1、项目一任务一数控车床操作基础任务一数控车床操作基础图1-2GSK980TD系统数控车床一、基本概念一、基本概念 数字控制(Numerical Control)简称数控(NC)，是一种借助数字、字符或其他符号对某一工作过程(如加工、测量、装配等)进行可编程控制的自动化方法。数控技术(Numerical Control Technology)是指用数字及字符发出指令从而实现自动控制的技术，它已经成为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础技术。数控系统(Numerical Control System)是指采用数控技术的控制系统。计算机数控系统(Computer Numerical Contro
2、l System)是指以计算机为核心的数控系统。数控机床(Numerical Control Machine Tools)是指采用数控技术对加工过程进行自动控制的一类机床。国际信息处理联合会(IFIP)第五技术委员会对数控机床的定义如下：数控机床是一种装有程序控制系统的机床，该系统能够逻辑地处理符合使用号码或其他符号编码指令规定的程序。定义中所说的程序控制系统即数控系统。二、数控机床的组成及工作原理图1-3数控机床的组成 数控机床由输入/输出装置、数控装置、伺服系统、辅助控制装置、机床本体等组成，如图1-3所示。1.输入/输出装置 输入/输出装置用来完成数控加工程序的输入/输出、参数设定和状态
3、显示等。编好的数控程序，存放在便于输入到数控装置的存储载体上，这种存储载体称为程序载体，又称控制介质或存储介质。输入装置可将程序载体上的加工信息传递给数控装置。不同的程序载体对应有不同的输入装置。早期数控机床常用的程序载体有穿孔纸带、磁带等，对应的输入装置为光电阅读机、录放机等。2.数控装置 数控装置又称CNC装置，是数控机床的核心，是数控机床的运算和控制系统，由硬件和软件组成。硬件包括微处理器(微处理器即CPU，它又包括运算器和控制器)、存储器、局部总线、外围电路以及与计算机数控系统其他组成部分联系的接口等。数控装置接收输入装置传输来的脉冲信号。脉冲信号先经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行
4、编译、运算和逻辑处理，经过处理后的信号和指令再输出给伺服系统，最终控制设备各部分进行规定的、有序的动作。数控机床功能的强弱由数控装置决定。3.伺服系统(1)伺服单元伺服单元接收来自数控装置的脉冲信号(速度和位移指令)，将其放大成控制驱动装置的大功率信号，通过驱动装置将其转换成机床运动部件的机械位移(直线位移或角位移)。(2)驱动装置驱动装置把经过伺服单元放大的指令脉冲信号转换为机械运动。(3)检测反馈装置位置检测反馈装置对数控机床各运动部件的实际位移加以检测，将检测结果转变为电信号后反馈给数控装置。4.辅助控制装置1)接受数控装置的控制代码M(辅助功能)、S(主轴功能)、T(刀具功能)等开关量
5、动作信息，对其进行译码，转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成相应的开关动作，如卡盘的夹紧与松开(工件的装夹)、刀具的自动更换、切削液的开关、机械手取送刀具、主轴正反转和停止、准停等动作，还可控制主轴单元实现对主轴转速的控制。2)接受机床操作面板(循环启动、进给保持、手动进给等)和机床侧(行程开关、压力开关、温控开关等)的I/O信号，一部分信号直接控制机床的动作，另一部分信号送往数控装置。5.机床本体 机床本体是加工运动的实际机械部件，是数控机床的主体。它主要包括主运动部件、进给部件、基础支承件(床身、立柱等)以及冷却、润滑等辅助装置。三、数控机床的种类1.按工艺用途分类(1)金属切削类它又可
6、分为以下两种。1)普通数控机床，如数控车、铣、钻、磨、镗和齿轮加工机床等。2)加工中心，即带有刀库和自动换刀装置的数控机床。(2)金属成形类如数控折弯、弯管、旋压机等。(3)特种加工类如数控电火花线切割机、数控电火花成形机、数控火焰切割机、数控激光加工机等。(4)测量、绘图类如三坐标测量仪、数控对刀仪、数控绘图仪等。表1-1常见数控机床1.按工艺用途分类表1-1常见数控机床2.按运动控制方式分类(1)点位控制数控机床典型的点位控制数控机床有数控钻床、数控坐标镗床和数控冲床，其特点是数控装置只控制从一点到另一点的准确定位，而不限制两点间的运动轨迹，如图1-4a所示。图1-4数控系统的运动控制方式
