浅谈对数控车床及操作的认识

1、湖北科技职业学院毕业设计（论文） 毕业设计（论文）题 目： 浅谈对数控车床及操作的认识 学 号： 120102097 姓 名： 刘陈奇 系 别： 机电工程系 专业班级： 数控三班 指导教师： 刘玲老师 2014年 12 月 20 日目 录摘 要绪 论4一、数控加工技术概念与特点4（一）、数控加工技术的定义4（二）、数控机床特点41.加工效率高42.加工精度高43.劳动强度低44.适应能力强55.工作环境好56.就业容易、待遇高5二、数控机床加工前的准备要求5（一）、数控车床条件要求51.机床位置环境要求52.电源要求53.温度条件54.按说明书的规定使用机床5（二）数控机床操作者的要求61.操

2、作者对操作机床的了解62.掌握机床的手动或者自动操作63.熟练掌握程序编辑7三、数控机床工作原理和结构简介7（一）数控机床工作原理7（二）数控机床结构71.控制介质72.数控装置73.伺服系统84.机床本体8（三）适合数控机床加工的零件81.最适合多品种中小批量零件82.精度要求高的零件83.表面粗糙度值小的零件84.轮廓形状复杂的零件8四、数控车床的操作以及注意事项9（一）手工编程操作91.启动数控机床操作92.编辑操作93.运行程序操作9（二） 调用程序操作91.启动数控机床操作92.调用程序操作93.运行程序操作9（三）数控车床对刀操作101.数控车床试车对刀方法102.顶尖对刀法143

3、.百分表( 或千分表) 对刀法144.专用对刀器对刀法14结 论15参考文献15致 谢16摘 要数控技术是现代制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，离开了数控技术，先进制造技术就成了无本之木。数控技术的广泛使用给机械制造业生产方式、生产结构、管理方式带来深刻的变化，它的关联效益和辐射能力更是难以估计。数控技术及数控装备已成为关系国家战略和体现国家综合国力水平的重要基础性产业，其水平高低是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化，已经成为当今制造业的发展方向。本论文主要介绍数控机床的定义，数控机床初学者的要求，机床加工前的准备工作，数控机床的程序指令，数控机床对

4、刀操作方法，数控机床的工作原理和结构，加工特点，机床加工几何精度要求，数控机床的优点和缺点，数控机床与计算机实现自动技术，机床维修和生产安全要求。关键词：数控技术概念 车床 对刀方法绪 论数控技术是用数字信心对机械运动和工作过程控制的技术。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,更使制造业成为工业化的象征。 数控机床是集高、精、尖技术于一体,集机、电、光、液于一身的高技术产物。具有加工精度高、加工质量稳定可靠、生产效率高、适应性强、灵活性好等众多优点,在各个行业受到广泛欢迎,在使用方面,也是越来越受到重视。一、数控加工技术概念与特点（一）、数控加工技术的定义简单的说就是利用数字化控制

5、系统在加工机床上完成整个零件的加工。这一类的机床称为数控机床。这是一种现代化的加工手段。同时数控加工技术也成为一个国家制造业发展的标志。利用数控加工技术可以完成很多以前不能完成的曲面零件的加工，而且加工的准确性和精度都可以得到很好的保证。总体上说，和传统的机械加工手段相比数控加工技术具有以下特点： （二）、数控机床特点1.加工效率高利用数字化的控制手段可以加工复杂的曲面。而加工过程是由计算机控制，所以零件的互换性强，加工的速度快。2.加工精度高同传统的加工设备相比，数控系统优化了传动装置,提高分辨率,减少了人为误差，因此加工的效率可以得到很大的提高。 3.劳动强度低由于采用了自动控制方式，也就

6、是说加工的全部过程是由数控系统完成，不像传统加工手段那样烦琐，操作者在数控机床工作时，只需要监视设备的运行状态。所以劳动强度很低。4.适应能力强数控加工系统就像计算机一样，可以通过调整部分参数达到修改或改变其运作方式，因此加工的范围可以得到很大的扩展。5.工作环境好数控加工机床是机械控制、强电控制、弱电控制为一体高科技产物，对机床的运行温度、湿度及环境都有较高的要求。6.就业容易、待遇高由于我国处于数控加工技术的大力发展阶段，大量的数控机床和先进的加工手段的快速引进，却没有大量熟练数控技术操作的人员参与，因此造成该行业严重缺乏人才。二、数控机床加工前的准备要求（一）、数控车床条件要求1.机床位

