数控镗铣床加工

4.3　数控镗铣床加工

数控镗铣床是机床设备中应用非常广泛的加工机床，它可以进行平面铣削、平面型腔铣削、外形轮廓铣削、三维及三维以上复杂型面铣削，还可进行钻削、镗削、螺纹切削等孔加工。加工中心、柔性制造单元等都是在数控铣床的基础上产生和发展起来的。

数控铣床具有丰富的加工功能和较宽的加工工艺范围，面对的工艺性问题也较多。在开始编制铣削加工程序前，一定要仔细分析数控铣削加工工艺性，掌握铣削加工工艺装备的特点，以保证充分发挥数控铣床的加工功能。

4.3.1　数控镗铣床操作面板介绍及基本操作

下面介绍5种数控镗铣床电气安全预防措施。

1．第一次通电检查的注意事项

（1）在接通电源后不要急于立刻运行机床，与维修人员一同检查电源程序是否正确，电源正常后，首先用手动润滑方式给机床导轨加润滑油。

（2）检查油路有无漏油，确保所有压力表工作正常。检查主液压压力表读数是否正常。

（3）检查主轴润滑工作是否正常，主轴速度约分成5种，逐渐加速到最大允许速度，每种速度至少运行20分钟。

2．正常工作时每天通电的注意事项

（1）在接通电源准备运行机床之前，应确保在机床可移动部件周围没有人，并且没有物体阻碍机床移动。

（2）接通电源后，应检查压力表、导轨润滑站、主轴循环冷却油冷却箱、风扇及其他电器部件，确保它们正常工作。

（3）如果机床由于电网电源故障停机，需立即将电柜上的电源总空气开关扳到断的位置。

在关电源时，请按如下顺序操作：

① 按下急停按钮（若确保轴进给和主轴旋转均处于停止状态，则可以省略该步骤）；

② 按下位于用户机床面板上的“NC”电源关断按钮；

③ 关断电柜上的电源总开关。

在开始运行机床前，应确认压力表（液压系统、导轨润滑系统）的读数正常。

3．手动方式和装调机床的注意事项

（1）任何时候只允许一个人操作机床，且操作者应熟悉本机床的操作步骤。绝不允许有两个或多个操作者同时操作机床。

如果一个操作者在操作机床，而另一个同时操作了面板上的按钮或开关，使机床运行起来，将会对正在换刀的操作者人身安全构成极大的危险。如果确实需要有两人同时操作机床，那么这两个操作者之间应协调好，让彼此知道对方在做什么。

（2）如果机床需要在已通电的情况下进行装调机床或人需要在工作台侧（尤其是人在工作台与立柱之间）做其他工作时，请事先在操作面板上执行下列操作：

① 将NC操作方式置于“JOG”方式；

② 将主轴转速设于低挡；

③ 将主轴上的刀具取下；

④ 所有倍率修调开关均应调至最小位置。

将刀具装于主轴锥孔前，必须用干净布仔细擦拭主轴锥孔和刀柄的推拔面，以免拉伤主轴锥孔。

4．手动和自动方式运行时的注意事项

（1）在主轴运转时，绝不要试图用手去除铁屑、触摸工件或刀具。否则会造成严重人身伤害。

（2）为最大可能满足加工范围，机床各轴行程间未设互锁。因此操作者操作机床无论在手动方式还是自动方式时，都必须清楚明了要移动的轴之间是否会发生干涉，机床每一步的动作是否都确认无误。否则会造成严重人身伤害和机床严重损坏。

