數(shù)控機(jī)床的分類及典型軸類零件的加工

1、一. 數(shù)控機(jī)床的分類 1. 1按加工工藝方法分類 1金屬切削類數(shù)控機(jī)床 與傳統(tǒng)的車、銑、鉆、磨、齒輪加工相對應(yīng)的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床等。盡管這些數(shù)控機(jī)床在加工工藝方法上存在很大差別，具體的控制方式也各不相同，但機(jī)床的動作和運(yùn)動都是數(shù)字化控制的，具有較高的生產(chǎn)率和自動化程度。 在普通數(shù)控機(jī)床加裝一個刀庫和換刀裝置就成為數(shù)控加工中心機(jī)床。加工中心機(jī)床進(jìn)一步提高了普通數(shù)控機(jī)床的自動化程度和生產(chǎn)效率。例如銑、鏜、鉆加工中心，它是在數(shù)控銑床基礎(chǔ)上增加了一個容量較大的刀庫和自動換刀裝置形成的，工件一次裝夾后，可以對箱體零件的四面甚至五面大部分加工工序進(jìn)行銑、鏜

2、、鉆、擴(kuò)、鉸以及攻螺紋等多工序加工，特別適合箱體類零件的加工。加工中心機(jī)床可以有效地避免由于工件多次安裝造成的定位誤差，減少了機(jī)床的臺數(shù)和占地面積，縮短了輔助時間，大大提高了生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。 2特種加工類數(shù)控機(jī)床 除了切削加工數(shù)控機(jī)床以外，數(shù)控技術(shù)也大量用于數(shù)控電火花線切割機(jī)床、數(shù)控電火花成型機(jī)床、數(shù)控等離子弧切割機(jī)床、數(shù)控火焰切割機(jī)床以及數(shù)控激光加工機(jī)床等。 3板材加工數(shù)控機(jī)床 常見的應(yīng)用于金屬板材加工的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控壓力機(jī)、數(shù)控剪板機(jī)和數(shù)控折彎機(jī)等。 近年來，其它機(jī)械設(shè)備中也大量采用了數(shù)控技術(shù)，如數(shù)控多坐標(biāo)測量機(jī)、自動繪圖機(jī)及工業(yè)機(jī)器人等 1. 2按控制控制運(yùn)動軌跡分類 1點(diǎn)位控制數(shù)控

3、機(jī)床 位置的精確定位，在移動和定位過程中不進(jìn)行任何加工。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)只控制行程終點(diǎn)的坐標(biāo)值，不控制點(diǎn)與點(diǎn)之間的運(yùn)動軌跡，因此幾個坐標(biāo)軸之間的運(yùn)動無任何聯(lián)系?？梢詭讉€坐標(biāo)同時向目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動，也可以各個坐標(biāo)單獨(dú)依次運(yùn)動。 這類數(shù)控機(jī)床主要有數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控點(diǎn)焊機(jī)等。點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置稱為點(diǎn)位數(shù)控裝置。 2直線控制數(shù)控機(jī)床 直線控制數(shù)控機(jī)床可控制刀具或工作臺以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給速度，沿著平行于坐標(biāo)軸的方向進(jìn)行直線移動和切削加工，進(jìn)給速度根據(jù)切削條件可在一定范圍內(nèi)變化。 直線控制的簡易數(shù)控車床，只有兩個坐標(biāo)軸，可加工階梯軸。直線控制的數(shù)控銑床，有三個坐標(biāo)軸，可用于平面的銑削加工?，F(xiàn)

4、代組合機(jī)床采用數(shù)控進(jìn)給伺服系統(tǒng)，驅(qū)動動力頭帶有多軸箱的軸向進(jìn)給進(jìn)行鉆鏜加工，它也可算是一種直線控制數(shù)控機(jī)床。 數(shù)控鏜銑床、加工中心等機(jī)床，它的各個坐標(biāo)方向的進(jìn)給運(yùn)動的速度能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，兼有點(diǎn)位和直線控制加工的功能，這類機(jī)床應(yīng)該稱為點(diǎn)位/直線控制的數(shù)控機(jī)床。 3輪廓控制數(shù)控機(jī)床 輪廓控制數(shù)控機(jī)床能夠?qū)蓚€或兩個以上運(yùn)動的位移及速度進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制，使合成的平面或空間的運(yùn)動軌跡能滿足零件輪廓的要求。它不僅能控制機(jī)床移動部件的起點(diǎn)與終點(diǎn)坐標(biāo)，而且能控制整個加工輪廓每一點(diǎn)的速度和位移，將工件加工成要求的輪廓形狀。 常用的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床就是典型的輪廓控制數(shù)控機(jī)床。數(shù)控火焰切割機(jī)

5、、電火花加工機(jī)床以及數(shù)控繪圖機(jī)等也采用了輪廓控制系統(tǒng)。輪廓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要比點(diǎn)位/直線控系統(tǒng)更為復(fù)雜，在加工過程中需要不斷進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，然后進(jìn)行相應(yīng)的速度與位移控制。 現(xiàn)在計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置的控制功能均由軟件實(shí)現(xiàn)，增加輪廓控制功能不會帶來成本的增加。因此，除少數(shù)專用控制系統(tǒng)外，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置都具有輪廓控制功能。 1. 3按驅(qū)動裝置的特點(diǎn)分 1開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 這類控制的數(shù)控機(jī)床是其控制系統(tǒng)沒有位置檢測元件，伺服驅(qū)動部件通常為反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)或混合式伺服步進(jìn)電動機(jī)。數(shù)控系統(tǒng)每發(fā)出一個進(jìn)給指令，經(jīng)驅(qū)動電路功率放大后，驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個角度，再經(jīng)過齒輪減速裝置帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，通過絲杠螺母機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為移

