数控车床讲义

1、第一讲 数字控制机床是用数字代码形式的信息（程序指令），控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。一、 数控车床的分类：1. 按车床主轴位置分类1） 卧式数控车床卧式数控车床又分为数控水平导轨卧式车床和数控倾斜导轨卧式车床。其倾斜导轨结构可以使车床具有更大的刚性，并易于排屑。2） 立式数控车床立式数控车床简称为数控立车，其车床主轴垂直于水平面，有一个直径很大的圆形工作台，用来装夹工件。这类机床主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复杂零件。2. 按功能分类1） 经济型数控车床采用步进电动机和单片机对普通车床的进给系统进行改造后形成的简易型数控车床，成本较

2、低，但自动化程度和功能都比较差，车削加工精度也不高，适用于要求不高的回转类零件的车削加工。2)普通数控车床根据车削加工要求在结构上进行专门设计并配备通用数控系统而形成的数控车床，数控系统功能强，自动化程度和加工精度也比较高，适用于一般回转类零件的车削加工。这种数控车床可同时控制两个坐标轴，即X轴和Z轴。3)车削加工中心在普通数控车床的基础上，增加了C轴和动力头，更高级的数控车床带有刀库，可控制X，Z和C 3个坐标轴，联动控制轴可以是(X，Z）(X，C)或(Z，C）。由于增加了C轴和铣削动力头，这种数控车床的加工功能大大增强，除可以进行一般车削外，还可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零

3、件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工。3按刀架数量分类1)单刀架数控乍床数控车床一般都配置有各种形式的单刀架，如四工位卧动转位刀架或多工位转塔式自动转位刀架。2)双刀架数控车床双刀架数控车床的双刀架配置平行分布，也可以是相互垂直分布。二、 数控车床的加工特点数控车床具有加工效率高，精度稳定性好，加工灵活、操作劳动强度低等特点，特别适用于复杂形状的零件或中、小批量零件的加工。数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一，主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。通过加工程序的运行，能够自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面或非圆弧曲线轮廓面、端面和螺纹等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、镗孔、扩孔、铰孔等加工。

4、如图1-1所示。图1-1 数控车床上的各种加工方法示意图与传统车床相比，数控车床比较适合于车削具有以下要求和特点的回转体零件。1. 精度要求高的零件；2. 表面粗糙度好的回转体零件；3. 轮廓形状复杂的零件；4. 带一些特殊类型螺纹的零件；5. 超紧密、超低表面粗糙度的零件。三、 数控车床的操作与维护1数控车床的操作规程1) 实习学生必须在指导教师的许可下启动机床，输入程序，加工零件。2) 严禁湿手触摸操作面板，严禁戴手套操作设备。3) 机床周围应保持干净，不得使用压缩空气清理机床及环境。4) 电器出现故障应由专业电器维修人员及时修理。5) 开机时，首先打开机床总电源，再打开操作面板的系统电源

5、。6) 机床开启后，首先按“回机床零点”按键，按下+X，+Z方向的按钮，使机床返回参考点，建立机床坐标系。7) 操作前应认真检查加工程序，确保程序正确无误，检查工作坐标系建立是否正确。8) 在加工过程中不得随意打开防护门，以免发生危险。9) 机床出现异常或可能发生危险时，应立即按下急停按钮，并报告指导教师，指导教师及时上报有关部门。10) 清理铁屑时一定要先停机，不能用手清理残留在刀盘里及掉入排屑装置里的铁屑。11) 正确装夹刀具，装夹刀具时必须停止主轴转动及各轴进给，以防刀具和床身、拖板、防护罩、尾座等发生碰撞。12) 工作结束后，应先关闭系统电源，再关闭机床总电源。13) 清理机床及环境卫

6、生，做好机床保养工作。2机床维修保养规范1) 保持工作范围的清洁，使机床周围保持干燥，并保持工作区域照明良好。2) 保持机床清洁，每天开机前在实训教师指导下对各运动副加油润滑，使机床空转3min后按说明调整机床，并检查机床各部件手柄是否处于正常位置。3) 工作100h后更换车头箱内的油。4) 爱护机床工作台面和导轨面。毛坯件、手锤、扳手、锉刀等不准直接放在工作台面和导轨面上。5) 下班前按计算机关闭程序关闭计算机，切断电源，并将键盘、显示器上的油污擦拭干净。6) 学生必须在每天下班前半小时，关闭计算机、清洁机床、在实训教师指导下为各运动副加油润滑、打扫车间的环境卫生。待实验指导教师检查后方可离

7、岗。四、 安全防护1.超程防护为避免因X轴、Z轴超出行程而损坏机床，机床必须采取炒成防护措施。1）硬件超程防护分别在机床X、Z轴的正、负向最大行程处安装行程限位开关。但出现超程时，行程限位开关动作，机床停止运动并显示“急停”报警。消除“急停”报警的方法为：复位清除报警，反向移动工作台脱离行程开关。2） 软件行程防护X、Z轴软件形成范围由相应参数设置，如果机床位置超出设置区域范围，则会出现超程报警。解除方法为：按复位键，清除报警显示，反向移动即可。2. 紧急操作在加工过程中，由于编程、操作以及产品故障等原因，可能会出现一些意想不到的结果，此时必须使机床立即停止工作。1) 复位机床异常输出、坐标轴

