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數(shù)控車床

數(shù)控車床的選用與安裝

　　數(shù)控車床又稱為 CNC車床，即計(jì)算機(jī)數(shù)字控制車床，是目前國(guó)內(nèi)使用量zui大，覆蓋面zui廣的一種數(shù)控機(jī)床，約占數(shù)控機(jī)床總數(shù)的25%。數(shù)控機(jī)床是集機(jī)械、電氣、液壓、氣動(dòng)、微電子和信息等多項(xiàng)技術(shù)為一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品。是機(jī)械制造設(shè)備中具有高精度、率、高自動(dòng)化和高柔性化等優(yōu)點(diǎn)的工作母機(jī)。數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機(jī)床產(chǎn)量和總擁有量的百分比是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一。數(shù)控車床是數(shù)控機(jī)床的主要品種之一，它在數(shù)控機(jī)床中占有非常重要的位置，幾十年來(lái)一直受到世界各國(guó)的普遍重視并得到了迅速的發(fā)展。

　　數(shù)控車床、車削中心，是一種高精度、率的自動(dòng)化機(jī)床。它具有廣泛的加工藝性能，可加工直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋。具有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)各種補(bǔ)償功能，并在復(fù)雜零件的批量生產(chǎn)中發(fā)揮 了良好的經(jīng)濟(jì)效果。合理選用數(shù)控車床，應(yīng)遵循如下原則：

一. 選用原則

　　1. 前期準(zhǔn)備

　　確定典型零件的工藝要求、加工工件的批量，擬定數(shù)控車床應(yīng)具有的功能是做好前期準(zhǔn)備，合理選用數(shù)控車床的前提條件 滿足典型零件的工藝要求

　　典型零件的工藝要求主要是零件的結(jié)構(gòu)尺寸、加工范圍和精度要求。根據(jù)精度要求，即工件的尺寸精度、定位精度和表面粗糙度的要求來(lái)選擇數(shù)控車床的控制精度。 根據(jù)可靠性來(lái)選擇，可靠性是提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的保證。數(shù)控機(jī)床的可靠性是指機(jī)床在規(guī)定條件下執(zhí)行其功能時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行而不出故障。即平均*時(shí)間長(zhǎng)，即使出了故障，短時(shí)間內(nèi)能恢復(fù)，重新投入使用。選擇結(jié)構(gòu)合理、制造精良，并已批量生產(chǎn)的機(jī)床。一般，用戶越多，數(shù)控系統(tǒng)的可靠性越高。

　　2.機(jī)床附件及刀具選購(gòu)

　　機(jī)床隨機(jī)附件、備件及其供應(yīng)能力、刀具，對(duì)已投產(chǎn)數(shù)控車床、車削中心來(lái)說(shuō)是十分重要的。選擇機(jī)床，需仔細(xì)考慮刀具和附件的配套性。

　　3.注重控制系統(tǒng)的同一性

　　生產(chǎn)廠家一般選擇同一廠商的產(chǎn)品，至少應(yīng)選購(gòu)?fù)粡S商的控制系統(tǒng)，這給維修工作帶來(lái)極大的便利。教學(xué)單位，由于需要學(xué)生見多識(shí)廣，選用不同的系統(tǒng)，配備各種仿真軟件是明智的選擇。

　　4.根據(jù)性能價(jià)格比來(lái)選擇

　　做到功能、精度不閑置、不浪費(fèi)，不要選擇和自己需要無(wú)關(guān)的功能。

　　5.機(jī)床的防護(hù)

　　需要時(shí)，機(jī)床可配備全封閉或半封閉的防護(hù)裝置、自動(dòng)排屑裝置。

　　在選擇數(shù)控車床、車削中心時(shí)，應(yīng)綜合考慮上述各項(xiàng)原則。

二. 安裝方法

　　1. 起吊和運(yùn)輸

　　機(jī)床的起吊和就位，應(yīng)使用制造廠提供的起吊工具，不允許采用其他方法進(jìn)行。不需要起吊工具，應(yīng)采用鋼絲繩按照說(shuō)明書規(guī)定部位起吊和就位。