6、動部件的直線位移。移動部件的移動速度與位移量是由輸入脈沖的頻率與脈沖數(shù)所決定的。此類數(shù)控機(jī)床的信息流是單向的，即進(jìn)給脈沖發(fā)出去后，實(shí)際移動值不再反饋回來，所以稱為開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。 開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。但是，系統(tǒng)對移動部件的實(shí)際位移量不進(jìn)行監(jiān)測，也不能進(jìn)行誤差校正。因此，步進(jìn)電動機(jī)的失步、步距角誤差、齒輪與絲杠等傳動誤差都將影響被加工零件的精度。開環(huán)控制系統(tǒng)僅適用于加工精度要求不很高的中小型數(shù)控機(jī)床，特別是簡易經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。 2閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 接對工作臺的實(shí)際位移進(jìn)行檢測，將測量的實(shí)際位移值反饋到數(shù)控裝置中，與輸入的指令位移值進(jìn)行比較，用差值對機(jī)床進(jìn)行控制，使移動部件

7、按照實(shí)際需要的位移量運(yùn)動，最終實(shí)現(xiàn)移動部件的精確運(yùn)動和定位。從理論上講，閉環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)動精度主要取決于檢測裝置的檢測精度，也與傳動鏈的誤差無關(guān)，因此其控制精度高。圖1-3所示的為閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)框圖。圖中A為速度傳感器、C為直線位移傳感器。當(dāng)位移指令值發(fā)送到位置比較電路時，若工作臺沒有移動，則沒有反饋量，指令值使得伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)動，通過A將速度反饋信號送到速度控制電路，通過C將工作臺實(shí)際位移量反饋回去，在位置比較電路中與位移指令值相比較，用比較后得到的差值進(jìn)行位置控制，直至差值為零時為止。這類控制的數(shù)控機(jī)床，因把機(jī)床工作臺納入了控制環(huán)節(jié)，故稱為閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。 閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床的定位精度高

8、，但調(diào)試和維修都較困難，系統(tǒng)復(fù)雜，成本高。 3半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床是在伺服電動機(jī)的軸或數(shù)控機(jī)床的傳動絲杠上裝有角位移電流檢測裝置（如光電編碼器等），通過檢測絲杠的轉(zhuǎn)角間接地檢測移動部件的實(shí)際位移，然后反饋到數(shù)控裝置中去，并對誤差進(jìn)行修正。通過測速元件A和光電編碼盤B可間接檢測出伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而推算出工作臺的實(shí)際位移量，將此值與指令值進(jìn)行比較，用差值來實(shí)現(xiàn)控制。由于工作臺沒有包括在控制回路中，因而稱為半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。 半閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試比較方便，并且具有很好的穩(wěn)定性。目前大多將角度檢測裝置和伺服電動機(jī)設(shè)計(jì)成一體，這樣，使結(jié)構(gòu)更加緊湊。 4混合控制數(shù)控機(jī)床 將以上

9、三類數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)結(jié)合起來，就形成了混合控制數(shù)控機(jī)床?；旌峡刂茢?shù)控機(jī)床特別適用于大型或重型數(shù)控機(jī)床，因?yàn)榇笮突蛑匦蛿?shù)控機(jī)床需要較高的進(jìn)給速度與相當(dāng)高的精度，其傳動鏈慣量與力矩大，如果只采用全閉環(huán)控制，機(jī)床傳動鏈和工作臺全部置于控制閉環(huán)中，閉環(huán)調(diào)試比較復(fù)雜?；旌峡刂葡到y(tǒng)又分為兩種形式： （1）開環(huán)補(bǔ)償型。它的基本控制選用步進(jìn)電動機(jī)的開環(huán)伺服機(jī)構(gòu)，另外附加一個校正電路。用裝在工作臺的直線位移測量元件的反饋信號校正機(jī)械系統(tǒng)的誤差。 （2）半閉環(huán)補(bǔ)償型。它是用半閉環(huán)控制方式取得高精度控制，再用裝在工作臺上的直線位移測量元件實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)修正，以獲得高速度與高精度的統(tǒng)一。其中A是速度測量元件（如測速發(fā)電機(jī)）

10、，B是角度測量元件，C是直線位移測量元件。 二. 典型軸類零件的加工 1零件圖工藝分析 該零件表面由圓柱、圓錐、順圓弧、逆圓弧及螺紋等表面組成。其中多個直徑尺寸有較嚴(yán)的尺寸精度和表面粗糙度等要求,機(jī)器人；球面S50?的尺寸公差還兼有控制該球面形狀（線輪廓）誤差的作用。尺寸標(biāo)注完整，輪廓描述清楚。零件材料為45鋼，無熱處理和硬度要求。 通過上述分析，可采用以下幾點(diǎn)工藝措施。 對圖樣上給定的幾個精度要求較高的尺寸，因其公差數(shù)值較小，故編程時不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。 在輪廓曲線上，有三處為圓弧，其中兩處為既過象限又改變進(jìn)給方向的輪廓曲線，因此在加工時應(yīng)進(jìn)行機(jī)械間隙補(bǔ)償，以保證輪廓曲線的

