模块一数控车削加工技术基础电子课件数控车床编程与技能训练（第3版）.pptx

模块一数控车削加工技数控车削加工技术基础术基础课题一数控车床基础知识了解数控车床用了解数控车床用各种刀具各种刀具01020304掌握数控车床的型号和加工特点熟悉数控车床加工步骤及加工方案的选择原则了解数控车床的功能学习目标一、数控车床的型号、结构和功能数控车床基础知识1.数控车床的型号数控车床的型号编制方法与普通车床的类似，如CKA6150，C表示车床，K表示数控，A表示改进代号，6表示卧式车床组，1表示卧式车床系，50表示床身的最大工件回转直径为500 mm。2.数控车床的结构数控车床的结构与普通车床的结构类似，不同在于数控车床采用CNC控制系统和伺服电机装置，实现了车床自动化加工。3.数控车床的功能数控车床可加工一般机床无法加工的复杂零件，如椭圆形、抛物线形等特殊曲面。它具有加工质量高、效率高的特点，主要用于轴类、盘类、内孔、螺纹和锥类等零件的加工。数控车床是使用计算机数字化信号控制的机床，其外形如图1-1和图1-2所示。操作时将程序输入计算机中，再由计算机系统指挥机床各坐标轴的伺服电机去控制车床各运动部件，车削出不同形状的工件。与普通车床加工要求相比，数控车床所用刀具的使用寿命更长。数控车床常用涂层刀片，它是在硬质合金基体或高速钢基体表面采用一定的工艺方法，涂覆薄薄一层（512 m）高硬度、难熔的金属化合物（TiC、TiN、Al2O3等），既保持刀片的基本强度和韧性，又使其表面获得较高的硬度、耐磨性和耐热性以及更小的摩擦系数。数控车床所用刀片的使用寿命比普通刀片至少延长12倍。涂层刀片形状如图1-3所示。二、数控车床刀具数控车刀是机夹刀具，其结构由刀杆、夹紧元件、刀片和刀垫四部分组成，如图1-4所示。数控车床基础知识1.数控车床加工的步骤（1）分析零件图，确定工艺路线。工艺路线包括设计加工方案和走刀路线、选择切削参数、选择刀具及夹具等。（2）编制加工程序。（3）调试程序。锁住机床并进行空运行，检验程序和图形。（4）对刀试切。装夹并找正毛坯，进行对刀试切，分析误差原因，直至加工出合格的工件。三、车床加工3.数控车床加工的特点（1）适应性强，即柔性好。（2）适合加工复杂形面。（3）加工精度高、尺寸准确、质量稳定，可避免人为误差。（4）工序集中，生产效率高。（5）自动化程度高，能够减轻劳动强度。（6）价格较高，维修调试复杂，需具有较高技术水平的人员操作。数控车床基础知识2.选择加工方案的原则（1）先粗后精原则。把车削加工分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段分别进行加工操作。（2）先近后远原则。在加工时，通常安排离起刀点近的部位先加工，远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程。（3）先内后外原则。对有内、外表面的零件，通常先加工内表面，再加工外表面。数控车床的加工特点有哪些？思考与练习课题二数控车床安全操作规程与文明生产数控车床安全操作规程与文明生产 掌握数控车床安全操作规程；掌握数控车床安全操作规程；了解了解5S5S活动的内容和效用。活动的内容和效用。1.加工前的检查准备工作（1）开机前，要检查卡盘扳手是否取下，车床各部分机构是否完好，各传动手柄、变速手柄的位置是否正确，还应按要求认真对数控机床进行润滑保养。（2）手动方式下启动主轴，观察主轴运动情况是否正常。（3）检查切削液、液压油、润滑油的油量是否充足；自动润滑装置、液压泵、冷却泵是否工作正常；液压系统的压力表是否在要求范围内，各控制箱的冷却风扇是否正常运转。（4）检查车床导轨是否清洁，切屑槽内的切屑是否已清理干净。