数控铣床范文

导语：如何才能写好一篇数控铣床，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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提高数控铣床维修管理的水平，提高数控铣床的维修质量，将网络技术应用于数控铣床的维修管理系统设计中。首先，分析数控铣床常见故障及维修方法；其次，进行数控铣床网络维修管理系统的整体设计，设计了系统的功能模块；然后，研究了数控铣床网络维修管理系统的关键技术，主要讨论系统的层次结构、系统的数据库设计以及系统的技术支持。

关键词：

数控铣床；网络；维修管理系统

0引言

数控铣床是集机、电、液于一体的高科技装备，结构、加工工艺性、加工零件都非常复杂，因此，数控铣床的维修也有着非常强的专业性和非常大的难度。一旦数控铣床发生故障，将导致停产。为了能够提高数控铣刀的维修效率，加强数控铣床维修的规范化管理水平，降低维修成本，将网络技术和数控铣床的维修结合起来构建基于网络的数控铣床维修管理系统是非常有效的一种方式，通过构建的网络维修管理系统能够及时地获取数控铣床的使用状态，同时也能够实时地监控数控铣床的运行状况，能够第一时间发现数控铣床的故障源，从而能够制定合理的、可行的维修计划，一旦数控铣床发生故障时将使用有效的维修方案[1]。

1数控铣床常见故障的维修

（1）数控铣床的导轨故障及维修。数控铣床导轨的故障主要包括导轨研伤、加工面在接刀处不平、导轨无法运动以及导轨工作台抖动等故障，这些故障的产生不仅有导轨本身的原因，而且和滚珠丝杠、主轴伺服电机和机床地基有关，因此，在维修数控机床导轨故障的维修过程中，应该注意间隙的调整、导轨的、导轨的可靠防护以及滚动导轨的预紧。（2）数控铣床拉刀的故障及维修。数控铣床的拉刀故障主要包括电气回路故障、液压故障和机械故障。在进行拉刀故障维修的过程中，首先准备好相关的操作说明、机械和电气说明书、维修手册及维修记录，并且准备好维修所需的工具。其次，进行现场检查，检查数控铣床的故障情况。通过相关操作判断是电路故障或开关损坏，如果是前者对电路进行维修，如果是后者则换新开关，逐一排查可能的故障，最终能够恢复数控铣床的功能[2]。（3）数控铣床的主轴故障及维修。数控铣床的主轴系统故障主要包括：换刀机构故障，不能顺利拆装刀具。主轴自动停止工作，铣床自动停机。刀具夹紧后不能正常转动。针对数控铣床的故障，主要采取的维修方法有：调整齿侧间隙，增加定位的可靠性。通过提高回位弹簧的压紧力，调整传感器的安装位置，修正齿轮轴的转位大小。重新安装传感器的定位板等。（4）数控铣床冷却系统的故障及维修。数控铣床冷却系统故障包括：冷却液无法喷出，冷却系统的控制面板和报警装置失灵，冷却泵和冷却电机失灵等。处理这些故障可以将冷却按钮关闭，检查检测按钮是否正常，如果按钮损坏，可以更换新按钮。检查电机是否正常，如果不正常，可以更换新的电机。检查接触器线圈是否失灵，如果损坏应及时更换。检查继电器是否正常，如果有故障则进行维修。

2数控铣床网络维修管理系统的整体设计

将网络技术应用于数控铣床的维修管理系统之中，从而能够节省人力物力财力，数控铣床的维修者不受操作系统的制约，通过网络对数控铣床的加工状态进行监控，将数控铣床的故障数据记录下来，通过分析数控铣床的故障数据，确定最佳的维修方案。（1）数控铣床网络维修管理系统的功能设计。根据数控铣床的实际使用状况，构建数学模型进行分析。为了确保系统的可靠性，针对不同的角色分配不同使用功能。数控铣床的网络维修管理系统主要功能：收集数控铣床的运行状态数据，实时监控数控铣床的运行状态，采集数控铣床的故障信息，统计数控铣床维修信息以及采集数控铣床操作者的信息。管理系统功能框架如图1所示[3]。（2）数控铣床网络维修管理系统的模块设计。根据数控铣床维修的实际需求，建立维修管理系统主要模块，如信息检索模块、运行参数模块、故障诊断模块、维修信息模块以及帮助模块。通过构建数据库对数控铣床的维修进行有效管理[4]。信息检索模块主要包括：数控铣床的基本原理、数控铣床的维护和维修知识等信息，在数控铣床的维修过程中，维修人员可以方便检索所需信息，从而为数控铣床的维修提供信息支持。信息检索模块的信息形式主要包括文字、图像、视频等。信息的检索可以通过人机交互方式来实现，例如弹出对话框、信息导航、信息注释、多媒体等方式。运行参数模块，包括数控铣床运行过程中相关技术参数的数字化形式。该模块能够反映数控铣床的使用状况，维修人员通过该模块能够对数控铣床以往的运行状态参数进行收集、分析和管理，从而能够为维修方案的制定提供有利的依据。故障诊断模块采取了专家知识库，能够对数控铣床的故障进行诊断和维修。根据数控铣床的基本工作原理，利用人工神经网络进行故障诊断，整理出数控铣床的典型故障，设计出故障分析的专家知识库。维修人员通过数据库能够便捷地确定数控铣床的故障类型和故障位置，从而能够确定最佳的维修方案。维修信息模块包括数控铣床的维修次数、维修部位以及维修过程等信息。维修人员可以通过查询数控铣床的维修信息进行维修决策，能够为维修人员提供较好的参考，为数控铣床的维修提供依据。帮助模块主要是为维修人员在使用维修管理系统时遇到困难提供帮助，维修人员可以通过帮助中不同问题的解决方法更加有效地使用该管理系统。

3数控铣床网络维修管理系统的关键技术

3.1数控铣床网络维修管理系统层次结构

数控铣床的网络维修管理系统利用网络技术，将Web和数据库技术融合在一起，构造网络计算模型，并且融入到网络技术中，构成了相应的浏览器，利用这种方式能够进行动态网页的设计，能够提高维修管理系统的人机交互性。基于网络的数控铣床维修管理系统主要包括3个层次。（1）浏览器层。该层的功能是实现维修人员和系统后台的交互，维修人员能够通过浏览器查询和维修相关的信息。维修人员通过网络服务器，提出查询指令，网络服务器根据协议将维修人员所需要的信息通过文本、图片、视频等方式传输给维修人员。（2）网络服务器层。该层具有接口功能，网络服务器开启后可以和数据库进行通信，然后将数据信息传输给维修人员。（3）数据库服务器层。该层在接收到维修人员的检索指令后可以进行相关计算。

3.2数控铣床网络维修管理系统的数据库设计

依据数控铣床维修信息量和浏览器层的查询次数，利用中等规模的数据库服务器可以满足数控铣床维修管理系统的需求，因此，可以采用SQLServer。数据库的设计首要任务就是对维修管理系统的数据进行有效地分析，从而设计出数控铣床网络维修管理系统的数据库结构，通过关系数据库构建不同表之间的关联，并且设计合理的数据类型。数控铣床网络维修管理系统数据表主要包括：数控铣床零部件的清单表、维修零件的出入库清单表、维修人员信息表、维修用零部件库存清单表、以往的故障数据表、以往的维修记录表等，通过数据集将所有数据表统计到一个数据库内。依据不同功能模块的实际情况设计出各表的索引、规则、主外键等，使系统各个功能模块统一使用数据表，确保数据的统一性。通过授权机制，确保数控铣床网络维修管理系统的可靠性，针对不同类别的用户设置不同的使用权限，对数据表进行输入、输出、更新等操作。

3.3数控铣床网络维修管理系统的技术支持

当维修人员在进行数控铣床维修的过程中遇到技术难题时，数控铣床网络维修管理系统能够提出不同方式的技术支持，能够确定最优的数控铣床维修方案。维修人员能够通过查询数据库获得所需要的文件信息，能够输出数控铣床的故障信息，能够和维修专家进行技术沟通。

3.4数控铣床网络维修管理系统的文档库设计

数控铣床网络维修管理系统的文档主要包括维修人员上传的技术文件、系统管理者上传的相关数据表或者维修专家上传的经验性的技术文件，主要以文本、图片、视频和音频的形式存在。

4结论

将网络技术融合到数控铣床维修管理系统的设计中，为数控铣床的维修人员提供一个规范化的维修管理平台，能够提高数控铣床维修技术的提升以及维修效果的提高。将数控铣床维修相关的资料以数字化的形式存储起来，能够凭借网络的便捷性及时查询，为数控铣床的维修提供数据平台，将该系统应用于实际的维修中能够促进数控铣床维修管理水平的提升，提高数控铣床的维修效率和维修质量，能够确保装备制造业的可靠发展。

参考文献

［1］罗蕊.数控铣床的故障诊断与维修［J］.自动化应用，2016（5）：21-22.

