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1、模块一 数控车床基本操作,课题1 数控车床基础知识,学习目标 了解数控车床型号标记、种类。 了解数控车床组成。 了解数控车床加工的特点。 了解数控车床的加工范围。,知识学习,一、数控车床概述 数控车床是用计算机数字化信号控制的机床。操作时将编制好的加工程序输入机床专用的计算机中，再由计算机指挥机床各坐标轴的伺服电动机去控制车床各部件运动的先后顺序、速度和移动量，并与选定的主轴转速相配合，车出各种形状不同的工件。数控车床上零件的加工过程如图1-1所示。,图1-1数控车床上零件加工过程,二、数控车床的型号标记,数控车床采用与普通车床相类似的型号表示方法，由字母及一组数字组成。如数控车床CKA614
2、0各代号含义如下：,三、数控车床种类,控车床按不同方式分有不同的种类，现按所配置的数控系统、数控车床功能、主轴配置型式、控制方式分有以下几类。 1.按数控系统分类 目前工厂常用数控系统有：FANUC（法那克）数控系统、SIEMENS（西门子）数控系统、华中数控系统、广州数控系统、三菱数控系统等。每一种数控系统又有多种型号。如:FANUC（法那克）系统从0i到23i；SIEMENS（西门子）系统从SINUMERIK 802S、802C到802D、810D、840D等。各种数控系统指令各不相同，同一系统不同型号，其数控指令也略有差别，使用时应以数控系统说明书指令为准。本书以FANUC（法那克）0i
3、 Mate-TC系统和SINUMERIK（西门子）802S/C系统为例。,2.按数控车床的功能分类,按数控车床的功能分，数控车床可分为经济型数控车床、普通数控车床和车削加工中心三大类。 （1）经济型数控车床。经济型数控车床是在卧式车床基础上进行改进设计的，一般采用步进电动机驱动的开环伺服系统，其控制部分通常采用单板机或单片机。成本较低，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。可同时控制两个坐标轴，即X轴和Z轴，
4、应用较广，适用于一般回转类零件的车削加工。 （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三个坐标轴，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还可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工，,3.按车床主轴配置形式分类,按车床主轴配置形式分，数控车床有立式数控车床、卧式数控车床二种。 （1）立式数控车床 立式数控车床主轴处于垂直位置，有一个直径很大的圆形工作台，供装夹工件；主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较
5、小的大型复杂零件。如图1-2所示,图1-2立式数控车床,（2）卧式数控车床 卧式数控车床主轴轴线处于水平位置，生产中使用较多，常用于加工径向尺寸较小的轴类、盘类、套类复杂零件，它又有水平导轨式和倾斜导轨式两种。水平导轨式用于一般数控车床、经济型数控车床，外形如图1-3所示。,图1-3水平导轨式数控车床,倾斜导轨结构可以使车床具有更大刚性，且易于排除切屑，用于档次较高的数控车床及车削加工中心，外形如图1-4所示。,图1-4倾斜导轨式数控车床,4.按控制方式分类,按控制方式分，数控车床可分为开环控制、半闭环控制和闭环控制的数控车床三大类。 （1）开环控制系统的数控车床 开环控制系统的数控车床是指不