11、準(zhǔn)確性。 為便于裝夾，坯件左端應(yīng)預(yù)先車出夾持部分（雙點(diǎn)畫線部分），右端面也應(yīng)先粗車出并鉆好中心孔。毛坯選60?棒料。 2選擇設(shè)備 根據(jù)被加工零件的外形和材料等條件，選用TND360數(shù)控車床。 3確定零件的定位基準(zhǔn)和 定位基準(zhǔn) 確定坯料軸線和左端大端面（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)）為定位基準(zhǔn)。 裝夾方法 左端采用三爪自定心卡盤定心夾緊，右端采用活動頂尖支承的裝夾方式。 4確定加工順序及進(jìn)給路線 加工順序按由粗到精、由近到遠(yuǎn)（由右到左）的原則確定。即先從右到左進(jìn)行粗車（留0.25?精車余量），然后從右到左進(jìn)行精車，最后車削螺紋。 TND360數(shù)控車床具有粗車循環(huán)和車螺紋循環(huán)功能，只要正確使用編程指令，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)就

12、會自動確定其進(jìn)給路線，因此，該零件的粗車循環(huán)和車螺紋循環(huán)不需要人為確定其進(jìn)給路線（但精車的進(jìn)給路線需要人為確定）。該零件從右到左沿零件表面輪廓精車進(jìn)給，如圖2所示。 圖2 精車輪廓進(jìn)給路線 5刀具選擇 選用5?中心鉆鉆削中心孔。 粗車及平端面選用900硬質(zhì)合金右偏刀，為防止副后刀面與工件輪廓干涉（可用作圖法檢驗(yàn)），副偏角不宜太小，選=350。 精車選用900硬質(zhì)合金右偏刀，車螺紋選用硬質(zhì)合金600外螺紋車刀，刀尖圓弧半徑應(yīng)小于輪廓最小圓角半徑，取r=0.150.2?。 將所選定的刀具參數(shù)填入數(shù)控加工刀具卡片中（見表1），以便編程和操作管理。 表1 數(shù)控加工刀具卡片 產(chǎn)品名稱或代號 ×

13、×× 零件名稱 典型軸 零件圖號 ××× 序號 刀具號 刀具規(guī)格名稱 數(shù)量 加工表面 備注 1 T01 5中心鉆 1 鉆5 mm中心孔 2 T02 硬質(zhì)合金900外圓車刀 1 車端面及粗車輪廓 右偏刀 2 T03 硬質(zhì)合金900外圓車刀 1 精車輪廓 右偏刀 3 T04 硬質(zhì)合金600外螺紋車刀 1 車螺紋 編制 ××× 審核 ××× 批準(zhǔn) ××× 共 頁 第 頁 6切削用量選擇 背吃刀量的選擇 輪廓粗車循環(huán)時選ap=3 ?，精車ap=0.25?；螺紋粗車

14、時選ap= 0.4 ?，逐刀減少，精車ap=0.1?。 主軸轉(zhuǎn)速的選擇 車直線和圓弧時，選粗車切削速度vc=90m/min、精車切削速度vc=120m/min，然后利用公式vc=dn/1000計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速n（粗車直徑D=60 ?，精車工件直徑取平均值）：粗車500r/min、精車1200 r/min。車螺紋時，參照式（5-1）計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速n =320 r/min. 進(jìn)給速度的選擇 選擇粗車、精車每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，再根據(jù)加工的實(shí)際情況確定粗車每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為0.4?/r,micro motor，精車每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為0.15?/r，最后根據(jù)公式vf = nf計(jì)算粗車、精車進(jìn)給速度分別為200 ? /min和18

15、0 ?/min。 綜合前面分析的各項(xiàng)內(nèi)容，并將其填入表2所示的數(shù)控加工工藝卡片。此表是編制加工程序的主要依據(jù)和操作人員配合數(shù)控程序進(jìn)行數(shù)控加工的指導(dǎo)性文件。主要內(nèi)容包括：工步順序、工步內(nèi)容、各工步所用的刀具及切削用量等。 表2 典型軸類零件數(shù)控加工工藝卡片 單位名稱 ××× 產(chǎn)品名稱或代號 零件名稱 零件圖號 ××× 典型軸 ××× 工序號 程序編號 夾具名稱 使用設(shè)備 車間 001 ××× 三爪卡盤和活動頂尖 TND360數(shù)控車床 工步號 工步內(nèi)容 刀具號 刀具規(guī)格 / m

16、m 主軸轉(zhuǎn)速 /r.m1 進(jìn)給速度 /mm.m1 背吃刀量/ mm 備注 1 平端面 T02 25×25 500 手動 2 鉆中心孔 T01 5 950 手動 3 粗車輪廓 T02 25×25 500 200 7零件精加工工序 N0010 G50 X150.0 Z200.0; N0020 G00 X60.0 Z1.0 S320 T0202 M08 M03; N0030 G71 P0040 Q0050 U1.0 W0.5 D4.0 ; N0040 G00 X24.0 S320; G00 X24.0 S320; G01 X29.85 W2.925 F0.15; W16.15;

17、X26.0. W1.925; W5; X36.0 W10.0; W10.0; G02 X30.0 Z9.0 I12.0 K9.0; G02 X40.0 Z69.0 I20.0 K15.0; G03 X40.0 Z99.0 I20.0 K15.0; G02 X34.0 Z108.0 I12.0 K9.0; G01 W5.0; X56.0 W41.0; N0050 W11.0; N0055 G00 X150.0 Z200.0 M05 T0200 M09; N0056 T0303 M08 M03; N0060 G70 P0040 Q0050; N0070 G00 X150.0 Z200.0 M05