［2］赵红燕.XK5032A数控铣床的工作原理及电气故障维修［J］.数控机床市场，2014（8）：62-63.

［3］高强.Web的煤矿设备维修管理系统设计［J］.煤炭技术，2015（4）：258-260.

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关键词：数控铣床；工装夹具设计；改进

中图分类号：TG751 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）009-000-02

数控铣床应用较为广泛，其可以用于平面、斜面和成型面加工。工装夹具主要是根据工件加工过程的某道工序要求以及相关生产需要等进行具体设计的[1]。而夹具设计质量对工件质量、生产效率以及生产成本等影响较大。夹具设计应简单实用，可制造性好，便于装配维修。但实际生产过程中，工装夹具的质量和效率限制着数控铣床的大量应用，如何采用合理改进方法解决机床夹具设计中存在的问题意义重大。

一、数控铣床工装夹具设计的要点

数控铣床实际加工过程对工装夹具的要求相对简单，一般只需要工装夹具做到有效定位和夹紧作用。根据数控铣削加工工艺要求，对数控铣床工装夹具进行相关设计，其设计过程应遵循以下4个要点：首先是夹具开敞程度，通常工件实际加工过程中，应确保工件待加工面完全暴露，需尽可能增加夹具开敞程度。这使得工件加工面与夹紧机构的元件保持合适的安全距离以及夹紧机构的元件位置相对较低，以防止铣床主轴套筒和刀具与夹具发生相互干涉。其次是保证机床零件安装方位与使用的数控机床和编程坐标系保持一致，工装夹具应采用不定向安装设计，保证零件定位面与数控机床间坐标可以相互转换。最后是夹具设计时，应重点考虑夹具的刚性和稳定性问题，保证夹具的刚性和稳定性符合数控铣床加工要求。同时也需明确是否进行更换夹紧点以及更换方式的问题，实际加工过程中夹紧点更换以及更换方式都有可能对工件或夹具定位精度造成严重影响，因此实际设计过程中，应对夹紧点更换方式进行重点设计，从而确保工件或夹具定位精度。除上述的数控铣床工装夹具设计的要点外，还需考虑数控铣床的加工效率和操作性的问题，应采用合理化设计保证加工过程简单实用、操作灵活方便，可有效降低人工劳动强度和生产安全。

二、数控铣床工装夹具设计的相关问题研究

数控铣床工装夹具设计的要点可以归纳为以下4点：首先是保证夹具的夹紧力适当，不会损伤工件，如夹紧力过大可能导致工件变形，而夹紧力过小则会夹不稳工件。同时也需要考虑夹具材料材质问题，如夹具材料过硬可能划伤工件。工件夹紧过程中，确保工件受力点间的受力均衡，避免工件倾斜。同时夹紧力应尽量在接近切削部位及刚性好的主支承点位置上。所以调整夹紧力方向与切削力、工件重力方向基本一致，可有效降低夹紧力，夹紧力方向也应垂直于工件刚度最大的方向，保证工件不会变形。其次是根据工序坐标图，明确程序原点、起刀点和走刀路线等位置。工装夹具设计过程中，工作人员应在工艺图中注明程序原点、起刀点和走刀路线等坐标位置，进而建立工件与机床坐标系统两者之间的转换关系，确保下一步夹具安装情况示意图的绘制工作。接下来是确保夹具制造效率的提高。夹具制造过程应大量使用组合夹具、模块化夹具和成组夹具，从而有效提高夹具制造效率，缩短工件生产周期以及降低生产成本[2]。同时为保证机动和辅助时间重合，可使用气动、液压和组合夹紧装置，同时也可使用联动夹紧机构或者可调换夹具。最后夹具设计应进行夹具防碰撞检验，工装夹具设计过程中，应根据各个加工要求设置夹具以防止刀具与夹具碰撞。同时合理设计加工的起刀点与走刀路线，避免夹具与刀具或机床干涉，设计人员可通过设计模拟仿真软件检验刀具和夹具间的干涉情况，可进行有效的防碰撞计算，将计算结果编入加工程序。

三、数控铣床工装夹具的设计步骤与内容

首先进行工件分析，确定加工工艺与工序。这工作需要了解工件的特点、材料性质以及相应的技术要求。同时对加工余量、精度、定位和表面情况进行分析，也需要考虑定位基准和前后工序连接情况，综合分析后确定出合理的加工路线。设计夹具过程中走刀次数的确定至关重要，其次数确定可参考刀具、机床的参数。加工过程应尽可能一次装夹和加工成形，有效缩短加工生产实际，提高生产效率和加工精度。其次尽量加快装夹速度，可在数控铣床加工工件过程中，使用多位、多件夹具，加快装夹速度以及缩短加工时间。再次是对刀点的选择，通常为了简化程序计算，对刀点选择应根据零件的定位基准，以便进行机床找正检测，尽可能的减小加工误差。一般加工人员将对刀点选择在工件的基准上。接下来刀具和切削用量进行合理化选择，保证刀具的形状和尺寸符合夹具设计要求，避免机床超程、撞刀情况。同时机床的切削用量的选择应根据加工方式，如机床进行粗加工时，生产效率的有效提高是基础条件，通常其切削量和切削力相对较大，因此应重点考虑工件装夹稳定性和夹具负荷。若机床进行半精加工和精加工时，工件装夹的精度是切削用量选择的重要参数。最后是夹具设计的标准化与通用化，夹具设计的标准化可保证各零部件采用统一标准，可提高夹具制造的精度与生产效率。夹具设计的通用化，其具体指夹具设计不再以单一产品为设计对象，而是可进行类似产品的设计和生产。因此夹具设计阶段，应根据零件的结构特征、尺寸、用途和加工精度进行具体分类，以便于夹具的通用性的有效提高。

四、数控铣床工装夹具的设计改进方法

1.多个工件实现一次装夹

工装夹具设计采用压缩空气作为动力源，对夹具进行松开以及夹紧操作，这极大方便工作人员的手工换刀作用，而加装自动控制装置则可进行自动换刀，这种换刀可进行多种表面的次序加工。但这种换刀过程耗时较长，如自动换刀出现故障概率较大，这个加工过程中的较大比例的故障都出现在自动换刀装置。因此基于加工要求的基础上，对换刀次数进行适当的设计改进，缩短加工时间，降低故障频次以及提高数控机床的安全稳定性。针对这种情况进行的设计优化为多个工件一次装夹设计，实现对加工工艺的优化调整，尽可能的减少换刀次数。根据工件加工尺寸要求和数控机床设计行程，工装夹具设计成每次装夹10个工件，工件数可根据实际需求进行调整，对其进行A、B两孔扩铰作业。首先将10个工件排列成两行，每行5个工件，具体如图1所示，使用A孔扩孔刀依次对10个工件的A孔进行扩孔[3]。A孔扩孔刀换为B孔扩孔刀后，依次对10个工件的B孔进行扩孔。扩孔作业完成后将B孔扩孔刀换为A孔铰刀，依次对10个工件的A孔进行铰孔。作业完成后将A孔铰刀换为B孔铰刀，依次对10个工件的A孔进行铰孔。从换刀次数来看，10个工件进行扩铰作业只需进行4次换刀操作，这最大限度的节约加工时间。

