中职数控车床操作培训教材

中职数控车床操作培训教材前言本教材旨在为中等职业学校数控技术应用专业学生及相关行业初级技术人员提供系统的数控车床操作技能培训。通过本教材的学习与实践，学员应能掌握数控车床的基本组成、工作原理、日常操作流程、简单编程与调试、常见故障的初步判断与处理，以及安全生产规范，为今后从事数控车床操作及相关工作奠定坚实基础。数控车床是现代制造业中应用广泛的关键设备，其操作技能是机械加工领域的核心能力之一。本教材编写以国家职业技能标准为参照，结合中职教育特点和企业生产实际，注重理论与实践的结合，强调操作规范性和问题解决能力的培养。希望学员在学习过程中，不仅要掌握操作步骤，更要理解其背后的原理，勤于思考，勇于实践，不断提升自身的专业素养。第一章数控车床安全操作规程与职业道德1.1安全生产的重要性安全生产是数控车床操作的首要前提，直接关系到操作人员的人身安全、设备安全以及产品质量。忽视安全操作规程，可能导致设备损坏、工件报废，甚至引发严重的人身伤害事故。因此，每一位操作人员必须从思想上高度重视安全生产，严格遵守各项安全规定，杜绝麻痹思想和侥幸心理。1.2数控车床操作安全规范1.2.1着装要求操作人员进入车间必须按规定穿戴好劳动防护用品。严禁佩戴围巾、领带等易被旋转部件缠绕的饰物；禁止穿拖鞋、高跟鞋，应穿着紧口工作服和安全鞋；长发者必须将头发盘起并戴上工作帽；禁止戴手套操作旋转部件（特殊情况除外，需经指导教师同意）。1.2.2开机前检查开机前，应仔细检查机床各部分是否正常。包括：*导轨面、操作面板是否清洁，有无障碍物。*各润滑部位油量是否充足，油路是否畅通。*卡盘、尾座等部件是否紧固，动作是否灵活。*刀具安装是否牢固，刀位点是否正确。*工件装夹是否稳固，夹持方式是否合理，避免过定位或欠定位。*确认急停按钮是否处于正常工作位置。1.2.3操作过程中的注意事项*机床启动后，操作人员不得擅自离开岗位，应密切关注机床运行状态、刀具切削情况和工件加工精度。*加工过程中，禁止用手触摸旋转的工件、刀具和传动部件。*测量工件尺寸或调整刀具、工件时，必须先停车。*禁止在机床运动部件附近放置任何物品。*发现异常声音、振动或异味，应立即按下急停按钮，报告指导教师或相关负责人，待故障排除后方可继续操作。*装卸大型或重型工件时，应有他人协助，并使用合适的吊装工具，注意人身和设备安全。*保持工作区域整洁，铁屑应及时清理，避免堆积。清理铁屑时应使用专用钩子或刷子，禁止用手直接扒拉。1.2.4加工结束后*加工完成后，应先关闭程序，将机床各轴移动到安全位置，然后关闭机床电源。*卸下工件，清理测量。*清理机床导轨面、卡盘、刀架等部位的切屑和油污，擦拭干净。*整理工具、量具、夹具，放回原位。*清扫工作场地，保持环境整洁。1.3职业道德与职业素养作为一名数控车床操作人员，应具备良好的职业道德和职业素养：*爱岗敬业：热爱本职工作，对技术精益求精，认真负责地完成各项生产任务。*遵守纪律：严格遵守企业的规章制度和劳动纪律，服从管理。*质量第一：树立强烈的质量意识，严格按照工艺要求操作，确保产品质量。*安全文明：时刻牢记安全生产，养成文明操作的良好习惯。*团结协作：与同事团结互助，积极沟通，共同完成工作。*勤俭节约：爱护设备和工具，节约原材料和能源。第二章数控车床基础知识2.1数控车床的组成与工作原理2.1.1数控车床的基本组成数控车床主要由以下几部分组成：*车床主体：包括床身、主轴箱、进给传动系统（滑板、刀架）、尾座等机械结构，是执行切削加工的主体。*数控系统（CNC系统）：是数控车床的核心，由硬件和软件组成，负责接收、处理加工程序，并发出控制指令。*伺服系统：包括伺服驱动装置和伺服电机，接收数控系统的指令，驱动车床各运动部件实现精确的位置控制和速度控制。*辅助装置：如冷却系统、润滑系统、排屑装置、防护装置等，保障机床正常运行。2.1.2数控车床的工作原理数控车床的工作原理是将加工零件的工艺过程、工艺参数、刀具运动轨迹和位移量等，按数控系统规定的代码和格式编制成加工程序，然后将程序输入数控系统。