　　2.基礎(chǔ)及位置

　　機(jī)床應(yīng)安裝在牢固的基礎(chǔ)上，位置應(yīng)遠(yuǎn)離振源；避免陽(yáng)光照射和熱輻射；放置在干燥的地方，避免潮濕和氣流的影響。機(jī)床附近若有振源，在基礎(chǔ)四周必須設(shè)置防振溝。

　　3.機(jī)床的安裝

　　機(jī)床放置于基礎(chǔ)上，應(yīng)在自由狀態(tài)下找平，然后將地腳螺栓均勻地鎖緊。對(duì)于普通機(jī)床，水平儀讀數(shù)不超過(guò)0.04/1000mm，對(duì)于高精度的機(jī)床，水平儀不超過(guò)0.02／1000mm。在測(cè)量安裝精度時(shí)，應(yīng)在恒定溫度下進(jìn)行，測(cè)量工具需經(jīng)一段定溫時(shí)間后再使用。機(jī)床安裝時(shí)應(yīng)竭力避免使機(jī)床產(chǎn)生強(qiáng)迫變形的安裝方法。機(jī)床安裝時(shí)不應(yīng)隨便拆下機(jī)床的某些部件，部件的拆卸可能導(dǎo)致機(jī)床內(nèi)應(yīng)力的重要新分配，從而影響機(jī)床精度。

4. 試運(yùn)轉(zhuǎn)前的準(zhǔn)備

　　機(jī)床幾何精度檢驗(yàn)合格后，需要對(duì)整機(jī)進(jìn)行清理。用浸有清洗劑的棉布或綢布，不得用棉紗或紗布。清洗掉機(jī)床出廠時(shí)為保護(hù)導(dǎo)軌面和加工面而涂的防銹油或防銹漆。清洗機(jī)床外表面上的灰塵。在各滑動(dòng)面及工作面涂以機(jī)床規(guī)定使滑油。

　　仔細(xì)檢查機(jī)床各部位是否按要求加了油，冷卻箱中是否加足冷卻液。機(jī)床液壓站、自動(dòng)間潤(rùn)滑裝置的油是否到油位批示器規(guī)定的部位。

　　檢查電氣控制箱中各開關(guān)及元器件是否正常，各插裝集成電路板是否到位。

　　通電啟動(dòng)集中潤(rùn)滑裝軒，使各潤(rùn)滑部位及潤(rùn)滑油路中充滿潤(rùn)滑油。做好機(jī)床各部件動(dòng)作前的一切準(zhǔn)備。

數(shù)控車床調(diào)試與驗(yàn)收

　　數(shù)控車床的驗(yàn)收應(yīng)按國(guó)家頒布實(shí)行的《數(shù)控臥式車床制造與驗(yàn)收技術(shù)要求》進(jìn)行，在驗(yàn)收過(guò)程中，如發(fā)生爭(zhēng)執(zhí)，應(yīng)以國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，通過(guò)協(xié)商解決。

一. 開箱驗(yàn)收

　　按隨機(jī)裝箱單和合同中特定附件清單對(duì)箱內(nèi)物品逐一核對(duì)檢查。并做檢查記錄。有如下內(nèi)容：

　　包裝箱是否完好，機(jī)床外觀有無(wú)明顯損壞，是銹蝕、脫漆；

　　有無(wú)技術(shù)資料，是否齊全；

　　附件品種、規(guī)格、數(shù)量；

　　備件品種、規(guī)格、數(shù)量；

　　工具品種、規(guī)格、數(shù)量；

　　刀具<刀片>品種、規(guī)格、數(shù)量；

　　安裝附件；

　　電氣元器件品種、規(guī)格、數(shù)量；

二. 開機(jī)試驗(yàn)

　　機(jī)床安裝調(diào)試完成后，即通知制造廠派人調(diào)試機(jī)床。試驗(yàn)主要有如下：

　　1.各種手動(dòng)試驗(yàn)

　　a. 手動(dòng)操作試驗(yàn) 試驗(yàn)手動(dòng)操作的準(zhǔn)確性。

　　b. 點(diǎn)動(dòng)試驗(yàn)

　　c. 主軸變檔試驗(yàn)

　　d. 超程試驗(yàn)