18、T0300 M09; N0080 T0404 S320 M03 M08; N0090 G00 X36.0 Z3.0; N0100 G92 X29.05 Z22.0 F3.0; N0110 X29.05; N0120 X28.75; N0130 X28.45; N0140 X28.25; N0150 X28.05; N0155 X28.05; N0160 G00 X36.0 Z4.5; N0170 G92 X29.45 Z22.0 F3.0; N0180 X29.05; N0190 X28.75; N0200 X28.45; N0210 X28.25; N0210 X28.05; N0220 X

19、28.05; N0230 G00 X150.0 Z200.0 T0400 M05 M09; N0240 M30； 我們不僅要學(xué)會做,機(jī)械傳動系統(tǒng)，而且還要做得更好，注意和改正工作中的問題： 三.數(shù)控機(jī)床零件加工前的準(zhǔn)備 近年來，為了適應(yīng)市場需要，不少職業(yè)技術(shù)學(xué)校相繼開設(shè)了數(shù)控技術(shù)方面的專業(yè)。我校也于去年購置了兩臺經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床和一臺數(shù)控床身銑床并配置華興數(shù)控仿真軟件（機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)是南京華興數(shù)控操作系統(tǒng)）以滿足數(shù)控教學(xué)的要求。通過幾個學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐，深感要做好數(shù)控機(jī)床操作，零件加工前的準(zhǔn)備工作相當(dāng)重要。 1、零件的加工程序編寫及校驗(yàn) 在數(shù)控機(jī)床上加工零件，不管數(shù)控機(jī)床使用的是何種操作系統(tǒng)，必須要

20、有與數(shù)控機(jī)床相適應(yīng)的數(shù)控加工程序。首先，學(xué)生根據(jù)教師給出的零件圖自行編制加工程序。在編寫加工程序的時候先分析零件圖，根據(jù)零件圖的技術(shù)要求來分析加工工藝路線，確定加工步驟，合理選擇加工中每一道工序中要使用的刀具以及加工中的切削用量參數(shù)，并進(jìn)行與數(shù)控加工程序相關(guān)的數(shù)學(xué)處理。在數(shù)學(xué)處理時會出現(xiàn)一些繁瑣的坐標(biāo)計(jì)算問題，為簡化計(jì)算和縮短計(jì)算時間，我們讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)模擬房內(nèi)利用AutoCAD軟件先繪制零件圖，再利用AutoCAD軟件的查詢命令予以解決并記下數(shù)據(jù)。通過工藝分析與數(shù)學(xué)計(jì)算，再根據(jù)所確定的工藝路線與零件加工步驟來編寫程序。在編寫完數(shù)控加工程序之后，利用數(shù)控機(jī)床制造商提供的配套數(shù)控仿真教學(xué)軟件在計(jì)

21、算機(jī)模擬室進(jìn)行反復(fù)校驗(yàn)和仿真模擬，以檢查程序的正確性，同時，對坐標(biāo)數(shù)值、進(jìn)給量、刀補(bǔ)值等參數(shù)進(jìn)一步處理，以適應(yīng)實(shí)際加工需要。 為什么要這樣做呢？因?yàn)橐话懵殬I(yè)技術(shù)學(xué)校受經(jīng)費(fèi)等原因限制，數(shù)控機(jī)床數(shù)量較少，學(xué)生要同時上數(shù)控機(jī)床校驗(yàn)不太可能，況且時間拖得長不利于教學(xué)。另一方面，通過校驗(yàn)還可以使學(xué)生在數(shù)控機(jī)床操作之前熟悉數(shù)控加工軟件的使用方法以及熟悉數(shù)控機(jī)床的操作面板，為下一步的數(shù)控機(jī)床操作打好基礎(chǔ)。最后，教師對每個學(xué)生編制的加工程序做全面細(xì)致的審核，確定最終加工程序。教師審核的內(nèi)容主要是程序結(jié)構(gòu)的合理性、走刀線路、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量、吃刀深度以及刀具的選擇等，在審核的同時為學(xué)生提出建設(shè)性的修改意見，使學(xué)

22、生知道為什么要這樣修改，不改會造成什么后果，程序確定之后，及時將程序記下以備操作。 2、加工材料及刀具、夾具的準(zhǔn)備 程序準(zhǔn)備僅僅是第一步，程序校驗(yàn)通過以后，接下來就是加工材料及刀具和夾具的準(zhǔn)備。這一步工作做得如何，將直接影響到數(shù)控操作的最終效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，因此要認(rèn)真做好。 目前，職業(yè)技術(shù)學(xué)校供數(shù)控機(jī)床操作教學(xué)用的材料主要是鋁材、尼龍棒、鋼材、石蠟、硬木砧板等，選用的材料要能最大限度地滿足數(shù)控操作教學(xué)的要求，同時要考慮經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)我校的實(shí)際情況，我們選擇鋁和石蠟作為車床和銑床的加工材料。刀具的選擇則要根據(jù)被加工材料的表面形狀、材質(zhì)等來選擇，由于我們所選用的這些材料沒有很高的硬度，故對刀具無

23、特別要求，選用普通刀具即可。但在加工時由于零件的形狀和技術(shù)要求不同，要選擇不同類型的刀具來加工，例如加工三角形螺紋要選擇三角螺紋車刀，加工圓弧則要選擇圓弧到或者是尖刀來進(jìn)行加工等，合理的選擇加工刀具是加工好零件的基本保證。夾具的選擇比較簡單，如在數(shù)控車床上加工鋁棒和石蠟棒，鋁棒和石蠟棒直接由三爪自定心卡盤夾緊即可；而在銑床上加工時，只要按普通銑床的要求，用壓板將鋁或石蠟板固定在工作臺上或機(jī)用平口鉗夾緊就可以了，夾緊力的控制以在加工過程中工件不發(fā)生移動為宜。 但是在實(shí)際數(shù)控機(jī)床加工應(yīng)用中，要綜合考慮數(shù)控機(jī)床的技術(shù)要求、夾具的特點(diǎn)、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其他相關(guān)因素來正確選用刀具和