（5）在控制系统启动过程中，检查操作面板上的指示灯是否正常；各按钮、开关是否处于正确位置；CRT显示屏是否有报警信息，有则及时处理。（6）检查准备工作结束后，回到机床原点，要注意操作顺序，先回X轴，再回Z轴。注意：上述事项若有不正常现象应及时向实习教师汇报处理。一、数控车床安全操作规程知识知识目标目标数控车床安全操作规程与文明生产数控车床安全操作规程与文明生产2.加工程序的检验与修改（1）操作数控系统面板时，对各按键及开关的操作不得用力过猛，更不允许用扳手或其他工具进行操作。（2）操作数控系统面板及数控机床时，严禁多人同时操作。（3）程序输入后，要认真核对，保证无误。图形模拟时，应在“机床锁住+空运行”的状态下进行图形模拟，以检查加工轨迹的正确性。打开机床锁住键后要将机床坐标恢复原状态。（4）在程序运行中，要观察数控系统的坐标显示，了解刀具运动点在机床坐标系及工件坐标系中的位置。（5）修改程序时，对修改部分一定要仔细计算，认真核对。3.刀具的装夹（1）检查各个刀具安装顺序是否合理，刀尖是否对中，伸出长度是否合适，刀具是否夹紧。（2）用手动方式换刀可以检查换刀动作是否准确，刀具与工件、尾座是否发生干涉。（3）每把刀首次使用时，必须检验它的实际长度与所给刀补值是否相符。（4）试切和加工中，刃磨或者更换刀具后一定要重新测量刀长并修改刀补值和刀号。数控车床安全操作规程与文明生产数控车床安全操作规程与文明生产数控车床安全操作规程与文明生产4.装夹工件、对刀及工件坐标系的设定及检查（1）按工艺规程找正、装夹工件。（2）正确测量和计算工件坐标系，并对所得结果进行验证和验算。（3）对刀前一定要恢复原机床坐标。（4）将工件坐标系输入偏置页面，并对坐标、坐标值、正负号、小数点进行认真校对。（5）完成对刀后，要做模拟换刀试验，以防正式操作时发生撞坏刀具、工件或设备等事故。5.工件试切（1）无论是首次加工的零件还是周期性重复加工的零件，首件都必须对照图样工艺、程序和刀具调整卡进行单程序段加工。（2）自动运行加工时，操作者应集中思想，左手手指应放在程序停止按钮（急停按钮）上，眼睛观察刀尖运动情况；右手控制刀具进给倍率开关，调节机床拖板运行速率，观察刀具运行第一点是否正确，如发现问题，及时按下程序停止按钮，以确保刀具和数控机床安全，防止各类事故发生。（3）单段试切时，快速倍率开关必须打到低挡，无异常情况下再适当增大。（4）在进行手摇进给或手动连续进给操作时，必须检查各种开关所选择的位置是否正确，确认手动进给按键的开关状态，弄清正负方向，认准按键，再进行操作。数控车床安全操作规程与文明生产数控车床安全操作规程与文明生产6.加工过程中的注意事项（1）加工过程中禁止用手接触刀尖和铁屑，铁屑应用毛刷和铁钩子清理干净。（2）禁止用手或其他任何方式接触正在旋转的主轴、工件或其他部位；严禁在主轴旋转时进行刀具或工件的安装和拆卸。（3）自动加工过程中，不允许打开机床防护门。（4）严禁盲目操作或误操作。（5）在数控车削过程中，因观察加工过程的时间多于操作时间，所以一定要选择好操作者的观察位置，不允许随意离开实训岗位，以确保安全。（6）进实训室必须穿好工作服，工作服的衣领和袖口要系好；戴好安全帽和防护镜，把长发纳入帽内；不穿高跟鞋、拖鞋、短裤、裙子上岗；不戴手套、领带、围巾操作机床。7.加工完成后的注意事项（1）做好机床卫生清扫工作，擦净导轨面上的切削液，并涂上防锈油，防止导轨生锈。（2）检查润滑油和切削液的情况，及时添加或更换。（3）依次关闭机床操作面板上的电源开关和总电源开关。数控车床安全操作规程与文明生产数控车床安全操作规程与文明生产1.5S的起源及内容5S是指整理（seiri）、整顿（seiton）、清扫（seiso）、清洁（seiketsu）和素养（shitsuke）五个项目。开展以整理、整顿、清扫、清洁和素养为内容的活动，称为5S活动。