7、a)点位控制方式b)直线控制方式c)轮廓控制方式(2)直线控制数控机床典型的直线控制数控机床有简易数控车床、数控铣床和数控磨床，其特点是机床除了控制点与点之间的准确定位外，还能实现平行于坐标轴或沿与坐标轴成45角的直线切削加工，如图1-4b所示。(3)轮廓控制数控机床轮廓控制数控机床又称连续控制数控机床。3.按机床控制联动的坐标轴数分类(1)两轴联动数控机床其可实现X、Y、Z三轴中的两轴联动，可加工曲线柱面，如图1-5a所示。(2)两轴半联动数控机床其可实现两轴联动、第三轴作等距周期移动，可采用行切法加工三维空间曲面。(3)三轴联动数控机床其可实现三轴联动，可作三维立体加工，如图1-5c所示。
8、(4)四轴联动数控机床其可实现X、Y、Z三直线坐标轴与某一旋转坐标轴联动，如图1-5d所示。(5)五轴联动数控机床除可以实现X、Y、Z三个直线坐标轴联动外，还可同时控制两个旋转坐标轴，如图1-5e所示。3.按机床控制联动的坐标轴数分类图1-5数控机床按联动坐标轴数分类a)两轴联动b)两轴半联动c)三轴联动d)四轴联动e)五轴联动4.按伺服控制方式分类(1)开环控制数控机床图1-6a所示为开环控制数控机床采用的典型开环控制方式,其采用步进电动机驱动。图1-6数控机床按伺服控制方式分类a)开环控制方式b)半闭环控制方式c)闭环控制方式(2)半闭环控制数控机床图1-6b所示为典型的半闭环控制方式。(
9、3)闭环控制数控机床图1-6c所示为典型的闭环控制方式。四、数控车床的布局与分类1.数控车床的布局(1)床身和导轨的布局数控卧式车床床身和导轨的布局形式如图1-7所示，主要有平床身、斜床身、平床身斜滑板、立床身以及斜床身平滑板等几种。图1-7数控卧式车床布局形式a)平床身b)斜床身c)平床身斜滑板d)立床身e)斜床身平滑板1.数控车床的布局(2)刀架的布局回转刀架在数控车床上有两种常见的布局形式：一种是回转轴垂直于主轴，如经济型数控车床的四方回转刀架；另一种是回转轴平行于主轴，如转塔式自动转位刀架。图1-8组合式自动转位刀架a)平行交错双刀架b)垂直交错双刀架2.数控车床的分类(1)按主轴布置
10、形式分类1)卧式数控车床。2)立式数控车床。(2)按数控系统功能分类1)经济型数控车床。2)全功能型数控车床。3)车削中心。4)FMC车床。(3)按数控系统联动的轴数分类1)两轴联动的数控车床。2)多轴联动的数控车床。任务二数控车床的回零及安全操作一、机床坐标系1.机床坐标系的定义 为了确定机床的运动方向和移动距离，需要在机床上建立一个坐标系。这个坐标系就称为机床坐标系，也叫标准坐标系。2.机床坐标系的确定原则(1)机床坐标系为简化编程、保证程序的通用性，目前国际上对数控机床的坐标轴和其方向的命名制定了统一的标准。(2)刀具相对静止的工件运动的原则GB/T 196602005工业自动化系统与集
11、床数值控制坐标系和运动命名规定了数控机床主要运动和辅助运动相应的机床坐标系。图1-15机床坐标系2.机床坐标系的确定原则(3)坐标轴的规定)Z轴。多个主轴。如果机床上有多个主轴，应选一垂直于工件装卡面的主轴作为主要主轴。回转主轴和万向头主轴。在主要主轴能回转或带万向头时，Z轴应平行于主轴的零位置，主轴的零位置垂直于工件装卡面。无主轴。对于切削和成形机床，Z轴应垂直于工件装卡面。对于坐标测量机，Z轴应与重力加速度方向一致(即垂直于地面)。方向。对于切削和成形机床，从工件到刀架的方向定为+Z轴方向。2.机床坐标系的确定原则2)X轴。刀具旋转的机床。Z轴为水平：朝Z轴负方向看时，X轴正方向应指向右方
12、。Z轴为垂直，单立柱机床：从机床的前面朝立柱看时，X轴正方向应指向右方。Z轴为垂直，龙门式机床：从主要主轴朝左手立柱看时，X轴正方向应指向右方。工件旋转的机床。X轴应是径向且平行于横刀架，其正方向应是离开旋转轴的方向。无主轴的机床。对于切削机床，X轴正方向应平行于且指向主要切削方向。对于坐标测量机，X轴正方向应由制造厂规定。3)Y轴。2.机床坐标系的确定原则图1-16常见的数控机床坐标系a)前置刀架数控车床b)后置刀架数控车床2.机床坐标系的确定原则图1-16常见的数控机床坐标系(续)c)立式数控铣床d)卧式数控铣床e)牛头刨床f)龙门式轮廓铣床二、机床原点与机床参考点1.机床原点 机床坐标系
