数控加工实习报告

                                    

                   

                 班级：B11132班 

            姓名：张若男

            学号：20114013206

北华航天工业学院

这个学期我们进行了为期一周的数控加工实习，我从中学到了很多东西。实习过程中我们的时间安排是：上午上机学习编程，下午在加工中心进行实地操作。我们按照加工中心老师的要求分成了两组，单学号进行数控车床实习，双学号进行数控铣床学习。我进行数控铣床实习。接下来是我对这一周实习的报告总结。

一、数控理论知识

数控（英文名字：Numerical Control 简称:NC）技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。数控一般是采用通用或专用计算机实现数字程序控制，因此数控也称为计算机数控(Computerized Numerical Control )，简称CNC，国外一般都称为CNC，很少再用NC这个概念了。 它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。

数控技术也叫计算机数控技术（CNC，Computerized Numerical Control），它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的运动轨迹和外设的操作时序逻辑控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入操作指令的存储、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成，处理生成的微观指令传送给伺服驱动装置驱动电机或液压执行元件带动设备运行。

数控车床、车削中心，是一种高精度、高效率的自动化机床。配备多工位刀塔或动力刀塔，机床就具有广泛的加工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等复杂工件，具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥 了良好的经济效果。

二、Mastercam软件学习过程

我们上午的学习就是主要学习Mastercam软件来实现编程。

Mastercam软件是美国CNC公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件，它具有方便直观的几何造型， Mastercam提供了设计零件外形所需的理想环境，其强大稳定的造型功能可设计出复杂的曲线、曲面零件。Mastercam具有较强的曲面粗加工及的曲面精加工的功能，曲面精加工有多种选择方式，可以满足复杂零件的曲面加工要求，同时具备多轴加工功能。由于价格低廉，性能优越，成为国内民用行业数控编程软件的首选。

数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工。我们把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数(主轴转数、进给量、背吃刀量等)以及辅助功能(换刀、主轴正转、反转、切削液开、关等)，按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这程序单中的内容记录在控制介质上(如穿孔纸带、磁带、磁盘、磁泡存储器)，然后输入到数控机床的数控装置中，从而指挥机床加工零件。这种从零件图的分析到制成控制介质的全部过程叫数控程序的编制。

数控机床与普通机床加工零件的区别在于控机床是按照程序自动加工零件，而普通机床要由人来操作，我们只要改变控制机床动作的程序就可以达到加工不同零件的目的。因此，数控机床特别适用于加工小批量且形状复杂要求精度高的零件。

由于数控机床要按照程序来加工零件，编程人员编制好程序以后，输入到数控装置中来指挥机床工作。程序的输入是通过控制介质来的。

交互式图形编程技术的学习（也就是我们常说的Mastercam软件编程的要点）可分三个方面：⒈是学习Mastercam软件应重点把握核心功能的学习即建模。我们根据需要加工的工件工程图建立毛坯，选择加工刀组。⒉是培养标准化、规范化的工作习惯。对加工工艺过程应进行标准化的参数设置，熟悉所使用的数控机床、刀具、加工材料的特性，以便使工艺参数设置更为合理，对于要加工的工件加工步骤进行模拟仿真。⒊是通过仿真演示确定加工过程、刀具选择、参数设定等无误，经Mastercam软件计算输出G代码即铣床加工所需的程序。

0结构和代码

数控车程序可以分成程序开始、程序内容和程序结束三部分内容。

第一部分程序开始部分

主要定义程序号，调出零件加工坐标系、加工刀具，启动主轴、打开冷却液等方面的内容。

数控程序

主轴最高转速限制定义G50 S2000，设置主轴的最高转速为2000RPM，对于数控车床来说，这是一个非常重要的指令。

坐标系定义如不作特殊指明，数控系统默认G54坐标系。

返回参考点指令G28 U0，为避免换刀过程中，发生刀架与工件或夹具之间的碰撞或干涉，一个有效的方法是机床先回到X轴方向的机床参考点，并离开主轴一段安全距离。

刀具定义G0 T0808 M8，自动调8号左偏刀8号刀补，开启冷却液。

主轴转速定义G96 S150 M4，恒定线速度S功能定义，S功能使数控车床的主轴转速指令功能，有两种表达方式，一种是以r/min或rpm作为计量单位。另一种是以m/min为计量单位。数控车床的S代码必须与G96或G97配合使用才能设置主轴转速或切削速度。