数控系统对输入的程序进行译码、运算和逻辑处理后，向伺服系统发出指令信号，控制车床各坐标轴的伺服电机带动滚珠丝杠转动，进而驱动刀架或工作台移动，使刀具相对于工件按预定的轨迹和速度运动，从而加工出符合要求的零件。2.2数控车床坐标系2.2.1右手笛卡尔坐标系原则数控车床坐标系采用右手笛卡尔坐标系。基本坐标轴为X轴和Z轴，主轴轴线方向为Z轴，刀具远离工件的方向为Z轴正方向；X轴位于与工件轴线垂直的水平面内，对于工件旋转的车床，刀具远离工件旋转中心的方向为X轴正方向。2.2.2机床坐标系、工件坐标系与参考点*机床坐标系（MachineCoordinateSystem,MCS）：是机床固有的坐标系，由机床制造商设定，其原点（机床原点或机械原点）是机床上一个固定不变的点，通常位于机床行程的极限位置。*工件坐标系（WorkpieceCoordinateSystem,WCS）：是编程人员为编程方便，以工件上某一固定点（通常为工件原点或编程原点）建立的坐标系。工件原点的选择应便于编程和测量。*参考点（ReferencePoint）：是机床上的一个固定点，通常与机床原点有确定的相对位置关系。通过回参考点操作，可以建立机床坐标系，消除进给传动系统的累积误差。数控车床通常有回零（回参考点）操作要求。2.3常用数控系统简介（以典型系统为例，如FANUC或SIEMENS的某普及型号）（此处可根据实际教学使用的数控系统进行具体介绍，包括系统操作面板布局、常用功能键、MDI键盘、显示屏信息等。例如，可以介绍如何进入编辑模式、自动模式、手动模式，如何进行程序的输入、修改、删除、调用等基本操作。）第三章数控车床基本操作3.1开机与回参考点操作3.1.1开机步骤1.确认机床电源已连接，外部气源（若有）已打开。2.打开机床总电源开关。3.等待数秒后，按下数控系统电源启动按钮。4.系统启动完成后，进入默认操作界面。3.1.2回参考点（回零）操作1.将机床操作模式选择开关置于“回参考点”模式（通常标记为“REF”或“HOME”）。2.分别按下X轴和Z轴的正向进给按钮（+X,+Z）。3.观察坐标轴移动，当坐标轴到达参考点后，相应轴的回零指示灯会点亮。4.通常先回Z轴，再回X轴，具体顺序参照机床说明书。3.2手动操作（JOG/手轮）3.2.1手动连续进给（JOG）1.将操作模式开关置于“手动”模式（JOG）。2.选择合适的进给速度倍率。3.按住相应的轴移动方向按钮（+X,-X,+Z,-Z），机床将以选定的速度连续移动，松开按钮则停止。3.2.2手轮进给1.将操作模式开关置于“手轮”模式（HANDLE或MP）。2.选择需要移动的轴（X或Z）。3.选择手轮的进给量倍率（如0.001mm,0.01mm,0.1mm每格）。4.旋转手轮，机床将按照手轮旋转的方向和格数移动相应的距离。手轮进给精度高，常用于精确对刀和微量调整。3.3工件的装夹与找正3.3.1三爪卡盘装夹三爪卡盘是数控车床最常用的工件装夹方式，适用于装夹圆形、正六边形等对称工件，具有自动定心功能。操作步骤：1.清洁卡盘卡爪和工件定位面。2.旋转卡盘扳手，使卡爪张开到比工件直径略大。3.将工件放入卡爪之间，尽量使工件轴线与主轴轴线重合。4.旋转卡盘扳手，夹紧工件。注意夹紧力要适中，既要保证工件稳固，又不能夹伤工件或使工件变形。5.对于较长的工件，可配合尾座顶尖进行辅助支撑，以提高装夹刚性。3.3.2四爪卡盘装夹（简介）四爪卡盘的四个卡爪可独立移动，适用于装夹不规则形状工件或对定位精度要求较高的偏心工件。装夹时需要仔细找正工件的中心和垂直度，操作相对复杂。3.3.3工件找正方法简介对于精度要求不高的工件，三爪卡盘的自动定心精度基本能满足要求。对于较高精度要求的工件或使用四爪卡盘时，需进行找正：*目测法：粗略估计工件是否装正。*划针盘找正：将划针盘固定在刀架上，手动移动刀架，使划针尖靠近工件外圆或端面，旋转主轴，观察划针尖与工件表面的间隙是否均匀，调整卡爪位置直至找正。3.4刀具的选择与安装3.4.1常用数控车刀类型数控车刀按切削刃材料可分为高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具、金刚石刀具等，其中硬质合金刀具应用最广泛。