毕业论文-浅谈数控机床加工与操作方法(定稿)

郑州工业安全职业学院毕业论文（设计）题目浅谈数控机床加工与操作方法姓名系别机电工程系专业数控技术班级指导教师2015年05月04日内容摘要数控技术是现代制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，离开了数控技术，先进制造技术就成了无本之木。数控技术的广泛使用给机械制造业生产方式、生产结构、管理方式带来深刻的变化，它的关联效益和辐射能力更是难以估计。数控技术及数控装备已成为关系国家战略和体现国家综合国力水平的重要基础性产业，其水平高低是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化，已经成为当今制造业的发展方向。本论文主要介绍数控机床的定义，数控机床初学者的要求，机床加工前的准备工作，数控机床的程序指令，数控机床对刀操作方法，数控机床的工作原理和结构，加工特点，机床加工几何精度要求，数控机床的优点和缺点，数控机床与计算机实现自动技术，机床维修和生产安全要求。关键词数控技术概念；加工方法；分类；刀具补偿；目录内容摘要1目录2一、数控技术的概念与特点3二、数控机床加工前的准备要求421数控机床的初学者要求5数控技术常用术语大全723数控机床工作原理和结构简介1024数控机床加工特点1125数控机床的操作方法1426数控车床是怎样操作的18三、数控机床产生几何误差的因素2031普遍认为数控机床的几何误差由以下几方面原因引起2032几何误差补偿技术21四、计算机数控系统22五、数控机床的分类与发展2451数控机床分类2452数控机床发展24六、数控机床维修中应注意的事项25七、数控加工安全规则26结论26致谢27参考文献28一、数控加工技术概念与特点简单的说就是利用数字化控制系统在加工机床上完成整个零件的加工。这一类的机床称为数控机床。这是一种现代化的加工手段。同时数控加工技术也成为一个国家制造业发展的标志。利用数控加工技术可以完成很多以前不能完成的曲面零件的加工，而且加工的准确性和精度都可以得到很好的保证。总体上说，和传统的机械加工手段相比数控加工技术具有以下特点（既有优缺点）（一）数控机床优点1、加工效率高。利用数字化的控制手段可以加工复杂的曲面。而加工过程是由计算机控制，所以零件的互换性强，加工的速度快。2、加工精度高。同传统的加工设备相比，数控系统优化了传动装置,提高分辨率,减少了人为误差，因此加工的效率可以得到很大的提高。3、劳动强度低。由于采用了自动控制方式，也就是说加工的全部过程是由数控系统完成，不像传统加工手段那样烦琐，操作者在数控机床工作时，只需要监视设备的运行状态。所以劳动强度很低。4、适应能力强。数控加工系统就像计算机一样，可以通过调整部分参数达到修改或改变其运作方式，因此加工的范围可以得到很大的扩展。5、工作环境好。数控加工机床是机械控制、强电控制、弱电控制为一体高科技产物，对机床的运行温度、湿度及环境都有较高的要求。6、就业容易、待遇高。由于我国处于数控加工技术的大力发展阶段，大量的数控机床和先进的加工手段的快速引进，却没有大量熟练数控技术操作的人员参与，因此造成该行业严重缺乏人才。（二）数控机床的缺点数控机床的主要缺点如下价格较高，设备首次投资大；对操作、维修人员的技术要求较高；加工复杂形状的零件时,手工编程的工作量大。二、数控机床零件加工前的准备要求1机床位置环境要求机床的位置应远离振源、应避免阳光直接照射和热辐射的影响，避免潮湿和气流的影响。如机床附近有振源，则机床四周应设置防振沟。否则将直接影响机床的加工精度及稳定性，将使电子元件接触不良，发生故障，影响机床的可靠性。2电源要求一般数控车床安装在机加工车间，不仅环境温度变化大，使用条件差，而且各种机电设备多，致使电网波动大。因此，安装数控车床的位置，需要电源电压有严格控制。电源电压波动必须在允许范围内，并且保持相对稳定。否则会影响数控系统的正常工作。3温度条件数控车床的环境温度低于30摄氏度，相对温度小于80。一般来说，数控电控箱内部设有排风扇或冷风机，以保持电子元件，特别是中央处理器工作温度恒定或温度差变化很小。过高的温度和湿度将导致控制系统元件寿命降低，并导致故障增多。温度和湿度的增高，灰尘增多会在集成电路板产生粘结，并导致短路。4按说明书的规定使用机床用户在使用机床时，不允许随意改变控制系统内制造厂设定的参数。这些参数的设定直接关系到机床各部件动态特征。只有间隙补偿参数数值可根据实际情况予以调整。用户不能随意更换机床附件，如使用超出说明书规定的液压卡盘。制造厂在设置附件时，充分考虑各项环节参数的匹配。盲目更换造成各项环节参数的不匹配，甚至造成估计不到的事故。使用液压卡盘、液压刀架、液压尾座、液压油缸的压力，都应在许用应力范围内，不允许任意提高。数控车削的工艺与工装数控车床加工的工艺与普通车床的加工工艺类似，但由于数控车床是一次装夹，连续自动加工完成所有车削工序，因而应注意以下几个方面。1合理选择切削用量对于高效率的金属切削加工来说，被加工材料、切削工具、切削条件是三大要素。这些决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济有效的加工方式必然是合理的选择了切削条件。切削条件的三要素切削速度、进给量和切深直接引起刀具的损伤。伴随着切削速度的提高，刀尖温度会上升，会产生机械的、化学的、热的磨损。