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1、数控车床加工工艺与编程 （西门子系统）,主编 苏 源 副主编 李珍红 参 编 韩冬梅 赵荣幸,单元一 数控车床的基本操作,任务一 认识数控车床 任务二 数控车床的基本操作 任务三 程序的编辑与输入 任务四 工件与数控车刀的安装定位 任务五 建立工件坐标系与对刀,单元一 数控车床的基本操作,知识目标： 1. 了解数控车床的组成、工作原理、分类方法、加工范围及发展趋势。 2. 了解掌握数控车床控制面板各按键的名称、功能和位置。 3. 掌握数控加工工序的输入、编辑方法 4. 掌握数控车刀及刀片的型号、特点。 5. 掌握数控车床安全操作规范。,单元一 数控车床的基本操作,技能目标： 1. 能够正确安装
2、工件及刀具。 2. 能按照操作规程启动、停止数控车床。 3. 能使用操作面板上的常用功能 4. 能对程序进行短波执行、空运行等操作 5. 数控车床工件坐标系的建立、对刀和参数设定步骤。 6. 掌握数控车床仿真软件的安装步骤及基本操作方法。,单元一 数控车床的基本操作,任务一 认识数控车床,数控车床又称CNC（Computer Numerical Control）车床，即用计算机数字控制的车床。普通车床是靠手工操作机床来完成各种切削加工，数控车床是将编好的加工程序输入数控系统中，由数控系统通过车床X、Z坐标轴的伺服电机去控制车床进给运动部件的动作顺序、移动量和进给速度，再配以主轴的转速和转向，便
3、能加工出各种形状不同的轴类或盘类回转体零件。因此，数控车床是目前使用较为广泛的数控机床。,单元一 数控车床的基本操作,一. 数控的基本概念 1.数字控制：数字控制简称数控，是指用输入数控装置的数字信息来控制机械执行预定的动作。其数字信息包括字母、数字和符号。 2.数控技术：数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。,单元一 数控车床的基本操作,3.数控系统：是数字控制系统简称，英文名称为Numerical Control System，早期是由硬件电路构成的称为硬件数控（Hard N
4、C），19世纪70年代以后，硬件电路元件逐步由专用的计算机代替称为计算技数控系统。 4.计算机数控：简称CNC（Computer Numerical Control），是采用具有存储程序的计算机，按照存储在计算机内读写存储器中控制程序去执行数控装置的一部分或全部数控功能，在计算机外的唯一装置是接口。 5.数控车床：即用数字信息进行控制的车床。它是用输入专用或通用计算机中的数字信息来控制车床的运动，自动将零件加工出来。,单元一 数控车床的基本操作,二、 数控车床的组成及布局 1.数控车床的组成及特点 1）机床本体 一般由床身、主轴、导轨、 刀架、尾座等组成。,单元一 数控车床的基本操作,2）数控
5、系统 一般整个数控系统由三大部分组成。 控制系统：控制系统按加工工件程序进行插补运算，发出控制指令到伺服驱动系统； 伺服驱动：系统将控制指令放大，由伺服电机驱动机械按要求运动；测量系统检测机械的运动位置或速度，并反馈到控制系统，来修正控制指令。 伺服驱动系统主要包括伺服驱动装置和电机。 位置测量系统：主要是采用长光栅或圆光栅的增量式位移编码器。,单元一 数控车床的基本操作,3）辅助系统 指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压、气压装置及冷却系统，润滑系统、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。,单元
