金工实习 课件 14 数控车削

01概述1.数控车削加工，即在数控车床上完成轴类、套类、盘盖类等回转体零件加工的切削加工工艺。它就像一位神奇的工匠，能将原材料打造成各种精密零件。2.其加工范围极为广泛，涵盖了普通车削的所有工艺内容，尤其适合形状复杂、精度要求高的零件加工。无论是航天领域的精密部件，还是汽车制造中的关键零件，数控车削都能出色完成。3.数控车削具有诸多工艺优势，省去了划线、靠模、成形刀加工等繁琐操作，加工过程灵活，通用性强，同时还能有效降低操作者的劳动强度。4.在行业应用方面，数控车削能够很好地满足多品种、小批量、自动化加工的需求。在国内，数控车床在数控机床中所占比例约为25%，广泛应用于机械制造、汽车、航空航天等众多领域。数控车削加工的范围及特点011.数控车床的核心部件包括数控装置、床身、主轴箱、刀架及其进给系统、尾座。这些部件犹如人体的重要器官，各自发挥着关键作用。数控装置如同大脑，负责指挥车床的各项动作；床身则是坚实的基础，支撑着整个车床；主轴箱掌控着主轴的运转；刀架及其进给系统负责刀具的移动和切削；尾座则用于支撑较长的工件。2.此外，还有辅助系统，如液压系统为车床提供动力支持，冷却系统帮助降低切削温度，润滑系统减少部件磨损，排屑机及时清理切屑，保证加工环境整洁。基本组成021.按主轴位置，数控车床可分为立式数控车床和卧式数控车床。立式数控车床的主轴垂直于水平面，适用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复杂零件；卧式数控车床的主轴平行于水平面，是应用较为广泛的一种类型。2.按刀架类型，可分为单刀架数控车床、双刀架数控车床和转塔刀架数控车床。单刀架数控车床结构简单，适用于一般加工；双刀架数控车床可同时进行多种加工操作，提高加工效率；转塔刀架数控车床则能快速更换刀具，满足不同加工需求。3.按档次划分，有经济型数控车床、普通数控车床和车削中心。经济型数控车床成本较低，适合对加工精度要求不高的场合；普通数控车床性能较为均衡，能满足大多数常规加工需求；车削中心功能更为强大，具备多种加工能力。分类方式031.水平导轨的卧式数控车床通常为前置单刀架，常见型号有CK6132、CK6140等。以CK6132H为例，其中C代表车床，K代表数控，6表示落地式，1表示卧式，32表示主轴最大回转直径为320mm。这类车床结构简单，操作方便。2.斜导轨的卧式数控车床一般配备前后双刀架或后置转塔刀架，如型号CL-20A。斜导轨设计使其具有更大的刚性，同时更易于排屑，常常会配备排屑机，以保证加工的顺利进行。卧式数控车床细分041.车削中心在功能上实现了重大升级，其主轴具有不等速回转和连续精确分度的C轴功能，转塔刀架还带有动力刀座。这使得车削中心具备了更强大的加工能力。2.车削中心可安装铣刀、钻头等多种刀具，通过多轴联动，能够实现车、铣、钻、镗等多种加工操作，真正实现了一机多用。3.车削中心的工艺优势明显，减少了工件装夹次数，使工序更加集中，有效缩短了加工时间，同时还能提高加工精度，为复杂零件的加工提供了更高效、更精确的解决方案。车削中心特性数控车床的类型及结构刀具性能要求1.粗加工时，刀具需要具备高强度和良好的耐用度，以适应大切深、大走刀的加工要求。就像一位强壮的大力士，能够承受巨大的力量。2.精加工时，刀具则要具备高刚性、高精度和高耐用度，以保证加工精度，如同一位精细的艺术家，能够雕琢出精美的作品。3.通用要求方面，刀具应安装调整方便，以减少辅助时间，提高加工效率。常用的机夹可转位车刀，当刀片磨损后，只需旋转即可换刃，操作简单快捷。刀片外形选择其他选择依据刀杆形式的选择，要根据待加工表面的形状和位置来确定，确保刀杆能够准确地将刀具送到加工位置。2.刀片参数的选择，需要结合工件材质、粗/精加工情况，选择合适的刀片后角度、刀尖圆弧半径、断屑槽槽形，以满足不同的加工需求。010203数控车削用刀具1.数控车削加工工艺制订的核心原则包括先粗后精、先近后远、刀具集中、走刀路线最短、程序段最少。这些原则就像一套科学的指南，指导着加工过程的顺利进行。2.粗加工时，要留足均匀的余量，以保证精加工能够一次连续走刀。对于内/外圆回转面，应先进行粗加工，再进行精加工。3.为了提高效率，应先加工离起刀点近的表面，减少空行程。同时，同一部位应尽量用一把刀完成加工后再换刀，减少换刀次数，提高加工效率。数控车削加工工艺制订原则02数控车削程序编制11.按刀架位置，数控车床的坐标系可分为前刀架坐标系和后刀架坐标系。其中，前刀架坐标系的X轴方向与后刀架相反，而Z轴方向一致。2.关键点位定义如下：机床原点位于卡盘端面与主轴中心线的交点，它是机床坐标系的基准点；机床参考点在Z、X轴正向极限位置，刀具在移动时需在有效行程内，避免超程或撞刀；工件原点通常设定在工件毛坯右端面与主轴中心线交点，方便编程和加工；起刀点是刀具切入工件前的起点，一般设为毛坯外接近切削处；换刀点则是换刀时刀尖远离毛坯的位置，其坐标值大于刀尖回转半径，确保换刀安全。X坐标默认按直径值输入，例如，若刀尖至Z轴距离为\(X_{1}/2\)，则X坐标值为该距离的一半。