切削速度提高20，刀具寿命会减少1/2。进给条件与刀具后面磨损关系在极小的范围内产生。但进给量大，切削温度上升，后面磨损大。它比切削速度对刀具的影响小。切深对刀具的影响虽然没有切削速度和进给量大，但在微小切深切削时，被切削材料产生硬化层，同样会影响刀具的寿命。用户要根据被加工的材料、硬度、切削状态、材料种类、进给量、切深等选择使用的切削速度。最适合的加工条件的选定是在这些因素的基础上选定的。有规则的、稳定的磨损达到寿命才是理想的条件。然而，在实际作业中，刀具寿命的选择与刀具磨损、被加工尺寸变化、表面质量、切削噪声、加工热量等有关。在确定加工条件时，需要根据实际情况进行研究。对于不锈钢和耐热合金等材料来说，可以采用冷却剂或选用刚性好的刀刃。2合理选择刀具1粗车时，要选强度高、耐用度好的刀具，以便满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。2精车时，要选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求。3为减少换刀时间和方便对刀，应尽量采用机夹刀和机夹刀片。3合理选择夹具1）尽量选用通用夹具装夹工件，避免采用专用夹具；2零件定位基准重合，以减少定位误差。4确定加工路线加工路线是指数控机床加工过程中，刀具相对零件的运动轨迹和方向。1应能保证加工精度和表面粗糙要求；2应尽量缩短加工路线，减少刀具空行程时间。5加工路线与加工余量的联系目前，在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时，则需注意程序的灵活安排。6夹具安装要点目前液压卡盘和液压夹紧油缸的连接是靠拉杆实现的，如图1。液压卡盘夹紧要点如下首先用扳手卸下液压油缸上的螺帽，卸下拉管，并从主轴后端抽出，再用搬手卸下卡盘固定螺钉，即可卸下卡盘。刀具上的修光刃指的是在刀具刀刃后面副偏角方向磨出的一小段与刀尖平行的刀刃主要用于刀刃切削后进行一次二次切削相当于精加工过程去处毛刺等伤痕目的是提高工件的表面粗糙度多应用于进行精加工的刀具上21、数控机床的初学者要求对于数控机床操作初学者，经常发生碰撞。常听别人说，不碰机床，就学不会机床操作，这一种非常错误有害认识。机床碰撞对机床精度很大损害，对于不同类型机床影响也不一样。一般来说，对于刚性不强机床影响较大，对于刚性较强龙门结构机床，同等撞击力下影响较小。如果机床悬臂式得结构，以及机床主轴装一回转轴上机床结构，一旦机床发生碰撞话，对机床精度影响致命。所以对于高精度数控机床来说，碰撞绝对要杜绝。只要操作者细心掌握一定防碰撞方法，碰撞完全可以预防避免。以下几点心得或许对数控机床初学者预防碰撞有所帮助。碰撞发生最主要原因一对刀具或者砂轮直径长度输入错误；二对工件尺寸其他相关几何尺寸输入错误以及工件初始位置定位错误；三机床工件坐标系设置错误，或者机床零点加工过程被重置，而产生变化。机床碰撞大多发生机床快速移动过程，这时候发生碰撞危害也最大，应绝对避免。所以操作者要特别要注意机床执行程序初始阶段机床更换刀具或砂轮时候，此时一旦程序编辑错误，刀具或砂轮直径长度输入错误，那么就很容易发生碰撞。程序结束阶段，各数控轴退刀动作顺序错误，那么也可能发生碰撞。为了避免上述碰撞，第一次使用刀具砂轮时，要仔细进行对刀，不能轻视该问题。为了避免碰撞，操作者操作机床时，要充分五官功能，观察机床有无异常动作，有无火花，有无噪音异常响动，有无震动，有无焦味。发现异常情况应立即停止程序，待机床问题解决后，机床才能继续工作。同时操作之前，操作者应该接受机床操作安全培训，每类机床应有安全操作规程，操作人员应经系统操作安全培训，持有培训合格上岗证后才能上机床工作。工作前，应知道灭火器位置，并且操作者要掌握灭火器方法，机床气压开关位置，机床输入电源开关位置，液压工作站位置，都因掌握应急关闭方法，对于使用冷却油磨床应将灭火器放置机床三米之内。总之，掌握数控机床操作技巧一个循序渐进过程，并不能一蹴而就。它建立掌握了机床基本操作、基础机械加工知识基础编程知识之上。数控机床操作技巧也不一成不变。它需要操作者成分发挥想象力动手能力有机组合，具有创新性劳动。22、数控技术常用术语大全所选用的数控术语主要参考国际标准ISO2806和中华人民共和国国家标准GB81291987以及近年新出现的一些数控词汇1）计算机数值控制（COMPUTERIZEDNUMERICALCONTROL,CNC）用计算机控制加工功能，实现数值控制。2）轴（AXIS）机床的部件可以沿着其作直线移动或回转运动的基准方向。3）机床坐标系（MACHINECOORDINATESYSTERN）固定于机床上，以机床零点为基准的笛卡尔坐标系。4）机床坐标原点（MACHINECOORDINATEORIGIN）机床坐标系的原点。5）工件坐标系（WORKPIECECOORDINATESYSTEM）固定于工件上的笛卡尔坐标系。6）工件坐标原点（WROKPIEXECOORDINATEORIGIN）工件坐标系原点。7）机床零点（MACHINEZERO）由机床制造商规定的机床原点。8）参考位置（REFERENCEPOSITION）机床启动用的沿着坐标轴上的一个固定点，它可以用机床坐标原点为参考基准。9）绝对尺寸（ABSOLUTEDIMENSION绝对坐标值（ABSOLUTECOORDINATES）距一坐标系原点的直线距离或角度。