7、置环境要求 机床的位置应远离振源、应避免阳光直接照射和热辐射的影响，避免潮湿和气流的影响。如机床附近有振源，则机床四周应设置防振沟。否则将直接影响机床的加工精度及稳定性，将使电子元件接触不良，发生故障，影响机床的可靠性。 2.电源要求 一般数控车床安装在机加工车间，不仅环境温度变化大，使用条件差，而且各种机电设备多，致使电网波动大。因此，安装数控车床的位置，需要电源电压有严格控制。电源电压波动必须在允许范围内，并且保持相对稳定。否则会影响数控系统的正常工作。 3.温度条件 数控车床的环境温度低于30摄氏度，相对温度小于80%。一般来说，数控电控箱内部设有排风扇或冷风机，以保持电子元件，特别是中

8、央处理器工作温度恒定或温度差变化很小。过高的温度和湿度将导致控制系统元件寿命降低，并导致故障增多。温度和湿度的增高，灰尘增多会在集成电路板产生粘结，并导致短路。 4.按说明书的规定使用机床 用户在使用机床时，不允许随意改变控制系统内制造厂设定的参数。这些参数的设定直接关系到机床各部件动态特征。只有间隙补偿参数数值可根据实际情况予以调整。 用户不能随意更换机床附件，如使用超出说明书规定的液压卡盘。制造厂在设置附件时，充分考虑各项环节参数的匹配。盲目更换造成各项环节参数的不匹配，甚至造成估计不到的事故。（二）数控机床操作者的要求当前国内许多刚刚从事数控机床操作人员的分类来说，有很大一部分操作者是以

9、前从事过一般手动机床或者半自动机床操作的技术工人，他们对机械加工非常熟悉，但对于数控机床的编程是比较陌生的；也有刚从机械专科学校毕业的学生，他们对机械加工知识，数控加工和编程的理论比较熟悉，但是缺少实际的机械加工经验；也有很多操作者是从来没有接触过机械加工和编程的，那他们要学习数控机床操作，困难是非常巨大的。对于这些初学数控机床的人员，掌握一定的数控机床操作技巧是非常重要的。1.操作者对操作机床的了解了解机床的机械结构：要了解机床的机械构造组成；要掌握机床的轴系分布；更要牢牢地掌握机床各个数控轴的正负方向；要掌握机床的各部件的功能和使用，譬如简单的气动系统原理和功能，简单的液压系统工作原理和功

10、能；另外要掌握机床各辅助单元的工作原理和功能，譬如刀库、冷却单元、电压稳压器，电器柜冷却器等等单元的工作原理，功能和使用方法，以及机床各个安全门锁的工作原理、功能和使用方法。 牢牢地掌握机床的各操作按钮功能：知道怎么执行程序；怎么暂停程序后检查工件加工状态后，恢复暂停状态后继续执行程序，怎么停止程序；怎么更改程序后再执行程序，诸如此类。 2.掌握机床的手动或者自动操作熟练掌握控制机床的各数控轴的移动。操作者必须达到熟能生巧的境界，那么才能在任何情况下都能做到收放自如；才会在遇到碰撞或者故障情况下，操作者可以正确而及时的处理问题，操作者才会形成条件反射，果断采取制动手段。另外操作者对数控机床的加

11、工程序要非常熟悉；什么样的工序和操作，机床就应该有什么样的动作，都要非常熟悉。当机床执行程序时，你才能在第一时间知道机床动作是否正确，是否需要采取制动措施。另外，每个初学操作者在操作机床的初期或多或少有一些恐惧心理，害怕机床发生撞刀、发生撞机。那么只有操作者在熟练掌握了数控机床的操作之后，才能克服类似的恐惧心理，才能在此基础之上学习掌握更高的数控机床操作技巧。3.熟练掌握程序编辑各个工序的参数补偿和刀具或者砂轮的直径和长度的补偿。首先经过培训掌握你所要操作数控机床的编程语言，编程方法和各参数补偿方法。现在大多数先进的数控机床都配有编程或仿真的PC工作站。那么初学者可以在工作站上先进行软件编辑和

12、机床切削的仿真学习。在学习编程过程中，不要只注重模拟结果，更重要是要学习模拟加工的过程，要明白工件的加工需要使用什么样的刀具或者砂轮，机床数控轴通过怎样的运动轨迹完成了切削加工；机床在执行具体某个工序加工时，机床内各相关部件移动的位置和方向；注意在执行加工时各个轴的运动方向和切入方向，包括怎样进刀，怎样退刀，注意在机床加工时各个工步的工进的速度和位移。在通过仿真软件进行加工，注意在模拟过程中所有参数都必须正确输入，不要因为模拟就随意输入马虎了事，这样可能出现仿真加工的结果不正确；或者造成以后实际加工时的碰撞事故，或者零件报废。如果仿真软件有防碰撞测试的功能，那么就要使用该功能，检查编程的正确性