13、的原点称为机床原点。机床原点又称机械原点，是机床上的一个固定点，是其他所有坐标系(如工件坐标系)以及机床参考点的基准。其位置由机床制造厂确定，不能随意改变。一般将数控车床机床原点设在主轴轴线与卡盘前端面(或后端面)的交点处，如图1-17所示，也有一些数控机床将机床原点设在刀架位移的正向极限点位置，如图1-18所示。2.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，是机床坐标系中一个固定不变的点，是数控机床上一个特殊位置点。该点通常位于刀架位移的正向极限点处。2.机床参考点图1-17将机床原点设在主轴轴线与卡盘前端面(或后端面)的交点处图1-18将机床原点设在刀架位移的正向极
14、限点位置2.机床参考点图1-19数控车床的机床参考点与机床原点如图1-19所示，某数控车床的机床参考点与机床原点(机床原点设在主轴轴线与卡盘后端面的交点处)X、Z向的距离均为400mm。三、工件坐标系及工件原点图1-20工件坐标系原点的选取 工件坐标系原点也称为工件原点或编程原点(图中以符号表示)。数控车床工件坐标系原点的选取如图1-20所示。X向一般选在工件的回转中心，而Z向一般选在工件的右端面(点O)或左端面(点O)。采用工件的左端面作为Z向工件原点时，有利于保证工件的总长；采用工件的右端面作为Z向工件原点时，则有利于对刀。四、数控机床紧急操作的内容 在加工过程中，用户编程、操作以及产品发
15、生故障时，可能会出现一些意想不到的状况。为确保安全操作，此时必须使数控机床立即停止工作。因此，懂得数控机床在紧急情况下如何操作非常重要。GSK980TD系统数控车床包括如下紧急操作。1)复位。系统处于复位状态时，所有轴停止运动，M、S功能输出无效，自动运行结束，模态功能、状态保持。2)急停。系统处于急停状态时，机床移动立即停止，所有的输出(如主轴的转动、加注切削液等)全部关闭。3)进给保持。系统处于进给保持状态时，程序、MDI指令暂停运行，机床运动轴减速停止。暂停期间，M、S、T功能保持不变。注意：在螺纹切削以及循环指令运行时，按进给保持键不能使运行立即停止。4)切断电源。五、数控机床的超程防
16、护 为了避免因X、Z轴超出行程而损坏机床，必须对机床采取超程防护措施。超程防护包括硬件超程防护与软件超程防护。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。行程限位开关动作，GSK980TD系统数控车床停止运动并显示急停报警。2)软件超程防护。通过对相关参数的设置，可设定GSK980TD系统的软件限位有效，并可设定X、Z轴的正、负向最大行程。任务三手动、手轮、录入、自动操作图1-31手动、手轮、自动进给方式操作加工实例 采用手动进给方式、手轮进给方式或自动进给方式加工图1-31所示工件。其材料为铝，规格为?30mm57mm棒料，程序已存于数控系统内存中。工件的装夹以
17、及刀具的刃磨、装夹与对刀均由指导教师完成。一、数控加工1.数控加工的概念 数控加工是指数控机床按数字量控制刀具和零件的运动，从而实现零件加工的过程。图1-32数控加工过程2.数控加工的内容与步骤(1)零件图样工艺分析对所要加工的零件图样进行技术要求分析，选择合适的加工方案，再根据加工方案选择合适的数控加工机床。(2)工件的定位与装夹根据零件的加工要求，选择合理的定位基准，并根据零件批量、精度要求及加工成本选择合适的夹具，完成工件的装夹与找正。(3)刀具的选择与安装根据零件的结构和材料，选择合适的刀具材料与刀具种类，完成刀具的安装与对刀，并将对刀所得参数正确设定在数控系统中。(4)编制程序根据零
18、件的加工要求进行编程，经初步校验后将这些程序输入机床数控系统。(5)试运行和试切削对输入的程序进行试运行，并进行首件试切削。(6)零件加工当试切的零件经检验合格并确认加工程序正确无误后，便可进入零件加工阶段。(7)零件验收零件入库前，先进行零件的检验，并通过质量分析，找出误差产生的原因，得出纠正误差的方法。3.数控加工的特点图1-33数控加工与传统加工的比较 在普通机床上加工零件时，一般先要对零件图样进行工艺分析，制订出零件加工工艺规程(工序卡)。在工艺规程中规定加工工序，使用的机床、刀具、夹具等内容。机床操作者则根据工序卡的要求，在加工过程中操作机床，自行选定切削用量、走刀路线和工序卡的工步
19、安排等，不断地改变刀具与工件的相对运动轨迹和运动参数(位置、速度等)，利用刀具对工件进行切削加工，从而得到所需要的合格零件。二、数控机床加工工艺1.拟订数控加工工艺路线1)尺寸公差等级为IT8IT9、表面粗糙度Ra值为1.63.2m的除淬火钢以外的常用金属，可采用普通型数控车床，按粗车、半精车、精车的方案加工。2)尺寸公差等级为IT6IT7、表面粗糙度Ra值为0.20.63m的除淬火钢以外的常用金属，可采用精密型数控车床，按粗车、半精车、精车的方案加工。3)尺寸公差等级为IT5、表面粗糙度Ra值小于0.2m的除淬火钢以外的常用金属，可采用高档精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、精密车的方案加
