.M30有深度的循环加工可以利用主程序调用子程序，(M98)主程序O0001M3S*****(M3主轴正转)G91G01X-***(X-***：加工圆孔的半径与刀具半径的差值)M98P2L***（M98：调用子程序 P2：被调用子程序号为O0002 L***：循环次数，依圆孔深度与切削量指定）G91G01X***(X***：加工圆孔的半径与刀具半径的差值)M30子程序O0002G91G03I***(I***：I是指定半径，即I后面跟的数值是加工圆孔的半径与刀具半径的差值)M99（M99为重复循环）
加工中心高速轴承的技术分析 完成电主轴高速化和情密化的关键是轴承的使用。当前在大功率高速梢密电主轴中使用的轴承主要是角触摸陶瓷球轴承和液体动态压轴承。空气轴承不适合于大功率场合。磁悬浮轴承因为价格昂贵、控制系统杂乱，其实用性受到限制。 角接触陶瓷球轴承 液体动静压轴承 角触摸球轴承是精细数控机床常用的主轴支承。因为滚球高速工作时会发生宏大的离心力和陀螺力矩。其所形成的动载两常常超越机床的切削负荷.为了降低传统钢质球的离心力和陀螺力矩.选用陶瓷球和钢质套圈混合轴承成为一种选择。最常用的陶瓷球资料是Si3N., SijN.肉瓷具有密度小、热膨胀系数小、弹性模量大和硬度高级长处。用它作为高速主轴轴承的翻滚元件.可大大削减滚球的离心力和陀螺力矩，从而使轴承取得高速度、低沮升和长寿命的功能。除棍合轴承外，日前国内已开端在高速梢密主轴上试脸选用全肉瓷球轴承，其内外套圈、保持架和陶瓷球选用的资料有ZrO2. Si3N,. A2乌和聚四氛乙烯等。陶瓷球的等静压成jr和烧结是确保陶瓷球强度的基劝，球的加工精度靠加工和检侧来确保。当前国内滚球的加工精度可达G5级以上。关于全陶瓷球轴承，除陶瓷球外，陶瓷表里圈的梢密加工也是要害，需求描绘专门的工装固定表里圈坯件才干完成精密加工，表里沟道的加工精度的一致性也要靠恰当的工装和工序来确保。 虽然当前高速加工中心精密电主轴的支承绝大部分为角触摸陶瓷球轴承.但由于在极限转速和大负载工况下滚动轴承的功用损失很快，液体动态压轴承的研讨一向为国表里电主轴公司及教授所注重。动态压轴承作为电主轴轴承的首要技能难点是完成高速化.对其要害技能的研讨首要有:动态压轴承的层流、紊流流体惯性的核算算法研讨;动态压轴承层油腔布局的研讨;轴承沮升及热变形操控技能的研究及光滑介质的研讨等。
加工中心高速精密电主轴描绘方针需求主轴刚度高、梢度高、抗振性好、可靠性高。传统的动力学剖析常常将轴承刚度用假设的绷簧替代，使用有限元或传递矩阵法等数值核算办法核算主轴的各阶固有频率和振型，并在描绘时使主轴的一阶固有频率高于描绘的主轴最高转速所对应的频率。该办法还能解说跟着主轴速度升高，球轴承离心力改变致使主轴固有频率改变等动力学表象。但该办法对球轴承刚度的非线性改变特色没有充分思考。 依据电主轴的实践工作特色，有必要将“轴承—主轴—电动机—轴承座’作为一个体系进行动力学剖析，一起充分思考支承刚度非线性、主轴热扩敬及热变形等热态功能对主轴动态功能的影响，并对整个电主轴进行动态优化描绘，而轴承体系的动力学仿真是根底。1971-1982年，”MTI公司的Gupta等研讨人员比拟体系地提出了模拟任愈工作条件下翻滚轴承功能的动力学剖析模型。1994年，Nailing公司选用在并行核算机上解微分方程组的办法进行了轴承动态仿真研讨。1997年NSK公司开发了翻滚轴承剖析软件BRAIN ;同年，国内科研人员依据热路网络暖流最平衡原理，选用暖流网络交换法对轴承体系的沮度场进行了核算机仿真;洛阳轴承研讨所开发了轴承体系沮度场的剖析软件，并对根本的轴承传热模V和辐射模V做了剖析。
龙门加工中心电主轴动态热态功能描绘的关键技术有: (1)翻滚触摸界面的非线性刚度改变规则。翻滚轴承的支承刚度与工作速度之间、载荷与变形之间对错线性的联系，且因为有限个翻滚体的存在、轴承元件触摸外表的加工几许差错、轴承资料的弹性及外力的改变等，使得轴承的刚度成为时变函数。在思考定位预紧和定压硕紧两种预紧办法、核算球与内外圈沟道接触载荷和触摸角的根底上，核算每个球与内外圈沟道触摸点的触摸刚度，需求根据轴承内部变形的几许联系，提出适宜的核算轴承径向刚度、轴向刚度和角刚度的办法。 (2)主轴的热变形和热扩散规则。高速情密主轴单元各零件的刚度及精度都较高，主轴的弹性变形所导致的差错常常很小。而运动副间的冲突发热和沮升却不可避免。在各类差错中，热变形致使的差错往往比其他差错更为杰出。高速旋转状态下，主轴多个支承轴承和电动机转子是电主轴多区段的首要热源，会直接致使主轴热变形.改动轴承的预紧情况.影响主轴的加工精度，严峻时甚至会烧毁轴承，致使主轴报坏。为了避免这种损害.对主轴热变形和热扩散的研讨至关重要.而树立高速梢密主轴多区段热扩散、热变形及主轴热变形与振荡祸合规律的数学模型，是主轴体系动力学剖析的一个要害。主轴热剖析可在取得正确的主轴热传导系数(热导率)后.选用有限元法进行研讨，猜测主轴热变形后致使的空隙改变对轴承及主轴部件功能的影响，并在主轴体系描绘、制作、安装过程中做出抵偿.避免主轴单元作业情度下降。