节数控机床的使用

第二节数控机床的使用一机床使用要点1、选择合理的加工对象根据机床的不同特点选择合适的加工象，使加工的零件的外形和尺寸与机床的工作台和行程大小相适应。卧式机床上加工箱体、壳体、阀体（如果利用回转工作台，可实现360度内四周面的加工，如果配备立转工作台可以进行五轴控制的复杂型面的加工。）立式机床加工箱盖、法兰盘、盖板等的一面加工，但是该类机床价格便宜，工件在机床上安装稳定。安排加工工件时选择原则：1）安排重复性加工的零件。加工中心对每个新投产的零件的准备工时与机动切削工时比较，所占比例较高。（准备工时包括工艺准备、刀具夹具准备、程序编制、试切等准备时间，对单件来说是加工时间的几十倍。）2）加工工件批量应大于经济批量普通机床加工中小批工件，纯切削时间是总工时的10%到20%，数控机床加工中小批工件，纯切削时间是总工时的70%到80%。经济批量=（CNC准备时间-普通机床准备时间）/K（普通机床单件时间-CNC机床单件时间）CNC准备时间：工艺准备时间、程序准备时间、现场调试普通机床单件时间：所有工序时间总合K：修正系数是考虑数控加工成本比普通加工成本高3~5倍。3、尽量发挥数控机床的各种工艺特点，尽量安排有加工精度要求的铣、镗、钻、饺等综合加工工艺内容。4、加工内容适合机床的能力。5、在能满足加工要求的前提下，可加工在普通机床上无法加工的复杂小批量零件。二确定工件的加工部位、顺序及相关工艺内容1）决定工件需要在本机床上完成的工序内容与其前后工序的联系。2）安排能充分发挥机床效率的加工内容3）确定加工工序。根据加工需要的刀具数量、零件精度、热处理要求等确定工件分几次装夹和几个程序加工。4）工艺问题A在加工中心上加工时，一次装夹所完成的加工内容应慎重考虑。B在流水线生产中，根据各工序平衡原则考虑每台机床上加工该工件的加工内容。C对一个零件完整工艺过程中的自动因素、手工调整、手动检测因素都应考虑，在确保加工质量的前提下，应做到最少人工干预。3决定工件的装夹方式和设计夹具机床夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。为此，它需要有定位、导向、夹紧、连接等功能。机床夹具按其使用范围可分为通用夹具（如三爪卡盘、平口台虎钳、回转工作台等）、专用夹具、可调整夹具、成组夹具、随行夹具（托盘及安装在其上的夹具）和组合夹具（也称模块化夹）。3决定工件的装夹方式和设计夹具根据确定的工件加工部位，定位基准和装夹要求，可以提出夹具设计要求。夹具设计必须考虑夹具与机床工作台面及工件定位面间的定位连接方式。机床工作台面上的定位基准常用的有：立式加工中心基准T型槽，卧式加工中上有工作台转台中心定位孔和工作台侧面基准挡板夹紧方式一般采用T型槽螺钉或工作台面上紧固螺孔，用螺栓或压板压紧。夹具底面和工作台直接接触，因此表面粗糙度不低于Ra3.2μm，平面度不大于0.01~0.02mm夹具除按一般通用夹具设计之外，还应考虑以下因素：1）夹具抗切削力的高刚性和高定位精度相结合。2）必须为装在主轴上的切削刀具运动留有足够的加工空间。3）必须保证工件的最小夹紧变形。由于要保证零件的最后加工精度，又要适应粗加工的要求，因此必须合理选择夹具的支撑点、定位点和夹紧点。4）装卸方便快捷，辅助时间短。5）优先使用组合夹具或柔性夹具。组合夹具：它是由一套完全标准化的元件组合而成，能根据工件的加工要求，像搭积木似地利用各种不同元件，通过不同的拼装和连接，构成不同结构和用途的夹具。组合夹具的基本元件有八大类，即基础件、支承件、定位件、导向件、压紧件、紧固件、合件及其他件。组合夹具的特点是：灵活多变，万能性强；可大大缩短生产准备周期；元件可重复使用，制造、管理方便，长期经济性好；易于实现计算机辅助工艺设计。

目前使用的组合夹具有两种基本类型，即槽系组合夹具和孔系组合夹具。槽系组合夹具元件间靠键和槽定位，而孔系组合夹具则靠孔与销定位。由于孔系组合夹具与槽系组合夹具相比具有精度高、刚性好、易组装，可方便地提供数控编程原点（工件坐标系原点），在FMS中得到广泛应用6）对于个别装夹定位精度要求高，批量小的零件，可以用检测仪器在机床工作台上找正基准，然后设定工件坐标系进行加工。7）对批量大的小型零件可以采用多工件装夹方案。4编制加工工艺文件工艺卡片是编制程序单、刀具调整、机床调整的依据。是机床操作者的工作内容表。1）编制工艺卡片前的准备工作A了解机床各坐标机械原点位置、各坐标轴运动方向、机床行程范围、夹具和工件在加工空间内的安装位置、工件坐标系的设定、机床各坐标运动的干涉区域及自动换刀装置所占用的换刀空间。B主轴转速指令与范围，注意是否有对应的齿轮挂档指令和互锁指令C进给指令F和范围D刀具T指令、交指令、使用格式E切削加工工艺范围F