24、夾具，而在學(xué)習(xí)過程中要求學(xué)生把石蠟材料看成是金屬材料來進(jìn)行加工，用加工金屬材料的切削參數(shù)來加工石蠟材料，在加工過程中合理分配加工余量，將粗加工和精加工進(jìn)行區(qū)分。通過以上做法，加工出的工件符合圖紙要求，效果良好，達(dá)到了數(shù)控機(jī)床操作的目的。 3、數(shù)控機(jī)床的調(diào)整與對刀 數(shù)控加工程序編寫完和零件材料準(zhǔn)備好以及選擇了恰當(dāng)?shù)牡毒吆?，要對?shù)控機(jī)床進(jìn)行調(diào)整、潤滑、檢查等工作，確保數(shù)控機(jī)床的性能。然后再進(jìn)行對刀，使數(shù)控機(jī)床上每一把刀具的刀位點(diǎn)在刀架轉(zhuǎn)位后或換刀后，每把刀的刀位點(diǎn)的位置都重合在同一點(diǎn)。在對刀完成后即進(jìn)行零件的試加工，以檢驗(yàn)程序與對刀的精確性，如果試加工的零件的尺寸精度與形位公差不符合圖紙要求，則要

25、進(jìn)行刀具偏差的微量修調(diào)，然后再進(jìn)行試加工，一直到所加工的零件符合圖紙要求。通過試加工以后，就可以對該零件進(jìn)行批量加工了。一個數(shù)控加工的零件是否合格，數(shù)控機(jī)床的對刀起到關(guān)鍵的作用，也就是說所加工的零件是否合格的基本保證是對刀要準(zhǔn)確。 4、安全教育工作 時時不忘安全，牢記安全第一的宗旨。針對機(jī)械加工的特點(diǎn)，在操作前進(jìn)行安全教育是重要的。要求學(xué)生嚴(yán)格遵守?cái)?shù)控實(shí)驗(yàn)室管理制度、數(shù)控機(jī)床安全操作規(guī)程。同時我們還以一些因違反操作規(guī)程而造成傷亡的典型案例來教育學(xué)生，要求學(xué)生在操作過程中要嚴(yán)肅、認(rèn)真和細(xì)心，從而增強(qiáng)了學(xué)生的安全意識。在上機(jī)前我們還將數(shù)控機(jī)床操作步驟以講義的形式分發(fā)給學(xué)生，要求學(xué)生細(xì)心領(lǐng)會和掌握，

26、學(xué)生在數(shù)控機(jī)床操作過程中一定要按操作規(guī)程要求去做，確保不發(fā)生過安全事故。 四. 我國數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展史 1.我國從1958年起，由一批科研院所，高等學(xué)校和少數(shù)機(jī)床廠起步進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)的研制和開發(fā)。由于受到當(dāng)時國產(chǎn)mini gear box元器件水平低，部門經(jīng)濟(jì)等的制約，未能取得較大的發(fā)展。 2.在改革開放后，我國數(shù)控技術(shù)才逐步取得實(shí)質(zhì)性的發(fā)展。經(jīng)過“六五"(81-85年)的引進(jìn)國外技術(shù)，“七五”(86-90年)的消化吸收和“八五”(91一-95年)國家組織的科技攻關(guān)，才使得我國的數(shù)控技術(shù)有了質(zhì)的飛躍，當(dāng)時通過國家攻關(guān)驗(yàn)收和鑒定的產(chǎn)品包括北京珠峰公司的中華I型，華中數(shù)控公司的華中I型和沈陽

27、高檔數(shù)控國家工程研究中心的藍(lán)天I型，以及其他通過“國家機(jī)床質(zhì)量監(jiān)督測試中心”測試合格的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)如南京四開公司的產(chǎn)品。 3.我國數(shù)控機(jī)床制造業(yè)在80年代曾有過高速發(fā)展的階段，許多機(jī)床廠從傳統(tǒng)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)向數(shù)控化產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型。但總的來說，技術(shù)水平不高，質(zhì)量不佳，所以在90年代初期面臨國家經(jīng)濟(jì)由計(jì)劃性經(jīng)濟(jì)向市場經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)移調(diào)整，經(jīng)歷了幾年最困難的蕭條時期，那時生產(chǎn)能力降到50%，庫存超過4個月。從1 9 9 5年“九五”以后國家從擴(kuò)大內(nèi)需啟動機(jī)床市場，加強(qiáng)限制進(jìn)口數(shù)控設(shè)備的審批，投資重點(diǎn)支持關(guān)鍵數(shù)控系統(tǒng)、設(shè)備、技術(shù)攻關(guān)，對數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)起到了很大的促進(jìn)作用，尤其是在1 9 9 9年以后，國家向國防工業(yè)及關(guān)鍵