　　2.功能試驗(yàn)

　　a. 用按鍵、開關(guān)、人工操縱對(duì)機(jī)床進(jìn)行功能試驗(yàn)。試驗(yàn)動(dòng)作的靈活性、平穩(wěn)性及功能的可靠性。

　　b. 任選一種主軸轉(zhuǎn)速做主軸啟動(dòng)、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止的連續(xù)試驗(yàn)。操作不少于7次。

　　c. 主軸高、中、低轉(zhuǎn)速變換試驗(yàn)。轉(zhuǎn)速的指令值與顯示值允差為±5%。

　　d. 任選一種進(jìn)給量，在XZ軸全部行程上，連續(xù)做工作進(jìn)給和快速進(jìn)給試驗(yàn)?？焖傩谐虘?yīng)大于1/2全行程。正反方和連續(xù)操作不少于7次。

　　e. 在X、Z軸的全部行程上，做低、中、高進(jìn)給量變換試驗(yàn)。 轉(zhuǎn)塔刀架進(jìn)行各種轉(zhuǎn)位夾緊試驗(yàn)。

　　f. 液壓、潤(rùn)滑、冷卻系統(tǒng)做密封、潤(rùn)滑、冷卻性試驗(yàn)，做到不滲漏。

　　g. 卡盤做夾緊、松開、靈活性及可靠性試驗(yàn)。

　　h. 主軸做正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止及變換主軸轉(zhuǎn)速試驗(yàn)。

　　i. 轉(zhuǎn)塔刀架進(jìn)行正反方向轉(zhuǎn)位試驗(yàn)。

　　j. 進(jìn)給機(jī)構(gòu)做低中高進(jìn)給量為快速進(jìn)給變換試驗(yàn)。

　　k. 試驗(yàn)進(jìn)給坐標(biāo)超程、手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入、位置顯示，回基準(zhǔn)點(diǎn)，程序序號(hào)批示和檢索、程序暫停、程序刪除、址線插補(bǔ)、直線切削徨、錐度切削循環(huán)、螺紋切削循環(huán)、圓弧切削循環(huán)、刀具位置補(bǔ)償、螺距補(bǔ)償、間隙補(bǔ)償?shù)裙δ艿目煽啃浴?dòng)作靈活性等。

　　3.空動(dòng)轉(zhuǎn)試驗(yàn)

　　a. 主動(dòng)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，在zui高轉(zhuǎn)速段不得少于1小時(shí)，主軸軸承的溫度值不超過(guò)70℃ ，溫升值不超過(guò)40℃；

　　b. 連續(xù)空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間不少于8小時(shí)，每個(gè)循環(huán)時(shí)間不大于15分鐘。每個(gè)循環(huán)終了停車，并模擬松卡工件動(dòng)作，停車不超過(guò)一分鐘，再繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　4.負(fù)荷試驗(yàn)

　　用戶準(zhǔn)備好典型零件的圖紙和毛坯，在制造廠調(diào)試人員指導(dǎo)下編程和輸入程序，選擇切削刀具和切削用量。負(fù)荷試驗(yàn)可按如下三步進(jìn)行，粗車、重切削、精車。每一步又分單一切削和循環(huán)程序切削。每一次切削完成后檢驗(yàn)零件已加工部位實(shí)際尺寸并與指令值進(jìn)行比較，檢驗(yàn)機(jī)床在負(fù)荷條件下的運(yùn)行精度、即機(jī)床的綜合加工精度，轉(zhuǎn)塔刀架的轉(zhuǎn)位精度。

　　5. 驗(yàn)收

　　機(jī)床開箱驗(yàn)收，功能試驗(yàn)，空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)、負(fù)荷試驗(yàn)完成后，加工出合格產(chǎn)品，即可辦理驗(yàn)收移交手續(xù)。如有問(wèn)題，制造廠應(yīng)負(fù)責(zé)解決。

數(shù)控車床的使用條件

　　數(shù)控車床的正常使用必須滿足如下條件，機(jī)床所處位置的電源電壓波動(dòng)小，環(huán)境溫度低于30攝示度，相對(duì)溫度小于80%。

一. 機(jī)床位置環(huán)境要求

　　機(jī)床的位置應(yīng)遠(yuǎn)離振源、應(yīng)避免陽(yáng)光直接照射和熱輻射的影響，避免潮濕和氣流的影響。如機(jī)床附近有振源，則機(jī)床四周應(yīng)設(shè)置防振溝。否則將直接影響機(jī)床的加工精度及穩(wěn)定性，將使電子元件接觸不良，發(fā)生故障，影響機(jī)床的可靠性。