数控系统的工作原理和编程指令表G本机床的加工特点和机床操作方法H切削刀具工作趋近距离：在已经加工过的表面上钻孔、镗孔、铰孔取1~3mm在铸造毛坯上钻孔、镗孔、铰孔取4~8mm端面铣削取5~10mm丝锥攻螺纹时取5~8mm2）决定工步顺序在考虑工艺要求之余，考虑如下因素A加工工步安排贯彻由粗到精的原则B适当考虑刀具运动轨迹，减少刀具空行程移动量。考虑相邻加工位置的加工顺序和最小空行程移动量。C减少刀具交换次数，节省辅助时间。尽量安排在一个加工程序中，同一把刀具只调用一次。D在安排加工顺序时：粗铣大端面、精镗孔、半精镗孔、立铣刀加工、钻孔、攻螺纹及倒角、孔及平面精加工。3）刀具的选用在加工中心常用的刀具分三类：通用刃具、通用连接刀柄、专用刀刃具适用数控机床的刀柄，各工业国家都几经标准化，我国采用成都工具研究所制定的TSG工具系列演变出的部颁标准。Ａ刀柄标注JTＡＢＣJT表示国家部颁标准，刀柄接合锥面锥度7:24，并且供机械手夹持的颈部也应与使用的机床的有关标准相符合。Ａ表示锥面号数４０、５０、３５号等Ｂ表示那一类刀柄Ｍ３表示莫氏３号锥套Ｃ表示刀柄长度１：４最佳，通常控制在１：６极限为１：８Ｂ选购刀柄时注意成套性，除主刀柄外，配备尾部拉钉、连接附件（如弹簧夹套、丝锥卡套、钻头夹）刀头、不重复刀片，连接和装卸工具。Ｃ选择合适的刀柄，整体式和模块式刀柄Ｄ可以次用多刀多刃复合加工和多轴加工，但相对成本有所提高，因此必须考虑是否合适。４）确定切削用量Ａ根据选定的刀具和工件材料确定合适的切削用，数控系统中尽可能采用大切削用量Ｂ切削用量要和加工工艺系统的综合刚度相匹配。Ｃ在考虑刀具寿命的前提下修正切削用量，中小批生产中，为了保证一笔工件加工中不用刃磨刀具或更换刀片，可选择合适的切削用量。在个别切削符合很大的刀具，为了缩短加工时间，可以采用较高切削用量。D制作必要的工序根据图样的加工要求进行数值计算和换算，按已经确定的加工路线和允许的程序编制误差计算出机床控制系统所需的输入数据，划出对应的加工工序、加工示意图和刀具运动轨迹图，确定工件坐标系的位置，作为程序编制的依据和现场试切、调试的依据。程序编制分为手工编制和自动编制手工编制要了解Ａ掌握程序编制所需的文字、地址、代码等指令的含义Ｂ掌握程序编制的规则，即指令、代码的使用方法和组合形式Ｃ了解工件在加工中心等数控设备上加工内容的全部工艺过程和数控设备的各种操作要求及细节。Ｄ用已经掌握的代码、指令等，按程序编制规则规定的使用方法，描述在数控设备上加工工件的完整工艺过程，５程序编制６输入程序１）利用数控系统的输入键盘，逐个字符把程序内容输入２）利用程序编制机或带编成软件的微机系统把程序存放在纸带或磁盘上，通过RS232接口或ＤＮＣ接口输入给系统。

DNC的两种工作方式1980年国际标准ISO2806对于DNC定义为directnumericalcontrol(直接数控)”。其概念为：“此系统使一群数控机床与公用零件程序或加工程序存储器发生联系。一旦提出请求，它立即把数据分配给有关机床”。有时也称为“群控’”。这种技术在70年代到80年代的研制及应用表明，由于系统复杂，可靠性差，因此得不到发展。在1994年颁布的ISO2806定义DNC为“distributednumericalcontrol(分布式数控)”。这样，其概念也发生了本质的变化，其意义为“在生产管理计算机和多个数控系统之间分配数据的分级系统。”实质上，DNC就变为一个通信网络，允许在单元控制器与CNC机床之间交换信息。这样DNC标准内容概念的变化，说明技术的内涵也发生了变化。FANUC的系统有DNC1、DNC2两种；DNC1也有两种工作方式，①单元控制器为主站，以多点连接的方式控制多台CNC机床，此种方式一般用于小规模的FMS控制。②单元控制器与CNC系统以点对点连接。它们共同起混合站的作用。这种方式主要用于传送连续多个程序段的长程序，以实现模具加工。DNC2是一个通信协议，它由FANUC的CNC系统与PC计算机之间通过RS-232-C接口进行通信。７程序试运行为了避免程序编制的错误，工件夹具和刀具的干涉，工艺参数不合理，可以进行程序试运行。具体方法：1）利用数控机床的配套附件，检查工件加工的运动轨迹。2）在机床上进行试切程序运行：A安装、找正、加紧工件B检查刀具交换储存功能及正确性C设定刀具补偿值，输入工件坐标系参数、子程序、宏程序等有关参数D闭合机床闭锁开关，运行程序，机床机械部分不运行。E数控机床不装工件，开机运行程序检查：加工位置和运动轨迹是否符合要求