28、民用工業(yè)部門投入大量技改資金，使數(shù)控設(shè)備制造市場一派繁榮。 四(2). 數(shù)控車的工藝和工裝削 數(shù)控車床加工的工藝與普通車床的加工工藝類似，但由于數(shù)控車床是一次裝夾，連續(xù)自動加工完成所有車削工序，因而應(yīng)注意以下幾個方面。 1. 合理選擇切削用量 對于高效率的金屬切削加工來說，被加工材料、切削工具、切削條件是三大要素。這些決定著加工時間、刀具壽命和加工質(zhì)量。經(jīng)濟(jì)有效的加工方式必然是合理的選擇了切削條件。 切削條件的三要素：切削速度、進(jìn)給量和切深直接引起刀具的損傷。伴隨著切削速度的提高，刀尖溫度會上升，會產(chǎn)生機(jī)械的、化學(xué)的、熱的磨損。切削速度提高20%，刀具壽命會減少1/2。 進(jìn)給條件與刀具后面磨損

29、關(guān)系在極小的范圍內(nèi)產(chǎn)生。但進(jìn)給量大，切削溫度上升，后面磨損大。它比切削速度對刀具的影響小。切深對刀具的影響雖然沒有切削速度和進(jìn)給量大，但在微小切深切削時，被切削材料產(chǎn)生硬化層，同樣會影響刀具的壽命。 用戶要根據(jù)被加工的材料、硬度、切削狀態(tài)、材料種類、進(jìn)給量、切深等選擇使用的切削速度。 最適合的加工條件的選定是在這些因素的基礎(chǔ)上選定的。有規(guī)則的、穩(wěn)定的磨損達(dá)到壽命才是理想的條件。 然而，在實(shí)際作業(yè)中，刀具壽命的選擇與刀具磨損、被加工尺寸變化、表面質(zhì)量、切削噪聲、加工熱量等有關(guān)。在確定加工條件時，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行研究。對于不銹鋼和耐熱合金等難加工材料來說，可以采用冷卻劑或選用剛性好的刀刃。 2

30、. 合理選擇刀具 1) 粗車時，要選強(qiáng)度高、耐用度好的刀具，以便滿足粗車時大背吃刀量、大進(jìn)給量的要求。 2) 精車時，要選精度高、耐用度好的刀具，以保證加工精度的要求。 3) 為減少換刀時間和方便對刀，應(yīng)盡量采用機(jī)夾刀和機(jī)夾刀片。 3. 合理選擇夾具 1) 盡量選用通用夾具裝夾工件，避免采用專用夾具； 2) 零件定位基準(zhǔn)重合，以減少定位誤差。 4. 確定加工路線 加工路線是指數(shù)控機(jī)床加工過程中，刀具相對零件的運(yùn)動軌跡和方向。 1) 應(yīng)能保證加工精度和表面粗糙要求； 2) 應(yīng)盡量縮短加工路線，減少刀具空行程時間。 5. 加工路線與加工余量的聯(lián)系 目前，在數(shù)控車床還未達(dá)到普及使用的條件下，一般應(yīng)把

31、毛坯上過多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。如必須用數(shù)控車床加工時，則需注意程序的靈活安排。 6. 夾具安裝要點(diǎn) 目前液壓卡盤和液壓夾緊油缸的連接是靠拉桿實(shí)現(xiàn)的，如圖1。液壓卡盤夾緊要點(diǎn)如下：首先用搬手卸下液壓油缸上的螺帽，卸下拉管，并從主軸后端抽出，再用搬手卸下卡盤固定螺釘，即可卸下卡盤。 四(3). 進(jìn)行有效合理的車削加工 有效節(jié)省加工時間 Index公司的G200車削中心集成化加工單元具有模塊化、大功率雙主軸、四軸聯(lián)動的功能，從而使加工時間進(jìn)一步縮短。與其他借助于工作軸進(jìn)行裝夾的概念相反，該產(chǎn)品運(yùn)用集成智能加工單元可以使工件自動裝夾到位并進(jìn)行加工。換言之，自動裝夾

32、時，不會影響另一主軸的加工，這一特點(diǎn)可以縮短大約10的加工時間。 此外，四軸加工非常迅速，可以同時有兩把刀具進(jìn)行加工。當(dāng)機(jī)床是成對投入使用的時候，效率的提高更為明顯。也就是說，常規(guī)車削和硬車可以并行設(shè)置兩臺機(jī)床。 常規(guī)車削和硬車之間的不同點(diǎn)僅僅在于刀架和集中恒溫冷卻液系統(tǒng)。但與常規(guī)加工不同的是：常規(guī)加工可用兩個刀架和一個尾架進(jìn)行加工；而硬車時只能使用一個刀架。在兩種類型的機(jī)床上都可進(jìn)行干式硬加工，只是工藝方案的制造者需要精心設(shè)計(jì)平衡的節(jié)拍時間，而Index機(jī)床提供的模塊結(jié)構(gòu)使其具有更強(qiáng)的靈活性。 以高精度提高生產(chǎn)率 隨著生產(chǎn)效率的不斷提高，用戶對于精度也提出了很高的要求。采用G200車削中心進(jìn)

33、行加工時，冷啟動后最多需要加工4個工件，就可以達(dá)到±6mm的公差。加工過程中，精度通常保持在2mm。所以Index公司提供給客戶的是高精度、高效率的完整方案，而提供這種高精度的方案，需要精心選擇主軸、軸承等功能部件。 G200車削中心在德國寶馬Landshut公司汽車制造廠的應(yīng)用中取得了良好的效果。該廠不僅生產(chǎn)發(fā)動機(jī)，而且還生產(chǎn)由輕金屬鑄造而成的零部件、車內(nèi)塑料裝飾件和轉(zhuǎn)向軸。質(zhì)量監(jiān)督人員認(rèn)為，其加工精度非常精確：連續(xù)公差帶為±15mm，軸承座公差為±6.5mm。 此外，加工的萬向節(jié)使用了Index公司全自動智能加工單元。首批的兩臺車削中心用來進(jìn)行工件打號之前的預(yù)