二. 電源要求

　　一般數(shù)控車床安裝在機(jī)加工車間，不僅環(huán)境溫度變化大，使用條件差，而且各種機(jī)電設(shè)備多，致使電網(wǎng)波動(dòng)大。因此，安裝數(shù)控車床的位置，需要電源電壓有嚴(yán)格控制。電源電壓波動(dòng)必須在允許范圍內(nèi)，并且保持相對(duì)穩(wěn)定。否則會(huì)影響數(shù)控系統(tǒng)的正常工作。

三. 溫度條件

　　數(shù)控車床的環(huán)境溫度低于30攝示度，相對(duì)溫度小于80%。一般來(lái)說(shuō)，數(shù)控電控箱內(nèi)部設(shè)有排風(fēng)扇或冷風(fēng)機(jī)，以保持電子元件，特別是*處理器工作溫度恒定或溫度差變化很小。過(guò)高的溫度和濕度將導(dǎo)致控制系統(tǒng)元件壽命降低，并導(dǎo)致故障增多。溫度和濕度的增高，灰塵增多會(huì)在集成電路板產(chǎn)生粘結(jié)，并導(dǎo)致短路。

四. 按說(shuō)明書的規(guī)定使用機(jī)床

　　用戶在使用機(jī)床時(shí)，不允許隨意改變控制系統(tǒng)內(nèi)制造廠設(shè)定的參數(shù)。這些參數(shù)的設(shè)定直接關(guān)系到機(jī)床各部件動(dòng)態(tài)特征。只有間隙補(bǔ)償參數(shù)數(shù)值可根據(jù)實(shí)際情況予以調(diào)整。

　　用戶不能隨意更換機(jī)床附件，如使用超出說(shuō)明書規(guī)定的液壓卡盤。制造廠在設(shè)置附件時(shí)，充分考慮各項(xiàng)環(huán)節(jié)參數(shù)的匹配。盲目更換造成各項(xiàng)環(huán)節(jié)參數(shù)的不匹配，甚至造成估計(jì)不到的事故。

　　使用液壓卡盤、液壓刀架、液壓尾座、液壓油缸的壓力，都應(yīng)在許用應(yīng)力范圍內(nèi)，不允許任意提高。

數(shù)控車削的工藝與工裝

　　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(dòng)加工完成所有車削工序，因而應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。

一. 合理選擇切削用量

　　對(duì)于率的金屬切削加工來(lái)說(shuō)，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(shí)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(huì)上升，會(huì)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(huì)減少1/2。

　　進(jìn)給條件與刀具后面磨損關(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(duì)刀具的影響小。切深對(duì)刀具的影響雖然沒(méi)有切削速度和進(jìn)給量大，但在微小切深切削時(shí)，被切削材料產(chǎn)生硬化層，同樣會(huì)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。

　　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(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行研究。對(duì)于不銹鋼和耐熱合金等難加工材料來(lái)說(shuō)，可以采用冷卻劑或選用剛性好的刀刃。

二. 合理選擇刀具

　　1.粗車時(shí)，要選強(qiáng)度高、耐用度好的刀具，以便滿足粗車時(shí)大背吃刀量、大進(jìn)給量的要求。

　　2.精車時(shí)，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(shí)間和方便對(duì)刀，應(yīng)盡量采用機(jī)夾刀和機(jī)夾刀片。

三. 合理選擇夾具

　　1. 盡量選用通用夾具裝夾工件，避免采用夾具；

　　2.零件定位基準(zhǔn)重合，以減少定位誤差。

四. 確定加工路線

　　加工路線是指數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中，刀具相對(duì)零件的運(yùn)動(dòng)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(shí)間。

五. 加工路線與加工余量的

　　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)把毛坯上過(guò)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(shí)，則需注意程序的靈活安排。

六. 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，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。