按用途可分为外圆车刀、端面车刀、切断刀、镗孔刀、螺纹车刀等。3.4.2刀具选择原则选择刀具时应考虑工件材料、加工精度、表面粗糙度要求、切削用量以及生产效率等因素。一般遵循以下原则：*粗加工时，选择强度高、耐用度好的刀具，以满足大切削用量的要求。*精加工时，选择精度高、刃口锋利的刀具，以保证加工精度和表面质量。*尽量选择通用化、标准化的刀具，减少刀具种类，降低成本。3.4.3刀具安装要求1.选择合适的刀杆，刀杆伸出刀架的长度应尽可能短，以提高刚性，减少振动。2.刀具安装时，刀位点应尽量与主轴轴线等高（对于外圆刀和端面刀尤为重要）。3.刀具在刀架上必须夹紧牢固，防止加工过程中松动。4.安装新刀片时，注意刀片型号与刀杆型号匹配，确保刀片安装到位。3.5对刀操作（以试切对刀为例，这是最常用的基本对刀方法）对刀是确定工件坐标系与机床坐标系之间关系的过程，即确定工件原点在机床坐标系中的位置。试切对刀步骤如下（以工件右端面中心为工件原点为例）：3.5.1Z轴对刀1.手动方式或手轮方式移动刀架，使所选外圆车刀的刀尖轻微接触工件右端面。2.保持X轴不动，沿Z轴正方向退刀，离开工件。3.进入刀具补偿参数设置界面（如FANUC系统的“OFFSETSETTING”中的“几何形状”）。4.找到当前所用刀具对应的刀号位置，将光标移至Z轴补偿值处。5.输入“Z0”，按“测量”或“INPUT”键。此时，系统会自动将当前机床坐标系下的Z轴坐标值作为该刀具Z向的工件坐标系偏置值。3.5.2X轴对刀1.手动方式或手轮方式移动刀架，使所选外圆车刀的刀尖轻微接触工件外圆表面（进行微量切削，即“试切外圆”）。2.保持Z轴不动，沿X轴正方向退刀，离开工件。3.停车，测量试切后的工件外圆直径，记为D。4.进入刀具补偿参数设置界面，将光标移至当前刀具X轴补偿值处。5.输入“XD”（例如测量直径为50mm，则输入“X50”），按“测量”或“INPUT”键。此时，系统会自动计算并设置该刀具X向的工件坐标系偏置值。3.5.3对刀注意事项*对刀过程中，刀具移动应平稳，避免碰撞。*试切时，切削量要小，以保证测量精度。*对刀完成后，最好进行一次简单的试切削验证，以确认对刀准确性。*更换刀具或重新装夹工件后，必须重新对刀或修改刀具补偿值。3.6程序的输入、编辑与调用3.6.1程序的输入（MDI键盘输入）1.将操作模式开关置于“编辑”模式（EDIT）。2.按数控系统面板上的“程序”键（PROG），进入程序管理界面。3.输入新程序号（通常以字母O开头，后跟若干数字，如O1234），按“INSERT”或“EOB”键。4.逐行输入程序段内容，每输入完一个程序段，按“INSERT”或“EOB”键确认。程序段结束符通常为“;”或系统自动添加。5.程序输入完成后，可按“复位”键（RESET）返回程序开头。3.6.2程序的编辑（修改、删除、插入）1.在编辑模式下，调用需要编辑的程序。2.修改：将光标移至需要修改的程序段和字符处，输入正确的字符，按“ALTER”键替换。3.删除：*删除单个字符：将光标移至该字符处，按“DELETE”键。*删除整个程序段：将光标移至该程序段开头或任意位置，按“DELETE”键（或“EOB”+“DELETE”，具体看系统）。*删除整个程序：在程序目录界面，选中要删除的程序，按“DELETE”键，然后确认。4.插入：将光标移至需要插入字符的位置，输入要插入的字符，按“INSERT”键。3.6.3程序的调用1.将操作模式开关置于“自动”模式（AUTO）或“存储器”模式（MEM）。2.按“程序”键，进入程序列表。3.通过光标移动键选择需要运行的程序，按“INPUT”键或直接输入程序号后按“INPUT”键调用。4.程序调用成功后，程序内容会显示在屏幕上，并指向程序开头。3.7自动加工与手动数据输入（MDI）操作3.7.1自动加工操作1.确认工件已装夹牢固，刀具已正确安装并对刀完成，加工程序已调用。2.将操作模式开关置于“自动”（AUTO）或“存储器”（MEM）模式。3.检查进给速度倍率和主轴转速倍率旋钮，通常先置于较低倍率（如30%-50%）。4.按下“循环启动”按钮（CYCLESTART，通常为绿色），机床开始执行程