G97：转速指令，定义和设置每分钟的转速。

G96：恒线速度指令，使工件上任何位置上的切削速度都是一样的。

第二部分程序内容部分

程序内容是整个程序的主要部分，由多个程序段组成。每个程序段由若干个字组成，每个字又由地址码和若干个数字组成。常见的为G指令和M指令以及各个轴的坐标点组成的程序段，并增加了进给量的功能定义。

F功能是指进给速度的功能，数控车床进给速度有两种表达方式，一种是每转进给量，即用mm/r单位表示，主要用于车加工的进给。另一种和数控铣床相同采用每分钟进给量，即用mm/min单位表示。主要用于车铣加工中心中铣加工的进给。

第三部分程序结尾部分

在程序结尾，需要刀架返回参考点或机床参考点，为下一次换刀的安全位置，同时进行主轴停止，关掉冷却液，程序选择停止或结束程序等动作。

回参考点指令G28U0为回X轴方向机床参考点，G0 Z300.0为回Z轴方向参考点。

停止指令M01为选择停止指令，只有当设备的选择停止开关打开时才有效；M30为程序结束指令，执行时，冷却液、进给、主轴全部停止。数控程序和数控设备复位并回到加工前原始状态，为下一次程序运行和数控加工重新开始做准备。

三、铣床加工介绍

数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的，两者的加工工艺基本相同，结构也有些相似。数控铣床有分为不带刀库和带刀库两大类。其中带刀库的数控铣床又称为加工中心。

（1）基本结构

数控铣床形式多样，不同类型的数控铣床在组成上虽有所差别，但却有许多相似之处。下面以XK5040A型数控立式升降台铣床为例介绍其组成情况。Ⅺ锯040A型数控立式升降台铣床配有Ⅳ四3MA数控系统，采用全数字交流伺服驱动。该机床由6个主要部分组成．即床身部分，铣头部分，工作台部分，横进给部分，升降台部分，冷却、润滑部分。床身内部布局合理，具有良好的刚性，底座上设有4个调节螺栓，便于机床进行水平调整，切削液储液褴设在机床座内部。上海麟辉精密模具有限公司是一家致力精密模具及零件制造的民营高技术企业， 公司拥有高端生产及检测设备保障体系和技术支持体系；集精密模具研发、精密零件加工、冲压、成品组装为一体；具备超高微精密零件的设计、生产和加工高效集成系统。产品涉及通讯、汽车连接器和精密电器组件相关领域。广泛服务于汽车、航空等先进科技制造行业。

主轴箱

包括主轴箱体和主轴传动系统，用于装夹刀具并带动工具旋转，主轴转速范围和输出扭矩对加工有直接的影响。

进给伺服

由进给电机和进给执行机构组成，按照程序设定的进给速度实现刀具和工件之间的相对运动，包括直线进给运动和旋转运动。

数控铣床运动控制的中心，执行数控加工程序控制机床进行加工。

辅助装置

如液压、气动、润滑、冷却系统、排屑、自动报警和防护等装置

基础件

数控铣床的基础件通常是指床身、立柱、横梁、工作台、底座等结构件，其尺寸较大(俗称大件)，井构成了机床的基本框架。其他部件附着在基础件上，有的部件还需要沿着基础件运动。由于基础件起着支撑和导向的作用，因而对基础件的本要求是刚度好。

变频器

变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的功率控制设备。在数控机床中，变频器主要用于控制主轴的动作。

操作面板

（2）数控铣床的功能特点

数控铣削加工除了具有普通铣床加工的特点外，还有如下特点：

1、零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件，如模具类零件、壳体类零件等；

2、能加工普通机床无法加工或很难加工的零件，如用数学模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件；