10）增量尺寸（INCREMENTALDIMENSION增量坐标值（INCREMENTALCOORDINATES）在一序列点的增量中，各点距前一点的距离或角度值。11）最小输人增量（LEASTINPUTINCREMENT）在加工程序中可以输人的最小增量单位。12）命令增量（LEASTCOMMANDINCREMENT）从数值控制装置发出的命令坐标轴移动的最小增量单位。13）插补（INTERPOLATION）在所需的路径或轮廓线上的两个已知点间根据某一数学函数（例如直线，圆弧或高阶函数）确定其多个中间点的位置坐标值的运算过程。14）直线插补（LLNEINTERPOLATION）这是一种插补方式，在此方式中，两点间的插补沿着直线的点群来逼近，沿此直线控制刀具的运动。15）圆弧插补（CIRCULAINTERPOLATION）这是一种插补方式，在此方式中，根据两端点间的插补数字信息，计算出逼近实际圆弧的点群，控制刀具沿这些点运动，加工出圆弧曲线。16）顺时针圆弧（CLOCKWISEARC）刀具参考点围绕轨迹中心，按负角度方向旋转所形成的轨迹方向旋转所形成的轨迹。17）逆时针圆弧（COUNTERCLOCKWISEARC）刀具参考点围绕轨迹中心，按正角度方向旋转所形成的轨迹。18）手工零件编程（MANUALPARTPROGRARNMIOG）手工进行零件加工程序的编制。19）计算机零件编程（CORNPUTERPARTPROGRARNRNLNG）用计算机和适当的通用处理程序以及后置处理程序准备零件程序得到加工程序。20）绝对编程（ABSOLUTEPROGRARNMING）用表示绝对尺寸的控制字进行编程。21）增量编程（INCREMENTPROGRAMMING）用表示增量尺寸的控制字进行编程。22）宇符（CHARACTER）用于表示组织或控制数据的一组元素符号。23）控制字符（CONTROLCHARACTER）出现于特定的信息文本中，表示某一控制功能的字符。24）地址（ADDRESS）一个控制字开始的字符或一组字符，用以辨认其后的数据。25）程序段格式（BLOCKFORMAT）字、字符和数据在一个程序段中的安排。26）指令码（INSTRUCTIONCODE/机器码（MACHINECODE）计算机指令代码，机器语言，用来表示指令集中的指令的代码。27）程序号（PROGRAMNUMBER）以号码识别加工程序时，在每一程序的前端指定的编号。28）程序名（PROGRAONAME）以名称识别加工程序时，为每一程序指定的名称。29）指令方式（COMMANDMODE）指令的工作方式。30）程序段（BLOCK）程序中为了实现某种操作的一组指令的集合。31）零件程序（PARTPROGRAM）在自动加工中，为了使自动操作有效按某种语言或某种格式书写的顺序指令集。零件程序是写在输人介质上的加工程序，也可以是为计算机准备的输人，经处理后得到加工程序。32）加工程序（MACHINEPROGRAM）在自动加工控制系统中，按自动控制语言和格式书写的顺序指令集。这些指令记录在适当的输人介质上，完全能实现直接的操作。33）程序结束（ENDOFPROGRAM）指出工件加工结束的辅助功能。34）数据结束（ENDOFDATA）程序段的所有命令执行完后，使主轴功能和其他功能（例如冷却功能）均被删除的辅助功能。35）程序暂停（PROGROMSTOP）程序段的所有命令执行完后，删除主轴功能和其他功能，并终止其后的数据处理的辅助功能。36）准备功能（PREPARATORYFUNCTTON）使机床或控制系统建立加工功能方式的命令。37）辅助功能（MISCELLANEOUSFUNCTION）控制机床或系统的开关功能的一种命令。38）刀具功能（TOOLFUNETION）依据相应的格式规范，识别或调人刀具。39）进给功能（FEEDFUNCTION）定义进给速度技术规范的命令。40）主轴速度功能（SPINDLESPEEDFUNCTION）定义主轴速度技术规范的命令。41）进给保持（FEEDHOLD）在加工程序执行期问，暂时中断进给的功能。42）刀具轨迹（TOOLPATH）切削刀具上规定点所走过的轨迹。43）零点偏置（ZEROOFFSET）数控系统的一种特征它容许数控测量系统的原点在指定范围内相对于机床零点移动，但其永久零点则存在数控系统中。44）刀具偏置（TOOLOFFSET）在一个加工程序的全部或指定部分，施加于机床坐标轴上的相对位移该轴的位移方向由偏置值的正负来确定。45）刀具长度偏置（TOOLLENGTHOFFSET）在刀具长度方向卜的偏晋。46）刀具半径偏置（TOOLRADLUSOFFSEO）刀具在两个坐标方向的刀具偏置。47）刀具半径补偿（CUTTERCOMPENSATION）垂直于刀具轨迹的位移，用来修正实际的刀具半径与编程的刀具半径的差异。48）刀具轨迹进给速度（TOOLPATHFEEDRATE）刀具上的基准点沿着刀具轨迹相对于工件移动时的速度，其单位通常用每分钟或每转的移动量来表示。49）固定循环（FIXEDCYCLE,CANNEDCYCLE）预先设定的一些操作命令，根据这些操作命令使机床坐标轴运动，主轴工作，从而完成固定的加工动作。例如，钻孔、铿削、攻丝以及这些加工的复合动作。50）子程序（SUBPROGRAM）加工程序的一部分，子程序可由适当的加工控制命令调用而生效。51）工序单（PLANNINGSHEET）在编制零件的加工工序前为其准备的零件加工过程表。