CK6140数控卧式车床的使用.doc

罗定职业技术学院CK6140数控卧式车床使用陈良庚（罗定职业技术学院 机电工程系 数控技术1班 12号）摘要：数控机床的发展与普及，现代化企业对于懂得数控加工技术、能进行数控加工编程的技术人才的需求量必将不断增加。数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。本文就CK6140数控卧式车床（配置广州数控系统）使用与常用的指令在典型零件加工中的程序编制问题进行探讨。 关键词： 数控机床；零件；典型；0前言数控车床又称数字控制（Numbercal control，简称NC）机床，它是20世纪50年代初发展起来的一种自动控制机床。它是基于数字控制的，采用了数控技术，是一个装有程序控制系统的机床。它是由主机，CNC装置，驱动装置，数控机床的辅助装置，编程机及其他一些附属设备所组成。而数控车床是其中的一类使用性很强的机床形式。它与普通车床不同的是，数控车床是基于数字控制的。(1)数控技术的现状和发展自第一台数控机床在美国问世至今的半个世纪内，机床数控技术的发展迅速，经历了六代两个阶段的发展过程。其中，第一个阶段为NC阶段；第二个阶段为CNC阶段，从1974年微处理器开始用于数控系统，即为第五代数空系统。在近20多年内，在生产中，实际使用的数控系统大多是这第五代数控系统，其性能和可靠性随着技术的发展得到了根本性的提高。从20世纪90年代开始，微电子技术和计算机技术的发展突飞猛进，PC微机的发展尤为突出，无论是软硬件还是外器件的进展日新月异，计算机所采用的芯片集成化越来越高，功能越来越强，而成本却越来越低，原来在大，中型机上才能实现的功能现在在微型机上就可以实现。在美国首先推出了基于PC微机的数控系统，即PCNC系统，它被划入为所谓的第六代数控系统。(2)数控技术的发展趋势A性能方面的发展趋势（1）高速高精度高效（2）柔性化（3）工艺复合和轴化（4）实时智能化B功能发展方面（1）用户界面图形化（2）科学计算可视化（3）插补和补偿方式多样化（4）内置高性能PLC（5）多媒体技术应用C体系结构的发展（1）.集成化（2）.模块化（3）.网络化（4）.开放式闭环控制模式(3)数控车床的主机结构特点：A.由于大多数数控车床采用了高性能的主轴及伺服传动系统，因此，数控机床的机械传动结构得到了简化。B.为了适应数控车床连续地自动化加工，数控车床机械结构，具有较高的动态刚度，阻尼精度及耐磨性，热变形较小。C更多地采用高效传动部件，如滚动丝杆副，直线滚动导轨高，CNC装置这是数控车床的核心，用于实现输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储，数据的变换，插补运算以及实现各种控制功能。数控机床是一种技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备，是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物。随着数控机床的发展与普及，现代化企业对于懂得数控加工技术、能进行数控加工编程的技术人才的需求量必将不断增加。数控车床中CK6140数控卧式车床是目前使用最广泛的数控机床之一。1CK6140的介绍1.1 产品概述CK6140数控卧式车床属于经济型数控机床，导轨采用集中润滑系统，X轴燕尾槽导轨经超音频淬火，可选配其它。可配250液压卡盘，可配日本交流伺服器单元组成半闭环系统，可配专用变频电机，采用日本变频器实现主轴无级变速。1.2结构配置1. 机床采用整体式床脚，后斜排屑，刚性好并易于机床散热。 2. 床身，大拖板，滑板，主轴箱等主要加部件均采购用树脂砂造型，高强度铸铁，床身导轨宽跨距350MM，并经专业厂家超音频表面淬火处理，淬火深度达3MM，硬度为HRC58603. 大拖板、滑板导轨表面贴塑使其动静磨擦系数大幅降低，提高了移动速度，重复定位精度，耐磨性及防锈性，并方便日后导轨维修。 4. 大拖板、滑板、镶条，滚珠丝杆等机床重要部位均采用集中自动间歇式润滑，间歇时间为45min（可调），从而节省时间和减少令人头痛的维护问题。 5. 换刀方式：采用z转塔式换刀方式，换刀速度快，精度高。 6. 电器液压、密封元件一律选用日本、法国、台湾等世界知名品牌产品。