6、一 数控车床的基本操作,（2）数控车床的布局 数控车床的主轴、尾座等部件相对床身的布局形式与普通车床基本一致，而刀架和导轨的布局形式发生了根本的变化，这是因为刀架和导轨的布局形式直接影响数控车床的使用性能及机床的结构和外观所致。另外，数控车床上都设有封闭的防护罩。,单元一 数控车床的基本操作,1）床身和导轨的布局 数控车床的主轴、尾座、床身等部件的布局形式与卧式车床基本一致，而刀架和导轨的布局形式发生了根本的变化，因为刀架和导轨的布局形式直接影响数控车床的使用性能及机床的结构和外观。另外，数控车床上都没有封闭的防护装置。 数控车床身导轨与水平面的相对位置如下图所示，它共有4种布局形式：图a为平
7、床身、图b为斜床身、图c为平床身斜滑板，图d为立床身。,单元一 数控车床的基本操作,单元一 数控车床的基本操作,单元一 数控车床的基本操作,水平床身的工艺性好，便于导轨面的加工。水平床身配上水平配置的刀架可提高刀架的运动速度，一般可用于大型数控车床或小型精密数控车床的布局。但是水平床身的下部空间小，导致排屑困难。从结构尺寸上看，刀架水平放置使得精板横向R寸较长，从而加大了机床宽度方向的结构尺寸。,单元一 数控车床的基本操作,水平床身配上倾斜放置的滑板，并配置倾斜式导轨防护罩的布局形式，一方面有水平床身工艺性好的特点；另一方面机床宽度方向的尺寸较水平配制滑板的要小，且排屑方便。水平床身配上倾斜放
8、置的滑板和斜床身配置斜滑板的布局形式被中小型数控车床所普遍采用。这是由于此两种布局形式排屑容易，铁屑不会堆积在导轨上，也便于安装自动排泄器；操作方便，易于安装机械手，以宴现单机自动化；机床占地面积小，外形简洁，美观，容易实现封方式防护。,单元一 数控车床的基本操作,斜床身按导轨相对于地面倾斜的角度可分为30、45、60、75和90(称为立式床身)等几种。倾斜角度小，排屑不便；倾斜角度大，导轨的导向性差，受力情况也差。导轨倾斜角度的大小还会直接影响机床外形尺寸高度与宽度的比例。综合考虑各种因素中小规格的数控车床，其床身的倾斜角度以60为宜。,单元一 数控车床的基本操作,2）刀架的布局 数控车床的
9、刀架是机床的重要组成部分，刀架是用于夹持切削刀具的，因此其结构直接影响机床的切削性能和切削效率，在一定程度上刀架的结构和性能体现了数控车床的设计与制造水平。目前的两坐标联动车床多采用4工位的回转刀架，也有采用6工位、8工位、10工位回转刀架的。回转刀架在机床上的布局有两种形式：一种是用于加工盘类零件的回转刀架，其回转轴垂直于主轴；另一种是用于加工轴类和盘类零件的回转刀架，其回转轴平行于主轴。如下图所示。,单元一 数控车床的基本操作,单元一 数控车床的基本操作,3. 数控车床的工作过程、分类、型号代码及特点： （1）数控车床工作过程 数控车床工作过程如下图所示,单元一 数控车床的基本操作,1）根
10、据零件加工图样的要求确定零件加工的工艺过程、工艺参数和位移数据。 2）用规定的代码和程序格式编写零件加工程序单，或应用自动编程系统进行零件加工程序设计。 3）根据程序单上的代码，通过操作面板的键盘，直接将加工程序输入数控装置或采用微机存储加工程序，通过串行接口或网络方式传送给数控装置或计算机直接数控DNC（Direct Numerical Control）通信接口，可以边传送边加工。 4）数控装置在事先存入的控制程序支持下，将代码进行处理和计算后，向车床的伺服系统发出相应的脉冲信号，通过伺服系统使车床按预定的轨迹运动，已进行零件的加工。,单元一 数控车床的基本操作,（2）数控车床分类及型号代码
11、 1）数控车床的分类 按主轴位置分类，可分为卧式数控车床和立式数控车床两类。 卧式数控车床又可分为水平导轨卧式数控车床和倾斜导轨卧式数控车床。卧式数控车床的轴线平行于水平面。 立式数控车床主轴轴线垂直于水平面，一般采用圆形工作台装夹工件。这类车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。,单元一 数控车床的基本操作, 按功能分类，数控车床可分为经济型数控车床、全功能性数控车床和车削中心三类。 经济型数控车床通常配备经济型数控系统，由普通车床进行数控改造而成。这类车床通常采用开环或半闭环伺服系统控制，主轴多采用变频调速，结构与普通车床相似。 全功能型数控车床一般采用后置转塔式刀架，