5S活动起源于日本，并在日本企业中被广泛推行。5S活动对生产现场环境全局进行综合考虑，并制订切实可行的计划与措施，从而达到规范化管理。1）整理整理即区分要与不要的东西。现场除了要用的东西以外，一切都不放置。整理的目的是将空间腾出来。2）整顿整顿就是把东西依规定摆放整齐，明确数量，明确标示。整顿的目的是不浪费时间找东西。3）清扫清扫即清除现场内的脏污，并防止污染的发生。清扫的目的是消除脏污，保持现场干净、明亮。4）清洁清洁即将以上3S实施的做法制度化、规范化，维持其成果。清洁的目的是通过制度化来维持成果。（5）素养素养即培养文明礼貌习惯，按规定行事，养成良好的工作习惯。素养的目的是提升人的品质和职业道德，使之成为对任何工作都讲究认真的人。因此，在改善生产现场环境、提升生产效率、保障产品品质、营造企业管理氛围以及创建良好的企业文化等方面，施行5S活动会取得显著效果。二、文明生产文明生产，即5S活动。数控车床安全操作规程与文明生产数控车床安全操作规程与文明生产（1）5S是最佳推销员。5S是一个最佳的推销员，一个干净、整洁的工厂会得到客户的信赖，客户乐于下订单，口碑相传。（2）5S是节约家。5S能减少很多不必要的材料以及工具的浪费，节省时间，缩减工时，提高效率。（3）5S对安全有保障。5S能保障一个宽敞明亮、视野开阔的现场，使事物一目了然。遵守堆积限制，走道明确，不会造成杂乱情形而影响工作的顺畅。（4）5S是标准化的推动者。通过推行5S，在企业内部养成守标准的习惯，使得各项活动、作业均按标准的要求运行，结果符合计划的安排，为提供稳定的质量打下基础。（5）5S形成令人满意的现场。明亮、清洁的工作场所，能造就现场全体人员愉悦的工作心情和和谐的工作气氛。2.5S的效用（1）开机。首先合上电源，然后按NC通电按钮，待系统启动后，释放急停按钮，让车床返回参考点，车床就进入正常工作状态。（2）关机。首先按下急停按钮，关掉NC通电按钮，最后关上电源按钮。1.开机和关机顺序车床开机后或当车床操作过程中出现超程、撞刀事故、停电、急停情况时，必须返回参考点。返回参考点的方法有以下两种。（1）MDI运行程序段“G28 U0.W0.；”。（2）利用机床回零按键操作。返回参考点的目的是建立机床坐标系的绝对原点。只有这样，车刀移动才有依据，程序才准确，才不至于发生机床碰撞。2.返回参考点 在加工过程中，若出现危险情况或故障，按下车床操作面板上的急停按钮，车床将立即停止运动。将故障排除后，顺时针方向旋转急停按钮即可解除急停。3.急停功能010203数控车床安全操作规程与文明生产三、数控车床操作注意事项课题三数控车床的维护与保养 数控车床日常维护与保养是减少数控车床故障率的重要保障，可延长元器件的使用寿命。一般按随机使用说明书进行日常维护与保养，其主要内容见表1-1。数控车床的维护与保养知识目标知识目标掌握数控车床日常维护与掌握数控车床日常维护与保养要求；保养要求；了解数控车床日常维护了解数控车床日常维护与保养的注意事项。与保养的注意事项。数控车床的维护与保养数控车床的维护与保养 在进行日常维护与保养时需注意以下几点。（1）通电时，先强电后弱电，断电时顺序相反。（2）除进行必要的调整和检修外，不允许随便开启柜门，更不允许敞开门进行加工。（3）一般情况下，电池即使未失效也应该每年更换一次，以确保系统能够正常工作。更换电池要在通电情况下进行，以避免数据丢失。（4）数控车床长期闲置不用时，要经常给系统通电，让机床锁住并进行空运行，每月两三次，通电时间不少于1 h。这样就可以利用元器件本身的发热来驱散数控装置中的潮气，保证元器件稳定、可靠，并给电池充电。二、数据车床日常维护与保养注意事项课题四数控车床操作面板一、数控车床用户操作面板 FANUC 0i Mate-TC数控车床用户操作面板如图1-5所示，面板各按钮功能介绍见表1-2。