52）执行程序（EXECUTLVEPROGRAM）在CNC系统中，建立运行能力的指令集合。53）倍率（OVERRIDE）使操作者在加工期间能够修改速度的编程值（例如，进给率、主轴转速等）的手工控制功能。54）伺服机构（SERVOMWCHANISNT）这是一种伺服系统，其中被控量为机械位置或机械位置对时间的导数。55）误差（ERROR）计算值、观察值或实际值与真值、给定值或理论值之差。56）分辨率（RESOLUTION）两个相邻的离散量之间可以分辨的最小间隔。23、数控机床工作原理和结构简介1数控机床工作原理按照零件加工的技术要求和工艺要求，编写零件的加工程序，然后将加工程序输入到数控装置，通过数控装置控制机床的主轴运动、进给运动、更换刀具，以及工件的夹紧与松开，冷却、润滑泵的开与关，使刀具、工件和其它辅助装置严格按照加工程序规定的顺序、轨迹和参数进行工作，从而加工出符合图纸要求的零件。2数控机床结构数控机床主要由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体四个部分组成，如图所示。数控机床的加工过程1）控制介质控制介质以指令的形式记载各种加工信息，如零件加工的工艺过程、工艺参数和刀具运动等，将这些信息输入到数控装置，控制数控机床对零件切削加工。2）数控装置数控装置是数控机床的核心，其功能是接受输入的加工信息，经过数控装置的系统软件和逻辑电路进行译码、运算和逻辑处理，向伺服系统发出相应的脉冲，并通过伺服系统控制机床运动部件按加工程序指令运动。3）伺服系统伺服系统由伺服电机和伺服驱动装置组成，通常所说数控系统是指数控装置与伺服系统的集成，因此说伺服系统是数控系统的执行系统。数控装置发出的速度和位移指令控制执行部件按进给速度和进给方向位移。每个进给运动的执行部件都配备一套伺服系统，有的伺服系统还有位置测量装置，直接或间接测量执行部件的实际位移量，并反馈给数控装置，对加工的误差进行补偿。4）机床本体数控机床的本体与普通机床基本类似，不同之处是数控机床结构简单、刚性好，传动系统采用滚珠丝杠代替普通机床的丝杠和齿条传动，主轴变速系统了齿轮箱，普遍采用变频调速和伺服控制。24、数控机床加工特点数控机床已越来越多的应用于现代制造业，并发挥出普通机床无法比拟的优势，数控机床主要有以下几特点1传动链短，与普通机床相比主轴驱动不再是电机皮带齿轮副机构变速，而是采用横向和纵向进给分别由两台伺服电机驱动运动完成，不再使用挂轮、离合器等传统部件，传动链大大缩短。2刚性高，为了与数控系统的高精度相匹配，数控机床的刚性高，以便适应高精度的加工要求。3轻拖动，刀架（工作台）移动采用滚珠丝杠副，摩擦小，移动轻便。丝杠两端的支承式专用轴承，其压力角比普通轴承大，在出厂时便选配好；数控机床的润滑部分采用油雾自动润滑，这些措施都使得数控机床移动轻便。二、数控机床加工特点1自动化程度高，可以减轻操作者的体力劳动强度。数控加工过程是按输入的程序自动完成的，操作者只需起始对刀、装卸工件、更换刀具，在加工过程中，主要是观察和监督机床运行。但是，由于数控机床的技术含量高，操作者的脑力劳动相应提高。2加工零件精度高、质量稳定。数控机床的定位精度和重复定位精度都很高，较容易保证一批零件尺寸的一致性，只要工艺设计和程序正确合理，加之精心操作，就可以保证零件获得较高的加工精度，也便于对加工过程实行质量控制。3生产效率高。数控机床加工是能再一次装夹中加工多个加工表面，一般只检测首件，所以可以省区普通机床加工时的不少中间工序，如划线、尺寸检测等，减少了辅助时间，而且由于数控加工出的零件质量稳定，为后续工序带来方便，其综合效率明显提高。4便于新产品研制和改型。数控加工一般不需要很多复杂的工艺装备，通过编制加工程序就可把形状复杂和精度要求较高的零件加工出来，当产品改型，更改设计时，只要改变程序，而不需要重新设计工装。所以，数控加工能大大缩短产品研制周期，为新产品的研制开发、产品的改进、改型提供了捷径。5可向更高级的制造系统发展。数控机床及其加工技术是计算机辅助制造的基础。6初始投资较大。这是由于数控机床设备费用高，首次加工准备周期较长，维修成本高等因素造成。7维修要求高。数控机床是技术密集型的机电一体化的典型产品，需要维修人员既懂机械，又要懂微电子维修方面的知识，同时还要配备较好的维修装备。三、适合数控机床加工的零件1最适合多品种中小批量零件。随着数控机床制造成本的逐步下降，现在不管是国内还是国外，加工大批量零件的情况也已经出现。加工很小批量和单件生产时，如能缩短程序的调试时间和工装的准备时间也是可以选用的。2精度要求高的零件。有于数控机床的刚性好，制造精度高，对刀精确，能方便的进行尺寸补偿，所以能加工尺寸精度要求高的零件。3表面粗糙度值小的零件。在工件和刀具的材料、精加工余量及刀具角度一定的情况下，表面粗糙度取决于切削速度和进给速度。普通机床是恒定转速，直径不同切削速度就不同，像数控车床具有恒线速切削功能，车端面、不同直径外圆时可以用相同的线速度，保证表面粗糙度值既小且一致。在加工表面粗糙度不同的表面时，粗糙度小的表面选用小的进给速度，粗糙度大的表面选用大些的进给速度，可变性很好，这点在普通机床很难做到。4轮廓形状复杂的零件。任意平面曲线都可以用直线或圆弧来逼近，数控机床具有圆弧插补功能，可以加工各种复杂轮廓的零件。四、数控机床的管理使用数控机床的使用好坏既需要操作者的精心使用，又必须依靠科学的管理，完善的管理制度、科学的生产模式是提高生产效率的有效手段。