3、能加工一次装夹定位后，需进行多道工序加工的零件；

4、加工精度高、加工质量稳定可靠，数控装置的脉冲当量一般为0.001mm，高精度的数控系统可达0.1μm，另外，数控加工还避免了操作人员的操作失误；

5、生产自动化程度高，可以减轻操作者的劳动强度。有利于生产管理自动化；

6、生产效率高，数控铣床一般不需要使用专用夹具等专用工艺设备，在更换工件时只需调用存储于数控装置中的加工程序、装夹工具和调整刀具数据即可，因而大大缩短了生产周期。其次，数控铣床具有铣床、镗床、钻床的功能，使工序高度集中，大大提高了生产效率。另外，数控铣床的主轴转速和进给速度都是无级变速的，因此有利于选择最佳切削用量；

（3）夹具

数控机床主要用于加工形状复杂的零件，但所使用夹具的结构往往并不复杂。数控铣床夹具的选用可首先根据生产零件的批量来确定。

对单件、小批量、工作量较大的模具加工来说，一般可直接在机床工作台面上通过调整实现定位与夹紧，然后通过加工坐标系的设定来确定零件的位置。

（4）刀具

数控铣床上所采用的刀具要根据被加工零件的材料、几何形状、表面质量要求、热处理状态、切削性能及加工余量等，选择刚性好、耐用度高的刀具。

常见刀具：

1铣刀类型选择

根据被加工零件的几何形状,选择刀具的类型有：

1） 加工曲面类零件时，为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切，而避免刀刃与工件轮廓发生干涉，一般采用球头刀，粗加工用两刃铣刀，半精加工和精加工用四刃铣刀。

2） 铣大的平面时：为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀。

3） 铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀。

4） 铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀。

5）孔加工时，可采用钻头、镗刀等孔加工类刀具。

（2）铣刀结构选择

铣刀一般由刀片、定位元件、夹紧元件和刀体组成。由于刀片在刀体上有多种定位与夹紧方式，刀片定位元件的结构又有不同类型，因此铣刀的结构形式有多种，分类方法也较多。选用时，主要可根据刀片排列方式。刀片排列方式可分为平装结构和立装结构两大类。

1）平装结构(刀片径向排列)

平装结构铣刀的刀体结构工艺性好，容易加工，并可采用无孔刀片(刀片价格较低，可重磨)。由于需要夹紧元件，刀片的一部分被覆盖，容屑空间较小，且在切削力方向上的硬质合金截面较小，故平装结构的铣刀一般用于轻型和中量型的铣削加工。

2）立装结构(刀片切向排列)

立装结构铣刀的刀片只用一个螺钉固定在刀槽上，结构简单，转位方便。虽然刀具零件较少，但刀体的加工难度较大，一般需用五坐标加工中心进行加工。由于刀片采用切削力夹紧，夹紧力随切削力的增大而增大，因此可省去夹紧元件，增大了容屑空间。由于刀片切向安装，在切削力方向的硬质合金截面较大，因而可进行大切深、大走刀量切削，这种铣刀适用于重型和中量型的铣削加工。

铣刀的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角等。为满足不同的加工需要，有多种角度组合型式。各种角度中最主要的是主偏角和前角(制造厂的产品样本中对刀具的主偏角和前角一般都有明确说明)。

1.主偏角Kr

主偏角为切削刃与切削平面的夹角，如图11所示。铣刀的主偏角有90°、88°、75°、70°、60°、45°等几种。

主偏角对径向切削力和切削深度影响很大。径向切削力的大小直接影响切削功率和刀具的抗振性能。铣刀的主偏角越小，其径向切削力越小，抗振性也越好，但切削深度也随之减小。

90°主偏角　在铣削带凸肩的平面时选用，一般不用于纯平面加工。该类刀具通用性好(即可加工台阶面，又可加工平面)，在单件、小批量加工中选用。由于该类刀具的径向切削力等于切削力，进给抗力大，易振动，因而要求机床具有较大功率和足够的刚性。在加工带凸肩的平面时，也可选用88°主偏角的铣刀，较之90°主偏角铣刀，其切削性能有一定改善。