34、加工，加工后進(jìn)行在線測量，然后通過傳送帶送出進(jìn)行滾齒、清洗和淬火處理。最后一道工序中，采用了第二個Index加工系統(tǒng)。由兩臺G200車削中心對轉(zhuǎn)向節(jié)的軸承座進(jìn)行硬車。在機(jī)床內(nèi)完成在線測量，然后送至卸料單元。集成的加工單元完全融合到車間的布局之中，符合人類工程學(xué)要求，占地面積大大減少，并且只需兩名員工看管制造單元即可。 四(4). 數(shù)控車削加工中妙用G00及保證尺寸精度的技巧 數(shù)控車削加工技術(shù)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造行業(yè)，如何高效、合理、按質(zhì)按量完成工件的加工，每個從事該行業(yè)的工程技術(shù)人員或多或少都有自己的經(jīng)驗(yàn)。筆者從事數(shù)控教學(xué)、培訓(xùn)及加工工作多年，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)與技巧，現(xiàn)以廣州數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的G

35、SK980T系列機(jī)床為例，介紹幾例數(shù)控車削加工技巧。 一、程序首句妙用G00的技巧 目前我們所接觸到的教科書及數(shù)控車削方面的技術(shù)書籍，程序首句均為建立工件坐標(biāo)系，即以G50 X Z作為程序首句。根據(jù)該指令，可設(shè)定一個坐標(biāo)系，使刀具的某一點(diǎn)在此坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值為(X Z)(本文工件坐標(biāo)系原點(diǎn)均設(shè)定在工件右端面)。采用這種方法編寫程序，對刀后，必須將刀移動到G50設(shè)定的既定位置方能進(jìn)行加工，找準(zhǔn)該位置的過程如下。 1. 對刀后，裝夾好工件毛坯； 2. 主軸正轉(zhuǎn)，手輪基準(zhǔn)刀平工件右端面A； 3. Z軸不動，沿X軸釋放刀具至C點(diǎn)，輸入G50 Z0，電腦記憶該點(diǎn)； 4. 程序錄入方式，輸入G01 W-8

36、 F50，將工件車削出一臺階； 5. X軸不動，沿Z軸釋放刀具至C點(diǎn)，停車測量車削出的工件臺階直徑，輸入G50 X，電腦記憶該點(diǎn)； 6. 程序錄入方式下，輸入G00 X Z，刀具運(yùn)行至編程指定的程序原點(diǎn)，再輸入G50 X Z，電腦記憶該程序原點(diǎn)。 上述步驟中，步驟6即刀具定位在XZ處至關(guān)重要，否則，工件坐標(biāo)系就會被修改，無法正常加工工件。有過加工經(jīng)驗(yàn)的人都知道，上述將刀具定位到X&alpha,GM37-3530;Z處的過程繁瑣，一旦出現(xiàn)意外，X或Z軸無伺服，跟蹤出錯，斷電等情況發(fā)生，系統(tǒng)只能重啟，重啟后系統(tǒng)失去對G50設(shè)定的工件坐標(biāo)值的記憶，“復(fù)位、回零運(yùn)行”不再起作用，需重新將刀具運(yùn)

37、行至XZ位置并重設(shè)G50。如果是批量生產(chǎn)，加工完一件后，回G50起點(diǎn)繼續(xù)加工下一件，在操作過程中稍有失誤，就可能修改工件坐標(biāo)系。鑒于上述程序首句使用G50建立工件坐標(biāo)系的種種弊端，筆者想辦法將工件坐標(biāo)系固定在機(jī)床上，將程序首句G50 XZ改為G00 X Z后，問題迎刃而解。其操作過程只需采用上述找G50過程的前五步，即完成步驟1、2、3、4、5后，將刀具運(yùn)行至安全位置，調(diào)出程序，按自動運(yùn)行即可。即使發(fā)生斷電等意外情況，重啟系統(tǒng)后，在編輯方式下將光標(biāo)移至能安全加工又不影響工件加工進(jìn)程的程序段，按自動運(yùn)行方式繼續(xù)加工即可。上述程序首句用 G00代替G50的實(shí)質(zhì)是將工件坐標(biāo)系固定在機(jī)床上，不再囿于G

38、50 X Z程序原點(diǎn)的限制，不改變工件坐標(biāo)系，操作簡單，可靠性強(qiáng)，收到了意想不到的效果。中國金屬加工在線 二、控制尺寸精度的技巧 1. 修改刀補(bǔ)值保證尺寸精度 由于第一次對刀誤差或者其他原因造成工件誤差超出工件公差，不能滿足加工要求時，可通過修改刀補(bǔ)使工件達(dá)到要求尺寸，保證徑向尺寸方法如下： a. 絕對坐標(biāo)輸入法 根據(jù)“大減小，小加大”的原則，在刀補(bǔ)001004處修改。如用2號切斷刀切槽時工件尺寸大了0.1mm，而002處刀補(bǔ)顯示是X3.8，則可輸入X3.7，減少2號刀補(bǔ)。 b. 相對坐標(biāo)法 如上例，002刀補(bǔ)處輸入U-0.1，亦可收到同樣的效果。 同理，對于軸向尺寸的控制亦如此類推。如用1號