1建立健全完善的管理制度，有效控制、监督数控机床相关人员的工作，使机床的操作、运行全过程受控。2加强技术人员、技术工人管理人员的培训。数控加工的培训是一向长期的工作，是一个不断提高的过程。通过培训工艺人员可以编制更加简化的数控加工工艺、简化程序、缩短加工时间；技术工人可以提高操作技能；管理人员可以更加了解数控设备的特点、过程控制，以现代生产管理理念实施管理。3科学组织生产。改进停工待料，生产能力不平衡问题，提高数控机床的开工率，合理安排生产节拍，合理分配生产任务。利用零件加工的相似性，将待加工零件进行分类，从而在工艺编制、生产计划及调度中合理安排，提高设备生产能力的平衡度。科学的生产批次将极大限度的降低机床调整时间比例、工装准备时间比例，可提高批量效率。4为了发挥数控机床的价值，操作者必须正确的掌握数控机床操作原则。按机床操作规程正确操作机床；按工艺和程序要求加工零件；加工前协调零件、刀具、压板等尺寸避免干涉和碰撞；提高技术素质，减少装刀、找正等非加工时间；正确维护保养各种辅具确保精度可靠。五、结论数控机床的应用已日益广泛，如何“管好、用好、维护好”数控机床已成为亟待解决的重要问题。数控机床的使用不是简单的使用设备，是一相继属性很强的应用工程。只有科学的管理，充分了解数控机床的特点，协调好各生产环节的平衡，才能真正发挥出它的经济效益。25、数控机床的操作方法1数控机床操作者的要求；对于这些初学数控机床的人员，掌握一定的数控机床操作技巧是非常重要的。一方面他们可以避免发生机床碰撞事故，导致机床损坏；二是可以在较短的时间之内，能够迅速提高操作者的数控机床操作技能，胜任本职工作，为单位创造经济效益。本文特别针对这些刚接触数控机床的操作人员，介绍了一些数控机床的操作技巧的理论知识，希望对刚刚从事的数控机床的操作者来说有一些借鉴的意义。1首先，操作者需对操作的数控机床有一个全面的了解。了解机床的机械结构要了解机床的机械构造组成；要掌握机床的轴系分布；更要牢牢地掌握机床各个数控轴的正负方向；要掌握机床的各部件的功能和使用，譬如简单的气动系统原理和功能，简单的液压系统工作原理和功能；另外要掌握机床各辅助单元的工作原理和功能，譬如刀库、冷却单元、电压稳压器，电器柜冷却器等等单元的工作原理，功能和使用方法，以及机床各个安全门锁的工作原理、功能和使用方法。牢牢地掌握机床的各操作按钮功能知道怎么执行程序；怎么暂停程序后检查工件加工状态后，恢复暂停状态后继续执行程序，怎么停止程序；怎么更改程序后再执行程序，诸如此类。了解你所操作机床是什么样的操作系统；简单了解数控系统的控制原理和工作方法；系统使用什么样工作语言，机床加工使用的软件及其使用的语言。如果操作者对该语言不了解或者对该语言的专业词汇不了解，那么就需要专业的培训，在培训时需要认真地做好笔记，机床软件中的每个词汇代表什么中文意思，必须死记硬背进行掌握，那么才能为以后在工作中正确使用机床。另外，操作者也需要在培训时对一般的操作报警的语句进行学习掌握，知道其中文是代表什么意思，怎么解决问题，怎么消除错误报警。另外对于操作者来说，如果有精力和能力允许的话，可以对该类语言进行学习掌握，那么对以后提高机床操作技巧有很大帮助。2其次，要熟练掌握控制数控机床的手动或者自动操作，熟练掌握控制机床的各数控轴的移动。操作者必须达到熟能生巧的境界，那么才能在任何情况下都能做到收放自如；才会在遇到碰撞或者故障情况下，操作者可以正确而及时的处理问题，操作者才会形成条件反射，果断采取制动手段。另外操作者对数控机床的加工程序要非常熟悉；什么样的工序和操作，机床就应该有什么样的动作，都要非常熟悉。当机床执行程序时，你才能在第一时间知道机床动作是否正确，是否需要采取制动措施。另外，每个初学操作者在操作机床的初期或多或少有一些恐惧心理，害怕机床发生撞刀、发生撞机。那么只有操作者在熟练掌握了数控机床的操作之后，才能克服类似的恐惧心理，才能在此基础之上学习掌握更高的数控机床操作技巧。3第三，要熟练掌握程序编辑，各个工序的参数补偿和刀具或者砂轮的直径和长度的补偿。首先经过培训掌握你所要操作数控机床的编程语言，编程方法和各参数补偿方法。现在大多数先进的数控机床都配有编程或仿真的PC工作站。那么初学者可以在工作站上先进行软件编辑和机床切削的仿真学习。在学习编程过程中，不要只注重模拟结果，更重要是要学习模拟加工的过程，要明白工件的加工需要使用什么样的刀具或者砂轮，机床数控轴通过怎样的运动轨迹完成了切削加工；机床在执行具体某个工序加工时，机床内各相关部件移动的位置和方向；注意在执行加工时各个轴的运动方向和切入方向，包括怎样进刀，怎样退刀，注意在机床加工时各个工步的工进的速度和位移。在通过仿真软件进行加工，注意在模拟过程中所有参数都必须正确输入，不要因为模拟就随意输入马虎了事，这样可能出现仿真加工的结果不正确；或者造成以后实际加工时的碰撞事故，或者零件报废。如果仿真软件有防碰撞测试的功能，那么就要使用该功能，检查编程的正确性。另外，操作者需要特注意仿真加工只是理论上的一个结果，并不代表机床在实际切削加工过程中就不会发生碰撞，也不代表就能加工出合格的产品。仿真模拟的目的是为了节省编程时间，提高机床实际利用率，减少加工工件时的调试时间，并不代表实际的零件加工。完成完美的工件加工是和数控机床操作者的智慧和汗水密不可分的。