20、工。2.拟订数控加工工序 数控加工工序的拟订主要包括确定走刀路线与工序顺序、选择夹具及定位夹紧方式、选择刀具、确定切削用量、确定对刀点与换刀点。1.拟订数控加工工艺路线(1)工序的划分1)按安装次数划分工序。2)按所用刀具划分工序。3)按粗、精加工划分工序。4)按加工部位划分工序。(2)工序顺序的安排1)上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有普通机床加工工序的也应综合考虑。2)先进行内腔加工，后进行外形加工。3)以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数与换刀次数。4)在同一次装夹中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。1.拟
21、订数控加工工艺路线(3)车削加工顺序的安排在数控车削中，加工工序的顺序安排原则一般要求如下。1)先粗后精。2)先近后远。3)内外结合。4)基面先行。图1-34先粗后精三、数控车床加工工艺范围图1-36精度和表面粗糙度要求高的回转体零件a)手柄b)盘1.精度和表面粗糙度要求高的回转体零件 由于数控车床刚性好，制造和对刀精度高，能方便和精确地进行人工补偿甚至自动补偿，以及具有恒线速度切削功能，所以它能够加工精度和表面粗糙度要求高的回转体零件。图1-37壳体零件封闭内腔成形面2.表面形状复杂或难以控制尺寸的回转体零件 由于数控车床具有直线和圆弧插补功能，且部分车床的数控装置还有某些非圆曲线插补功能，
22、所以其可以车削由任意直线和平面曲线组成的形状复杂的回转体零件和难以控制尺寸的零件。图1-37所示为壳体零件封闭内腔成形面。3.带横向加工的回转体零件 带有键槽或径向孔的轴类或盘套零件，如带法兰的轴套、带有键槽或方头的轴类零件等，宜选用车削加工中心加工。如果采用普通机床加工这类零件，则工序分散，工序数目多。采用加工中心加工后，由于其有自动换刀系统，故一次装夹可完成普通机床多个工序的加工，从而减少了装夹次数，实现了工序集中原则，保证了加工质量的稳定性，提高了生产率，降低了生产成本。4.带一些特殊类型螺纹的零件 普通车床所能切削的螺纹相当有限，它只能车削等导程(螺距)的圆柱、圆锥米、英制螺纹，而且一
23、台车床只限定加工若干种导程(螺距)。数控车床不但能车削任何等导程(螺距)的圆柱、圆锥和端面螺纹，还能车削变导程(螺距)以及要求在等导程(螺距)与变导程(螺距)之间平滑过渡的螺纹。任务四程序的输入与编辑一、数控编程1.数控编程的概念 所谓数控编程，就是把零件的全部加工工艺过程及其他辅助动作，按动作顺序，用数控机床规定的指令和格式，编写成加工程序，然后将程序输送给数控机床的过程。2.数控编程的内容与步骤 数控编程包括从零件分析到获得数控加工程序的全过程，其一般步骤如图1-48所示。图1-48数控编程的一般步骤2.数控编程的内容与步骤(1)分析零件图样与确定工艺过程分析零件的材料、形状、尺寸、精度、
24、表面质量和热处理要求等，以便选择合适的数控机床，确定加工顺序、加工路线、装夹方式、刀具以及切削用量等。(2)数学处理根据零件的形状、尺寸、加工路线等进行数学处理，以获得刀位数据。(3)编写加工程序根据加工工艺及数学处理结果，按照数控机床规定的指令及程序格式，编写加工程序。(4)制备程序载体简单的数控加工程序，不需要制备程序载体，可通过键盘直接将程序手工输入数控机床；当需要自动输入加工程序时，必须预先制备程序载体。(5)程序校验输入到数控系统的加工程序，在正式加工前必须经过校验并确认无误后才能使用。1)逐段逐字检查。2)空运行。3)图形模拟。4)首件试切。3.数控编程的种类(1)手工编程手工编程
25、是指主要由人工完成数控编程各个阶段的工作，手工编程框图如图1-49所示。(2)自动编程自动编程是指使用计算机及相应编程软件编制数控加工程序的过程。图1-49手工编程4.数控车床编程的特点(1)尺寸字选用灵活在一个程序段中，根据图样上标注的尺寸，从方便编程的角度出发，可以采用绝对方式(即所有点的坐标值均相对于编程原点来计算)编程或相对方式(刀具当前点的坐标值是相对刀具前一坐标值来计算的)编程，也可采用两者混合编程(2)直接按工件轮廓编程编程人员只需直接按照工件的实际轮廓编程。(3)采用直径编程由于被车削零件的径向尺寸在图样标注和测量时均采用直径值，所以径向尺寸编程时，X(U)通常以直径值表示。(