2.多件装夹工装夹具设计要求

多件装夹工装夹具设计要求具体可包括以下四点：首先是确定工件数量和相应布置方式，这需实际参考工件形状尺寸、数控机床尺寸、机床行程以及生产批量等相关技术参数。同时也应对工件距离进行合理设计，确保该距离方便进行工件装卸和清除作业。同时多个工件一次装夹后，需要保证工件的敞开性以便进行工件的集中加工作业。其次应保证各定位元件间距离相对精确，如图2所示，工装夹具每组定位元件圆柱销与菱形销距离为a1和b1，该距离参数可由工件尺寸进行具体确定。不同定位元件间距离，如两圆柱销距离a2和b2，该距离数值的精确度应相对较高，保证机床移动元件完成相应程序移动后，各工件仍保持原来的精确位置。接下来是有效的夹紧方式，夹紧元件结构相对简单以保证刀具运动过程的安全性，同时也可采用联动夹紧方式，该方式同时夹紧多个工件，缩短工件加工时间。通常一个压板可同时夹紧2个工件，但目前数控铣床使用的是工序集中加工方式，实际区分粗、精加工工件较为困难，因此其夹紧力较大，这会在工件表面留下压板的压痕。该问题的有效解决方案是压板与工件接触部位间焊上一定厚度铜层。最后是立式数控铣床使用工装夹具的问题。立式数控铣床实际使用过程中，加工切屑容易大量积累在工件和夹具表面。设计工装夹具时，应重点考虑加工切屑问题，其对工序集中以及连续加工的自动控制装置的稳定运行至关重要。通过相应设计使得切屑及时清除和收集，保证自动刀具切削以及定位元件精度。通常有效的解决方式是使用切削液冲刷或者压缩空气吹扫加工切屑。

五、结语

通过本文对数控铣床工装夹具设计要点的阐述，对数控铣床工装夹具设计相关问题、设计步骤与内容以及设计改进方法进行具体分析。不难看出，工装夹具设计对于数控铣床加工生产至关重要，在数控铣床工装夹具设计应对可能的影响因素进行全面分析，并从实际生产细节出发，对工装夹具设计进行适当的优化改进，才能使得工装夹具设计更符合实际生产要求，从而有效推动数控机床技术的大规模应用。

参考文献：

[1]栾琪，唐永亮，赵长祜.浅谈工装夹具设计过程中的注意事项[J].中国机械，2013，（13）.

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随着我国社会主义市场经济的发展，综合国力得到提升，我国的数控机床技术也得到了一定程度的推动，在数控铣床当中刀具中心与切割工件无法有效结合。在实际的加工过程当中，刀具半径补偿的应用能够使得复杂的工作程序简化，促进工作效率。本文针对数控铣床当中的刀具半径补偿的应用进行相应的分析，并针对相应的问题提出合理化建议。

前言

在数控铣床的操作过程中，由于工件与刀具之间存在一定的轨迹差异，这使得在编程过程中应该注意刀心轨迹，增加了实际的编程难度。刀具半径补偿的应用在很大程度上缓解了编程难度，提升了工作效率。

1.刀具半径补偿的用法和注意的问题

刀具半径补偿的应用，是数控铣床的一大变革，提升了数控铣床的工作效率，并且简化了手工编程的繁琐程度，在一定的程度上创新了数控铣床的加工的模式。在实际的数控铣床操作过程中应该注意编程的格式问题和有关使用过程的注意事项。

1.1编程格式

数控铣床具有手工编程和自动编程功能，每一个编程方式控制的效果都不相同，要根据相应的铣削要求进行编程格式的调整。其中数控铣床当中的铣削刀具半径补偿分为左补偿和右补偿两种模式，并且应该根据要求代码进行工具的选择。据有关标准要求，道具中心沿着前进的方向进行运动，贴近零件的右边轮廓称之为刀具半径补偿的右补偿，当刀具沿着前进的方向进行运动的过程中，贴近轮廓的左边称之为刀具半径补偿的左补偿。其中左补偿用G41定义，右补偿用G42定义，在不需要进行半径补偿时用G40进行取消补偿工作。

1.2注意事项

1.2.1在刀具半径补偿的过程中，使用刀具补偿应该注意在之前刀具半径补偿取消的时候才能进行刀具半径补偿的操作。

1.2.2在进行刀具半径补偿的过程中应该注意在同一平面进行补偿操作。在相应的补偿平面应该有相应的控制。对零件进行刀具补偿的过程中，应该以G17控制XY补偿平面，以G18控制YZ补偿平面，以G19控制Xz补偿平面。通过相应的指令进行操控。

1.2.3在刀具补偿的过程中，其中间必须具有一定的可活动范围。D是存放刀具补偿数据的存储器相应地址，其可控存储地址为D01-D99，所以对补偿数值的存储应该从D01开始进行。刀具补偿数值的大小需要人工进行输入，并且要输入指定的存储器当中。D01中输入0即表示使用D01号存储器，补偿数值就是0，以此来确保刀具补偿半径的正常运行。

1.2.4在刀具半径补偿进行操作的过程中，刀具半径补偿建立指令需要在G00和G01两个指令当中进行，不能够在其余G代码指令中进行（如G02、G03等），否则会影响刀具半径补偿的正常建立，造成补偿上出现问题，影响数控铣床刀具补偿功能发挥其效应。

1.2.5在数控铣床的实际操作当中，其主要补偿编程指令由G40、G41、G42进行系统的操作和控制。这三者之间的操控应该重视操作的规范性，不能多个指令同时出现。由于数控铣床的系统中只能够进行两组数值的预判，所以不能够出现两个z轴的同时出现。这样的状况会直接的影响工作流程和工作效率。

2.数控铣床刀具半径补偿的应用

数控铣床刀具半径补偿的应用能够有效的简化数控铣床的系统繁琐程度，在实际的操作过程中，简化了工作流程，提升了工作效率。在数控铣床的操作过程中，会出现多种情况。刀具半径补偿虽然是一项优化并且先进的技术，但是也要根据相应环境进行分析和研究，在适当的场合进行刀具半径补偿应用。

2.1刀具的正常使用

在实际的操作过程中，刀具半径补偿的应用对于刀具的磨损会非常严重，这与刀具的正确使用和刀具本身的质量有着重要的关系。在刀具磨损严重的情况之下，更换刀具的过程就显得尤为重要。在刀具的更换过程不重视操作会导致刀具的直径受到影响，打乱设定好的编程程序，所以这样的方式应该进行规避。在原有的基础之上进行更换刀具，在系统之上输入刀具的准确参数，并进行相应设置，这样就避免了刀具更换带来的编程的变化，影响铣床的正常工作，影响工作效率。由此可见，在实际的操作过程中，刀具的正常使用和更换尤为重要。这就要求数控操作人员应该进行刀具半径补偿参数实际操作的掌握，理解刀具半径补偿的相关知识。只有这样，才能够顺利的进行数控铣床的使用和生产，促进生产效率的提升。

2.2增强刀具使用效率

刀具的使用具有一定的消耗，频繁的更换刀具会造成一定程度的繁琐和影响工作效率，在刀具的使用过程中应该重视其使用效率。在数控铣床进行加工的时候，人为地操作改变刀具半径的补偿值至关重要。在实际操作中，刀具磨损后，相应操作人员可以通过变更半径的方式进行刀具的再次使用，在刀具相同的情况下达到精细加工的效果。刀具的效率能够提升机床的工作效率，对于刀具半径的调整，能够减少编程程序的繁琐程度。因此，操作人员对于数控铣床刀具半径补偿的理解程度对整个生产有着重要的影响，并确保了数控铣床工作的正常进行。