（4）第四，实际加工过程中的加工技巧，认真做好准备工作，先将图纸读懂，确认要加工工件的位置，确认要加工工件部位的精度公差，然后编辑加工程序。要将加工中需要的工件和刀具或者砂轮准备好，将加工过程中需要的检测仪器都准备好，将加工过程中需要的辅助工装和夹具都准备齐全。加工第一件工件时，机床应该使用单步工作状态进行试切削。当机床程序每调用一个新的刀具或者砂轮时应该先进行对刀，检查程序动作是否正确。工件加工时尽量采取一次装夹，完成工件加工；如果需要进行测量或者其他原因需要工件的二次装夹，那么就必须保证第二次装夹与第一次装夹的定位和加工基准的统一。如果采取机床的自动定位装置，那么需要保持自动测量系统的测量速度一致性。在对工件的加工精度进行检测时，最好能够在机床上完成，这样可以减少二次装夹的定位误差。另外，机床在加工工件的某些部位，其尺寸公差的精度要求较高时，操作者在每次加工完成后，都需要进行精度检查，检查合格后再去加工工件下一个的位置；如果工件上某个部位的形状是由两个或者多个方向加工合成的，那么每个方向的加工都会影响该部位形状的位置或者形状的公差，那么加工时应先加工对工件精度影响较小的一个方向，然后再加工工件公差要求较高的方向，最后反复加工，最后逼近所要求的精度。如果在机床上使用标准的测量仪器不能对工件进行测量，同时又不能把工件从机床上取下进行测量，否则影响工件的加工精度，那么可以使用特殊的卡规、塞规、量规等手段来检测，如果机床本身软件带有测量功能，那么可以使用机床本身来测量工件。在完成整个工件的加工后，再对工件进行全面的检测。对于成批量工件的加工。当初次程序调试完成后，那么需要优化加工程序。优化的基本原则如下保证加工质量的前提，优化切削参数，譬如工进速度、刀具或砂轮转速、横向进给量，加工深度等等；优化加工步骤，优化加工基准，提高加工效率，使用高寿命刀具或砂轮，减少换刀次数或者砂轮修正次数；建立合理的加工程序的数学模型，编辑有效可靠程序，合理设置粗精加工的余量和次数和使用适当的成型刀具或者砂轮，对于提高效率，保证加工质量具具有较为显著的效果。2对于保证被加工工件的加工质量应该注意以下几方面加工时要对机床进行热机一段时间，保持机床各机械轴在工作期间的热平衡，尽量保持机床加工过程的被加工工件温度稳定，并且尽量保持工作头、机床主轴、丝杠导轨，光栅尺，刀具夹头或者砂轮接杆的冷热平衡。如果机床使用冷却油和冷却液，要保持其温度恒定，冷却液的温度是影响工件加工的精度的重要因素之一，通过机床的冷却系统来保证冷却液的恒定温度。为了提高的机床利用率，现有两种方法可以实现机床加工。一是开机后对原始程序稍许修改，在所有的加工工序中做一个远离工件的补偿量，那么加工过程中，机床的在机床加工时根据测量结果更改修正值，当机床处于热平衡状态后，修正值就可以不需要再更改。另外一种方法是，那么在开机后的一段时间先加工工件公差较大的部位，然后经过一段时间后等到机床达到热平衡后，再来加工工件上某些公差要求较高的位置；或者先用机床进行粗加工，等机床工作达到热平衡后，再进行工件的精加工。对于一个具有多基准，有多处精度要求较高的尺寸的工件。那么应先加工工件上有一个基准仅定义一个或两个尺寸，但尺寸精度要求较高的位置，而对同一基准有多个尺寸的部位，应先加工精度最高的部位，然后再加工精度较低的位置。因为机床在加工高精度的部位时工件容易产生废品，那工件其余的部位就可以不加工，这样节省了加工成本。（1）加工的基本原则先粗加工，把工件的多余材料去掉，然后精加工；加工中应避免振动的发生；避免工件加工时的热变性。造成的振动发生有很多原因，可能是负载过大，可能是机床和工件的共振，或者可能是机床的刚性不足，也可能是刀具或砂轮钝化后造成的。我们可以通过下述方法来减小振动减小横向进给量和加工深度，检查工件装夹是否牢靠，提高刀具的转速或者降低转速可以降低共振，另外查看是否有必要的更换新的刀具。对于数控机床操作的初学者，经常发生碰撞。机床碰撞对机床的精度是很大的损害，对于不同类型机床影响也不一样。一般来说，对于刚性不强的机床影响较大，对于刚性较强的龙门结构的机床，在同等的撞击力下影响较小。如果机床是悬臂式得结构，以及机床主轴是装在一回转轴上的机床结构，一旦机床发生碰撞的话，对机床的精度影响是致命的。所以对于高精度数控机床来说，碰撞绝对要杜绝。只要操作者细心和掌握一定的防碰撞的方法，碰撞是完全可以预防和避免。预防碰撞的几个要点碰撞发生的最主要的原因一是对刀具或者砂轮的直径和长度输入错误；二是对工件的尺寸和其他相关的几何尺寸输入错误以及工件的初始位置定位错误；三是机床的工件坐标系设置错误，或者机床零点在加工过程中被重置，而产生变化。机床碰撞大多发生在机床快速移动过程中，这时候发生的碰撞的危害也最大，应绝对避免。所以操作者要特别要注意机床在执行程序的初始阶段和机床在更换刀具或砂轮的时候，此时一旦程序编辑错误，刀具或砂轮的直径和长度输入错误，那么就很容易发生碰撞。在程序结束阶段，各数控轴的退刀动作顺序错误，那么也可能发生碰撞。为了避免上述碰撞，在第一次使用刀具和砂轮时，要仔细进行对刀，不能轻视该问题。为了避免碰撞，操作者在操作机床时，要充分五官的功能，观察机床有无异常动作，有无火花，有无噪音和异常响动，有无震动，有无焦味。发现异常情况应立即停止程序，待机床问题解决后，机床才能继续工作。同时在操作之前，操作者应该接受机床操作的安全培训，每类机床应有安全操作规程，操作人员应经系统的操作和安全培训，持有培训合格的上岗证后才能上机床工作。