四轴数控铣床操作方法【图解】

在数控加工中，多轴加工中心一直位于先进的制造技术的前沿，但社会需求的不断增加，企业生产的必然趋势是朝向先进制造技术发展，多轴加工中心必然也会成为高端企业的必要装备。

同时对能熟练掌握多轴加工中心的高技能人才需求必然会相对紧缺，文章就针对多轴加工中心制造的运用进行简单的探讨，以平行与X轴的四轴加工中心为例，做简单的说明。    

根据企业的实际需求我们来了解一下四轴加工中心的应用范畴，

第一四轴加工中心可以适用于多面体零件的加工，

第二四轴加工中心可以适用于带回转角度的螺旋线（圆柱面油槽）、螺旋槽、圆柱面凸轮加工，

第三四轴加工中心适用于叶片加工。          

1 四轴加工中心的多面体加工方法、四轴加工中心主要是在原有的立式加工中心或卧式加工中心的基础上添加第四个旋转轴，一般旋转轴添加在与X轴轴线平行的工作台面上，此旋转轴被定义为A轴。

在进行多面体零件加工时需要多面体的加工面在围绕旋转轴A轴旋转后能与工作台平行或垂直，否则将造成加工面加工不完整，出现欠切或者过切现象。

通过夹具把被加工零件安装在A轴旋转工作台上，保持工件旋转轴线与A轴轴线平行，并校正基准面。在实际加工中通过角度的旋转可以得到加工平面的相对位置，并保证加工面内所有图素均可完整加工到。        

2 四轴加工中心的回转轮廓加工方法、零件的回转轮廓主要包涵圆柱面上回转油槽，圆柱凸轮等围绕中心轴线旋转的轮廓。

圆柱面油槽的加工主要依靠A轴（第四轴）的旋转加X轴的移动来实现。圆柱凸轮的加工依靠A轴与X轴的联动来实现。      

  根据图1，可以看出此零件上面包涵了多个方向的定位加工，与螺旋槽的铣削加工。

 对图1所示的角度方向上分布的图素一般加工可能需要多次装夹，这样无法保证工件的形位精度，而且加工效率低下。

如果在采用多轴加工中心对其进行加工的话只需要程序进行简单的控制就可以实现孔与凹槽的加工，不但可以节省加工时间而且可以很好的保证加工精度。

(一)数控铣床（加工中心）仿真软件系统的进入和退出

1、进入数控铣床（加工中心）仿真软件打开电脑，双击 VNUC 图标， 则进入 VNUC仿真系统， 屏幕显示下图10-1所示。单击上方菜单里“选项”选择机床和系统，选择三轴立铣或加工中心，再选华中世纪星数控铣仿真，即进入华中世纪星数控铣仿真操作。
2、退出数控铣床仿真软件单击屏幕右上方的菜单“文件”，选择“退出”则退出数控铣仿真系统。

(二)数控铣床仿真软件的工作窗口

数控铣仿真软件

工作窗口分为:菜单区、工具栏区、机床显示区 机床操作面板区、数控系统操作区。

1．菜单区
菜单区包含:文件、显示、工艺流程、工具、选项、教案经管、

帮助六大菜单。

图10-1  华中世纪星数控铣机床操作面板

2．工具栏区

图10-2  华中世纪星数控铣机床工具栏区

3．常用工具条说明

（1）设定刀具（如图10-3所示）：输入刀具号→输入刀具名称→可选择端铣刀、球头刀、圆角刀、钻头、镗刀→可定义直径、刀杆长度、转速、进给率→选确定,即可添加到刀具经管库。

（2）添加到主轴（如图10-3所示）：在刀具数据库里选择所需刀具，如02刀→按住鼠标左键拉蓝机床刀库上→点安装→再点确定则添加到刀架上

图10-3 刀具库添加

（3）设定毛坯

• 点击图标，则弹出图10-4，点击新毛坯，出现10-5所示。

图10-4 新毛坯的建立

设置毛坯大小、材料、夹具。

图10-5 设置毛坯的尺寸

• 设置压板的形式

图10-6 设置压板的形式

（4）工件测量：

图10-7  工件测量

• (三)数控铣床仿真软件基本操作
• 在 图10-1 所示的右边是数控系统操作键盘，其上面为数控系统显示屏
  1．编辑键  ：替代键。用输入的数据替代光标所在的数据。
         ：删除键。删除光标所在的数据；或者删除一个数控程序。
         ：修改键。消除输入域内的数据。 ：回车换行键。结束一行程序的输入并且换行。