2.3型面不同时的应用

在实际的铣床操作中能够遇到各种型面的加工物件。在加工过程中的刀具半径补偿的应用也十分重要。在实际的操作当中可以根据指令达到一定要求，使用G42指令得到A轨迹运动，根据G41指令控制B轨迹。也就是说明，A轨迹加工模型凸点，B轨迹加工模型凹点。根据下图可以看见相应的原理。

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关键词：数控铣床；螺旋下刀；宏程序

用立铣刀在加工内腔轮廓时，数控铣床加工中常采用的方法有螺旋下刀和斜线下刀。目前，高档数控系统都具有螺旋下刀和斜线下刀的功能，低配置的数控系统没有这些功能。通过分析立铣刀螺旋下刀的相关切削参数，采用编制宏程序的方法，解决了三轴数控铣床螺旋下刀的问题。

1 螺旋下刀的分析

1.1刀具倾斜角度分析。

立铣刀的端刃部分旋转后形成一环状体，螺旋下刀时，刀具走过的路径为螺旋线。将螺旋线展开，可以把刀具看作是沿一斜线下刀，处于前方的刀刃与处于后方的刀刃间存在切深差如图1所示，此切深差随着刀轨与工件上表面的夹角的增大而增大，当此切深差超过立铣刀端刃的容屑区域内侧刃长时，工件上的残留材料就会挤压刀具，影响刀具寿命，严重时会损坏刀具。斜线下刀的刀轨与工件上表面的夹角的极限如图2所示，因而计算公式为：

?兹=arctan（h/d） （1）

1.2螺旋下刀的螺旋升角。采用螺旋下刀时，刀具走过的路径为螺旋线。将螺旋线展开，如图3所示，螺旋升角的正切值 ，其中Δz为螺旋线的螺距，即刀具在XY平面每切一圈，Z方向的进刀距离，C为螺旋线在XY平面上投影圆的周长。由此可见，螺旋下刀时，刀具的运行方向为单向，因此可采用（1）中θ值作为螺旋升角是否合适的判别值，即α值须小于θ值。

1.3螺旋下刀的螺旋半径。

刀具在加工过程，端刃旋转形成一环状区域。螺旋下刀过程中，刀具沿一柱面上的螺旋线走刀，螺旋线在底面上的投影为一圆。当刀具连续运行时，端刃旋转形成的环状区域在底面上的投影情况。

设立铣刀直径D，端刃头部容屑区直径d。当螺旋半径取R=0时，即刀具沿Z轴直线下刀，显然，在刀具端部的容屑区会产生材料残留；当螺旋半径0＜R＜d时，端刃内侧形成的包络线如图4所示，即端刃切削区域仍不能完全覆盖容屑区域，在刀具容屑内仍会有材料残留；当螺旋半径d≤R＜D时，端刃切削区域能完全覆盖容屑区域，不会在容屑区内产生材料残留；当R≥D时，端刃切削区域能够完全覆盖容屑区域，但在螺旋路径中心处会产生材料残留，但此时形成的材料残留在刀具外部，而不在端刃容屑区内。

可见，当R≥d时，在容屑区内不会有残留材料影响刀具的正常切削。同时，考虑到零件尺寸对螺旋半径取值的限制，因而R值不应过大。

2 在FUNAC 0i系统中，用宏程序实现螺旋下刀

2.1螺旋下刀的参数分析。

C=2?仔R （2）

前面分析得知，螺旋下刀时，螺旋升角α的取值可参考式（1）的θ值，因此得：

Z=C×tan?琢=C×■ （3）

由式（2）、（3）可得

Z=■ （4）

柱面螺旋线参数方程为：

X=Rcost Y=Rsint Z=■

其中R为螺旋半径，t为周向角度自变量，P为螺旋线的螺距。据上述分析，Z的方程可写成：

Z=■=■=-■=-■

在加工中，随着周向角度自变量t的变化，刀具沿螺旋路线切削，当深度Z到达预设深度时，螺旋下刀停止。螺旋下刀宏程序流程图如图5所示。

2.2加工实验。以图6工件为例，选用?覬12立铣刀加工。h取0.7mm，d取3mm，螺旋半径R取6mm，预设深度L为5mm。刀具加工起点坐标选（X6，Y0），按逆时针方向加工。

宏程序中的参数含义及初值的设定：

宏程序[1-2]如下：

O0002

G54 G0 X6. YO S800 M03；

Z10.；

#1=0.7；

#2=3.；

#3=6.；

#4=0；

#5=-10.；

N1 #6=#3*COS[#4]；

#7=#3*SIN[#4]；

#8=-0.0174*#3*#1*#4/#2；

G1 X[#6 ]Y[#7] Z[#8 ]F300；

#4=#4+0.1；

IF [#8GT#5]GOTO1；

…；进刀至预设深度后，螺旋进刀结束。

小结

实验表明，将宏程序作为一个固定的子程序存储在机床内，用G65来调用该子程序，从而使FANUC 0i系统具有螺旋下刀固定循环功能，解决了用立铣刀无法进行型腔轮廓加工的问题。用不同的刀具加工时，只需改变相应的参数，就可以实现内圆柱面和外圆柱面以及指定深度的加工。方法简单，操作容易。

参考文献

[1]劳动和社会保障部教材办公室组织.数控机床编程与操作[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2005.

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关键词：数控铣床 批量加工 夹具 加工效率 简单实用

在数控加工中，工件的装夹定位尤为重要，工件装夹定位需要花费一定的时间进行调校，如果工件装夹定位不合理就会出现加工困难，甚至会出现工件报废，在批量加工时这个问题更加突出。为了保证产品质量，改善劳动条件，提高劳动生产率及降低劳动成本，在生产工艺过程中，除使用机床设备外，还要大量使用各种工艺装备，它包括：夹具、模具、刀具、辅助工具及测量工具等，这就需要设计各种机械加工夹具。在此，笔者阐述针对某调节角度零件进行数控铣批量加工时夹具的设计过程，通过设计应用专用夹具，实现数控铣快速对多个专门工件的装夹加工，大大减少了装夹工件繁琐的操作，节约了反复对刀的时间，提高了加工效率和铣削加工质量。

一、零件加工工艺分析

笔者学校数控加工组接到加工一批零件任务， 要求在一定时间内制作一批PLC调节角度零件，如图l所示。

图1 调节角度零件

调节角度零件的加工工艺要求如下：

一是工件表面加工要求完整，局部不得有缺陷；

二是直径Ф12mm通孔的粗糙度要求Ra3.2μm，R2.5mm圆弧槽处粗糙度要求Ra12.5μm。

这批零件虽然只需加工直径Ф12mm通孔和R2.5mm圆弧槽，但是因为零件中两个加工孔都处于不同的加工方向，按常规的加工过程需要反复定位，使加工时容易出现误差，难以满足工艺要求，而且操作复杂，效率低。为此，笔者根据零件的公差及精度要求，设计能够进行多件铣削的专门夹具，满足零件的加工需求，提高工作效率。

二、多件铣削夹具的设计与应用

1.多件铣削夹具设计思路及工作原理

在生产实践中，我们应用夹具的定位原理和夹紧原理解决生产中的难题，可以使加工零件完全达到工艺要求，保证产品质量，而且可以大大提高工作效率，减少辅助时间。笔者构思设计制作了一套用夹具体定位、压块夹紧的多件铣削夹具（图2），它可以满足零件定位和夹紧的要求。

图2 多件铣削夹具

夹具体要同时装夹4个工件，制作工艺手段要简单、周期要短、成本要低。为了保证两工件凹位之间的强度，其间距尺寸大于10mm，夹具体宽度为180mm，材料45#钢。如图3所示为多件铣削夹具的夹具体。

图3 多件铣削夹具体

在装夹工件时，用压块分别由两个六角螺栓将工件固定在夹具体上，完成快速装夹。在加工工件斜面时，可通过夹具体的旋转轴，将夹具体斜面旋转放平，再通过预设的程序进行平面加工。加工完成后，松开两个六角螺栓（轻轻松开一点，使其能轻松拆卸即可），快速更换另外四个待加工工件。这套多件铣削夹具大大减少了装夹、定位的时间，提高了加工效率。