工作前，应知道灭火器的位置，并且操作者要掌握灭火器的方法，机床的气压开关的位置，机床的输入电源的开关的位置，液压工作站的位置，都因掌握应急的关闭的方法，对于使用冷却油的磨床应将灭火器的放置在机床的三米之内。总之，掌握数控机床的操作技巧是一个循序渐进的过程，并不能一蹴而就。它是建立在掌握了机床基本操作、基础的机械加工知识和基础的编程知识之上的。数控机床操作技巧也不是一成不变的。它是需要操作者成分发挥想象力和动手能力的有机组合，是具有创新性的劳动。26、数控车床是怎样操作的1手工编程操作将编制的加工程序输入数控系统，具体的操作方法是先通过机械操作面板启动数控机床，接着由CRT/MDI面板输入加工程序，然后运行加工程序。1）启动数控机床操作机床启动按钮ON程序锁定按钮OFF2）编辑操作选择MDI方式或EDIT方式按（PRGRM）健输入程序名键入程序地址符、程序号字符后按（INSRT）键。键入程序段键入程序段号、操作指令代码后按（INPUT）键。3）运行程序操作程序锁定按钮ON选择自动循环方式2调用程序操作调用已储存在数控系统中的加工程序，具体的操作方法先通过机械操作面板启动数控机床，接着调用系统内的加工程序，然后运行程序。1）启动数控机床操作机床启动按钮ON程序锁定按钮OFF2）调用程序操作选择MDI方式或EDIT方式按（PRGRM）键调用程序键入程序地址符、程序号字符后按（INPUT）键。3）运行程序操作程序锁定按钮ON选择自动循环方式按自动循环按钮3数控车床对刀操作数控车床对刀方法有三种试切削对刀法、机械对刀法和光学对刀法。1）数控车床对刀方法试切削对刀法对刀原理如图所示，假设刀架在外圆刀所处位置换上切割刀，虽然刀架没有移动，刀具的坐标位置也没有发生变化，但两把刀尖不在同一位置上，如果不消除这种换刀后产生的刀尖位置误差，势必造成换刀后的切削加工误差。2）数控车床对刀原理换刀后刀尖位置误差的计算XX1X2ZZ1Z2根据对刀原理，数控系统记录了换刀后产生的刀尖位置误差X、Z，如果用刀具位置补偿的方法确定换刀后的刀尖坐标位置，这样能保证刀具对工件的切削加工精度。3）基准刀对刀操作用外圆车刀切削工件端面，向数控系统输入刀尖位置的Z坐标。用外圆车刀切削工件外圆，测量工件的外圆直径，向数控系统输入该工件的外圆直径测量值，即刀尖位置的X坐标。4）基准刀对刀操作一般刀对刀操作，如图所示，用切割刀的刀尖对准工件端面和侧母线的交点，向数控系统输入切割刀刀尖所在位置的Z坐标和X坐标。这样，数控系统记录了两把刀尖在同一位置上的不同坐标值，计算出换刀后一般刀与基准刀的刀尖位置偏差，并通过数控系统刀具位置偏差补偿来消除换刀后的刀尖位置偏差。5）刀位偏置值的修改与应用如果车削工件外圆后，工件的外圆直径大了030MM。对此，我们可不用修改程序，而通过修改刀位偏置值来解决，即在X方向把刀具位置的偏置值减小030MM，这样方便地解决了切削加工中产生的加工误差。三、数控机床产生几何误差的因素31、普遍认为数控机床的几何误差由以下几方面原因引起11机床的原始制造误差是指由组成机床各部件工作表面的几何形状、表面质量、相互之间的位置误差所引起的机床运动误差,是数控机床几何误差产生的主要原因。12机床的控制系统误差包括机床轴系的伺服误差轮廓跟随误差,数控插补算法误差。13热变形误差由于机床的内部热源和环境热扰动导致机床的结构热变形而产生的误差。14切削负荷造成工艺系统变形所导致的误差包括机床、刀具、工件和夹具变形所导致的误差。这种误差又称为“让刀”,它造成加工零件的形状畸变,尤其当加工薄壁工件或使用细长刀具时,这一误差更为严重。15机床的振动误差在切削加工时,数控机床由于工艺的柔性和工序的多变,其运行状态有更大的可能性落入不稳定区域,从而激起强烈的颤振。导致加工工件的表面质量恶化和几何形状误差。16检测系统的测试误差包括以下几个方面1由于测量传感器的制造误差及其在机床上的安装误差引起的测量传感器反馈系统本身的误差2由于机床零件和机构误差以及在使用中的变形导致测量传感器出现的误差。17外界干扰误差由于环境和运行工况的变化所引起的随机误差。18其它误差（如编程和操作错误带来的误差。）上面的误差可按照误差的特点和性质,归为两大类即系统误差和随机误差。数控机床的系统误差是机床本身固有的误差,具有可重复性。数控机床的几何误差是其主要组成部分,也具有可重复性。利用该特性,可对其进行“离线测量”,可采用“离线检测开环补偿”的技术来加以修正和补偿,使其减小,达到机床精度强化的目的。随机误差具有随机性,必须采用“在线检测闭环补偿”的方法来消除随机误差对机床加工精度的影响,该方法对测量仪器、测量环境要求严格,难于推广。32、几何误差补偿技术针对误差的不同类型,实施误差补偿可分为两大类。随机误差补偿要求“在线测量”,把误差检测装置直接安装在机床上,在机床工作的同时,实时地测出相应位置的误差值,用此误差值实时的对加工指令进行修正。随机误差补偿对机床的误差性质没有要求,能够同时对机床的随机误差和系统误差进行补偿。但需要一整套完整的高精度测量装置和其它相关的设备,成本太高,经济效益不好。进行了温度的在线测量和补偿,未能达到实际应用。系统误差补偿是用相应的仪器预先对机床进行检测,即通过“离线测量”得到机床工作空间指令位置的误差值,把它们作为机床坐标的函数。机床工作时,根据加工点的坐标,调出相应的误差值以进行修正。要求机床的稳定性要好,保证机床误差的确定性,以便于修正,经补偿后的机床精度取决于机床的重复性和环境条件变化。