2．输入键  ：输入键。把输入域内的数据输入参数页面或输入一个外部的数控程序。

3．输出键 ：输出键。把当前数控程序输出到计算机。

4．翻页按钮（PAGE）：向下或向上翻页。

5．光标移动（CURSOR）     ：向下或向上、向左或向右移动光标。

6．启动程序加工零件
选择一个数控程序，按数控程序运行控制开关中的  按钮，再按   按钮 。

7．试运行程序
试运行程序时，机床和刀具不切削零件，仅运行程序。置在  位置，选择一个数控程序，按数控程序运行控制开关中的　按钮。

8．单步运行
在自动方式下，置单步开关   于“ON”位置。数控程序运行过程中，每按一次   执行一条指令。

9．选择一个数控程序
有以下二种方法进行选择：
（1）按编号搜索
按下      ， 按   ，再按    ，如选程序“O0001”按   。程序“1” 便被调出。
（2）选择模式AUTO位置
按， 键入字母“o”，按键入数字“7”，键入搜索的号码：“o7”，按   开始搜索，“o7”显示在屏幕右上角，NC程序显示在屏幕上。

10．删除一个数控程序

     在选择程序菜单中用面板的     键移动光标条选中要删除的程序文件，按  键，系统提示是否要删除选中的程序文件，按下“Y”键将选中的程序文件从当前存储器上删除，按下“N”键则取消删除操作。

11．编辑NC程序（删除、插入、替换操作）

         按下      ， 按   ，再按 ，输入被编辑的NC程序名如“07”，按    即可编辑。
      按   键，删除光标后的一个字符，光标位置不变，余下的字符左移一个字符位置。

     按   键， 删除光标前的一个字符，光标向前移动一个字符位置，余下的字符左移一个字符位置。

     按     键，光标上下左右移动。

12．通过操作面板手工输入NC程序

           按下      ， 按   ，再按 ，输入被编辑的NC程序名如“07”，按    即可进入程序页面。键入程序名时，注意程序名不可以与已有的程序名重复。

      按  键，开始程序输入。输入程序时，每次可以输入一个代码。用回车换行   键换行。再继续输入。

13．从Word文档中调入NC程序

         按下      ， 按   ，再按   ，键入一个新的程序名，按 键，进入程序输入界面。点击   ，根据文档的路径打开文档。注意文档的文件名后缀为.NC，文档保存类型为文本文档。

14．输入刀具补偿参数

         点击　键，点选　刀具补偿，通过光标键移动到参数修改位置，其中，H为刀具长度，D为刀具半径。注意输入的参数应与所用刀具号的相关参数一致。寿命值须设为0

15．MDI手动数据输入

         点击　键，按 键，输入程序G91G00X100后，按数控程序运行控制开关中的  按钮运行。

（四）案例分析

       数控铣床的仿真软件操作实例
　实例1：如图10-8所示槽形，进给速度设F=100mm/min，主轴转速S=800r/min，槽深3mm，试编程并模拟加工。

图10-8 零件图

• 据图形要求，选择工件尺寸为120×100，刀具选Ø8的端铣刀，设置工件零点如图所示，考虑到端铣刀不能垂直切入，可采用斜线下刀。

其程序如下：
程    序
说    明
%0010
N1 G90 G54 G00 X0 Y0 ；
N2 T01；
N3 M03 S1000；
N4 G43 Z50 H01
N5 G00 X-30 Y-25 Z2 ；
N6 G01 Y25 Z-3 F50；
N7 X30 F100；
N8 Y-25；
N9 X-30；
N11 G00 Z200 G49；
N12 X0 Y0 M05；
N13 M02； 

程序名
设置工件零件于0点
选择刀具
主轴正转，转速为1000 r/min
刀具长度补偿
刀具快速降至（20，20，2）
刀具斜线进刀至深3mm处
直线插补
直线插补
直线插补
刀具Z向快退，取消刀具长度补偿
刀具回起刀点，主轴停转
程序结束

• 其操作步骤如下：

1．开机：进入VUNC仿真软件之后，选择华中世纪星系统数控铣床。

2．回零：首先按回机床参考点，先让Z轴回零，按下　，铣床沿 Z 方向回零；按下  ，铣床沿Y方向回零；按下    ，铣床沿 X 方向回零。回零之后，屏幕显示如下：

３．程序的输入：

（1）程序输入，方法有两种：
方法一：可通过数控系统操作区的编辑键直接输入程序；
方法二：通过“写字板”或“记事本” 输入程序转换输入程序。

以下仅介绍第二种方法:

    1)  点击桌面上的“开始”→“程序”→“附件”→“写字板”。在写字板中将程序输入。

2)  程序输入完整后，在记事本中点击“文件”→“保存”。见图10-10，将保存类型设为“文本文档（*.txt）”,在文件名中输入“%００１０.nc”, %００１０为文件名，由拼音和数字组成,后缀名必须为“.nc”。由此，将程序通过键盘输入，保存在写字板中。