60°～75°主偏角　适用于平面铣削的粗加工。由于径向切削力明显减小(特别是60°时)，其抗振性有较大改善，切削平稳、轻快，在平面加工中应优先选用。75°主偏角铣刀为通用型刀具，适用范围较广；60°主偏角铣刀主要用于镗铣床、加工中心上的粗铣和半精铣加工。

45°主偏角　此类铣刀的径向切削力大幅度减小，约等于轴向切削力，切削载荷分布在较长的切削刃上，具有很好的抗振性，适用于镗铣床主轴悬伸较长的加工场合。用该类刀具加工平面时，刀片破损率低，耐用度高；在加工铸铁件时，工件边缘不易产生崩刃。

2.前角γ

铣刀的前角可分解为径向前角γf和轴向前角γp，径向前角γf主要影响切削功率；轴向前角γp则影响切屑的形成和轴向力的方向，当γp为正值时切屑即飞离加工面。径向前角γf和轴向前角γp正负的判别见图12。

常用的前角组合形式如下：

双负前角，双负前角的铣刀通常均采用方形(或长方形)无后角的刀片，刀具切削刃多(一般为8个)，且强度高、抗冲击性好，适用于铸钢、铸铁的粗加工。由于切屑收缩比大，需要较大的切削力，因此要求机床具有较大功率和较高刚性。由于轴向前角为负值，切屑不能自动流出，当切削韧性材料时易出现积屑瘤和刀具振动。

凡能采用双负前角刀具加工时建议优先选用双负前角铣刀，以便充分利用和节省刀片。当采用双正前角铣刀产生崩刃(即冲击载荷大)时，在机床允许的条件下亦应优先选用双负前角铣刀。

双正前角　双正前角铣刀采用带有后角的刀片，这种铣刀楔角小，具有锋利的切削刃。由于切屑收缩比小，所耗切削功率较小，切屑成螺旋状排出，不易形成积屑瘤。这种铣刀最宜用于软材料和不锈钢、耐热钢等材料的切削加工。对于刚性差(如主轴悬伸较长的镗铣床)、功率小的机床和加工焊接结构件时，也应优先选用双正前角铣刀。

正负前角(轴向正前角、径向负前角)　这种铣刀综合了双正前角和双负前角铣刀的优点，轴向正前角有利于切屑的形成和排出；径向负前角可提高刀刃强度，改善抗冲击性能。此种铣刀切削平稳，排屑顺利，金属切除率高，适用于大余量铣削加工。瓦尔特公司的切向布齿重切削铣刀F2265就是采用轴向正前角、径向负前角结构的铣刀。

铣刀齿数多，可提高生产效率，但受容屑空间、刀齿强度、机床功率及刚性等的限制，不同直径的铣刀的齿数均有相应规定。为满足不同用户的需要，同一直径的铣刀一般有粗齿、中齿、密齿三种类型。

粗齿铣刀　适用于普通机床的大余量粗加工和软材料或切削宽度较大的铣削加工；当机床功率较小时，为使切削稳定，也常选用粗齿铣刀。中齿铣刀　系通用系列，使用范围广泛，具有较高的金属切除率和切削稳定性。密齿铣刀　主要用于铸铁、铝合金和有色金属的大进给速度切削加工。在专业化生产(如流水线加工)中，为充分利用设备功率和满足生产节奏要求，也常选用密齿铣刀(此时多为专用非标铣刀)。

（5）铣刀直径选择

铣刀直径的选用视产品及生产批量的不同差异较大，刀具直径的选用主要取决于设备的规格和工件的加工尺寸。

1平面铣刀

选择平面铣刀直径时主要需考虑刀具所需功率应在机床功率范围之内，也可将机床主轴直径作为选取的依据。平面铣刀直径可按D=1.5d（d为主轴直径)选取。在批量生产时，也可按工件切削宽度的1.6倍选择刀具直径。

2立铣刀

立铣刀直径的选择主要应考虑工件加工尺寸的要求，并保证刀具所需功率在机床额定功率范围以内。如系小直径立铣刀，则应主要考虑机床的最高转数能否达到刀具的最低切削速度(60m/min)。