（3）不要将刀具、测量器具或其他东西丢放在机床的移动或非移动部件上。

（4）特别注意工作时勿将衣服或头发松散，以防被缠在机床的移动部件上。在工作时要穿安全鞋。

（5）在加工过程中始终保证工件和刀具是被夹紧的。

（6）在操作站或机床部件下工作时，起身时必须注意安全。

（7）当切屑加工时，不要试图用手去直接触摸铁屑，更不能用手去除铁屑。

（8）不要用潮湿的手去触摸开关或按钮，否则会造成短路或其他电器故障。

（9）操作面板上的按钮或开关，看好了再操作。必须清楚明了在做什么，会产生何种动作，不得随意按下按钮或转动开关。

5．自动方式运行时的注意事项

（1）在开始运行前，先检查一下840D操作面板上的状态指示灯，加工结束后不要急于装卸工件，待程序运行指示灯熄灭后方可装卸工件。

（2）当以自动方式运行时，没有充分把握不要随便触摸任何按钮或拨动任何开关。

（3）新编的加工程序在加工之前应先用单步方式运行，检查一下再做连续加工。

（4）在自动方式运行当中，除特别必要和有把握的情况外，不要靠近或触摸机床的任何移动部件。

（5）在按NC启动键开始自动运行前，先检查一下所有开关位置，确认程序控制开关元素Dry Run=OFF，主轴和进给修调开关置于要求的位置。

4.3.2　数控刨台卧式铣镗床TK6513操作说明

东汽厂有交大昆机生产的数控镗床，其中两台130、一台110数控系统均为西门子840D，机床面板操作大同小异。这里就介绍控制轴数最多的一台数控刨台卧式铣镗床TK6513操作说明。

数控刨台卧式铣镗床TK6513机床主机共有9个进给轴：X轴（工作台横向移动）；Y轴（主轴箱上下）；Z轴（滑枕伸缩）；W轴（立柱前后移动）；B轴（工作台旋转）；V轴（镗杆伸缩）；Q轴（摆锤摆动）；U1轴（滑块1移动）；U2轴（滑块2移动）；主轴S。机床共有9个进给轴和主轴均为数控轴。进给轴可以任意4轴联动插补。

手动工作方式有：JOG，INC，REF，REPOS及手轮等。

自动工作方式有：AUTO，MDA，TEACH-IN等。

1．机床操作面板介绍

本小节仅介绍机床操作面板和手持单元操作控制面板，系统操作面板OP的详细操作请仔细阅读西门子840D系统操作及编程手册。840D机床操作面板各键分布如图4.8所示。