2.多件铣削夹具结构组成、加工及定位原理

（1）结构组成。多件铣削夹具的结构组成包括：夹具体、压块、六角螺栓。

（2）夹具体加工。①先用虎钳夹紧毛坯，找正。②加工夹具体顶面和侧面，使左平面加工达到尺寸要求，右斜面留出加工余量待以后进行平面加工。③翻转工件，加工夹具体底面，斜面留出加工余量待以后进行平面加工。④精加工夹具体的斜面，装夹斜面进行斜面的平面精加工。⑤粗、精加工夹具体的凹位。为保证装夹准确、方便，配合位置设计成滑动配合。在夹具体凹位，加工工件的圆弧槽位置，设置加工退料方孔，方便工件的放置与拆卸。在工件Ф12mm孔加工位置，设置直径Ф15mm的退料孔，如图4所示。⑥加工旋转轴。加工夹具体旋转轴，左右对齐，符合精度要求。⑦加工夹具体配套零件：底板、旋转座。加工底板要设置退料孔，旋转座的装配精度要符合要求，与夹具体安装配合良好。

图4 夹具体退料孔

（3）定位原理。夹具的底板用压块固定在机床工作台上，夹具体用压块固定在底板上。通过三面定位原理，先将工件安装在夹具体的凹位处，工件底面和夹具体凹位顶面对齐，工件侧面和夹具体的凹位侧面对齐，工件左面和夹具体的凹位左面对齐，然后用压块将工件夹紧在夹具体上。

3.多件铣削夹具的使用

每个待加工工件都是依靠夹具体的凹槽进行定位的，槽底是压紧工件的支撑点，我们利用压块和螺栓，将每个零件毛坯压在夹具体的凹槽内。在装夹放置工件毛坯时，只需将工件依靠凹槽内的滑移进出，使装夹更方便快捷。针对待加工工件可能出现厚度差别导致压块压不紧工件的问题，我们通过使用压块和橡胶环垫结合的方式使每个工件都装夹牢固。应用这种装夹方式可使夹紧力着力点靠近切削力点，从而增加工件的刚性，有效地减小了工件在加工过程中因受铣削力影响而产生的变形。由于待加工零件只需要加工一个通孔和圆弧槽，上述所具备的压紧元件和定位方式完全可以满足定位需求，因此使装夹工作变得轻松、可靠。

（1）工件加工的坐标设置。首先将夹具体固定在底板左面（如图5左图所示），待加工件Ф12mm通孔位置为X轴设置为零，夹具体Y轴中心为零，工件表面为Z轴设置为零，在UG加工软件中绘制好相应位置的4个圆。然后旋转夹具体并固定在底板的右面（如图5右图所示），移动铣刀找出待加工圆弧槽位置的X轴坐标，并绘制在加工文件中，编制好相应的刀路程序以便调用加工。

（2）开始加工，首先加工直径Ф12mm通孔，先用Ф10mm钻头钻孔（四个工件），然后更换Ф5mm平面铣刀进行精加工Ф12mm内孔。由于加工材料是铸铝件，我们可以考虑直接用Ф12mm平面铣刀进行挖槽和加工Ф5mm内孔，这样就可以避免因换刀设置所造成的麻烦。

图5 多件铣削夹具的定位原理图

（3）旋转夹具体并固定在底板的右边，加工R2.5mm圆弧槽。加工完成后，拆卸工件。在装夹新工件时，先进行R2.5mm圆弧槽加工，然后再回旋夹具体到左边，加工直径mm通孔，完成两套工件装夹加工的循环操作过程。

（4）在加工之前，要预先在软件中绘制好每个加工图形，先试切加工样品，以免出现错误，同时要随时检查刀具的磨损情况，并及时更换刀具。

在实际生产应用中，多件铣削夹具制作工艺简单，元件少而精，配套零件费用低，实际操作方便。由于一批零件装夹加工只需要找正一次，因此极大地提高了装夹速度，大大提高了生产效率，同时零件的加工精度也有了保证。

三、结语

在数控铣床上进行多件加工时，设计合理的辅助加工夹具，既能满足加工零件的质量和技术要求，又能缩短装夹、定位时间，提高工作效率，降低生产成本，减少废品的发生。此类辅助加工夹具可广泛地运用于数控铣床加工中心操作，能够取得满意的效果。

参考文献：

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关键词： 数控铣床；人机界面；设计原则

1. 数控铣床系统人机界面分类

人机界面主要用于完成人机交互处理，即在用户的主导下利用各种交互设备完成数控系统的连接、工作模式选择、调试运行管理和维修等工作。数控铣床系统人机界面包括程序控制界面、数据输入界面和交互输出界面三类。

1.1 程序控制界面

程序控制界面的作用是接收用户命令，完成对数控系统运行的控制。

在设计时，需要有命令语言、菜单、窗口和直接控制等形式。设计菜单形式时，在显示器的屏幕上提供一组可选的项目，使用者可以通过各种输入设备进行选择。窗口形式的界面需要同时显示多进程、多任务的运行情况，在一个显示屏幕上提供多个视域，各个视域可完成或显示不同的内容。

1.2 数据输入界面

数据输入界面用于向数控系统提供数据输入，在设计时，应为用户提供数据输入格式，提供缺省值，提供容错和修改功能，并向用户回送输入结果。

数据输入界面需要包括刀具参数设置、系统参数设置和数控加工程序编辑等子界面。

1.3 交互输出界面

交互输出界面的作用是组织数控系统的输出，向用户提供系统运行的信息。交互输出信息应包括：响应信息、提示信息、运行信息、出错信息、帮助信息。

2. 数控铣床人机界面设计原则

2.1界面风格选择原则

考虑到大多数用户对于标准Windows系统较熟悉，在界面设计中尽量兼容标准Windows界面的特征。位图按钮可在操作中实现高亮度、突起、凹陷等效果，使界面表现形式更灵活，同时可以方便用户对控件的识别。界面里使用的对话框、编辑框、组合框等都选用Windows标准控件，对话框中的按钮也使用标准按钮。

2.2系统界面布局原则

数控铣床人机界面的布局设计应按照人因工程学的要求，实现简洁、平衡和风格一致。

典型的界面分为3部分：标题菜单部分、图形显示区以及按钮部分。根据一致性原则，保证屏幕上所有对象，如窗口、按钮、莱单等风格的一致。各级按钮的大小、凹凸效果和标注字体、字号都保持一致，按钮的颜色和界面底色保持一致。

2.3文字的应用原则

界面设计中常用字体有中文的宋体、楷体，英文的扭钔等，因为这些字体容易辨认、可读性好考虑到一致性，数控铣床软件界面所有的文本都选用中文宋体，文字的大小根据控件的尺寸选用了大小两种字号，使显示信息清晰并保证风格统一。

人体工程学要求界面的文本用语简洁，尽量用肯定句和主动语态，英文词语避免缩写。数控铣床人机界面中应用的文本有两类：标注文本和交互文本。标注文本是写在按钮等控件上，表示控件功能的文字，所以尽量使用了描述操作的动词。交互文本是人与计算机以及计算机与总控制台等系统交互信息所需要的文本，包括输人文本和输出文本。

交互文本使用的语句为了在简洁的同时表达清晰，尽量采用用户熟悉的句子和礼貌的表达方式如“请检查交流电压”、“系统警告装置锁定”。对于信｀息量大的情况，采用上下滚动而不用左右滚屏，因为这样更符合人的操作习惯。

2.4界面设计色彩使用原则

人机界面设计中色彩的选择也是非常重要的。人眼对颜色的反应比对文字的反应要快，所以不同的信息用颜色来区别比用文字区别的效果要好，不同色彩给人的生理和心理的感觉是不同的，所以色彩选择是否合理也会对操作者的工作效率产生影响。