8、异常动作时，按“RESET”键，使机床处于复位状态：（1） 所有轴运动停止；（2） M、S功能输出无效；（3） 自动运行结束，模态功能、状态保持。2）急停 机床运行过程中在危险或紧急情况下按急停按钮(外部急停信号有效时)，CNC即进入急停状态,此时机床移动立即停止，主轴的转动、冷却液等输出全部关闭。松开急停按钮解除急停报警，CNC进入复位状态。 注1：解除急停报警前先确认故库已排除；注2：在上电和关机之前按下急停按钮可减少设备的电冲击；注3：急停报警解除后应重新执行回机床零点操作，以确保坐标位置的正确性；3）切断电源 机床运行过程中在危险或紧急情况可立即切断机床电源，以防事故发生。但必须注意，

9、切断电源后CNC显示坐标与实际位置可能有较大偏差，必须进行重新对刀等操作。五、 GSK 980TDb车床操作方式1面板划分2.手动操作按“手动”键进入手动操作方式，手动操作方式下可以进行手动进给、主轴控制、倍率修调、换刀等操作。1） 手动进给按住进给轴及方向选择键，可使刀架向相应的方向进给，松开按键时轴运动停止。2） 手动快速移动当进行手动进给时，按下“快速移动”键，使状态指示区的指示灯亮，则进入手动快速移动状态。手动快速移动时，可按不同进给倍率键来调节进给快慢。3） 其他手动操作（1） 主轴顺逆时针旋转及停止；（2） 主轴点动；（3） 冷却液及润滑控制；（4） 手动换刀；（5） 主轴倍率的修

10、调。3. 手脉操作按“手脉”键进入手脉操作方式。手脉操作模式下移动轴及方向时，只可以进行单轴运动，通过调节倍率来调节运动快慢。手脉进给方向由手脉旋转方向决定。一般情况下，手脉顺时针为正方向进给，逆时针为负方向进给。其他操作和手动操作一至。4.录入操作1） 代码字的输入选择录入操作方式，进入程序状态界面，输入一个程序段M03 S500，操作步骤如下：（1） 按“MDI键进入录入模式；（2） 按“程序”键进入程序状态页面；（3） 依次键入地址键M、数字键0 3；（4） 依次键入地址键S、数字键5 0 0；4. 代码字的执行 代码字输入后，按下“输入”键，页面显示光标变为方框，（程序段反显）再按“循

11、环起动”键执行。其他操作：参数的修改，修调主轴、快速、进给倍率。六：没有尺寸台阶轴的加工如图1-2所示图1-2加工步骤：1. 选刀：“MDI”模式，输入T0100，依次按“输入”键选择，“循环起动”执行；2. 主轴旋转：“MDI”模式，输入M03 S500，依次按“输入”键选择，“循环起动”执行；3. 靠近毛坯至A点：手脉进给模式，距离较远时可以选择大的倍率，变换X，Z轴，调节车刀至A点；4. 平端面：手脉进给倍率调小至“10%”，X轴轴运动，逆时针旋转至中心轴位置；5. 车大径：顺时针旋转手脉回退至B点，调节在Z轴运动，倍率依旧是“10%”，逆时针旋转手脉至C点；6. 车小径：顺时针旋转手脉

12、至B点，方向变换至X轴，逆时针旋转至D点；然后方向再变换至Z轴，逆时针旋转手脉至E点；7. 回退：没有尺寸的台阶轴加工完毕，现在把刀退出，倍率调至“100%”，方向为X轴，顺时针旋转手脉，使刀移动至F点，主轴停止；8. 清理机床：用毛刷清理切屑，刀架回机床零点第二讲：带有尺寸台阶轴的手动加工一、 量具在机械加工中为制造出合格的零件，必须使用相应的量具进行度量和检测。常用量具有：1游标计量器具1）游标卡尺2）深度游标卡尺3）高度游标卡尺4）角度游标卡尺2 测微计量器具1) 千分尺2) 外径千分尺3) 内径千分尺4) 测深千分尺5) 公法线千分尺3. 百分表1) 百分表2) 内径百分表4. 万能游

13、标量角器（万能角度器）5. 量块6. 常用形位公差测量1) 直线度2) 平面度直线度和平面度的测量：刀口尺（光隙法），节距法（水平仪）3) 平行度4) 垂直度平行度和垂直度的测量：用百分表进行尺寸差法5) 径向圆跳动圆度误差的测量：用千分尺进行两点或用百分表进行三点法6) 端面圆跳动二、 游标卡尺的读数及使用游标卡尺是一种常用的量具，具有结构简单、使用方便、精度中等和测量的尺寸范围大等特点，可以用它来测量零件的外径、内径、长度、宽度、厚度、深度和孔距等，应用范围很广。1 游标卡尺有三种结构型式 (1)测量范围为0150mm的游标卡尺，制成带有刀口形的上下量爪和带有深度尺的型式，如图21。 图2