1.3 主要元配件1.精密通孔式主轴结构采用德国FAGP4级主轴极品专用轴承，变频恒转矩电机全无级调速，从而保证主轴刚性好、精度高、寿命长。2.中央控制系统采用性能稳定，控制系统选用MCS-51系列单片机组成，（可选配国产系统（巨森、广数、华中）、西门子、发那科系统。）。纵向、横向及垂直方向均采用步进电机控制，三个坐标均采用硬件环形分配器，控制系统的功能包括1、X向、Z进给伺服运动；（ X、Z两轴滚珠丝杆选用P3级滚珠丝杆。）2、键盘显示；3、面板管理4、行程控制5、其他功能、例如光隔离电路、功率放大电路、红绿灯显示硬件电路主要由以下几部分组成： 1、主控制器，即中央处理单元（CPU）; 2、总线，包括数据总线、地址总线和控制总线； 3、存储器，包括RAM和ROM； 4、接口，即I/O输入输出接口电路； 5、外部设备，如键盘，显示器及光电输入等。控制系统结构框图如图所示图11.4 数控车床主要用途及特点：1.数控车床可用于加工复杂轴、盘类的零件。2.数控车床机床主轴采用高性能的变频无级调速驱动系统，具有过载保护功能。3.数控车床采用步进或交流伺服驱动，进给传动采用预载荷滚珠丝杆驱动，定位精度高。4.数控车床采用四工位电动刀架，适合复杂形状零件的加工。5.数控车床具有图形模拟功能。6.数控车床可与计算机通讯、联网。（附录一：CK6140数控卧式车床机床模型)（附录二：CK6140数控卧式车床术参数）2常用的指令在典型零件加工中的应用数控编程是数控加工准备阶段的主要内容，通常包括分析零件图样，确定加工工艺过程；计算走刀轨迹，得出刀位数据；编写数控加工程序；制作控制介质；校对程序及首件试切。数控编程有手工编程和自动编程两种方法。手工编程是指编程的各个阶段均由人工完成。对于几何形状复杂的零件需借助计算机使用规定的数控语言编写零件源程序，经过处理后生成加工程序，称为自动编程。随着数控技术的发展，先进的数控系统不仅向用户编程提供了一般的准备功能和辅助功能，而且为编程提供了扩展数控功能的手段。CK6140数控卧式车数控系统的参数编程，应用灵活，形式自由，具备计算机高级语言的表达式、逻辑运算及类似的程序流程，使加工程序简练易懂，实现普通编程难以实现的功能。数控车床具有加工精度稳定性好、加工灵活、通用性强的特点，能适应产品种类多样化、批量中小型化，特别适合加工形状复杂的轴类或盘类零件。但是，要充分发挥数控机床的作用，不仅要有良好的硬件（如优质的刀具、机床的精度等），更重要的是软件编程，在数控车削中，程序贯穿整个零件的加工过程。由于每个人的加工方法不同，编制加工程序也各不相同，但最终的目的是为了提高数控车床的生产效率，因此对于选择最合理的加工路线显得尤为重要。下面介绍灵活使用G71、G73于实际加工指令（G指令）在典型零件中的程序编制2.1选择切削用量 控车削中的切削用量是表示机床主体的主运动和进给运动大小的重要参数，包括切削深度、主轴转速、进给速度。它们的选择与普车所要求的基本对应一致，先定切削深度再定 进给量，最后定切削速度，还要校验机床功率。但数控车床加工的零件往往较复杂，切削用量按一定的原则初定后，还应结合零件实际加工情况随时进行调整，调整方法是利用数控车床的操作面板上各种倍率开关，随时进行调整，来实现切削用量的合理配置。但这种调节在单件加工时适用，对于小批量加工是不可取的，合理的切削用量尤为重要，一要确保车床自动运行，二要保证加工效率。 其次，合理走刀的最短路线。确定走刀路线的工作是加工程序编制的重点，由于精加工切削程序走刀路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的，因此主要内容是确定粗加工及空行程的走刀路线。走刀路线泛指刀具从对刀点开始运动起，直到返回该点并结束加工程序所经过的路径。包括切削加工的路径及刀具引入、切出等非切削空行程。使走刀路线最短可以节省整个加工过程的执行时间，还能减少一些不必要的刀具消耗及机床进给机构滑动部件的磨损。 （以下为广数系统GSK980TD编程） 最后，灵活运用各指令。学习过这些数控的编程知识后，我们都懂得运用这些指令进行加工，但是如果不灵活使用这些指令，在实际加工中，可能效率低，或者出现其它问题。这里通过一些实例来说明在实际加中如何合理使用粗加工循环指令。