12、可装刀具数量较多；主轴为伺服驱动；车床采用倾斜床身结构以便于排屑；数控系统的功能较多，可靠性较好。 车削中心在全功能数控车床的基础上，增加了C轴和动力头，更高级的数控车床带有刀库和自动换刀装置，可实现三轴（X轴、Z轴和C轴）中任意两轴的联动控制。,单元一 数控车床的基本操作, 按数控系统控制的轴数分类，可分为两轴控制的数控机床和四轴控制的数控机床。 两轴控制的数控机床，机床上只有一个回转刀架，可实现两坐标轴控制。 四轴控制的数控机床，机床上有两个回转刀架，可实现四轴控制。,单元一 数控车床的基本操作, 按数控系统分类，可分为FANUC数控系统、SIMENS数控系统、国产数控系统和其它数控系统等
13、。FANUC数控系统由日本富士通公司研制开发，当前，该系统在我国得到了广泛应用。目前，在我国市场上，应用于车床的数控系统主要有FANUC18iTA/TB、FANUC0iTA/TB/TC、FANUC0TD等。 SIMENS数控系统由德国西门子公司研制开发，该系统在我国数控机床中应用也相当普遍。目前，在我国市场上，常用的系统除SIMENS840D/C、SIMENS810T/M等型号外，还有专门针对我国市场而开发的SIMENS802S/C base line、SIMENS802D等型号。其中SIMENS802S系统采用步进电机驱动，SIMENS802C/D系统则采用伺服驱动。,单元一 数控车床的基本
14、操作,自20世纪80年代初期开始，我国数控系统的生产与研制得到了飞速发展，并逐步形成了航天数控集团、机电集团、华中数控、蓝天数控等以生产普及型数控系统为主的国有企业，以及北京法那科、西门子数控（南京）有限公司等合资企业的基本力量。目前，常用于车床的数控系统有广州数控系统，如GSK980T等；华中数控系统，如HNC21T等；北京航天数控系统，如CASNUC2100等；南京仁和数控系统，如RENHE32T/90T/100T等除了以上三种主流数控系统外，国内使用其它较多的数控系统还有日本三菱数控系统和大森数控系统、法国施耐德数控系统、西班牙法格数控系统和美国AB数控系统等。,单元一 数控车床的基本操
15、作,2）数控车床的型号代码,机床的类别代号，用大写的汉语拼音字母代表机床的类别。例如，用“C”表示“车床”，读“车”。有的机床（如磨床）又由若干分类组成，分类代号用阿拉伯数字表示，置于类别代号之前，但第1分类不予表示。,单元一 数控车床的基本操作,结构特性代号,为了区别主参数相同而结构不同的机床，如CA6140和C6140是结构有区别而主参数相同的普通车床。当机床有通用特性代号，也有结构特性代号时，结构特性代号应排在通用特性代号之后。此外，结构特性代号字母是根据各类机床的情况分别规定的，在不同型号中的含义可以不同。通用特性代号已用的字母及字母“I” “O”不可作为结构特性代号使用。,单元一 数
16、控车床的基本操作,机床的组和型别代号，每一类机床分为若干组，每组又分为若干型。用两位数字作为组和型别代号，位于类别和特性代号之后，第一位数字表示组别，第二位数字表示型别。,单元一 数控车床的基本操作,主参数，表示机床规格和加工能力的主要参数，用两位十进制数并以折算值表示。如车床的主参数是工件的最大回转直径，其mm数除10，即为主参数值。有时候，型号中除主参数外还需表明第二主参数（亦用折算值），以“号分开。,单元一 数控车床的基本操作,机床重大改进的序号性能和结构经过重大改进的机床，应在原机床型号后面以英文字母A、B、C、D 表示是第几次改进的序号，例如Y7132A和Z3040A都表明是第一次重大改进。 此外，多轴机床的主轴数目，要以阿拉伯数字表示在型号后面，并用“分开，例如C21406是加工最大棒料直径为40mm的卧式六轴自动车床的型号表示方法。,单元一 数控车床的基本操作,机床型号举例,单元一 数控车床的基本操作,数控车床与普通车床相比有以下特点： 采用了全封闭或半封闭防护装置。采用封闭式防护装置可防止切屑或切削液飞出，