图4.8　TK6513机床操作面板

（1）机床操作控制面板按功能可以分为以下几个部分：

① 急停按钮；

② 工作方式和加工功能；

A．点动

B．示教

C．MDA

D．自动

E．断点返回

F．回参考点

③ 步进方式移动；

④ 程序控制；

A．复位

B．单程序运行

C．NC停止

D．NC启动

⑤ 机床坐标轴选择及方向键；

坐标轴选择键有X、Y、Z、W、B、V、S、Q、U1、U2。

方向键分为+方向键和−方向键，另外还有一个快速点动叠加键。

⑥ 主轴控制；

A．主轴速度倍率

B．主轴停止

C．主轴启动

⑦ 进给控制；

A．进给/快速倍率

B．进给停止

C．进给启动

⑧ 钥匙开关；

⑨ 用户自定义键；

X轴松开按钮及指示

Y轴松开按钮及指示

Z轴松开按钮及指示

W轴松开按钮及指示

B轴松开按钮及指示

V轴松开按钮及指示

平旋盘1指示

平旋盘2指示

Q轴松开按钮及指示

高挡指示

低挡指示

手持单元生效指示

导轨润滑按钮及指示

冷却液按钮及指示

排屑器按钮及指示

⑩ 611D I/R模块启动按钮SB3；611D I/R模块停止按钮SB4。

2．手动操作

（1）控制轴和机床坐标系

机床轴　　机床运动部件　　　　　从操作者向工件看（运动方向+/−）

X轴　　　　　工作台　　　　　 工作台向左移为正方向

工作台向右移为负方向

Y轴　　　　　主轴箱　　　　　滑枕座向上移为正方向

　　　　　　　　　　　　　　滑枕座向下移为负方向

Z轴　　　　　滑枕　　　　　　滑枕向后移为正方向

　　　　　　　　　　　　　　滑枕向前移为负方向

W轴　　　　　立柱　　　　　　立柱向后移为正方向

　　　　　　　　　　　　　　立柱向前移为负方向

B轴　　　　　工作台　　　　　旋转工作台顺时针为正方向

　　　　　　　　　　　　　　旋转工作台逆时针为负方向

V轴　　　　　镗杆　　　　　　镗杆向后移为正方向

　　　　　　　　　　　　　　镗杆向前移为负方向

Q轴　　　　　摆锤　　　　　　摆锤向后摆动为正方向

　　　　　　　　　　　　　　摆锤向前摆动为负方向

U1轴　　　　平旋盘1滑块　　　平衡块为正方向

　　　　　　　　　　　　　　装刀处为负方向

U2轴 平旋盘2滑块 平衡块为正方向装刀处为负方向

（2）接通和断开机床电源

① 通电前准备

在接通电源前确保电气控制柜的门是关闭的。操作站盖板和按钮站全部就位固定好，电柜和操作站全部采用密闭防尘结构。开机床时，请勿长时间将电柜门或操作站盖板打开。

② 接通电源

A．接通总电源。检查接线无误后，按下电柜门上的电源开关按钮SB1，电柜接入电源。此时电柜上的总电源指示灯应亮。

B．复位急停按钮。

C．MMC启动正常后，按操作面板上的NC电源接通按钮（SB3），如果NC准备好无故障或报警，且急停按钮在正常状态，系统将自动接通驱动器611D的电源，且操作站面板上的NC正常指示灯亮。当急停按钮被按下后，按NC电源接通按钮SB1时仅接通NC电源，且出现NC报警“emergency stop”，驱动器电源不能接通。这时只要顺时针转动急停按钮使其复位，然后再按一下NC集成操作面板上的复位键，使报警消除，驱动器电源将会自动接通。