01数控车床操作面板表 1-2数控车床操作面板二、数控车床系统操作面板FANUC 0i Mate-TC数控车床系统操作面板如图1-6所示，面板各按键功能介绍见表1-3。思考与练习程序模式 自动模式 编辑模式 手动模式 手轮模式 手轮倍率选择坐标监视 刀补输入键 单步模式 跳步手动选刀点动倍率选择机床锁住 空运行 急停进给倍率 主轴倍率 主轴正/反/停2.程序编辑练习（1）以O112新建程序。（2）输入以下程序。N1 G00 G40 G97 G99 S500 T0101 F0.15；N2 X45.0 Z5.0；N3 G70 U1.5 R0.5；N4 G70 P5 Q15 U0.5 W0.05 F0.15；N5 G00 G42 X0；N6 Z0；N7 G01 X16.0；N8 X18.0 Z-1.0；N9 Z-20.0；N10 X26.0；N11 X28.0 Z-21.0；N12 Z-50.0；N13 X35.0；N14 G01 Z-82.0；N15 G01 G40 X45.0；N16 G28 U0 W0；N17 M05；N18 M30；1.基本按键的识别。数控车床操作面板数控车床操作面板（3）按照下面要求修改编辑程序。将N3、N4中的G70替换为G71。在N1中的S500后面加上M03。在N13程序段后加上N14 G03 X39.0 W-2.0 R2.0;将原程序N14、N15、N16、N17、N18依次改为N15、N16、N17、N18、N19。调用程序库中的O3程序。3.以MDI模式运行以下程序。（1）S500 M03;（2）T0404(T0101）;（3）G28 U0 W0;4.超程解除。使机床Z正向超行程处于报警状态，然后查看报警信息并解除报警，将刀架摇到（X180.127，Z275.135）。5.机床坐标系读取。（1）在坐标显示中有哪几个坐标系？如何进行切换？（2）将刀架移动到机床坐标系（X54.127，Z100.452），再沿X轴正向移动20，Z轴正向移动35。6.图形仿真调试程序。（1）以程序号O1新建一个程序。（2）手动输入以下程序。O0001；N1；G00 T0101 S500 M03 F0.2；X42.0 Z2.0；G71 U1.5 R0.5；G71 P10 Q11 U0.3 W0.05 F0.2；N10 G00 G42 X0；Z0；G01 X18.0 C1.0；Z-20.0；X28.0 C1.0；Z-50.0；X35.0；G03 X39.0 W-2.0 R2.0；G01 Z-82.0；N11 G01 G40 X42.0；G00 X200.0 Z200.0；（3）机床锁住，图1-7所示为图形仿真轨迹。课题五数控机床坐标系 在数控机床上加工零件时，机床的动作是由数控系统发出指令来控制的，为了确定机床上运动的位移和运动方向，需要坐标系作为参照，这个坐标系称为标准坐标系，也称为机床坐标系。数控机床上的坐标系采用右手笛卡儿直角坐标系，如图1-8所示。伸出右手的拇指、食指和中指，并且相互垂直，拇指的指向为X轴正方向，食指的指向为Y轴正方向，中指的指向为Z轴正方向。围绕X、Y、Z轴的回转运动方向分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，拇指的指向为X、Y、Z坐标中的任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正方向。一、机床坐标系的规定 数控机床坐标系对于车床，Z轴与主轴轴线相重合，设Z轴远离工件的方向为Z轴正方向，X轴垂直于Z轴，对应于刀架的径向移动，设X轴远离工件轴线的方向为X轴正方向，如图1-9所示，图1-9（a）为水平床身前置刀架式数控车床的坐标系，图1-9（b）为倾斜床身后置刀架式数控车床的坐标系。