数控车床.docx
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数控车床
数控车床
实
习
指
导
书
宜都市职教中心教务处
2008年10月
数控车床实习指导书
一、实习目的和要求
通过本课程的实践与学习，使学生了解典型数控车床的一般结构和基本工作原理，通过实习，使学生能够掌握现代数控机床安全操作规程与日常维护保养常识，初步了解典型数控车床的操作、安全规程及其典型机械结构与电气控制结构，初步了解编程操作的步骤，增强学生对数控机床的感性认识，激发学生的学习兴趣，增加学生分析问题与解决问题的能力。
二、实习任务
1、熟悉数控车床的基本结构及其作用。
2、了解数控车床的基本操作
3、在使用实训仪器、设备、设施时，严格按照指导教师规定的安全操作规程及正确、
规范的操作方法进行操作。
4、初步掌握时刻车床编程操作的基本步骤。
5、加深对数控编程指令的理解。
三、时间分配表
本次实训为两周（9天）内容和时间安排如下：
序号
实习主要内容
天数
1
安全教育和布置实训任务
0.5
2
数控车床结构认识
2.5
3
数控车床操作实习
2
4
数控编程实习
2．5
5
数控编程综合实习
2
6
数控车床实习总结
0.5
四、考核方式
⑴考查的依据是：
实训中的表现，出勤情况，对实训相关知识的掌握程度，实际操作技术的熟练程度，分析问题和解决问题的能力，以及对设备工具维护的情况，实习指导书的完成情况等。
⑵根据《宜都市职教中心实习量化考核办法》分别由指导师傅、带队教师、实习组长确定成绩，权重分别为40％、40％、20％，最后确定实习成绩和等级。
该成绩将作为期末成绩评定的重要依据。
项目一、安全教育和布置实训任务
班级：
学号：
姓名：
指导师傅：
带队教师：
同组者：
一、实习目的要求
（1）了解数控机床操作的安全规范。
（2）安全教育和布置实训任务。
二、实习时间安排
0.5天
三、实习内容
（1）实习动员
（2）听取实习工厂指导教师安全讲座；
（3）安全教育考核；
（4）参观实习工厂、分配实习岗位
四、安全教育内容
（1）数控机床操作实习安全规范教育
1、进入数控实习现场后，应服从安排，听从指挥，不得擅自启动或操作数控系统及机床。
2、不得在实习现场嬉戏、打闹及进行任何与实习无关的活动，以保证实习正常、有序地进行。
3、工作前慢车启动，空转数分钟，观察车床是否有异常。
4、开机前应对数控车床进行全面细致的检查，包括操作面板、导轨面、卡爪、尾座、刀架、刀具等，确认无误后方可操作。
5、数控车床通电后，检查各开关、按钮和按键是否正常、灵活、机床有无异常现象。
6、操作数控车床前，应检查散热风扇是否运转正常，以保证良好的散热效果。
7、操作数控车床时，对按键及开关的操作不能太用力，以防止损坏。
自动转位刀架未回转到位时，不能用外力强行定位，以防止损坏内部结构。
8、安装工件要放正、夹紧，安装完毕取出卡盘扳手；装卸大工件要用木板保护床面。
9、数控车床刀具的安装要垫好、放正、夹牢；装卸完刀具要锁紧刀架，并检查限位。
10、戴好防护眼镜，工作服要扎好袖口，头发过长应卷入工作帽中，不准戴手套及穿凉鞋工作。
11、数控车床的加工程序必须经指导教师认可后方可使用，以防止编程错误所引起的事故。
12、开车后，不能随意改变数控车床主轴转速；不能打开车床防护门；不能量度尺寸和触摸工件，切削加工时要精力集中，并要防止各部件的碰撞。
13、数控车床的加工虽属自动进行，但不属无人加工性质，仍然需要操纵者监控，不允许随意离开岗位。
14、若发生事故，应立即按下急停按钮并关闭电源，保护现场，及时报告以便分析原因，总结教训。
15、下班时，擦净数控车床并加油润滑，清理现场，关闭电源。
16、违反操作规程所引起的事故，当事人必须按实际维修费用做出赔偿。