13、。三、数控机床工作原理和结构简介（一）数控机床工作原理按照零件加工的技术要求和工艺要求，编写零件的加工程序，然后将加工程序输入到数控装置，通过数控装置控制机床的主轴运动、进给运动、更换刀具，以及工件的夹紧与松开，冷却、润滑泵的开与关，使刀具、工件和其它辅助装置严格按照加工程序规定的顺序、轨迹（二）数控机床结构数控机床主要由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体四个部分组成。数控机床的加工过程。1.控制介质控制介质以指令的形式记载各种加工信息，如零件加工的工艺过程、工艺参数和刀具运动等，将这些信息输入到数控装置，控制数控机床对零件切削加工。2.数控装置数控装置是数控机床的核心，其功能是接受输入的

14、加工信息，经过数控装置的系统软件和逻辑电路进行译码、运算和逻辑处理，向伺服系统发出相应的脉冲，并通过伺服系统控制机床运动部件按加工程序指令运动。3.伺服系统伺服系统由伺服电机和伺服驱动装置组成，通常所说数控系统是指数控装置与伺服系统的集成，因此说伺服系统是数控系统的执行系统。数控装置发出的速度和位移指令控制执行部件按进给速度和进给方向位移。每个进给运动的执行部件都配备一套伺服系统，有的伺服系统还有位置测量装置，直接或间接测量执行部件的实际位移量，并反馈给数控装置，对加工的误差进行补偿。4.机床本体数控机床的本体与普通机床基本类似，不同之处是数控机床结构简单、刚性好，传动系统采用滚珠丝杠代替普通

15、机床的丝杠和齿条传动，主轴变速系统了齿轮箱，普遍采用变频调速和伺服控制。 （三）适合数控机床加工的零件 1.最适合多品种中小批量零件随着数控机床制造成本的逐步下降，现在不管是国内还是国外，加工大批量零件的情况也已经出现。加工很小批量和单件生产时，如能缩短程序的调试时间和工装的准备时间也是可以选用的。 2.精度要求高的零件有于数控机床的刚性好，制造精度高，对刀精确，能方便的进行尺寸补偿，所以能加工尺寸精度要求高的零件。 3.表面粗糙度值小的零件在工件和刀具的材料、精加工余量及刀具角度一定的情况下，表面粗糙度取决于切削速度和进给速度。普通机床是恒定转速，直径不同切削速度就不同，像数控车床具有恒线速

16、切削功能，车端面、不同直径外圆时可以用相同的线速度，保证表面粗糙度值既小且一致。在加工表面粗糙度不同的表面时，粗糙度小的表面选用小的进给速度，粗糙度大的表面选用大些的进给速度，可变性很好，这点在普通机床很难做到。 4.轮廓形状复杂的零件任意平面曲线都可以用直线或圆弧来逼近，数控机床具有圆弧插补功能，可以加工各种复杂轮廓的零件。四、数控车床的操作以及注意事项（一）手工编程操作 将编制的加工程序输入数控系统，具体的操作方法是：先通过机械操作面板启动数控机床，接着由CRT/MDI面板输入加工程序，然后运行加工程序。 1.启动数控机床操作 机床启动按钮ON 程序锁定按钮OFF 2.编辑操作 选择MDI

17、方式或EDIT方式 按（PRGRM）健 输入程序名键入程序地址符、程序号字符后按（INSRT）键。 键入程序段 键入程序段号、操作指令代码后按（INPUT）键。 3.运行程序操作 程序锁定按钮ON 选择自动循环方式 （二） 调用程序操作 调用已储存在数控系统中的加工程序，具体的操作方法先通过机械操作面板启动数控机床，接着调用系统内的加工程序，然后运行程序。 1.启动数控机床操作 机床启动按钮ON 程序锁定按钮OFF 2.调用程序操作 选择MDI方式或EDIT方式 按（PRGRM）键 调用程序键入程序地址符、程序号字符后按（INPUT）键。 3.运行程序操作 程序锁定按钮ON 选择自动循环方式

18、按自动循环按钮 （三）数控车床对刀操作 数控车床对刀方法有三种：试切削对刀法、机械对刀法。对刀的方法有很多种，按对刀的精度可分为粗略对刀和精确对刀；按是否采用对刀仪可分为手动对刀和自动对刀；按是否采用基准刀，又可分为绝对对刀和相对对刀等。但无论采用哪种对刀方式，都离不开试切对刀，试切对刀是最根本的对刀方法。 1.数控车床试车对刀方法如图1，夹持工件，换需要对的刀具到刀架当前位图2如图2，在手动操作方式下，启动主轴，用当前刀具在加工余量范围内试切工件外圆，车的长度必须能够方便测量，X轴不要移动，沿Z的正方向退出来，停主轴，测量所车的外圆尺寸Xa，如图3。图3按“OFS/SET”键如图4，按刀偏如