刀具选择和交换是否符合要求

刀具运动和夹具是否干涉８试切削安装工件进行试切。1）当对程序了解不深时，可以采用单程序段运行，然后再整个程序运行2）充分利用机床的快速、进给、主轴转速的倍率开关，在程序运行中适当降低进给速度，尤其是刀具快速趋进工件的速度。3）在试切中注意A主程序和子程序显示，了解正在执行的具体内容B工作寄存器和缓冲寄存器显示，了解正在执行的本程序段的状态和模态、非模态指令C坐标位置显示：工件坐标系

机床原点坐标系当程序开始执行时，每个坐标运动力画面首先显示这一程序段指令轴要实际运动的量，然后随着程序执行，该运动量显示值不断减少至零。在某一瞬间，刀具和工件相对位置，比较剩余运动量。4）利用倍率开关，使切削用量，转速、进给等达到理想的切削状态。5）对一些反复调用的子程序要在试切中重点试好第一次调用6）对一些需要现场调试才能完成的工艺过程，可以采用渐进的方式。９试加工后应注意事项1）根据试切，调整参数，修改程序2）及时备份试切好的程序3）对工艺文件和程序单进行总结数控机床的使用（续）使用数控机床的成套工程要求概述数控机床的使用是综合使用技术和现代管理技术的结合，他牵涉到设备、附件、配套工程、人员和管理系统等多方面条件。1生产管理要求管理的基本原则：采用一切措施使数控机床的开动率提高。管理人员：既懂技术又懂管理。了解数控机床生产的特点和各配合环节的节拍，给数控机床下达生产任务时，必须考虑落实有关生产技术工艺准备部门的工作，有一个生产准备周期，只有当所需工具、工艺文件和程序等准备齐全后，连同毛坯一起送到加工机床。操作者应在不停机的前提下事先熟悉程序，这样数控机床才能通过试切削投入成批生产。CAM技术的应用，把机床生产所需的各种辅助措施和手段，由计算机按最优化的方法管理起来，例如刀具管理、生产作业计划、自动编程、工艺生产、优化的物料流动路线等，使机床的开动率大大提高。2对使用人员技术素质的要求1）管理人员2）操作者：能快速理解程序，有熟练的操作技巧，对机床加工中各种情况的综合判断处理能力，能分析影响加工质量的因素及应采取的对策，能维护所使用数控机床及判断排出机床一般的小故障。3）维修人员：培养、提高维修人员的技术知识面和组织能力，共同努力在短时间内实现高效维修；对专业维修人员进行系统的专业培训；建立维修的后勤保障。4）提高编程技巧。3提高机床开动率的探讨1机床开动率不高的原因1）使用者技术水平不高，机床的非加工操作、调整及技术准备时间过长。2）机床管理不善。3）技术准专备工作跟不上。4）维修跟不上5）不注意机床的使用环境。（电网电压波动大、突然停电、机床地线处理不好、粉尘过大、湿度过高、室温过高。）2对策1）各层人员都必须正确认识所使用的机床和自身加工特点2）合理选用机床和配件3）合理安排机床上加工的工件和所需的各生产环节的节拍4）有计划的提高人员素质水平5）加强管理，专人负责，合理设置机构，制定和健全规章制度，加强维修技术队伍，配置必要的测试设备和检测工具，建立维修所需的零件库等。第5章数控机床的安装调试及保养维修第一节数控机床的安装调试一安装调试的各项工作1初就位工作2机床连接工作3）数控系统的连接与调整4）通电试车5）机床精度和功能调整6）试运行7）组织机床验收工作二新机床数控系统的连接1对数控系统的开箱检查无论是单个购入或随机床配套购入均应在到货后进行开箱检查。检查系统的本体和与之配套的进给速度控制单元和伺服电机、主轴控制单元和主轴电机。检查包装是否完整，实物与订单是否相同，电器柜内各插件是否松动。2外部电缆的连接数控装置和外部MDI/CRT单元、强电柜、机床操作面板、进给伺服电机动力线与反馈、主轴电机动力线与反馈信号线的连接以及与手摇脉冲发生器的连接。还要进行地线连接：采用一点接地法。要求数控柜中的信号地、强电地、机床地等连接到公共地点上，而且数控柜与强电柜之间有足够粗的保护接地电缆。总的公共接地点必须与大地接触良好，一般要求接地电阻小于4~7Ω。3数控系统电源线的连接在切断控制柜电源开关的