17、程序输入后，应仔细核对代码、地址、数值、正负号、小数点及语法是否正确。
18、输入工件坐标系，并对坐标、坐标值、正负号、小数点进行认真核对。
19、试切时快速倍率开关必须打到较低挡位。
20、切和加工中，刃磨刀具和更换刀具后，要重新测量刀具位置并修改刀补值和刀补号。
21、程序修改后，要对修改部分仔细核对。
22、操作中出现工件跳动、打抖、异常声音、夹具松动等异常情况时必须停车处理。
23、急停车后，应重新进行机床“回零”操作，才能再次运行程序。
24、做到文明生产，加工操作结束后，必须打扫干净工作场地、擦拭干净机床、并且切断系统电源后才能离开。
（1）操作前必须熟知每个按钮的作用以及操作注意事项。
（2）机床周围的工具要摆放整齐，要便于拿放。
（3）加工前必须关上机床的防护门。
（4）刀具装夹完毕后，应当采用手动方式进行试切。
（5）机床运转过程中，不要清除切屑，要避免用手接触机床运动部件。
（6）要测量工件时，必须在机床停止状态下进行。
（7）工作结束后，应注意保持机床及控制设备的清洁，要及时对机床进行维护保养。
（8）在维护电气装置时，必须首先切断电源。
（2）数控车床加工安全技术操作规程
1、熟悉数控车床的机加工工艺以及数控车床编程系统与指令代码及熟悉数控系统的操作面板及使用方法。
2、机床开动期间不得离开工作岗位。
3、工件和车刀需夹紧、防止甩出伤人。
4、用G50设定座标系时，应让主轴完全停转后，方可测坯料直径。
5、开车时应时刻记住取下卡盘扳手。
6、数控车床加工前应先认真检查加工程序的正确性，然后再用图形模拟一遍加工的程序看是否正常。
7、数控车床加工时应关好防护门。
8、防止数控系统受潮影响精度，每天应运转一、二次，尤其在梅雨季节。
9、在加工时为防止打刀和机床震动，在输入程序的进刀量，进给速度、转速应在规定的范围内。
10、学生必须在实验完毕前十五分钟，关闭电脑、清洁机床、在老师指导下对各运动副加油润滑、打扫实验室的环境卫生。
待实验指导教师检查后方可离岗。
五、实习动员记录
六、安全讲座记录
七、写出参观实习工厂的感受及实习计划（不少于500字）
项目二、数控车床结构认识
（一）
班级：
学号：
姓名：
指导师傅：
带队教师：
同组者：
一、实习目的要求
了解数控车床的基本结构和主要技术参数
二、实习时间安排0.5天
三、实习内容
1、数控车床的主要技术参数
项目
参数值
床身上最大回转直径（mm）
滑板上最大回转直径（mm）
滑板上最大切削直径（mm）
最大加工长度（mm）
主轴通孔直径（mm）
主轴电机功率（kw）
主轴转速范围（r/min）
尾座套筒直径（mm）
尾座套筒行程（mm）
尾座套筒锥孔
X轴最大行程（mm）
Z轴最大行程（mm）
机床快移速度（mm/min）
刀架刀位数
机床生产厂家
机床出厂年月
数控车床数控系统名称
数控车床的型号
数控车床的控制轴数
数控车床的联动轴数
2、数控车床有哪些组成部分，画出各部分之间的联系图，说出各部分的作用是什么？
补充知识：
1、数控车床又称为CNC（ComputerNumericalControl）车床，即计算机数字控制车床，是目前使用最为广泛的数控机床之一。
它集通用性好的万能型车床、加工精度高的精密型车床和加工效率高的专用型普通车床的特点于一身，是目前使用量最大、覆盖面最广的一种数控机床，约占数控机床总数的25％左右。
数控车床是将编制好的加工程序输送到数控系统中，通过伺服电机控制车床进给运动部件的动作顺序、移动量和进给速度，再配以主轴的旋转，便能加工出各种形状不同的轴类或盘类回转体零件的机床。
普通卧式车床是靠手工操作机床来完成各种切削加工的，数控车床从成形原理上讲与普通车床基本相同，与普通车床相比它增加了数字控制功能，加工过程中自动化程度高，具有更强的通用性和灵活性，以及更高的加工效率和加工精度。