图10-10程序保存

（2）调用程序

1）点击　，　选择　　，选择　　；

2）点击菜单文件加载ＮＣ代码或点 　；

3）点击 ，此时，程序被调入到数控系统中。

4．刀具选择

点菜单“工艺流程”的“铣床刀具库”或选刀具选择工具条　，选择所需刀具，放置在机床刀库中，刀号与程序中使用的刀号必须一致。如图10-11所示。

图10-11刀具选择

5．毛坯确定

          点选毛坯选择工具条　，选择工件大小、材料，如图10-12所示，显示工件设置图形，实例中工件为：X120，Y100。

图10-12工件大小设置

6．工件装夹
       点击毛坯选择工具条，选择工件装夹，初学者为避免加工过程中刀具碰到夹具，尽量采用工艺板装夹。如图10-13所示。

图10-13工件装夹设置

7．参数设置

　点击键，点选刀具补偿，如图10-14所示，通过光标键移动到参数修改位置，其中，H为刀具长度，D为刀具半径。注意输入的参数应与所用刀具号的相关参数一致。寿命值须设为0。

图10-12工件大小设置

6．工件装夹
       点击毛坯选择工具条，选择工件装夹，初学者为避免加工过程中刀具碰到夹具，尽量采用工艺板装夹。如图10-13所示。

图10-13工件装夹设置

7．参数设置

　点击键，点选刀具补偿，如图10-14所示，通过光标键移动到参数修改位置，其中，H为刀具长度，D为刀具半径。注意输入的参数应与所用刀具号的相关参数一致。寿命值须设为0。

图10-14刀具参数设置

８．实际对刀

１）X向对刀（零点设在工件中心）
        点击手动方式，将工件右移→将芯棒移至工件左侧方，然后点击增量方式，将模式按钮分别置于1000、100、10、1状态移动X轴，直到左下方出现提示信息：塞尺检查：合适 为止，点击 →→　按钮，读出X机械坐标，并将X+（塞尺尺寸+刀具半径+ １２０／２）得到一计算值X→将此计算值X输入G54的X坐标，按    键即输入。

２）Y向对刀（零点设在工件 中心 ）

　　　点击手动方式，将工件朝－Y移→将芯棒移至工件前方，然后点击增量方式，将模式按钮分别置于1000、100、10、1状态移动Y轴，直到左下方出现提示信息：塞尺检查：合适 为止，点击 →→　按钮，读出 Y 机械坐标，并将 Y+（塞尺尺寸+刀具半径+ １００／２）得到一计算值Y →将此计算值 Y 输入G54的 Y 坐标。

３）Z向对刀（零点设在工件上表面）

　　点击手动方式，将Z轴下移→将塞尺移至工件上方，然后点击增量方式，将模式按钮分别置于1000、100、10、1状态移动 Z 轴，直到左下方出现提示信息：塞尺检查：合适 为止，点击 　→→　按钮，读出 Z 机械坐标，并将这一数值Z 输入G54的 Z 坐标，按    键即输入。

９．模拟加工

　　　在工件、刀具安装好，刀具参数和对刀已完成后，即可进行模拟加工。首先工作方式选择自动加工方式，调出待加工程序，为清楚每一程序段机床所执行的动作，可点选单段执行键，然后按下循环起动键，即可观察程序运行中机床加工零件的过程。实例加工的图形如图10-15所示。

三、实训内容

1、用ø6的铣刀加工下面所给程序，工件大小为100×80×40，工件零点设在工件的中心。要求进行摸拟加工，并画出加工零件的图形。

%0011
N1 G90 G54 X0 Y0；
N2 G43T01H01；
N3 M03 S1000；
N4 G00 X-30 Y-20 Z1 ；
N5 G01 Y20Z-3 F50；
N6 X0 F100；
N7 G02 X0Y-20R20；
N8 G01X-30；
N9 Y20；
N10 G00 Z100；
N11 X0 Y0 M05；
N12 M02；

2、用ø8的铣刀加工下面所给程序，工件大小为100×100×40，工件零点设在工件的中心。要求进行摸拟加工，并画出加工零件的图形。

%0012
N1 G90 G54 X0 Y0；
N2 G43T01H01；
N3 M03 S1000；
N4 G00 X-40 Y-30 Z1 ；
N5 G01 Y30Z-4 F50；
N6 X0 F100；
N7 G02 X0Y-30R20；
N8 G01X-40。
N9 Y30；
N10 G00 Z100；
N11 X0 Y0 M05；
N12 M02；