（以下为广数系统GSK980TD编程）2.2实例分析2.2.1 G71切削复合循环加工图 数控车床主要是加工回转体零件，典型的加工表面不外乎外圆柱、外圆锥、螺纹、圆弧面、切槽等。例如，要加工形状如图2所示的零件，采用手工编程方法比较合适。由于不同的数控系统其编程指令代码有所不同，因此应根据设备类型进行编程。以CK6140数控卧式车床（配置广州数控系统）数控系统为例，应进行如下操作。 (1)确定加工路线 按先主后次，先粗后精的加工原则确定加工路线，采用固定循环指令对外轮廓进行粗加工，再精加工，然后车退刀槽，最后加工螺纹。 (2)装夹方法和对刀点的选择 采用三爪自定心卡盘自定心夹紧，对刀点选在工件的右端面与回转轴线的交点。 (3)选择刀具 根据加工要求，选用四把刀，1号为90粗加工外圆车刀，2号为精加工外圆车刀，3号为切槽刀,宽为4mm(右刀尖为刀点)，4号为60车螺纹刀。采用试切法对刀，对刀的同时把端面加工出来。 (4)确定切削用量 车外圆，粗车主轴转速为800r/min，进给速度为300mm/r，精车主轴转速为1000r/min，进给速度为100mm/min，切槽和车螺纹时，主轴转速为300r/min，进给速度为80mm/min。 (5)程序编制 确定轴心线与球头中心的交点为编程原点，零件的加工程序如下：程序编制:O9098 （程序名） N10 G50 X80 Z100 T0101 （机床坐标系设定，设基准刀为1号）N20 M03 S800 F300 (500r/min正转，粗车进给300mm/min)N30 G01 Z2 M09（设定安全距离、冷却液开启）N35 G71 U1.5 R1 （G71(内)外圆复合循环指令）N40 G71 P50 Q170 U0.4 W0.1 F300 （粗切量：1.5mm 精切量：X0.4mm Z0.1mm 退刀量：1mm）N50 G00 X0 F100（精加工轮廓起始行，到球心线，精车进给100mm/min）N60 G01 Z0 （精加工起点）N70 G03 X24 Z-12 R12 F80（精加工圆弧R12）N80 G01 W-3 （精加工24外圆）N90 G01 X26 （精加工M302螺纹端面）N100 U2 W-2 （精加工2的倒角）N110 W-20 （精加工M30外圆）N120 X33 （精加35的端面）N130 U1 W-1 （精加工1的倒角） N140 Z-45 （精加35的外圆）N150 G02 X36.725 Z-49.838 R14 F80 （精加工圆弧R14）N160 G01 X42 Z-57 F100 （精加42的锥度）N170 W-10 （精加42的外圆）N180 G00 X80 Z100 (退刀，准备换刀)N190 T0202 M03 S1000 F100 (换2号刀，主轴正转，转速1000r/min，进给100mm/min)N200 G00 X0 Z2 (2号刀定位)N210 G70 P50 Q170 (调用精车指令)N220 G00 X80 Z100 (退刀，准备换刀)N230 T0303 M03 S800 F100 (换3号刀，主轴正转，转速800r/min，进给100mm/min)N240 G00 X31 Z-27 (2号刀定位)N250 G01 X26 (切槽)N260 G00 X31N270 W-1N280 G01 X26 (切槽)N290 G00 X31N300 X80 Z100 (退刀，准备换刀)N310 T0404 M03 S300 F80 (换4刀，主轴正转，转速300in，进给80/min)N320 G00 X29.8 Z-10 (4刀定位)N330 G76 P042060 Q0.1 R0.1N340 G76 X28.16 Z-32 P0.92 Q0.5 F2 (加工M30的螺纹)N350 G00 X80 Z100 (退刀，准备换刀)N360 T0101 M05 (换回基准刀，主轴停止)N370 M09 (冷却液停)N380 G50 X80 Z100 (返回机床坐标系)N390 M30 (返回程序)注：此零件还可以用G72端面粗车复合循环，G73仿形切削复合循环加工G72端面粗车复合循环格式：G72W（d）R（e）；G72P（ns）Q（nf）U（u）W（w）F（f）S（s）T（t）；N（ns）；在N（ns）和N（nf）的程序段间，指定粗加工路线。