2、数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。
数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。
通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。
车削中心可在一次装夹中完成更多的加工工序，提高加工精度和生产效率，特别适合于复杂形状回转类零件的加工。
3、主轴与主轴箱
（1）主轴数控车床主轴的回转精度，直接影响到零件的加工精度；其功率的大小与回转速度，影响到加工的效率；其同步运行、自动变速以及定向准停等要求，影响到车床的自动化程度。
（2）主轴箱具有有级自动调速功能的数控车床，其主轴箱内的传动机构已经大大简化，具有无级自动调速（包括定向准停）的数控车床，主轴箱内传动变速和变向机构已不复存在。
4、床身及导轨
数控车床的床身除了采用传统的铸造床身外，也有采用钢板、加强钢筋板的焊接结构。
在倾斜床身上，导轨基体上粘贴塑料面后，切屑不易在导轨面上堆积，减轻了清除切屑的工作。
数控车床的导轨是保证进给运动准确性的重要部件。
它在很大程度上影响车床的刚性、精度及低速进给时的平稳性，是影响零件加工质量的重要因素之一。
导轨结构有传统的金属型滑动导轨，也有新型的贴塑滑动导轨。
贴塑导轨的磨擦系数小，耐磨性、耐腐蚀性及吸振性好，润滑条件优越。
5、数控装置
数控装置是数控机床的核心。
数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。
常见的数控系统：
（1）国外：
FANUC（日本富士通）、西门子（德国）、三菱（日本）、HASS（美国）、FAGOR（西班牙）
（2）国内：
广州数控、华中数控、北京凯帝恩、南京四开、大连大森
（3）台湾：
新代、宝元
项目三、数控车床结构认识
（二）
班级：
学号：
姓名：
指导师傅：
带队教师：
同组者：
一、实习目的要求
初步了解数控车床的结构
二、实习时间安排
1天
三、实习内容
1、写出实训数控车床的型号以及型号的各部分的含义。
2、写出实训数控车床的主轴变速方式并画出主轴变速方式简图；主轴的速度范围，分为几级、各档的速度范围。
主轴的配置方式（立式或卧式）。
3、数控机床使用电源的要求、主轴电机的类型和功率、伺服电机的类型和功率。
4、数控机床可以装夹工件的最大直径、最大长度、最大承载工件的质量，主轴孔内允许棒料的最大直径。
5、实训数控车床的刀架类型、可以安装刀具的数量、刀架电机的功率。
6、数控车床的床身类型、导轨类型，这样配置有什么优缺点？
7、从结构特点方面比较一下数控机床与普通机床的区别。
（提示：
①从驱动、变速方式比较②从主运动与进给运动的联系比较③从典型部件的结构特点比较）
补充知识：
1、数控车床的布局形式
（a）水平床身配置水平滑板（b）斜床身配置斜滑板（c）水平床身配置倾斜放置的滑板
2、主轴驱动方式（变速方式）：
●A、带变速齿轮的主传动；
●B、通过带传动的主传动；
●C、用两个电动机分别驱动主轴；
●D、内装电动机传动结构；
A、带变速齿轮的主传动B、通过带传动的主传动
D、内装电动机传动结构
3、检测反馈装置
检测反馈装置是数控车床的重要组成部分，对加工精度、生产效率和自动化程度有很大影响。
检测反馈装置包括位移检测装置和工件尺寸检测装置两大类，其中工件尺寸检测装置又分为机内尺寸检测装置和机外尺寸检测装置两种。
工件尺寸检测装置仅在少量的高档数控车床上配用。
（1）感应同步器；
（2）测速发电机；（3）光电编码器；（4）光栅；（5）旋转变压器
4、与普通车床相比，除具有数控系统外，数控车床的结构还具有以下一些特点：