在特定的区域，不同颜色的使用效果是不同的。例如：前景颜色要鲜明一些使用户容易识别，而背景颜色要暗淡一些以避免对眼睛的刺激。

使用颜色时应注意几点：

（1）限制同时显示的颜色数一般同一界面不宜超过4或5种，可用不同层次及形状来配合颜色增加的变化。

（2）界面中活动对象颜色应鲜明，而非活动对象应暗淡，对象颜色应不同，前景色宜鲜艳一些，背景则应暗淡。中性颜色（如浅灰色）往往是最好的背景颜色，浅色具有跳到面前的倾向，而黑色则使人感到退到了背景之中。

（3）避免不兼容的颜色放在一起（如黄与蓝，红与绿等），除非作对比时用。

3. 界面的层次结构设计原则

选择界面的概念取决于多个界面。可将界面设计为循环，如果运行大量界面，必须设计一个合理的结构体系来打开界面。设计时应选择简单而统一的层次结构以便用户能够快速了解如何打开界面。界面的层次结构设计原则如下：

3.1单一界面信息量简洁

用户一次处理的信息量是有限的，所以大量信息堆积在屏幕上会影响界面的友好性。为了在提供足够的信息量的同时保证界面的简明，在设计上采用了控件分级和分层的布置方式。分级是指把控件按功能划分成多个组，每一组按照其逻辑关系细化成多个级别。

3.2借助分级思想

用一级按钮控制二级按钮的弹出和隐藏保证了界面的简洁。分层是把不同级别的按钮纵向展开在不同的区域，区域之间有明显的分界线。在使用某个按钮弹出下级按钮的同时对其他同级的按钮实现隐藏，使逻辑关系更清晰。

3.3三层结构

设计人机界面时一般采用3个层面组成。

层面1是总览界面，该层面要包含不同系统部分在系统所显示的信息，以及如何使这些系统部分协同工作。

层面2是过程界面，该层面包含指定过程部分的详细信息，并显示哪个设备对象属于该过程部分，该层面还显示了报警对应的设各对象。

层面3是详细界面，该层面提供各个设备对象的信息，例如控制器、控制阀、控制电机等，并显示消息、状态和过程值。如果合适的话，还包含与其他设备对象工作有关的信息。

4. 参考文献

[1]何加铭主编．嵌入式32位微处理器系统设计与应用．电子工业出版社．2006年

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目前很多企业都采用数控加工来实现自动化，数控铣床的应用越来越广泛。如何保证和提高数控铣床的加工质量显得非常重要。

二、数控铣的工艺分析

数控铣床是在普通铣床的基础上发展起来的，两者的加工工艺基本相同。工艺分析是对零件进行数控加工的前期准备。如果工艺分析不周全，工艺处理不合理，会导致数控加工时出现错误，严重的会出现废品。因此，保证和提高零件的加工质量和生产效率的关键是正确、合理地对零件进行工艺分析。认真仔细地分析零件图，确定工件的装夹方式，正确选择数控机床，确定数控加工刀具、正确选择切削用量，正确设置进退刀方式等是工艺分析的重要内容。故数控铣床在加工时应注意以下几个方面。第一，正确合理地选择夹具：其一，尽量选用通用夹具装夹工件，避免采用专用夹具，数控铣零件大多为方形或箱体零件，可采用平口钳或压板进行装夹；其二，装夹时应尽量采用基准重合原则，可以避免基准不重合误差。[1]第二，合理选择刀具。铣刀的种类有很多，根据零件的形状、零件的加工精度及表面质量的要求以及生产效率等因素合理选择刀具：一是根据零件特征，加工平面和台阶面应选择面铣刀，加工凹槽应选择立铣刀，加工型腔、三维曲面等应选择球头铣刀等；二是根据加工方式，粗加工时应选择强度高、可转位刀片刀具，以便满足粗铣时大背吃刀量、大进给量的要求，同时通过更换刀片降低成本。精加工时应选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求；三是合理选择铣削用量。在铣削过程中所选用的切削用量称为铣削用量。铣削用量的要素包括铣削速度Vc、进给率f、背吃刀量ap和铣削宽度ae,铣削时，由于采用的铣削方式和选用的铣刀不同，背吃刀量ap和铣削宽度ae的表示也不同：其一，背吃刀量或铣削宽度的选择。背吃刀量或铣削宽度的选取主要由加工余量和对表面质量的要求决定。在工件表面粗糙度值要求较大时，粗铣一次进给就可以达到要求；在工件表面粗糙度值要求较小时，可分粗铣和半精铣两步进行；在工件表面粗糙度值要求很小时，可分粗铣、半精铣和精铣三步进行；其二，进给量和进给速度的选取。切削时的进给速度应与主轴转速和背吃刀量等切削用量相适应，不能顾此失彼。工件刚度差或刀具强度低时，应取小值。加工精度和表面粗糙度要求较高时，进给量应选得小些，但不能选得过小，过小的进给量反而会使表面粗糙度增大。轮廓加工中，选择进给量时还应注意轮廓拐角处的“超程”和“欠程”问题。另外，在切削过程中，由于切削力的作用，使机床、工件和刀具的工艺系统产生变形，从而使刀具产生滞后，在拐角处会产生欠程现象，采用增加减速程序段或暂停程序的方法减少由此产生的欠程现象。选取切削速度时应按以下原则：粗铣时切削负荷大，Vc应取小值；精铣时，为减小表面粗糙度值，Vc取大值；采用可转位硬质合金铣刀时，Vc可取较大值；实际铣削后，如发现铣刀寿命太低，应适当降低Vc。[2]第三，合理选择切削液。切削液的作用是为了提高切削加工效果。切削液的种类也很多，在加工中应按实际的材料、加工方法以及机床等因素综合考虑后再选择。例如高速钢刀具热硬性差，一般应使用切削液；切削铜、铝及其合金，不能使用含硫的切削液；切削镁合金，不能使用水基切削液，以免引起燃烧。第四，确定加工路线。加工路线是指刀具相对零件的运动轨迹和方向。刀具在切入和切离工件时，应沿外轮廓曲线延长线的切向切入和切离工件，以避免在切入和切出处产生刀具的刻痕而影响表面质量，保证零件外轮廓曲线平滑过渡。内轮廓的加工主要是要解决Z向切深进刀的问题，通常加工内轮廓的Z向进刀方式主要有以下几种：垂直切深进刀、在工艺孔中进刀、三轴联动斜线进刀、三轴联动螺旋形进刀。与此同时，在保证加工精度和表面粗糙度的前提下，应尽量缩短加工路线，减少刀具空行程时间。第五，加工余量的确定。加工余量可通过经验估算法、查表修正法、分析计算法来确定，确定加工余量应遵从以下原则：一是总加工余量和工序余量要分别确定；二是大零件取大余量。零件越大，切削力、内应力引起的变形越大，所以对余量要求也越大；三是余量要充分，防止因毛坯表面缺陷未能完全切除即达到规定的尺寸要求而致使工件报废；四是，采用最小加工余量原则。在保证加工精度和加工质量的前提下，余量越小越好，以缩短加工时间，同时减少材料消耗，降低加工成本。

三、编制程序保证尺寸精度

第一，修改程序保证尺寸。在数控加工中，人们经常采用这样的方式进行加工：程序自动运行后，进行测量，发现工件尺寸达不到要求，而且尺寸变化无规律。针对这种情况，可利用修改程序的方法来保证加工质量。如图中要求Φ30mm，实际测量为Φ30.06mm，可在软件中将加工余量减少0.03（单边值）。第二，修改刀补保证尺寸。若加工中尺寸变化有规律，如X和Y向的尺寸全部都比图中尺寸大0.1mm，可通过修改刀补的方法保证加工精度。具体方法是：将该号刀的刀补减小0.05mm。

四、结束语

总之，要保证零件在数控铣床上的加工质量和加工效率，必须充分对零件进行合理的工艺分析、按图纸要求编写加工程序，掌握数控铣床的操作技能，并进行全程控制。

作者:何越进 单位:广东省佛山市南海技师学院

参考文献：

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本文论述低成本地、更便捷地更换数控铣床上绝对编码器的电池，使数控铣床的稳定性更好，获得更高的效益。通过对绝对编码器的电池改造，使用常用的电池和电池盒代替机床原有的电池，从而达到此目的。