N（nf）；其中d 每次Z方向的吃刀量；e 每次切削循环的退刀量。ns 指定精加工路线的第一个程序段序号；nf 指定精加工路线的最后一个程序段序号；u X轴方向的精车余量（直径/半径指定）；w Z轴方向的精车余量；w Z轴方向的精车余量；G73仿形切削复合循环格式：G73 U(i) W(k) R(d)G73 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F(f) S(s) T(t)式中：i-X轴向总退刀量；k-Z轴向总退刀量（半径值）；d-重复加工次数；ns-精加工轮廓程序段中开始程序段的段号； nf-精加工轮廓程序段中结束程序段的段号；u-X轴向精加工余量；w-Z轴向精加工余量；f、s、t-F、S、T代码。2.2.2 G73仿形切削复合循环：(1)确定加工路线 按先主后次，先粗后精的加工原则确定加工路线，采用G73仿形切削复合循环指令对外轮廓进行粗加工，再精加工。(2)装夹方法和对刀点的选择 采用三爪自定心卡盘自定心夹紧，对刀点选在工件的右端面与回转轴线的交点。(3)选择刀具 根据加工要求，选用四把刀，1号为90粗加工外圆车刀，2号为精加工外圆车刀。采用试切法对刀，对刀的同时把端面加工出来。(4)确定切削用量 车外圆，粗车主轴转速为800r/min，进给速度为300mm/r，精车主轴转速为1000r/min，进给速度为100mm/min。(5)程序编制编程原点如图所示，加工程序如下：O9009N10 G50 X80 Z100 T0101 （机床坐标系设定，设基准刀为1号）N20 M03 S800 F300 (800r/min，粗车进给300mm/min)N30 G00 X60 Z5 （到循环起点位置） N35 G73 U3 W0.9 R3N40 G73 P50 Q130 U0.6 W0.1 F0.2（闭环粗切循环加工）N50 G00 X0 Z3 （精加工轮廓开始，到倒角延长线处）N60 G01 U10 Z-2 F80 （精加工倒245角）N70 Z-20 （精加工10外圆）N80 G02 U10 W-5 R5 （精加工R5圆弧）N90 G01 Z-35 （精加工20外圆）N100 G03 U14 W-7 R7 （精加工R7圆弧）N110 G01 Z-52 （精加工34外圆）N120 U10 W-10 （精加工锥面）N130 U10 （退出已加工表面，精加工轮廓结束） N131 G00 X80 Z100 (退刀，准备换刀)N132 T0202 M03 S1000 F100 (换2号刀，主轴正转，转速1000r/min，进给100mm/min)N135 G70 P50 Q130 N140 G00 X80 Z80 （返回程序起点位置）N150 M30 （主轴停、主程序结束并复位）3、结束语要实现数控加工，编程是关键。本文虽然只对两例数控车床加工零件的进行了编程分析，但它具有一定的代表性。由于数控车床可以加工普通车床无法加工的复杂曲面，加工精度高，质量容易保证，发展前景十分广阔，因此掌握数控车床的加工编程技术尤为重要，尤其是灵活运用各指令。学习过这些数控的编程知识后，我们都懂得运用这些指令进行加工，但是如果不灵活使用这些指令，在实际加工中，可能效率低，或者出现其它问题。参 考 文 献1王隆太主编先进制造技术机械工业出版社2顾维邦主编金属切削机床概论机械工业出版社3耿国卿主编数控车床编程与应用化学工业出版2008-1-14黄丽芬数控车床编程与操作-广数GSK980TD车床数控系统中国劳动社会保障出版社2007-06-015沈建峰主编(中高职)数控车床编程与操作实训国防工业出版社2008016付承云主编数控车床编程与操作应知应会机械工业出版社2007017任国兴主编机工数控车床加工工艺与编程操作机械工业出版社2008-4-18崔树伟，孙丽丽主编数控车床编程与强化实训机电类21世纪高职高专规划教材机电类北京理工大学2008-04-019韦富基，李振尤主编数控车床编程与操作电子工业出版社2008-10-110 刘力健，牟盛勇主编数控加工编程及操作清华大学出版社2007-1-111徐平田主编车工工艺与技能训练中国劳动出版社2006-1-112杨后川，梁炜主编机床数控技术及应用北京大学出版社2005-10-1致 谢数控技术是机械制造及自动化专业的，我必须经历的一个重要