（1）运动传动链短。
数控车床上纵、横两个坐标轴方向的运动是通过伺服系统完成的，即由驱动电机—→进给丝杆—→床鞍及中滑板，简化了原来的主轴电机—→主轴箱—→挂轮箱—→进给箱—→溜板箱—→床鞍及中滑板的冗长传动过程，提高了传动效率和精度。
（2）总体结构刚性好，抗振性强。
（3）运动副的耐磨性好，摩擦损失小，润滑条件好。
（4）冷却效果优于普通车床。
（5）装有半封闭式或全封闭式的防护装置
项目四、数控车床结构认识（三）
班级：
学号：
姓名：
指导师傅：
带队教师：
同组者：
一、实习目的要求
初步熟悉数控车床的结构
二、实习时间安排
1天
三、实习内容
1、数控车床可以加工哪些表面？
常用的刀具有哪些？
2、实训数控车床使用的切削液的种类及其主要作用。
3、实训数控车床的分辨率或脉冲当量是多少？
表面粗糙度最佳可达多少μm？
4、数控车床使用的位置检测是什么类型？
5、写出实训数控车床的数控系统名称、伺服系统控制方式并画出伺服系统控制方式的简图。
6、实训中使用的量具有哪些？
写出其精度、测量对象和使用方法。
7、画出实训数控车床的机床坐标系（刀架前置或刀架后置）
8、数控车床有哪些常用夹具和装夹方法？
分析每种装夹方法的特点。
项目五、数控车床操作认识
（一）
班级：
学号：
姓名：
指导师傅：
带队教师：
同组者：
一、实习目的要求
初步了解数控车床的基本操作
二、实习时间安排
1天
三、实习内容
1、画出实训数控车床操作面板上各主要操作按钮并说明其功用。
2、回零的概念，写出回零操作的步骤。
为什么每次启动系统或急停后都需要进行回零操作？
3、用文字和图形说明数控车床对刀的方法和过程。
4、实训数控机床进行手动移动机床X、Z轴操作的步骤。
5、实训数控机床进行手轮移动机床X、Z轴操作的步骤。
6、写出数控车床开机、关机的操作顺序。
7、MDI运行的步骤和作用
补充知识：
FANUC系统数控车床设置工件零点的方法
1、直接用刀具试切对刀
（1） 用外圆车刀先试车一外圆，测量外圆直径后，在offset几何形状界面输入“X外圆直径值”，按“测量”键，即输入到几何形状里。
（2） 用外圆车刀先试车一外圆端面，在offset几何形状界面输入“Z0”，按“测量”键，即输入到几何形状里。
2、用G50设置工件零点
（1） 用外圆车刀先试切一外圆，选择“相对坐标”、按“U”、按“ORIGIN”键置“0”，测量外圆后，把刀沿Z轴正方向退点，选择MDI方式，输入G01U（直径）F0.3,切端面到中心。
（2） 选择MDI方式，输入G50X0Z0，启动START键，把当前点设为零点。
（3） 选择MDI方式，输入G0X150Z150，使刀具离开工件进刀加工。
（4） 这时程序开头：
G50X150Z150…….。
（5） 注意：
用G50X150Z150，你起点和终点必须一致即X150Z150，这样才能保证重复加工不乱刀。
（6） 如用第二参考点G30，即能保证重复加工不乱刀，这时程序开头
G30U0W0
G50X150Z150
（7） 在FANUC系统里，第二参考点的位置在参数里设置。
3、工件移设置工件零点
（1） 在FANUC0i系统的Offset里，有一工件移界面，可输入零点偏移值。
（2） 用外圆车刀先试切工件端面，这时X、Z坐标的位置如：
X-260Z-395，直接输入到偏移值里。
（3） 选择“Ref”回参考点方式，按X、Z轴回参考点，这时工件零点坐标系即建立。
（4） 注意：
这个零点一直保持，只有从新设置偏移值Z0，才清除。
4、G54------G59设置工件零点
（1） 用外圆车刀先试车一外园，测量外圆直径后，把刀沿Z轴正方向退点，切端面到中心。
（2） 把当前的X和Z轴坐标直接输入到G54----G59里,程序直接调用如:
G54X60Z50…….