14、-1 游标卡尺的结构型式之一1-尺身；2-上量爪；3-尺框；4-紧固螺钉；5-深度尺；6-游标；7-下量爪。(2)测量范围为0200mm和0300mm的游标卡尺，可制成带有内外测量面的下量爪和带有刀口形的上量爪的型式，如图22。图 2-2 游标卡尺的结构型式之二1一尺身；2一上量爪、3一尺框；4一紧固螺钉；5一微动装置；6一主尺；7一微动螺母；8一游标；9下量爪 (3)测量范围为0200mm和0300mm的游标卡尺，也可制成只带有内外测量面的下量爪的型式，如图2-3。而测量范围大于300mm的游标卡尺，只制成这种仅带有下量爪的型式。2-3 游标卡尺的结构型式之三2精度为0.02mm的游标卡尺的

15、读数（1）游标卡尺的刻线原理和读数游标卡尺的刻度精度代表测量精度，它的最小刻度值有0.1 mm、0.05 mm和0.02 mm三种，游标卡尺是以游标尺的零线为基准进行读数的。游标卡尺各种刻度值的读数方法均相同，只是刻度精度有所区别。下面以精度为0.02 mm的游标卡尺为例，介绍其刻线原理及读数方法。主尺上每小格为1 mm，当两量爪合拢时，主尺上49 mm处刚好等于游标尺上的50格。因此，游标尺上每小格为（49÷50）mm=0.98 mm。主尺与游标尺每格相差为（1-0.98）mm=0.02 mm。 游标卡尺的读数步骤如下： 1）确定游标卡尺精度。 2）将内（外）测量爪与工件被测表面接

16、触，读出主尺零线与游标尺零线之间的数值（以整毫米数计）。3）在游标上找到三根刻线，中间的一根与主尺的某一刻线对齐，而两旁的刻线偏向中间线。将游标尺上对齐的刻线序号乘以卡尺精度值，即为工件尺寸的小数部分。4）将整数值和小数部分相加，即为被测工件的尺寸。如下图读尺方法为：1. 在主尺上读出副尺零线以左的刻度，该值就是最后读数的整数部分。图示123mm；2. 副尺上一定有一条与主尺的刻线对齐，在刻尺上读出该刻线距副尺的格数，将其与刻度间距0.02mm相乘，就得到最后读数的小数部分。图示为0.22mm；3. 将所得到的整数和小数部分相加，就得到总尺寸为123.22mm三、 手动的方式加工台阶轴如图所示

17、：加工步骤：1. 分析图形，制定加工路线。分析本图可知，此零件为大径30mm，小径20mm，总长3.0mm，小径长度为15mm的台阶轴。结合上节课内容可知，此零件加工原则为“先平端面，后车外圆”“先大径后小径”。2. 选刀。“MDI”模式下“程序状态”子菜单里输入“T0100” 按“输入”键反显按“循环起动”执行；3. 主轴旋转。“MDI”模式下“程序状态”子菜单里输入“M03 S500” 按“输入”键反显按“循环起动”执行；4. 刀具接近工件。在“手动”或“手脉”模式下移动刀架至A点位置；5. AO（平端面）。“手脉”模式下，X轴运动，倍率10%，逆时针旋转手轮；6. 建立Z轴相对零线位置。

18、按“位置”菜单键调至“相对坐标”界面按“W”字母键（屏幕上W闪烁）按“取消”清零；7. 车基准外圆（OBC）。顺时针旋转手轮至B点调至Z轴运动逆时针旋转手轮使刀尖移动至C点；8. 建立轴相对零线位置（CD）。顺时针旋转手轮，使刀尖移动至点；按“主轴停止”利用游标卡尺进行测量外圆直径，并记下尺寸数值按“位置”菜单键调至“相对坐标”界面按“U”字母键（屏幕上闪烁）按“取消”清零；9. 车削大径至尺寸（E）。假设测量基准外圆尺寸为32mm，若加工大径，此时需切除多余材料即。轴上运动逆时针旋转手轮至点（屏幕显示方向为-2.00位置）轴上运动逆时针旋转手轮至点（屏幕显示W方向为-30.00位置）；10.

19、 车削小径至尺寸（GFHI）顺时针旋转手轮，调至F点X轴上运动逆时针旋转手轮，调至H点（屏幕U显示-12.00）Z轴上运动逆时针旋转手轮，调至I点（W显示-15.00）停止；11. 退刀（IK）。X轴上运动顺时针旋转手轮，调至K点主轴停止测量，检验；12. 切断。13. 清理机床。第三讲程序含义O0001文件名T0101; 选1号刀，调用1号刀补M03 S500;主轴逆时针旋转，500r/minG00 G97 G99 X150 Z150;快速到达坐标点（150,150）G00 X38 Z0;快速到达坐标点（38, 0）G01 X0 Z0 F0.3;平端面G00 X30 Z0 ;到达（30, 0）点，大径起始点G01 X30 Z-30 F0.3;车大径G00 X30 Z0;回退到（30, 0）G00 X20 Z0;进刀至（20, 0）G01 X20 Z-15 F0.3;车小径G00 X