26、4)径向尺寸精度高数控车床X向的脉冲当量为Z向的1/2，故径向尺寸加工精度高。(5)固定循环编程车削加工时常用棒料或锻料作为毛坯，加工余量较大。二、数控加工程序的结构1.程序开始 程序开始时要对程序进行编号，程序号通常用程序编号地址码“%”、“O”或“P”及数字表示，数字范围为19999。不同的数控系统有不同的程序编号地址码：一般地，FANUC系统用“O”，AB 8400系统用“P”，GSK980TD系统用“O”。编程时一定要根据说明书的规定去指令，否则系统不会执行。2.程序内容 程序内容由若干个程序段组成，是整个程序的核心。每个程序段由一个或多个指令组成，一般占一行。(1)程序段格式程序段格
27、式是指一个程序段中字、字符和数据的安排形式。(2)字字是程序字的简称，是一套有规定次序的字符(如字母、数字、标点符号和数学运算符号等)，可以作为一个信息单元进行存储、传递和操作。3.程序结束 一般以程序结束指令M02或M30作为整个程序结束的符号，如“N160M30；”。三、GSK980TD系统编程指令1.准备功能(G指令)(1)准备功能概述准备功能又称G指令或G功能，是使数控机床准备好某种运动方式的指令。表1-9GSK980TD系统常用的G指令(2)常用准备功能介绍1)快速定位指令(G00)。2)直线插补指令(G01)。1.准备功能(G指令)2.其他组为模态指令，一次指定后持续有效，直到被本
28、组其他指令取代。3.标有“*”的为初态G指令即开机默认指令此指令在开机或系统复位时可以自动生效。4.不同组的G指令可共段使用；同组G指令一般不共段，如果共段，则最后一个G指令有效。图1-51快速定位示例图1-52直线插补示例任务五工件的装夹与刀具的安装 主编图1-58加工零件 加工图1-58所示零件。毛坯为?30mm57mm的棒料(或沿用图1-31所示工件)，材料为铝。试正确装夹与找正工件，正确选用并安装刀具。使工件在数控车床上或夹具中占有正确位置的过程，称为定位。合理地选择定位基准对保证工件的尺寸精度和相互位置精度有重要的作用。定位基准有粗基准和精基准两种。以未加工的表面定位，这种基准面称为
29、粗基准；用已加工的表面定位，这种基准面称为精基准。毛坯在开始加工时，都是以未加工的表面定位。数控车削中，零件的定位基准应尽量与设计基准重合，以减少定位误差对尺寸精度的影响。对于轴类零件，通常以零件自身的外圆柱面或零件的中心孔作为定位基准；对于套类零件，则以内孔作为定位基准。一、工件在数控车床上的定位2.精基准的选择1)尽可能采用设计基准或装配基准作为定位基准。2)尽可能使定位基准和测量基准重合。3)尽可能使基准统一。4)选择精度较高、形状简单和尺寸较大的表面作为精基准。1.粗基准的选择1)当加工表面与不加工表面有位置精度要求时，应选择不加工表面为粗基准。2)对于所有表面都需要加工的工件，应选加
30、工余量最小的表面作为粗基准。3)应选用工件上强度、刚度好的表面作为粗基准，否则会将工件夹坏或使装夹松动。4)粗基准应选择平整光滑的表面，装夹铸件时应让开浇口、冒口部分。5)粗基准不能重复使用。二、工件在数控车床上的装夹 定位后，将工件紧固，使工件在加工过程中不发生位置变化的过程称为夹紧。定位和夹紧的整个过程称为装夹。在数控车床上装夹零件的方法与在普通车床上一样，要尽量选用已有的通用夹具装夹，且应注意减少装夹次数，应尽量让零件在一次装夹下完成大部分甚至全部表面的加工。1.数控车削常用装夹方法 数控车床夹具主要有自定心卡盘、单动卡盘等。在数控车床上装夹工件时，应使工件相对于车床主轴轴线有一个确定的
31、位置，并且应使工件在各种外力的作用下仍能保持其既定位置。数控车床常用的装夹方法见表1-13。1.数控车削常用装夹方法表1-13数控车床常用的装夹方法1.数控车削常用装夹方法表1-13数控车床常用的装夹方法1.数控车削常用装夹方法表1-13数控车床常用的装夹方法图1-59花盘及其常用附件a)花盘b)角铁c)V形块d)方头螺钉e)压板f)平垫铁g)平衡块2.外形复杂、形状不规则工件的装夹 外形复杂、形状不规则、数控车削无法使用自定心卡盘或单动卡盘装夹工件时，可用花盘装夹。花盘是安装在车床主轴上的一个大圆盘，盘面上的许多长槽用以穿放螺栓。图1-59所示为花盘及其常用附件。三、数控车削刀具的种类 与普