6、带反馈装置的数控车床。进给伺服系统采用步进电动机，数控系统每发出一个指令脉冲，经驱动电路功率放大后，驱动步进电动机旋转一个角度，然后经过减速齿轮和丝杆螺母机构，转换为刀架的直线移动，系统信息流是单向的，如图1-5是开环控制系统框图。 开环控制系统的数控车床不具有反馈装置，对移动部件实际位移量的测量不能与原指令值进行比较，也不能进行误差校正，因此系统精度低，但因其结构简单、成本低、技术容易掌握，故在中、小型控制系统的经济型数控车床中得到应用，尤其适用于旧机床改造的简易数控车床中。,图1-5 开环控制系统,（2）半闭环控制系统的数控车床 半闭环控制系统的数控车床，在伺服机构中装有角位移检测装置，通
7、过检测伺服机构的滚珠丝杆转角间接测量移动部件的位移，然后反馈到数控装置中，与输入原指令位移值进行比较，用比较后的差值进行控制，以弥补移动部件位移，直至差值消除为止。由于丝杆螺母机构不包括在闭环之内，所以丝杆螺母机构的误差仍然会影响移动部件的位移精度，如图1-6所示为半闭环控制系统框图。 半闭环控制系统的数控车床采用伺服电动机，结构简单、工作稳定、使用维修方便，目前应用比较广泛。,图1-6半闭环控制系统,（3）闭环控制系统的数控车床 闭环控制系统的数控车床在车床移动部件位置上直接装有直线位置检测装置，将检测到的实际位移反馈到数控装置中，与输入的原指令位移值进行比较，用比较后的差值控制移动部件作补
8、充位移，直至差值消除为止，达到精度要求。如图1-7所示为闭环控制系统框图。 闭环控制系统数控车床的优点是精度高(一般可达0.01mm，最高可达0.001mm)，但结构复杂、维修困难、成本高，用于加工精度要求很高的场合。,图1-7 闭环控制系统,除此之外，数控车床还可按刀架数量分为单刀架数控车床和双刀架数控车床；按加工零件基本类形分为卡盘式夹紧数控车床和顶尖式夹紧数控车床；按控制轴数可分为两轴控制的数控车床、四轴控制的数控车床等。,四、数控车床组成,五、数控车床加工特点（见表1-2）,六、数控车床的加工范围,数控车床与普通车床一样主要用于轴类、盘类等回转体零件的加工，如完成各种内、外圆柱面、圆锥
9、面、圆柱螺纹、圆锥螺纹、切槽、钻扩、铰孔等工序的加工；还可以完成普通车床上不能完成的圆弧、各种非圆曲面构成的回转面、非标准螺纹、变螺距螺纹等表面加工。数控车床特别适合于复杂形状的零件或中、小批量零件的加工。,作业,1.数控车床由哪几个部分组成？ 2.目前工厂中常用数控系统有哪些？ 3.数控车床加工特点有哪些？ 4.数控车床加工内容有哪些？,课题2 数控车床面板功能,学习目标 掌握FANUC（法那克）0i Mate-TC系统数控车床面板功能。 掌握SINUMERIK（西门子）802S/C系统数控车床面板功能。 撑握数控车床安全操作规程。 熟悉数控车床日常维护及保养。,知识学习,一、FANUC（法
10、那克）0i Mate系统数控车床面板功能 1.CRT/MDI数控操作面板 如图1-8所示为FANUC（法那克）0i-Mate数控操作面板,图1-8 FANUC（法那克）0i Mate数控面板,数字/字母键,数字/字母键用于输入数据到输入区域，系统自动判别取字母还是取数字。字母和数字键通过 （上档）键切换输入，如：OP，7A。,2.机床操作面板（以北京FANUC 0i Mate标准操作面板为例）,机床操作面板如图1-9所示。主要用于控制机床的运动和选择机床运行状态 ，由模式选择旋钮、数控程序运行控制开关等多个部分组成，每一部分的详细说明见下表。,图1-9 北京FANUC 0i Mate标准操作面
11、板,二、SINUMERIK（西门子）802S/C数控车床面板功能,1.数控操作面板 SINUMERIK（西门子）802S/C数控操作面板如图1-10所示。,图1-10 SINUMERIK（西门子）802S/C数控操作面板,2.机床操作面板,a)802S/C base line b) 802S/C 图1-11 西门子系统机床操作面板,3.手持式操作器（手摇轮）,图1-12 手持操作器,功能选择旋钮：选择所需移动的轴，0FF状态为关闭手轮模式。,步距选项旋钮：可选择0.0011（mm）、0.00110（mm）、0.001100（mm）的进给速度。,手摇轮：顺时针旋转手摇轮，各坐标轴正向移动；逆时针