3槽铣刀

槽铣刀的直径和宽度应根据加工工件尺寸选择，并保证其切削功率在机床允许的功率范围之内。

（6）刀片牌号选择

合理选择刀片硬质合金牌号的主要依据是被加工材料的性能和硬质合金的性能。一般选用铣刀时，可按刀具制造厂提供加工的材料及加工条件，来配备相应牌号的硬质合金刀片。

由于各厂生产的同类用途硬质合金的成份及性能各不相同，硬质合金牌号的表示方法也不同，为方便用户，国际标准化组织规定，切削加工用硬质合金按其排屑类型和被加工材料分为三大类：P类、M类和K类。根据被加工材料及适用的加工条件，每大类中又分为若干组，用两位阿拉伯数字表示，每类中数字越大，其耐磨性越低、韧性越高。

P类合金(包括金属陶瓷)用于加工产生长切屑的金属材料，如钢、铸钢、可锻铸铁、不锈钢、耐热钢等。

M类合金用于加工产生长切屑和短切屑的黑色金属或有色金属，如钢、铸钢、奥氏体不锈钢、耐热钢、可锻铸铁、合金铸铁等。

K类合金用于加工产生短切屑的黑色金属、有色金属及非金属材料，如铸铁、铝合金、铜合金、塑料、硬胶木等。

（7）最大切削深度

不同系列的可转位面铣刀有不同的最大切削深度。最大切削深度越大的刀具所用刀片的尺寸越大，价格也越高，因此从节约费用、降低成本的角度考虑，选择刀具时一般应按加工的最大余量和刀具的最大切削深度选择合适的规格。当然，还需要考虑机床的额定功率和刚性应能满足刀具使用最大切削深度时的需要。

（8）对刀

面板熟悉之后，师傅向我们介绍了如何进行铣床对刀操作。这是至关重要的。

首先，主轴设定，使主轴正转或反转。然后，在手轮状态下，抬高Z轴，使主轴刀具轻触毛坯一侧，按下X 、起源，然后将刀具轻触毛坯另一侧，记下此刻坐标值a，然后，在坐标系状态下，在G54下，输入X a∕2,点击面板上的测量。Y的确定同X。

最后,抬高主轴使刀具轻触毛坯上表面,输入Z0 测量,然后抬高刀.最后可查看效果,MDI输入G90 G54 G00 X0 Y0 M03 S2000;点击循环操作,机床便可实现对刀操作.

车床对刀　工件和刀具装夹完毕，驱动主轴旋转，移动刀架至工件试切一段外圆。然后保持X坐标不变移动Z轴刀具离开工件，测量出该段外圆的直径。将其输入到相应的刀具参数中的刀长中，系统会自动用刀具当前X坐标减去试切出的那段外圆直径，即得到工件坐标系X原点的位置。再移动刀具试切工件一端端面，然后保持Z轴不变移动X轴刀具远离工件，在相应刀具参数中的刀宽中输入Z0，系统会自动将此时刀具的Z坐标减去刚才输入的数值，即得工件坐标系Z原点的位置。对螺纹刀时的方法和对外圆车刀的方法差不多，也先车个外圆向Z轴方向退刀，量起外圆值输入刀具参数，对Z轴时不需要车端面，只需先启动主轴，让刀尖接触端面再向X轴向退刀，调出刀补输入Z0

四、学习总结

实践经验是数控编程技术的重要组成部分，只能通过实际加工获得，这是任何一本数控加工培训教材都不可能替代的。虽然本书充分强调与实践相结合，但应该说在不同的加工环境下所产生的工艺因素变化是很难用书面形式来表述完整的。

最后，如同学习其他技术一样，要做到“在战略上藐视敌人，在战术上重视敌人”，既要对完成学习目标树立坚定的信心，同时又脚踏实地地对待每一个学习环节。数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备。世界各国信息产业、生物产业、航空、航天等国防工业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对市场的适应能力和竞争能力。工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅大力发展自己的数控技术及其产业，而且在"高精尖"数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。因此大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

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