32、通机床加工相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅要求其刚度好、精度高，而且要求其尺寸稳定、寿命高、断屑和排屑性能好、安装调整方便，以满足数控机床高效率的要求。由于工件的材料、生产批量、加工精度及机床类型、工艺方案的不同，车刀的种类也非常多。图1-60在花盘上装夹连杆1平垫铁2压板3螺栓4连杆5平衡块1.按车削加工内容分 根据车削加工内容的不同，常用的车刀有外圆车刀、内孔车刀、螺纹车刀、车槽刀等。2.按刀尖形状分按刀尖形状，数控车刀可分为尖形车刀、圆弧形车刀和成形车刀，如图1-62所示。(1)尖形车刀尖形车刀有端面车刀、90外圆车刀、切断刀等，如图1-62a所示。(2)圆弧形车刀圆弧形车刀圆
33、弧刃上的每一点都是刀具的刀尖，如图1-62b所示。(3)成形车刀成形车刀又称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀的切削刃形状和尺寸决定。2.按刀尖形状分图1-62按刀尖形状分类的数控车刀图1-63尖形车刀加工工件示例3.按刀具结构分(1)整体式车刀主要指整体式高速工具钢车刀，如图1-64a所示。(2)焊接式车刀焊接式车刀是将硬质合金刀片用焊接的方法固定在刀体上，经刃磨而成，如图1-64b所示。(3)机械夹固式车刀机械夹固式车刀是将标准的硬质合金可换刀片通过机械夹固方式安装在刀杆上的一种车刀，如图1-64c所示。图1-64按刀具结构分类的数控车刀a)整体式车刀b)焊接式车刀c)机械夹固式车刀
34、3.按刀具结构分图1-65常用焊接式车刀1切断刀290左偏刀390右偏刀4弯头车刀5直头车刀6成形车刀7宽刃精车刀8外螺纹车刀9端面车刀10内螺纹车刀11内槽车刀12通孔车刀13不通孔车刀3.按刀具结构分图1-66机械夹固式车刀a)机械夹固式可重磨车刀b)机械夹固式不可重磨车刀1刀垫2刀片3刀杆4夹固元件5调节螺钉四、常用机夹可转位车刀的选用 机夹可转位车刀的几何角度完全由刀片保证，其切削性能稳定，加工质量好；可减少换刀时间，方便对刀；便于实现机械加工的标准化。数控车削加工时应尽量采用机夹可转位车刀。常用机夹可转位车刀如图1-67所示。图1-67常用机夹可转位车刀图1-68常用机夹可转位刀片形
35、状a)正方形b)正三角形c)菱形d)圆形e)等边不等角六边形1.刀片形状的选择(1)正方形四个刃口，刃口较短，刀尖强度较高，主要用于75、45车刀，在内孔车刀中用于加工通孔。(2)正三角形三个刃口，刃口较长，刀尖强度低，在普通车床上使用时常采用带副偏角的刀片以提高刀尖强度。(3)菱形、刀尖角为8080刀尖角的两个刃口强度较高，可加工端面或圆柱面，在内孔车刀中一般用于加工台阶孔。1.刀片形状的选择(4)圆形圆形刃口，用于特殊圆弧面的加工，刀片利用率高，但径向力大。(5)等边不等角的六边形三个刃口较短，刀尖角80，刀尖强度较高，主要用于在普通车床上加工圆柱面和台阶面。(6)菱形，刀尖角为55两个刃
36、口较长，刀尖角55，刀尖强度较低，主要用于仿形加工。(7)菱形，刀尖角为35两个刃口较长，刀尖角35，刀尖强度低，用于仿形加工。2.切削刃长度的选择 切削刃的长度应根据背吃刀量进行选择，最多是切削刃长度的2/3参加切削。一般地，通槽形的刀片切削刃长度应大于等于1.5倍的背吃刀量，封闭槽形的刀片切削刃长度应大于等于2倍的背吃刀量。3.刀尖圆弧半径的选择 刀尖圆弧半径不仅影响切削效率，而且关系到被加工表面的表面粗糙度及精度。压制成形刀片的刀尖圆弧半径有0.4mm、0.8mm、1.2mm、1.6mm、2.4mm等。一般地，只要刚度允许，粗车时应尽可能采用较大的刀尖圆弧半径，精车时一般采用较小的刀尖圆
37、弧半径，有振动倾向时要选择较小的刀尖圆弧半径。刀尖圆弧半径、进给量在几何学上是形成被加工零件表面粗糙度的两个参数，其关系见式(1-1)。表1-14、f、Ra数据对应表4.刀片厚度的选用原则 选用刀片厚度时，应使刀片有足够的强度来承受切削力。通常根据背吃刀量与进给量来选用，如有些陶瓷刀片就要选用较厚的刀片。5.刀片法后角的选择 常用的刀片法后角有0(代号N)、7(代号C)、11(代号P)、20(代号E)等。一般粗加工、半精加工可选0；半精加工、精加工可选7、11，也可选带断屑槽形的法后角为0的刀片；加工铸铁、硬度较大的钢材可选0；加工不锈钢可选7、11.6.刀片精度的选择 可转位刀片有16种精度