数控机床在正常情况下,重复精度远高于其空间综合误差,故系统误差的补偿可有效的提高机床的精度,甚至可以提高机床的精度等级。四、计算机数控系统数字控制（NUMERICALCONTROLNC）是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行可编程控制的自动化方法。数控技术（NUMERICALCONTROLTECHNOLOGY）采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。数控机床（NUMERICALCONTROLMACHINETOOLS）是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。它数控技术典型应用的例子。数控系统（NUMERICALCONTROLSYSTEM）实现数字控制的装置。计算机数控系统（COMPUTERNUMERICALCONTROLCNC）以计算机为核心的数控系统。数控机床以其精度高、效率高、能适应小批量多品种复杂零件的加工等优点，在机械加工中得到日益广泛的应用。概括起来，数控机床的加工有以下几方面的优点。（1）适应性强。适应性即所谓的柔性，是指数控机床随生产对象变化而变化的适应能力。在数控机床上改变加工零件时，只需重新编制程序，输入新的程序后就能实现对新的零件的加工；而不需改变机械部分和控制部分的硬件，且生产过程是自动完成的。这就为复杂结构零件的单件、小批量生产以及试制新产品提供了极大的方便。适应性强是数控机床最突出的优点，也是数控机床得以生产和迅速发展的主要原因。（2）精度高，质量稳定。数控机床是按数字形式给出的指令进行加工的，一般情况下工作过程不需要人工干预，这就消除了操作者人为产生的误差。在设计制造数控机床时，采取了许多措施，使数控机床的机械部分达到了较高的精度和刚度。数控机床工作台的移动当量普遍达到了00100001MM，而且进给传动链的反向间隙与丝杠螺距误差等均可由数控装置进行补偿，高档数控机床采用光栅尺进行工作台移动的闭环控制。数控机床的加工精度由过去的001MM提高到0005MM甚至更高。定位精度九十年代初中期已达到0002MM0005MM。此外，数控机床的传动系统与机床结构都具有很高的刚度和热稳定性。通过补偿技术，数控机床可获得比本身精度更高的加工精度。尤其提高了同一批零件生产的一致性，产品合格率高，加工质量稳定。（3）生产效率高。零件加工所需的时间主要包括机动时间和辅助时间两部分。数控机床主轴的转速和进给量的变化范围比普通机床大，因此数控机床每一道工序都可选用最有利的切削用量。由于数控机床结构刚性好，因此允许进行大切削用量的强力切削，这就提高了数控机床的切削效率，节省了机动时间。数控机床的移动部件空行程运动速度快，工件装夹时间短，刀具可自动更换，辅助时间比一般机床大为减少。数控机床更换被加工零件时几乎不需要重新调整机床，节省了零件安装调整时间。数控机床加工质量稳定，一般只作首件检验和工序间关键尺寸的抽样检验，因此节省了停机检验时间。在加工中心机床上加工时，一台机床实现了多道工序的连续加工，生产效率的提高更为显著。（4）能实现复杂的运动。普通机床难以实现或无法实现轨迹为三次以上的曲线或曲面的运动，如螺旋桨、汽轮机叶片之类的空间曲面；而数控机床则可实现几乎是任意轨迹的运动和加工任何形状的空间曲面，适应于复杂异形零件的加工。（5）良好的经济效益。数控机床虽然设备昂贵，加工时分摊到每个零件上的设备折旧费较高。但在单件、小批量生产的情况下，使用数控机床加工可节省划线工时，减少调整、加工和检验时间，节省直接生产费用。数控机床加工零件一般不需制作专用夹具，节省了工艺装备费用。数控机床加工精度稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降。此外，数控机床可实现一机多用，节省厂房面积和建厂投资。因此使用数控机床可获得良好的经济效益。（6）有利于生产管理的现代化。数控机床使用数字信息与标准代码处理、传递信息，特别是在数控机床上使用计算机控制，为计算机辅助设计、制造以及管理一体化奠定了基础。五、数控机床加工的分类与发展51、数控机床的分类统数控机床的种类很多，主要分类如下按工艺用途分类。按工艺用途，数控机床可分类如下。普通数控机床这种分类方式与普通机床分类方法一样，铣床、数控锚床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。加工中心机床数控加工中心是在普通数控机床上加装一个刀库和自动换刀装置而构成的数控机床，它可在一次装夹后进行多种工序加工。按运动方式分类。按运动方式，数控机床可分类如下点位控制数控机床。数控系统只控制刀具从要有数控钻床、数控坐标锤床、数控冲剪床等。直线控制数控机床数控系统除了控制点与点之间的准确位置以外，还要保证两点之间移动的轨迹是一条直线，而且对移动的速度也要进行控制。这类机床主要有简易数控车床、数控销、铣床等。轮廓控制数控机床数控系统能对两个或两个以上运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的运动轨迹能满足加工的要求。这类机床主要有数控车床、数控铣床等。按伺服系统的控制方式分类。按伺服系统的控制方式，数控机床可分类如下。开环控制系统的数控机床。闭环控制系统的数控机床。半闭环控制系统