數(shù)控車加工程序的結(jié)構(gòu)和常用代碼

　　數(shù)控車程序可以分成程序開始、程序內(nèi)容和程序結(jié)束三部分內(nèi)容。

*部分 程序開始部分

　　主要定義程序號(hào)，調(diào)出零件加工坐標(biāo)系、加工刀具，啟動(dòng)主軸、打開冷卻液等方面的內(nèi)容。

　　主軸zui高轉(zhuǎn)速限制定義G50 S2000，設(shè)置主軸的zui高轉(zhuǎn)速為2000RPM，對(duì)于數(shù)控車床來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)非常重要的指令。

　　坐標(biāo)系定義如不作特殊指明，數(shù)控系統(tǒng)默認(rèn)G54坐標(biāo)系。

　　返回參考點(diǎn)指令G28 U0，為避免換刀過(guò)程中，發(fā)生刀架與工件或夾具之間的碰撞和/或干涉，一個(gè)有效的方法是機(jī)床先回到X軸方向的機(jī)床參考點(diǎn)，并離開主軸一段安全距離。

　　刀具定義G0 T0808 M8，自動(dòng)調(diào)8號(hào)左偏刀8號(hào)刀補(bǔ)，開啟冷卻液。

　　主軸轉(zhuǎn)速定義G96 S150 M4，恒定線速度S功能定義，S功能使數(shù)控車床的主軸轉(zhuǎn)速指令功能，有兩種表達(dá)方式，一種是以r/min或rpm作為計(jì)量單位。另一種是以m/min為計(jì)量單位。數(shù)控車床的S代碼必須與G96或G97配合使用才能設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速或切削速度。

　　G97：轉(zhuǎn)速指令，定義和設(shè)置每分鐘的轉(zhuǎn)速。

　　G96：恒線速度指令，使工件上任何位置上的切削速度都是一樣的。

第二部分 程序內(nèi)容部分

　　程序內(nèi)容是整個(gè)程序的主要部分，由多個(gè)程序段組成。每個(gè)程序段由若干個(gè)字組成，每個(gè)字又由地址碼和若干個(gè)數(shù)字組成。常見的為G指令和M指令以及各個(gè)軸的坐標(biāo)點(diǎn)組成的程序段，并增加了進(jìn)給量的功能定義。

　　F功能是指進(jìn)給速度的功能，數(shù)控車床進(jìn)給速度有兩種表達(dá)方式，一種是每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，即用mm/r單位表示，主要用于車加工的進(jìn)給。另一種和數(shù)控銑床相同采用每分鐘進(jìn)給量，即用mm/min單位表示。主要用于車銑加工中心中銑加工的進(jìn)給。

第三部分 程序結(jié)尾部分

　　在程序結(jié)尾，需要刀架返回參考點(diǎn)或機(jī)床參考點(diǎn)，為下一次換刀的安全位置，同時(shí)進(jìn)行主軸停止，關(guān)掉冷卻液，程序選擇停止或結(jié)束程序等動(dòng)作。

　　回參考點(diǎn)指令G28U0為回X軸方向機(jī)床參考點(diǎn)，G0 Z300.0為回Z軸方向參考點(diǎn)。

　　停止指令M01為選擇停止指令，只有當(dāng)設(shè)備的選擇停止開關(guān)打開時(shí)才有效；M30為程序結(jié)束指令，執(zhí)行時(shí)，冷卻液、進(jìn)給、主軸全部停止。數(shù)控程序和數(shù)控設(shè)備復(fù)位并回到加工前原始狀態(tài)，為下一次程序運(yùn)行和數(shù)控加工重新開始做準(zhǔn)備。

數(shù)控車床市場(chǎng)

　　中國(guó)是制造大國(guó)，國(guó)內(nèi)數(shù)控車床市場(chǎng)很大。國(guó)內(nèi)的數(shù)控車床生產(chǎn)商也都各有特點(diǎn)，競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)。這就形成了兩種大概類型，一種是大型生產(chǎn)商，特點(diǎn)是質(zhì)量好，價(jià)格貴，如遼寧的沈陽(yáng)數(shù)控；一種是小型生產(chǎn)商，特點(diǎn)是物美價(jià)廉，如浙江的百威數(shù)控。

　　隨著中國(guó)的研發(fā)制造能力的不斷提高，中國(guó)漸漸地從進(jìn)口數(shù)控車床到出口，表明我國(guó)的數(shù)控業(yè)發(fā)展的強(qiáng)勁勢(shì)頭。