39、外圓刀加工某處軸段，尺寸長了0.1mm，可在001刀補(bǔ)處輸入W0.1。 2. 半精加工消除絲桿間隙影響保證尺寸精度 對于大部分?jǐn)?shù)控車床來說，使用較長時間后，由于絲桿間隙的影響，加工出的工件尺寸經(jīng)常出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。這時，我們可在粗加工之后，進(jìn)行一次半精加工消除絲桿間隙的影響。如用1號刀G71粗加工外圓之后，可在001刀補(bǔ)處輸入U0.3，調(diào)用G70精車一次，停車測量后，再在001刀補(bǔ)處輸入U-0.3，再次調(diào)用G70精車一次。經(jīng)過此番半精車，消除了絲桿間隙的影響，保證了尺寸精度的穩(wěn)定。 3. 程序編制保證尺寸精度 a. 絕對編程保證尺寸精度 編程有絕對編程和相對編程。相對編程是指在加工輪廓曲線上，

40、各線段的終點(diǎn)位置以該線段起點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)而確定的坐標(biāo)系。也就是說，相對編程的坐標(biāo)原點(diǎn)經(jīng)常在變換，連續(xù)位移時必然產(chǎn)生累積誤差，絕對編程是在加工的全過程中，均有相對統(tǒng)一的基準(zhǔn)點(diǎn)，即坐標(biāo)原點(diǎn)，故累積誤差較相對編程小。數(shù)控車削工件時，工件徑向尺寸的精度一般比軸向尺寸精度高，故在編寫程序時，徑向尺寸最好采用絕對編程，考慮到加工及編寫程序的方便，軸向尺寸常采用相對編程，但對于重要的軸向尺寸，最好采用絕對編程。 b. 數(shù)值換算保證尺寸精度 很多情況下，圖樣上的尺寸基準(zhǔn)與編程所需的尺寸基準(zhǔn)不一致，故應(yīng)先將圖樣上的基準(zhǔn)尺寸換算為編程坐標(biāo)系中的尺寸。如圖2b中，除尺寸13.06mm外，其余均屬直接按圖2a標(biāo)注尺寸經(jīng)

41、換算后而得到的編程尺寸。其中， 29.95mm、16mm及60.07mm三個尺寸為分別取兩極限尺寸平均值后得到的編程尺寸。 4. 修改程序和刀補(bǔ)控制尺寸 數(shù)控加工中，我們經(jīng)常碰到這樣一種現(xiàn)象：程序自動運(yùn)行后，停車測量，發(fā)現(xiàn)工件尺寸達(dá)不到要求，尺寸變化無規(guī)律。如用1號外圓刀加工圖3所示工件，經(jīng)粗加工和半精加工后停車測量，各軸段徑向尺寸如下：30.06mm、23.03mm及16.02mm。對此，筆者采用修改程序和刀補(bǔ)的方法進(jìn)行補(bǔ)救，方法如下： a. 修改程序 原程序中的X30不變，X23改為X23.03，X16改為X16.04，這樣一來，各軸段均有超出名義尺寸的統(tǒng)一公差0.06mm； b. 改刀補(bǔ)

42、 在1號刀刀補(bǔ)001處輸入U-0.06。 經(jīng)過上述程序和刀補(bǔ)雙管齊下的修改后，再調(diào)用精車程序，工件尺寸一般都能得到有效的保證。 數(shù)控車削加工是基于數(shù)控程序的自動化加工方式，實(shí)際加工中，操作者只有具備較強(qiáng)的程序指令運(yùn)用能力和豐富的實(shí)踐技能，方能編制出高質(zhì)量的加工程序，加工出高質(zhì)量的工件。 四(5). 數(shù)控機(jī)床故障排除方法及其注意事項(xiàng) 由于經(jīng)常參加維修任務(wù)，有些維修經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)結(jié)合有關(guān)理論方面的闡述，在以下列出，希望拋磚引玉。 一、故障排除方法 （1）初始化復(fù)位法：一般情況下，由于瞬時故障引起的系統(tǒng)報警，可用硬件復(fù)位或開關(guān)系統(tǒng)電源依次來清除故障，若系統(tǒng)工作存貯區(qū)由于掉電，拔插線路板或電池欠壓造成混亂，

43、則必須對系統(tǒng)進(jìn)行初始化清除，清除前應(yīng)注意作好數(shù)據(jù)拷貝記錄，若初始化后故障仍無法排除，則進(jìn)行硬件診斷。 （2）參數(shù)更改，程序更正法：系統(tǒng)參數(shù)是確定系統(tǒng)功能的依據(jù)，參數(shù)設(shè)定錯誤就可能造成系統(tǒng)的故障或某功能無效。有時由于用戶程序錯誤亦可造成故障停機(jī)，對此可以采用系統(tǒng)的塊搜索功能進(jìn)行檢查，改正所有錯誤，以確保其正常運(yùn)行。 （3）調(diào)節(jié)，最佳化調(diào)整法：調(diào)節(jié)是一種最簡單易行的辦法。通過對電位計(jì)的調(diào)節(jié)，修正系統(tǒng)故障。如某廠維修中，其系統(tǒng)顯示器畫面混亂，經(jīng)調(diào)節(jié)后正常。如在某廠，其主軸在啟動和制動時發(fā)生皮帶打滑，原因是其主軸負(fù)載轉(zhuǎn)矩大，而驅(qū)動裝置的斜升時間設(shè)定過小，經(jīng)調(diào)節(jié)后正常。 最佳化調(diào)整是系統(tǒng)地對伺服驅(qū)動系統(tǒng)與被拖動的機(jī)械系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最佳匹配的綜合調(diào)節(jié)方法，其辦法很簡單，用一臺多線記錄儀或具有存貯功能的雙蹤示波器，分別觀察指令和速度反饋或電流反饋的響應(yīng)關(guān)系。通過調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)和積分時間，來使伺