③ 关断电源

A．将进给和主轴停止。按操作面板上的NC电源停止按钮SB4，切断驱动器电源。随后压下急停按钮SB01或SB02。

B．按下电柜门上的电源开关按钮SB2，总电源指示灯熄灭。

（3）手动进给（JOG）

① 选择手动方式（JOG）；

② 选择进给轴或主轴；

③ 选择进给倍率或主轴倍率；

④ 松开进给轴；

⑤ 按下进给开始（Feed Start）或主轴开始（Spindle Start）；

⑥ 按住方向键移动轴或点动主轴。

（4）手动增量进给（JOG INC）

① 选择手动方式；

② 选择进给轴；

③ 选择增量步长INC1/INC10/INC100/INC1000/INC10000/或选择自定义步长，在INC VAR中输入增量值；

④ 松开进给轴；

⑤ 按下进给开始（Feed Start）或主轴开始（Spindle Start）；

⑥ 每按下移动方向键一次，进给轴就朝相应方向进给1个增量步长。

（5）参考点返回（REF）

选择手动方式（JOG），选择回参考点方式（REF），选择轴，松开进给轴，按下进给开始。

① A、X，Y，W轴在“回参考点方式”下，任意方向移动80mm即可找到参考点；

② B、B，V，U1，U2轴在“回参考点方式”下，规定以正方向返回参考点。碰到零位开关后减速，之后自动完成参考点返回；

③ C、Z，Q轴是绝对位置编码器，不需要返回参考点。

注意：电源接通，待MMC和NC启动正常后，必须进行各轴回参考点操作以建立机床坐标系。回参考点之前，需手动将轴移至中间位置。否则可能导致光栅尺的损坏（除B轴外）。

（6）手持单元操作

① 进给轴操作

A．打开手持单元钥匙开关

B．选择手动方式

C．选择进给轴

D．转动进给倍率开关，选择进给速度

E．松开进给轴

F．选择进给开始按钮

G．按下正/负向移动键移动轴或按下D按钮，旋转手轮顺/逆时针移动轴

② 主轴操作

A．打开手持单元钥匙开关

B．选择手动方式

C．选择主轴

D．选择主轴开始

E．按下正/负向键旋转主轴

③ 刀具松开/夹紧操作

A．选择手动方式

B．打开手持单元钥匙开关

C．选择主轴S

D．按一次刀具松开T，刀具松开；再按一次T，刀具夹紧。

注意：手轮倍率1 000和10 000不生效。

在不使用手轮时，必须将手持单元钥匙开关拨至OFF处，否则机床控制面板无效。

（7）超程解除操作

当机床由于误操作压下硬件限位开关时，产生硬限位超程报警。超程报警的解除步骤如下：

① 按一次操作面板上的RESET键，复位正在执行的程序；

② 选择JOG方式，选择进给轴，将进给倍率修调至最小；

③ 一直压下超程解除按钮，按一次故障确认键，按一次复位键；

④ 松开进给轴，反方向将轴移开，如：正向超程只能将轴朝负向移动。移动方向绝对不能相反，否则将损坏光栅尺和机床；

⑤ 反方向移至释放压下的硬件限位开关后，松开压下的超程解除按钮；

⑥ 按一次复位按钮，机床恢复正常。

注意：为避免产生硬限位超程报警，机床在每次启动正常后都必须进行返参考点操作以建立机床坐标系，使系统软限位生效。返参考点步骤详见上面小结。关于手动操作的其他详细说明请参见西门子840D操作手册。

3．自动操作

（1）自动操作流程如下；

① 在编制加工程序时，根据加工工艺要求，设置切屑加工规程和刀具起始点，并确定加工顺序，准备加工程序清单；

② 输入到程序存储器时，检查程序的语法结构和超程等方面的错误；

③ 设置加工平面坐标系时，如：X-Y平面刀具起始点检查；

④ 在机床试运行检查NC加工程序时，此运行过程刀具与工件不接触。

（2）自动操作

这里只对西门子840D的NC自动操作做一个归类总结，排列顺序大体按照自动操作流程进行，便于用户理解和理顺操作过程，尽快掌握西门子840D的自动操作。关于每一个操作的具体步骤请查阅系统操作编程手册。

（3）NC编程的补充说明

① M80/M79禁止/取消禁止润滑功能

B轴在定位过程中，启动导轨润滑可能会将拖板微微浮起影响定位精度或加工精度。为此设置了M80/M79功能。

M80禁止导轨润滑。

M79取消禁止导轨润滑，且导轨润滑一次。

在程序中编程M80禁止导轨润滑启动，当M80生效时出现操作信息：

700040“M80 Effect ；Guide Lub .inhibit”。

M80功能的取消可以用M79编程，或者用复位（Reset）信号；当遇到程序结束代码M02/M30时，自动取消M80。操作者可根据实际加工情况在程序中加入M80/M79，或者在程序中只编程M80，而只使用手动润滑。

② 关于刀偏的补充说明

840D数控系统有两种选择刀偏的功能，选择刀偏时可直接采用T指令，也可结合D指令编程。

③关于附件的补充说明

平旋盘1（UT180）的旋转速度限制为1 000rpm；平旋盘2（UT325）的旋转速度限制为500rpm；垂直铣头的旋转速度限制为1 000rpm；超过限制速度将会发生安全及损坏设备重大事故。

平旋盘1、平旋盘2、垂直铣头在位时禁止移动镗杆V轴。

关于自动操作更详细的说明请参阅系统操作手册。

4．加工前的准备工作

（1）程序自动加工操作过程

新编制的零件加工程序在投入正式加工或批量加工前，操作者尚需在机床侧和NC侧做些准备工作，流程如下：

（2）偏置功能

为了方便编制工件程序，在NC系统中设置了两种偏置功能：

A．工件零点偏置：G53～G59功能；

B．刀具偏置：西门子数控系统称D功能。

说明：关于工件零点偏置和刀具偏置的概念，编程使用方法和如何操作输入偏置值等详细问题，请参阅系统操作和编程手册！

（3）加工准备举例

① 刀具编号/刀偏编号列表

将程序中使用的刀具编号，刀偏编号与实际刀具对应起来列成表格。在换刀时，按刀具列表换刀。在制表时，注意刀具类型、刀具长度和半径等。

② 将工件装夹于工作台面

③ 所有进给轴做机床返参考点操作

④ 测量获得工件零点，建立工件坐标系

将千分表固定在主轴上，用找中心的方法找出程序中的工件零点（X0，Y0）。记录工件零点至机床零点的距离（X，Y，Z）并输入到可设定零点偏置（G54～G57）的设定数据中。

⑤ 输入刀偏值

刀具偏置值：刀具类型、刀具长度和直径等，输入到刀具T和刀偏D存储器。