数控铣床是一种数字控制的机床，它是通过计算数值换成代码控制机床的动作，自动地将零件加工出来。数控铣床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的高精度自动化机床。因此，数控铣床需要认真地维修及保养，以实现它最大的价值，定时更换绝对编码器的电池是非常有必要的。

二、分析改造原因

数控机床上常用的数控伺服系统编码器可分为相对编码器和绝对编码器；使用绝对编码器，当断电后，其内部保持电源仍然给编码器供电，因此，断电后旋转伺服电机，其内部是会记下坐标位置的，再次上电后的坐标不会变。而相对编码器，其内部无保持电源，断电后其坐标系不再存在，所以相对编码器必须在重新上电后回原点或原点预置。

绝对编码器由机械位置决定每个位置的唯一性，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。由于绝对编码器在定位方面明显地优于相对编码器，所以已经越来越多地应用于数控机床上，但是在数控系统上相对编码器不需要电池储存记忆，而绝对编码器上需要电池储存记忆。

以FANUC OI数控铣床系统为例：

以佛山市三水区理工（技工）学校为例，我校共有9台采用绝对编码器的数控铣床/加工中心机床，机床的利用率是很低的，每天有3/4的r间都需要电池供电保持记忆，特别每当遇到寒暑假后，机床就会开始报警电压低，所以在我校的使用条件下电池的使用寿命就很短，从而导致频繁地更换电池。从不同途径购买相应的电池便宜的四十几元一组，贵的上百元一组，而且通常电池的寿命在一年以内，这样导致了在使用过程中成本增加，而市面上比较难购买到指定的电池，需向专门店才能买到。所以如果采用原装电池的更换方式，机床的使用寿命将降低，成本将增大，购买周期将变长。下面介绍一种成本低且方便的改造方式。

三、改造方法

原装电池分析：原装的电池由4节3V的干电池组成，通过串联和并联的方式组成输出电压为6V的电池组合（如图1），并通过一个专用的接口与机床进行连接。

改造步骤：

第一步，从网上购买4节5号电池盒，电池盒的要求是4节串联在一起的盒子，购买电池盒是为了以后使用中当电池没电后可以很方便地更换电池而应用的；或是直接将4颗5号电池直接按照原装电池的方法首尾串联在一起，这种方法就不需要另外增加其他零配件，只是在后期使用中每次更换电池盒里面的电池就行。

第二步，利用从机床上拆下来的旧电池电线接口换装到电池盒上去，就可以达到电池盒与机床系统的连接；需要注意的是在焊接电线的时候要注意区分正负极，电极错误可能会导致不能使用或是数控系统的短路。

四、改造的注意事项

（1）将改装后的电池盒装上电池后利用电压表进行电压检测，机床对电池的要求是6V，确保达到机床的要求；

（2）使用的电池应是干电池，不能使用可充电电池，充电电池的电压相对比较不稳定，可能会影响到机床记忆的储存；

（3）考虑到数控系统是比较昂贵的设备，在选择电池盒的时候尽可能选择可靠性高的。

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关键词： 数控铣床编程 刀具半径补偿指令

一、刀具半径补偿的概念

在数控铣床上进行轮廓加工时，由于铣刀的刀位点通常是定在刀具中心上，若编程时直接按图纸上的零件轮廓线进行，又不考虑而铣刀有一定的半径，就会使刀具中心（刀位点）的运动轨迹和图纸上的零件轮廓轨迹不重合，这样由刀具圆周刃口所切出来的实际轮廓尺寸，就必然大于或小于图纸上的零件轮廓尺寸一个刀具半径值，因而造成过切或少切现象。为此必须使刀具沿工件轮廓的法向偏移一个刀具半径，这就是所谓的刀具半径补偿指令。应用刀具半径补偿功能时，只需按工件轮廓轨迹进行编程，然后将刀具半径值输入数控系统中，执行程序时，系统会自动计算刀具中心轨迹，进行刀具半径补偿，从而加工出符合要求的工件形状，使编程工作大大简化。

二、刀具半径补偿指令G40、G41、G42的格式

平面选择指令G17（XY平面）、G18（XZ平面）、G19（YZ平面）。

G40取消刀补、G41左刀补、G42右刀补，G40、G41、G42都是模态代码，可以相互注销。刀补位置的左右是顺着编程轨迹前进的方向进行判断的，G41刀具中心将走在编程轨迹前进方向的左侧，G42刀具中心将走在编程轨迹前进方向的右侧。

D为刀具补偿代码，有D00-D99共100个地址号可用。刀补值可在MDI方式下键入。

X、Y及其坐标值还是按G00及G01格式进行确定。所不同的是，无刀具半径补指令时刀具中心是走在程序路线上；有刀具半径补偿指令时刀具中心是走在程序路线的一侧，刀具刃口走在程序路线上。

刀补动作：刀径补偿在整个程序中的应用共分为刀补引入、刀补方式进行中和刀补解除三个过程。如图1所示：当执行N2程序段时，运算装置同时先行读入N3、N4两段，在N2的终点做出一个矢量，其方向方向与N4的前进方向垂直向左，大小等于刀具半径值。在刀补进行阶段也是每段都先行读入两段，按“交点运算”规则确定运动的终点。

%1000

N1 G54 G90 G17 G00 M03

N2 G41 X20 Y10 D01 刀补引入

N3 G01 Z-10F100

N4 G01 Y50

N5 X50 刀补进行中

N6 Y20

N7 X10

N8 G00 Z10

N9 G40 X0 Y0 M05 取消刀补

N10 M30

三、刀具半径补偿指令使用注意事项

1.刀补的引入和取消必须在G00或G01方式下进行，必须是在补偿平面内不为零的直线移动。在刀补进行的中间轨迹中允许有圆弧轨迹。

2.在指定刀补平面执行刀补时，不能出现连续两段仅第三轴的移动指令，否则将出现过切或少切现象。

3.D00-D99为刀具补偿号，D00意味着取消刀具补偿。刀具补偿值在加工或运行之前必须设定在补偿存储器中，这样刀补才起作用。

4.建立补偿的程序段一般应在切入工件之前完成，撤消刀具半径补偿的程序段一般应在切出工件之后完成。

四、刀具半径补偿功能的应用特点

在零件加工过程中，采用刀具半径补偿功能，可大大简化编程的工作量。具体体现在以下三个方面：

1.实现根据编程轨迹对刀具中心轨迹的控制。可避免在加工中由于刀具半径的变化(如由于刀具损坏而换刀等原因)而重新编程的麻烦。在零件的自动加工过程中，刀具的磨损、重磨甚至更换经常发生，应用刀补值的变化可以完全避免在刀具磨损、重磨或更换时重新修改程序的工作。假设原来设置的刀补值为r，经过一段时间的加工后，刀具半径的减小量为，此时，可仅修改该刀具的刀补值：由原来的r改为r-，而不必改变原有的程序即可满足加工要求。

2.减少粗、精加工程序编制的工作量。由于轮廓加工往往不是一道工序能完成的，在粗加工时，均要为精加工工序预留加工余量。加工余量的预留可通过修改偏置参数实现，而不必为粗、精加工各编制一个程序。

在粗加工时，可将刀具实际半径再加上精加工余量作为刀具半径补偿值输入，而在精加工时只输入刀具实际半径值，这样可使粗、精加工采用同一个程序，其补偿方法为：设精加工余量为，刀具半径为r，如图2所示：首先，人工输入刀具偏置值为r+，即可完成粗加工到图示点划线的位置；在精加工时，输入刀具的半径值r，即可完成最终的轮廓精加工。

3.改变刀补值对零件进行加工修正

将刀具半径补偿与子程序结合应用，不但可简化编程，进行粗、精加工，而且可以进行加工的修正，以保证加工品质。

五、编程实例

例：按铣凸台外轮廓钻铣4-Φ12通孔的工艺路线，编写图3数控加工程序。

主程序

O0006；

G40 G49 G80 G90；

G54 G00 X-55.0 Y-50.0；

M03 S500；

G43 G00 Z50.0 H01；

Z5.0；

G01 Z-6.0 F100；

G41 G01 X-20.0 Y-40.0 D01 M08；粗加工D01刀补值大一些

M98 P1111；

G41 G01 X-20.0 Y-40.0 D02 M08； 半精加工

M98 P1111；

M00程序暂停，测量工件尺寸

G41 G01 X-20.0 Y-40.0 D03 M08； 精加工

M98 P1111；

G00 Z10.0；

G99 G81 X30.0 Y30.0 Z-23.0 R5.0 F40；孔加工循环

Y-30.0；

X-30.0 Y30.0；

Y-30.0；

G80 G49 G00 Z120.0 M09；

M05；

M30；

子程序

O1111；

G01Y10.F100；

G02X-10.Y20.R10.；

G01X10.0；

G02X20.0Y10.0R10.；

G01Y-10.0；

G02X10.0Y-20.R10.；

G01X-10.