38、，其中6种适合于车刀，代号为H、E、G、M、N、U。H精度最高，U精度最低，普通车床粗、半精加工用U级，对刀尖位置要求较高的或数控车床用M级，更高级的用G级。7.刀具头部形式的选择 刀具头部形式分直头和偏头，偏头刀具头部形式既可加工外圆，又可加工端面。车削有直角台阶的工件，可选主偏角大于或等于90的刀具头部形式；一般粗车可选主偏角为4590的刀具头部形式；精车可选主偏角为4575的刀具头部形式.8.刀片与刀杆固定方式的选择 机夹可转位车刀是将可转位硬质合金刀片用机械装夹的方法夹持在刀杆上的。刀片与刀杆的夹紧方式有顶面夹紧(符号为C)、顶面与孔夹紧(符号为M)、孔夹紧(符号为P)和螺钉通孔夹紧(
39、符号为S)四种，见表1-15。8.刀片与刀杆固定方式的选择表1-15可转位刀片夹紧方式符号8.刀片与刀杆固定方式的选择图1-69可转位刀片常见的夹紧形式a)杠杆式b)楔钩式任务六对 刀 操 作任务六对 刀 操 作图1-78加工工件 加工工件如图1-78所示，毛坯为?30mm55mm的棒料(或沿用本项目任务五任务实施后的工件)，材料为铝，零件程序已给出，试用给定程序完成工件的加工。一、对刀的作用1.刀具位置补偿(1)刀具位置补偿的概念以四工位刀架为例，它上面装了四把车刀。图1-79刀具安装位置(2)刀具位置补偿的作用虽然每把刀具的刀尖不在同一点上，但通过刀具位置补偿，可使刀具的刀位点都重合在某一
40、理想位置上，编程人员只按工件的轮廓编制加工程序即可。(3)刀具位置补偿的实现刀具位置补偿功能由程序中指定的T指令来实现。2.确定工件坐标系(1)用G00指令编程并配合试切对刀设定工件坐标系如果用G00指令编程并通过试切对刀设定工件坐标系，编程时G00一般为程序中的第一条G指令(0204组G指令除外)，如本项目任务四中的“G00X100.0Z100.0”。(2)用G50指令编程配合试切对刀设定工件坐标系如果用G50指令编程并通过试切对刀设定工件坐标系，编程时G50一般为程序中的第一条G指令(0204组G指令除外)。图1-80用G50指令编程配合试切对刀设定工件坐标系1.手动对刀(1)定位对刀法对
41、刀时，将各刀具的刀位点调整至预先设定的对刀基准点。(2)光学对刀法如图1-81a所示，光学显微镜上十字刻线的交点为对刀基准点。(3)试切对刀法如图1-81b所示，对刀时，通过试切与刀具位置补偿功能，使刀具位置在X、Z轴方向加以补偿，从而可保证刀具能按照程序中的设定运动(具体的对刀操作见任务实施中的“四、对刀”)。图1-81数控车床常用对刀方法a)光学对刀法b)试切对刀法(4)机外对刀仪对刀此方法是通过测量刀具假想刀尖点到刀具台基准之间X轴及Z轴方向的距离来实现对刀的。(5)ATC对刀法ATC对刀法是通过一套具有对刀自动计算功能的对刀装置(即ATC装置)所进行的一种机内手动对刀法。二、常用对刀方
42、法2.自动对刀法 自动对刀是通过刀具自动检测系统实现的。对刀时，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时，数控系统立即记下该瞬间的坐标值，并自动修正刀具位置补偿值。三、对刀点 工件装夹方式确定后，即可通过确定工件原点来确定工件坐标系。如果需要运行数控程序来加工工件，则必须确定刀具在工件坐标系中开始运动的起点(又称程序零点或起刀点)。程序起始点、起刀点或程序零点一般通过对刀来确定，所以，该点又称为对刀点。对刀点可以设置在零件上，也可以设置在夹具或机床上。确定工件坐标系时，对刀点是指通过对刀确定刀具与工件相对位置关系的点。如用G50指令编程配合试切对刀设定工件坐标系，对刀
43、点即为点(，)，它既是程序执行的起点，也是程序执行后的终点。确定工件坐标系时，对刀点位置的选择一般遵循以下原则。1)尽量使加工程序的编制简单、方便。2)便于用常规量具在车床上进行测量，便于工件装夹。3)力求使对刀点的对刀误差小，使可能引起的加工误差最小。4)尽量使加工程序中的引入(或返回)路线短，并便于换(转)刀。四、退刀与换刀点1.退刀(1)斜线退刀方式斜线退刀方式退刀路线最短。(2)径-轴向退刀方式先径向垂直退刀，到达指定点后，再轴向退刀。(3)轴-径向退刀方式先轴向退刀，再径向退刀。图1-82退刀方式任务七数控车床安全操作规程及日常维护与保养一、数控车床安全操作规程1)工作时请穿好工作服
44、、安全鞋，戴好工作帽和防护镜，不允许戴手套操作机床。2)注意不要移动或损坏安装在机台上的安全警示标牌。3)操作者必须经过培训、考试或考核合格后，持证上岗；操作者必须熟悉机床操作顺序和性能，严禁超性能使用设备。4)开机前，按设备润滑图表注油，检查各开关、手柄是否在规定位置上，检查润滑油是否充裕、切削液是否充足，发现不足应及时补充。5)检查机床导轨以及各主要滑动面，如有障碍物、工具、铁屑、杂物等，必须清理、擦拭干净，上油。6)检查卡盘压力表及夹紧工件的状态。一、数控车床安全操作规程7)使用的刀具应与机床允许的规格相符,有严重破损的刀具要及时更换，检查刀具和夹具的安装是否合理，有无超程、干涉等现象；