（3） 注意:
可用G53指令清除G54-----G59工件坐标系.
项目六、数控车床操作认识
（二）
班级：
学号：
姓名：
指导师傅：
带队教师：
同组者：
一、实习目的要求
初步熟悉数控车床的基本操作
二、实习时间安排
1天
三、实习内容
1、刀具安装时有哪些注意事项？
2、如何进行主轴转速的修调？
如何进行快速移动的速度修调？
如何进行进给速度修调？
3、描述刀架换刀过程。
4、在机床操作这出现超程，如何进行“超程解除”？
5、实训中用了哪些刀具？
画出其形状，指出该把刀具的刀位点，并说明其材料、加工表面的名称。
补充知识：
一、可转位车刀特点
要求
特 点
目 的
精度高
采用M级或更高精度等级的刀片；
多采用精密级的刀杆；
用带微调装置的刀杆在机外预调好。
保证刀片重复定位精度，方便坐标设定，保证刀尖位置精度。
可靠性高
采用断屑可靠性高的断屑槽型或有断屑台和断屑器的车刀；
采用结构可靠的车刀，采用复合式夹紧结构和夹紧可靠的其他结构。
断屑稳定，不能有紊乱和带状切屑；
适应刀架快速移动和换位以及整个自动切削过程中夹紧不得有松动的要求。
换刀迅速
采用车削工具系统；
采用快换小刀夹。
迅速更换不同形式的切削部件，完成多种切削加工，提高生产效率。
刀片材料
刀片较多采用涂层刀片。
满足生产节拍要求，提高加工效率。
刀杆截形
刀杆较多采用正方形刀杆，但因刀架系统结构差异大，有的需采用专用刀杆。
刀杆与刀架系统匹配。
二、对刀方法
数控车削加工中，应首先确定零件的加工原点，以建立准确的加工坐标系，同时考虑刀具的不同尺寸对加工的影响。
这些都需要通过对刀来解决。
1、一般对刀
一般对刀是指在机床上使用相对位置检测手动对刀。
下面以Z向对刀为例说明对刀方法，见图a。
刀具安装后，先移动刀具手动切削工件右端面，再沿X向退刀，将右端面与加工原点距离N输入数控系统，即完成这把刀具Z向对刀过程。
手动对刀是基本对刀方法，但它还是没跳出传统车床的“试切--测量--调整”的对刀模式，占用较多的在机床上时间。
此方法较为落后。
2、机外对刀仪对刀
机外对刀的本质是测量出刀具假想刀尖点到刀具台基准之间X及Z方向的距离。
利用机外对刀仪可将刀具预先在机床外校对好，以便装上机床后将对刀长度输入相应刀具补偿号即可以使用，如图b所示。
3、自动对刀
自动对刀是通过刀尖检测系统实现的，刀尖以设定的速度向接触式传感器接近，当刀尖与传感器接触并发出信号，数控系统立即记下该瞬间的坐标值，并自动修正刀具补偿值。
自动对刀过程如图c所示.