12、旋转手摇轮，各坐标轴负向移动（机床移动方向由功能旋钮确定，机床移动速度由步距选项旋钮确定）。,三、数控车床安全操作规程,为正确合理地使用数控车床，保证机床正常运转，必须制定比较完善的数控车床安全操作规程，通常包括以下内容： 检查电压、气压、油压是否正常（有手动润滑的部位先要进行手动润滑）。 机床通电后，检查各开关、按钮、按键是否正常、灵活，机床有无异常现象。 检查各坐标轴是否回参考点，限位开关是否可靠；若某轴在回参考点前已在参考点位置，应先将该轴沿负方向移动一段距离后，再手动回参考点。 机床开机后应空运转5分钟以上，使机床达到热平衡状态。 装夹工件时应定位可靠，夹紧牢固，所用螺钉、压板是否妨碍
13、刀具运动，以及零件毛坯尺寸是否有误。 数控刀具选择正确，夹紧牢固。 首件加工应采用单段程序切削，并随时注意调节进给倍率控制进给速度。 试切削和加工过程中，刃磨刀具、更换刀具后，一定要重新对刀。 加工结束后应清扫机床并加防锈油。 停机时应将各坐标轴停在正向极限位置。,四、数控车床日常维护及保养,1.数控车床日常维护及保养 （1）保持良好的润滑状态，定期检查、清洗自动润滑系统，增加或更换油脂、油液，使丝杆、导轨等各运动部位始终保持良好的润滑状态，以降低机械磨损。 （2）进行机械精度的检查调整，以减少各运动部件之间的形状和位置误差。 （3）经常清扫，周围环境对数控机床影响较大，如粉尘会被电路板上静电
14、吸引，而产生短路现象；油、气、水过滤器、过滤网太脏，会发生压力不够、流量不够、散热不好，造成机、电、液部分的故障等。,表1-5数控车床日常维护及保养内容,2.数控系统日常维护及保养,数控系统使用一定时间以后，某些元器件或机械部件会老化、损坏。为延长元器件的寿命和零部件的磨损周期应在以下几方面注意维护。 （1）尽量少开数控柜和强电柜的门 车间空气中一般都含有油雾、潮气和灰尘。一旦它们落在数控装置内的线路板或电子元器件上，容易引起元器件间绝缘电阻下降，并导致元器件的损坏。 （2）定时清理数控装置的散热通风系统 散热通风口过滤网上灰尘积聚过多，会引起数控装置内温度过高（一般不允许超过5560）致使数
15、控系统工作不稳定，甚至发生过热报警。 （3）经常监视数控装置电网电压 数控装置允许电网电压在额定值的10%范围内波动，如果超过此范围就会造成数控系统不能正常工作，甚至引起数控系统内某些元器件损坏。为此，需要经常监视数控装置的电网电压。电网电压质量差时，应加装电源稳压器。,思考与练习,1.简述数控车床的安全操作规程。 2.数控车床日常维护保养的内容有哪些？ 3.怎样做好数控系统的日常维护？ 4.简述数控机床各种加工模式及功能。,课题3 数控车床手动操作与试切削,学习目标 1.知识目标 了解常用数控外圆车刀种类。 了解三爪卡盘、液压卡盘、刀架等工艺装备知识。 掌握数控车床机床坐标系知识。 2.技能
16、目标 掌握回参考点操作。 会装拆工件及数控车刀。 掌握数控车床手动（JOG）操作。 掌握数控车床试切削加工方法。,知识学习,三、数控车床机床坐标系,数控机床，为确定机床各部件运动的方向和相互之间的距离，必须要有一个坐标系才能实现，我们把这种机床固有的坐标系称为机床坐标系，该坐标系的建立必须依据一定的原则。 1.机床坐标系的确定原则（JB3052-82） （1）假定刀具相对于静止工件而运动的原则。这个原则规定不论数控机床是刀具运动还是工件运动，均以刀具的运动为准，工件看成静止不动；这样可按零件图轮廓直接确定数控车床刀具的加工运动轨迹。图1-17右手笛卡尔直角坐标系 （2）采用右手笛卡尔直角坐标系原则。如图1-17所示，张开食指、中指与拇指相互垂直，中指指向+Z方向，拇指指向+X方向，食指指向+Y方向。坐标轴的正方向规定为增大工件与刀具之间距离的方向。旋转坐标轴A、B、C的正方向根据右手螺旋法则确定。,（3）机