45、调整刀具所用的工具不要遗忘在机床内。8)起动机床时，应先低速空运转35min，注意液压系统的压力应在额定范围内。9)开机后，手动返回数控车床参考点。10)操作者应熟练掌握数控系统的编程方法，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；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。11)显示器要保持干净,避免误读数据。12)对刀操作时应选取合适的主轴转速、背吃刀量及进给速度。一、数控车床安全操作规程13)首件编程加工时，最好按仿真运行、空运行、低进给试切削的步骤来进行；对于容易出问题的地方，最好能用单段的工作方式来进行，以减少不必要的错误。14)自动运行
46、前关闭防护门；加工中，操作者严禁离机，运行过程中，如发现异常，应立即按复位按钮或紧急停止按钮。15)在加工过程中，不允许打开机床防护门，不得用湿手触摸开关。16)禁止用手接触刀尖和铁屑，铁屑必须用铁钩子或毛刷来清理；禁止用手或其他任何方式接触正在旋转的主轴、工件或其他运动部位；禁止在加工过程中测量工件、变速，更不能用棉丝擦拭工件，也不能清扫机床。17)出现报警时，要先进入主菜单的诊断界面，根据报警信号和提示文本，查找原因，及时排除警报。一、数控车床安全操作规程18)在更换零件、检查或修理、测量工件时，均应停机。19)机床有异常声响和振动时，应立即停机，并报告有关人员检修。20)加工完毕后，应把
47、刀架停放在远离工件的换刀位置。21)依次关掉机床操作面板上的电源和总电源。22)所使用的工具、夹具、量具、图样等应及时收回。23)严禁任意修改、删除机床参数。二、数控车床日常维护与保养1.选择合适的使用环境 数控车床的使用环境(如温度、湿度、振动、电源电压、频率及干扰等)会影响机床的正常运转，所以在安装机床时应严格遵循机床说明书规定的安装条件和要求。在经济条件许可的前提下，应将数控车床与普通机械加工设备隔离安装，以便维修与保养。2.应为数控车床配备数控系统编程、操作和维修的专门人员 这些人员应熟悉所用机床的机械部分、数控系统、强电设备、液压、气动等部分及使用环境、加工条件等，并能按机床和系统使
48、用说明书的要求正确使用数控车床。3.长期不用时数控车床的维护与保养 当数控车床长期闲置不用时，应经常对数控系统通电，在机床锁住情况下，使其空运行。在空气湿度较大的梅雨季节应该天天通电，以利用电气元件自身的发热驱走数控柜内的潮气，从而保证电子部件的性能稳定可靠。二、数控车床日常维护与保养4.数控系统中硬件控制部分的维护与保养 每年让有经验的维修电工检查一次，检测有关的参考电压是否在规定范围内，如电源模块的各路输出电压、数控单元参考电压等是否正常并清除灰尘；检查系统内各电气元件的连接是否松动；检查各功能模块所使用风扇的运转是否正常并清除灰尘。5.机床机械部分的维护与保养(1)刀架的维护数控车床中刀
49、架发生故障的概率很高。1)每次上下班清扫散落在刀架表面上的灰尘和切屑，防止其进入刀架内部。2)及时清理刀架体上的异物，防止其进入刀架内部，以保证刀架换位的顺畅无阻，利于刀架回转精度的保持；及时拆开刀架清洁内部机械接合处，否则容易产生故障，如内齿盘上有碎屑就会造成夹紧不牢或导致加工尺寸变化不定。3)严禁撞击、挤压通往刀架的连线；减少刀架被间断撞击(断续切削)的机会，保持良好的操作习惯，严防刀架与卡盘、尾座等部件相碰撞。4)保持刀架的润滑良好，定期检查刀架内部润滑情况。5)刀架预紧力的大小要调节适度，过大会导致刀架不能转动。5.机床机械部分的维护与保养6)尽可能减少腐蚀性液体的喷溅，无法避免时，下
50、班后应及时擦拭涂油。7)经常检查并紧固连线、传感器元件盘(发信盘)、磁铁，注意使发讯盘螺母连接紧固，松动易引起刀架的越位过冲或转不到位。8)定期检查刀架内部机械配合是否松动，松动容易造成刀架不能正常夹紧。9)定期检查刀架内部后靠定位销、弹簧、后靠棘轮等是否起作用，以免造成机械卡死。5.机床机械部分的维护与保养(2)导轨的维护保养1)导轨的维护。压板调整。采用磨刮相应的接合面或加垫片的方法，获取适当的间隙，如图1-92所示。修复刮研式压板调整如图1-92a所示，间隙过大修磨或刮研面B，过小则修磨或刮研面A。图1-92压板调整a)修复刮研式b)镶条式c)垫片式5.机床机械部分的维护与保养图1-93