图a相对位置检测对刀
图b机外对刀仪对刀
图c自动对刀
项目七、数控车床编程认识
（一）
班级：
学号：
姓名：
指导师傅：
带队教师：
同组者：
一、实习目的要求
初步了解数控车床的编程操作
二、实习时间安排
1天
三、实习内容
1、实训数控车床具备那些插补能力？
2、实训数控车床的参考点在哪里？
机床原点又在哪里？
画出编程原点、机床原点、机床参考点三者之间的关系图。
3、涉及程序编辑的按键或按钮有哪些？
画出按键或按钮并注明其功用。
4、指导师傅在编程时是否使用了刀尖圆弧半径补偿？
如果使用了，在哪些表面加工时使用刀尖圆弧半径补充？
5、写出指导师傅今天加工零件的程序中使用的G代码、M代码，并写出这些代码的指令格式、应用场合、使用说明。
6、写出建立一个新程序的操作步骤。
补充知识：
一、数控加工工艺内容的选择
对于一个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成,而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。
这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。
在考虑选择内容时，应结合本企业设备的实际，立足于解决难题、攻克关键问题和提高生产效率，充分发挥数控加工的优势。
1、适于数控加工的内容
在选择时，一般可按下列顺序考虑：
（1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容；
（2）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容；
（3）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择。
2、不适于数控加工的内容
一般来说，上述这些加工内容采用数控加工后，在产品质量、生产效率与综合效益等方面都会得到明显提高。
相比之下，下列一些内容不宜选择采用数控加工：
（1）占机调整时间长。
如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，需用专用工装协调的内容；
（2）加工部位分散，需要多次安装、设置原点。
这时，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床补加工；
（3）按某些特定的制造依据（如样板等）加工的型面轮廓。
主要原因是获取数据困难，易于与检验依据发生矛盾，增加了程序编制的难度。
此外，在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等等。
总之，要尽量做到合理，达到多、快、好、省的目的。
要防止把数控机床降格为通用机床使用。
二、刀位点、换刀点
“刀位点”是指刀具的定位基准点。
圆柱铣刀的刀位点是刀具中心线与刀具底面的交点；球头铣刀的刀位点是球头的球心点或球头顶点；车刀的刀位点是刀尖或刀尖圆弧中心；钻头的刀位点是钻头顶点。
换刀点是为加工中心、数控车床等采用多刀进行加工的机床而设置的，因为这些机床在加工过程中要自动换刀。
对于手动换刀的数控铣床，也应确定相应的换刀位置。
为防止换刀时碰伤零件、刀具或夹具，换刀点常常设置在被加工零件的轮廓之外，并留有一定的安全量。
a）钻头的刀位点
b）车刀的刀位点
c）圆柱铣刀的刀位点
d）球头铣刀的刀位点
项目八、数控车床编程认识
（二）
班级：
学号：
姓名：
指导师傅：
带队教师：
同组者：
一、实习目的要求
初步熟悉数控车床的编程操作
二、实习时间安排
1天
三、实习内容
1、写出调用某一程序的操作步骤。
2、建立工件坐标系的程序指令是什么？
3、程序编写完成后，师傅如何进行正式加工前的程序检验？
写出检验的步骤。
4、在自动加工的显示页面上有哪些信息？
写出这些加工信息。
5、写出数控车床编程的格式。
6、比较一下实训数控系统和FANUC-0i系统的基本指令功能及其格式，找出其主要区别。
7、指导师傅每天进行了哪些日常数控机床维护？
补充知识：
一、机床原点
机床原点是指在机床上设置的一个固定点，即机床坐标系的原点。
它在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。
数控车床的原点
在数控车床上，机床原点一般取在卡盘端面与主轴中心线的交点处，见下图。
同时，通过设置参数的方法，也可将机床原点设定在X、Z坐标的正方向极限位置上。
二、机床参考点
机床参考点是用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。
机床参考点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精确调整好的，坐标值已输入数控系统中。
因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数。
通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的；而在数控车床上机床参考点是离机床原点最远的极限点。
上图所示为数控车床的参考点与机床原点。
数控机床开机时，必须先确定机床原点，而确定机床原点的运动就是刀架返回参考点的操作，这样通过确认参考点，就确定了机床原点。
只有机床参考点被确认后，刀具（或工作台）移动才有基准。
三、数控车床编程原点选择
从理论上讲编程原点选在零件上的任何一点都可以，但实际上，为了换算
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