Y轴（车床为虚设轴）与X轴、Z轴一起构成遵循右手笛卡儿法则的坐标系。数控机床坐标系二、机床原点与机床参考点数控机床坐标系1.机床原点机床坐标系的原点称为机床原点或机床零点，由机床制造厂确定。它是数控车床进行加工时的基准参考点。机床原点的位置大多在主轴轴线与装夹卡盘的法兰盘端面的交点上。2.机床参考点机床参考点可以与机床原点重合，也可以不重合（数控车床一般不重合）。它是相对于机床原点的一个可以设定的参考值，通常设定在X轴和Z轴的正向最大行程处。一般数控车床系统启动后，首先要回机床参考点，其目的是建立机床坐标系，从而确定机床坐标系原点的位置。机床原点和机床参考点的位置如图1-10所示。1.工件编程原点工件编程原点是由编程人员在编程时根据加工零件图样及加工工艺要求选定的编程坐标系的原点，也称为工件坐标系原点。编程原点的选择要尽量满足编程简单、尺寸换算少、引起的加工误差少等条件。一般情况下，编程原点选在尺寸标注的基准或定位基准上。对车床而言，编程原点一般选在工件轴线与右端面的交点上。2.对刀点与换刀点对刀点是数控加工中刀具相对于工件运动的起点，是零件加工的起始点。换刀点是刀架转位换刀时所在的位置，可选在远离工件和尾座便于换刀的位置。三、工件编程原点、对刀点和换刀点 1.数控车床机床原点的位置一般设在哪里？2.什么是机床参考点？回参考点的目的是什么？3.换刀点一般选在什么位置？思考与练习数控车床对刀操作课题六数控车床对刀操作知识目标 了解对刀的目的和基本步骤；掌握外圆车刀、切断刀、螺纹车刀的对刀方法。一、对刀的目的和基本步骤 在进行零件加工前，首先要进行对刀。对刀的目的是建立工件坐标系，确定工件坐标系原点相对于机床坐标系的位置。对刀操作一般有以下几个步骤。数控车床对刀操作（1）工件旋转，用1号刀（基准刀）车平端面。（2）沿X轴退刀。此时刀具Z轴方向不可移动。（3）利用OFFSET的测量功能输入Z0，按测量键，如图1-11所示。（4）用1号刀沿Z轴试切一小段（5 mm左右）可供测量的光滑外圆表面。（5）沿Z轴退刀。此时刀具X轴方向不可移动。（6）用卡尺测量被切削后光滑外圆柱面直径D，利用OFFSET的测量功能输入XD，按测量键。（7）随后的2号刀、3号刀等以1号刀加工出来的表面和端面为基准，刀尖轻触（对准）上述表面后（不得再次切削），利用OFFSET的测量功能输入刀具补正值。重复步骤（3）和步骤（6）。示例数控车床对刀操作二、不同车刀的对刀方法外圆车刀、外螺纹车刀和切断刀的对刀找正如图1-12所示。1.外圆车刀对刀外圆车刀对刀找正如图1-13所示，对刀步骤如下。（1）外圆黏刀，测量直径D，在刀补表X中对应外圆车刀的刀号利用测量功能输入XD。（2）车平端面，在刀补表Z中对应外圆车刀的刀号利用测量功能输入Z0。3.切断刀对刀数控车床对刀操作2.外螺纹车刀对刀外螺纹车刀对刀找正如图1-14所示，对刀步骤如下。（1）用刀尖与刚用外圆车刀切削过的表面黏刀，在刀补表X中对应外螺纹车刀的刀号利用测量功能输入XD。（2）使外螺纹车刀的刀尖同端面在一条直线上，在刀补表Z中对应外螺纹车刀的刀号利用测量功能输入Z0。切断刀对刀找正如图1-15所示，对刀步骤如下。（1）用刀尖与车削过的外圆表面轻轻黏刀，在刀补表X中对应切断刀的刀号利用测量功能输入XD。（2）用刀尖与端面黏刀，当有微量切屑落下时，在刀补表Z中对应切断刀的刀号利用测量功能输入Z0。（1）外圆车刀、切断刀、螺纹车刀装刀要正确，车刀左外侧面要与刀架左侧平面对齐贴平。（2）1号基准刀将基准端面、外圆车好后，2号刀、3号刀等不必再车端面和外圆，在对刀时轻轻对准外圆和端面黏刀出屑输入相应数据即可。（3）对刀之前要返回参考点。三、对刀注意事项数控车床对刀操作1.内螺纹车刀如何对刀？2.内孔车刀如何对刀？思考与练习谢谢观看