19、图5，将光标移到与刀具号相对应的位置后，输入“Xa”，如图6，按操作面板上的“刀具测量”，再按显示器下面的软键“测量”，在对应的刀补位上生成对应刀补值。图4注意：刀具补偿包括“磨损”和“形状”补偿两部分，刀偏分形状和磨损，刀尖的位置放在形状里，尺寸的调整和刀具的磨耗放在磨损里。两者之和构成车刀偏移量补偿参数。如图5显示图5图6如图7在手动方式下，再用该把刀去平工件端面，平完端面后，沿X正方向退出来，Z方向不动，停主轴，测量工件原点到工件端面的距离Lz。图7按“OFS/SET”键，进入“形状”补偿设定界面，将光标移到与刀位号相对应的位置后，输入“Lz”，按操作面板上的“刀具测量”，再按显示器下面

20、的软键“测量”，在对应的刀补位上生成准确的刀补值。下面介绍几种本文以数控铣床为例，介绍几种常用的对刀方法。2.顶尖对刀法（1） x，y 向对刀。 将工件通过夹具装在机床工作台上，换上顶尖。快速移动工作台和主轴，让顶尖移动到近工件的上方，寻找工件画线的中心点，降低速度移动让顶尖接近它。 改用微调操作，让顶尖慢慢接近工件画线的中心点，直到顶尖尖点对准工件画线的中心点，记下此时机床坐标系中的x，y 坐标值。卸下顶尖，装上铣刀，用其他对刀方法如试切法、塞尺法等得到z 轴坐标值。3.百分表( 或千分表) 对刀法 x，y 向对刀将百分表的安装杆装在刀柄上，或将百分表的磁性座吸在主轴套筒上，移动工作台使主轴

21、中心线( 即刀具中心) 大约移到工件中心，调节磁性座上伸缩杆的长度和角度，使百分表的触头接触工件的圆周面，( 指针转动约0. 1 mm) 用手慢慢转动主轴，使百分表的触头沿着工件的圆周面转动，观察百分表指针的便移情况，慢慢移动工作台的轴和轴，多次反复后，待转动主轴时百分表的指针基本在同一位置( 表头转动一周时，其指针的跳动量在允许的对刀误差内，如0.02 mm) 这时可认为主轴的中心就是轴和轴的原点。 卸下百分表装上铣刀，用其他对刀方法如试切法、塞尺法等得到z 轴坐标值。4.专用对刀器对刀法传统对刀方法有安全性差( 如塞尺对刀，硬碰硬刀尖易撞坏) 占用机时多( 如试切需反复切量几次) ，人为带

22、来的随机性误差大等缺点，已经适应不了数控加工的节奏，更不利于发挥数控机床的功能。用专用对刀器对刀有对刀精度高、效率高、安全性好等优点，把繁琐的靠经验保证的对刀工作简单化了，保证了数控机床的高效高精度特点的发挥，已成为数控加工机上解决刀具对刀不可或缺的一种专用工具。5.采用寻边器、偏心棒和轴设定器等具对刀法操作步骤与采用试切对刀法相似，只是将刀具换成寻边器或偏心棒。这是最常用的方法。效率高，能保证对刀精度。使用寻边器时必须小心，让其钢球部位与工件轻微接触，同时被加工工件必须是良导体，定位基准面有较好的表面粗糙度。z 轴设定器一般用于转移( 间接) 对刀法。结 论通过我这几年的数控专业的学习，了解

23、了我国的机械工业发展取得的辉煌的成就。但和发达国家相比还有一段距离，我在大学四年的系统我已经基本掌握了数控专业技能，能过自己独立操作，工艺分析和工艺编程。也可以对机床电器做最基本的电路分析和机床的故障排查等，一个高职大学生应具备的专业技能素质，系统学习了机械制造、机械制图、电子电工、机械CAD、数控原理与结构，数控编程等专业课程。我希望自己在以后的工作中锻炼自己，检验自己的掌握程度。这次设计就达到了这样的目的，使自己更了解数控机床，对它的结构系统等有了更进一步的掌握，使自己的理论水平和实际操作水平更上一层楼。参考文献1胡占齐， 杨莉主编.机床数控技术.北京：机械工业出版社，20022王润孝， 秦现生主编.机床数控原理与系统.西安：西北工业大学出版社，20033卢小平主编.数控加工与编程.西安：电子科技大学出版社，19994任国星.数控车床加工工艺与编程操作.北京：机械工业出版社,2005.5胡友树.数控车床编程、操作及实训.合肥：合肥工业大学出版社，2007.6周虹.数控车床编程与操作实训教程.北京：清华大学出版社，2006. 7张超英.数控车床.北京：化学工业出版社，2005.8金涛，王卫兵.数控车加工.北京：机械工业出版社，2005.9罗来兴.数控车实训教程.北京：北京航空航天大学出版社