G02X-20.Y-10.R10.0；

G03X-40.0Y10.R20.；

G40G01Y-42.；

M99；

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关键词： 数控铣床 常见问题 解决办法

《金工实习》是一门实践基础课，是机械类各专业学生学习工程材料及机械制造基础等课程必不可少的先修课，可以使学生更好地了解传统的机械制造工艺和现代机械制造技术。随着装备制造业的发展，数控技术在金属加工领域的应用越来越广泛，数控实训在《金工实习》中的比重也越来越大。在珠海市颁发的《2008―2009年珠海市紧缺技工工种目录》中，即包括数控车工、数控铣工。可见增加数控环节的实训，不仅有助于学生更好地熟悉数控工艺及编程知识和数控机床的操作技能，对学生毕业后的就业工作也大有好处。笔者所在的学校是一所以培养应用型人才为主的独立学院，对于学生的动手能力极为重视，相应地增加了数控实训的课时数，而且与市劳动局合作开展了数控车、数控铣床操作高级工的考评工作，使学生能在实训过程中真正学到了一些实用的技术。

在数控铣床实训过程中，经常有学生在一些环节掌握不牢或搞混，笔者总结如下。

1.概念不清

（1）分不清刀具半径左/右补偿。

在数控铣床上进行轮廓的铣削加工时，由于刀具半径的影响，刀具中心轨迹和工件轮廓不重合。为了避免计算刀具中心轨迹、直接按照零件图样上的轮廓尺寸编程，可使用数控系统提供的刀具半径补偿功能。刀具半径补偿分为左补偿G41和右补偿G42，其中当刀具中心轨迹沿前进方向位于零件轮廓左边时称为左补偿，反之称为右补偿。当不需要进行刀具半径补偿时，使用G40取消刀具半径补偿。

（2）对刀具长度补偿理解不到位。

刀具长度补偿可以使刀具在Z方向上的实际位移量大于或小于程序的给定值，这样在数控编程过程中就无需考虑刀具长度，避免加工运行过程中要经常换刀而每把刀具长度的不同会给工件坐标系的设定带来的困难。刀具长度补偿指令是G43和G44，其中G43为刀具长度正补偿，G44是刀具长度负补偿。指令G49用于取消刀具长度补偿。

2.数控铣床操作不熟练

（1）数控铣床对刀不熟练。

数控铣床对刀的目的是把机床坐标系和工件编程坐标系统一起来，其对刀操作分为X、Y向对刀和Z向对刀。对刀的准确程度将直接影响加工精度。对刀方法一定要同零件加工精度要求相适应。根据使用的对刀工具的不同，常用的对刀方法分为以下几种：试切对刀法、百分表对刀法、采用寻边器和Z轴设定器等工具对刀法、顶尖对刀法、专用对刀器对刀法等。另外根据选择对刀点位置和数据计算方法的不同，又可分为单边对刀、双边对刀、转移间接对刀法、分中对刀法等。我系在实训中主要采用光电式寻边器和Z轴设定器进行分中对刀。步骤如下：

①开机，向右旋起急停按钮。在“回零”状态下使机床回到参考点。

②将工件在工作台上定位并夹紧，把光电式寻边器装到机床主轴上。在MDI方式下输入“M03 S500；”，执行该指令使主轴以500转/分的速度正转。

③使用光电式分中棒进行X、Y向对刀。先对工件进行X向分中，将机床运动模式旋转到“手轮”，调整运动速率为X100，使寻边器迅速移动到工件附近(离工件左侧20mm左右，寻边器的测头要低于工件的上表面)，调整手轮运动速率为X10，通过手轮缓慢地移动工作台，使寻边器测头和工件左侧接触，寻边器上的灯亮，表示寻边器已经和工件接触。反向稍微移动使灯熄灭，再将手轮的移动倍率降低到X1，继续移动工作台，使寻边器的灯刚好亮起来，这时寻边器刚好和工件接触，在面板上输入X，在屏幕下方点击“起源”按钮，把当前位置设置为相对零点。再向上抬高寻边器高于工件上表面，移动寻边器用同样的方法接触工件的右侧，这时X向的相对坐标会有一个读数A，把A除以2，向上移动寻边器高于工件上表面，移动机床使X向的相对坐标变为A/2，这时就找到了工件X向的中心，在G54坐标系设定中移动光标到X，通过面板输入“X0.”，之后点击屏幕下方的测量键，把当前X向的位置设定为加工坐标系X向的零点。用同样的方法找到Y向的中心设置为Y向的坐标零点。

④使用Z轴设定器进行Z方向对刀。停止主轴，将寻边器取下，把要使用的刀具装到主轴上、Z轴设定器放到工件上表面。向下移动刀具缓慢和Z轴设定器接触，当接触之后Z轴设定器的灯会亮起来，这时记下当前机床的Z坐标，再用此值减去Z轴设定器的高度，把计算后的值填到相应的长度补偿寄存器中即可。

（2）由于不熟练导致的错误。

①在进行刀具长度补偿设置时，有些学生在把补偿值输入到机床的长度补偿寄存器时分不清【输入】键与【+输入】键的区别，错按【+输入】键，把要输入的数值与寄存器当前值进行叠加，导致在加工时很容易撞刀。

②在进行程序手动输入操作时，有些学生由于不认真，忘掉数字前面的负号或忘掉小数点，解决此种问题的办法就是在正式运行程序时先将机床锁住，通过数控机床的图形功能观察走刀路线是否正确。

③不熟悉机床坐标系的设定规则。机床坐标系采用的是右手直角笛卡尔坐标系，是假定工作台不动，刀具相对于工作台运动的方向进行设定的。对于多数数控铣床来说其运动方式都是主轴旋转实现主运动并在Z方向升降，而X、Y方向的运动是通过工作台的移动实现的，所以机床在实际运动过程中，在X、Y方向的运动和我们习惯的方向正好相反，这样就使一些不熟练的学生由于走错方向导致机床超程报警或撞刀。

3.编程错误或加工工艺不合理

（1）在进行手动编程练习时，经常有学生省略整数数据后面的小数点。

如“X50.”被写成“X50”，如果有小数点，表示的单位是mm，而没有小数点的单位则是μm。

（2）加工顺序安排不合理。

在加工如下所示的零件时，如果按照1-2-3-4-5-6的顺序加工，由于5、6孔与1、2、3、4孔定位方向相反，在X方向反向间隙会使定位误差增加，而影响5、6孔与其他孔的位置精度。而如果按照1-2-3-4路线在加工完孔4后向左移动一段距离到P点，然后折回来加工5、6孔，这样方向一致，可避免反向间隙的引入，提高5、6孔与其他孔的位置精度。

以上问题是笔者针对数控铣床实训过程中出现的问题进行的总结。另外，进行数控实训，安全始终是第一位的。我们必须要求学生谨记安全操作规程，切不可麻痹大意。

参考文献：