这种输入方式简化了编程过程，提高了编程效率。坐标系分类编程特点数控车床的坐标系示例基本结构程序开始/结束符为%，它标志着程序的起始和结束。2.程序号由O加上数字组成，如O1234，用于区分不同的程序。3.程序段由指令、坐标值等组成，例如N10G50X50Z100;，它包含了具体的加工指令和坐标信息。4.程序结束指令为M30;，表示程序运行结束，自动运行停止，光标返回程序开头。数控车削程序结构与格式（以广州数控GSK980TDb系统为例）代码分组与功能（GSK980TDb系统）G00快速定位G01直线插补G02、G03圆弧插补准备功能G代码1.M00指令可使程序暂停，此时屏幕显示“暂停”，按循环启动键可继续运行程序。2.M03、M04、M05分别控制主轴逆时针转、顺时针转和停止，其中M03、M04需配合S代码使用。3.M08、M09用于控制冷却液开和关。4.M30表示程序结束，自动运行停止，光标返回程序开头。核心M代码功能辅助功能M代码（GSK980TDb系统）1.主轴功能S代码由地址码S加上1-4位数字组成。2.控制方式有恒转速，单位为r/min，例如S2000M03;表示主轴以2000r/min的转速正转，适用于车削螺纹、直径变化小的场景；恒线速度，单位为m/min，需先指定G96，如G96S100M03;表示切削点线速度为100m/min，适用于车削端面、直径变化大的场景。3.初态默认G97（恒转速）。主轴功能S代码1.进给功能F代码用于指定进给速度。2.模式有每转进给，如F0.2;表示主轴每转，刀具进给0.2mm；每分钟进给，需先指定G98，如G98F100;表示刀具进给速度为100mm/min。3.初态默认G99（每转进给）。进给功能F代码1.格式为T□□○○;，前两位表示刀具号，范围是01-32，前导0不可省略；后两位表示刀补号，范围是00-32，前导0也不可省略。2.其功能是自动换刀并执行刀具补偿，刀具号与刀补号可相同，一把刀可对应多个刀补号。3.补偿目的是消除刀具安装后刀尖在X、Z向的偏差，包括长度补偿和圆弧半径补偿，补偿数据通过对刀获取。刀具功能T代码（GSK980TDb系统）1.刀具选用35°外圆车刀（01号刀）和切断刀（02号刀，宽度3mm）。2.工件坐标系设定在轴右端O点。01精简说明：省去程序段顺序号，初态指令、模态指令及值不重复编写，使程序更加简洁明了。02加工条件精加工程序数控车削编程实例（轴类零件）03数控车床基本操作状态指示灯是数控车床操作面板的重要组成部分，它们能直观地反映机床的工作状态，让操作人员随时掌握机床的运行情况。核心指示灯包括轴回零结束指示灯，当该指示灯亮起，表明轴回零操作已完成，机床坐标轴回到了机械原点，这是确保后续加工精度的重要前提；机床锁指示灯亮时，进给轴输出无效，可用于程序校验等操作，防止在错误设置下机床误动作；快速指示灯亮起，意味着当前处于快速移动状态，可加快刀具或工作台的移动速度，提高操作效率；辅助功能锁指示灯亮，则M、S、T功能输出无效，用于特殊情况下对辅助功能的锁定；单段运行指示灯亮时，程序将单段运行，每执行完一行程序需按“循环启动”才能继续，方便操作人员对程序进行逐行检查和调试；空运行指示灯亮，加工程序、MDI代码将空运行，不进行实际切削，用于快速检查程序路径；跳段运行指示灯亮，段首标“/”的程序段会被跳过，适用于特定程序段的选择性执行。状态指示灯（表11-2）复位键：按下复位键，可使CNC复位，此时机床所有轴运动停止，M、S功能输出无效。常用于紧急情况或程序结束后，使机床恢复到初始安全状态。输入键：在进行参数、补偿量等数据输入时，按输入键可确定输入内容，将数据准确无误地传输到系统中，确保机床按照设定参数运行。输出键：启动通信输出，方便数控车床与外部设备（如计算机、服务器等）进行数据传输，实现程序的上传下载、远程监控等功能。转换键：用于信息、显示的切换，操作人员可通过它在不同的显示界面和信息之间快速切换，获取所需的机床状态、程序信息等。编辑键：在编辑程序时，该键用于程序、字段等的插入、修改、删除操作。例如，当需要在程序中添加新的加工步骤或修改错误的指令时，就可使用编辑键进行操作。换行EOB键：用于输入程序段结束符，明确程序段的界限，使程序结构更加清晰，便于系统识别和执行。光标移动键：控制光标在显示屏上的移动，方便操作人员定位到需要编辑或查看的位置，进行精准操作。翻页键：在同一显示界面下进行页面的切换，当显示内容较多一屏无法完全展示时，可通过翻页键查看更多信息。编辑键盘（表11-3）数控机床操作面板（GSK980TDb系统，集成式）位置界面键：按下此键可进入位置界面，该界面包含相对坐标、绝对坐标、综合坐标、坐标&程序四个页面。程序界面键：进入程序界面，该界面有程序内容、程序目录、程序状态、文件目录四个页面。刀补/宏变量键：反复按此键可进入刀补界面、宏变量界面、刀具寿命管理页面。报警界面键：按此键进入报警界面、报警日志，反复按可在两者间切换。设置/图形键：反复按可进入设置界面、图形界面。参数界面键：按下可进入状态参数界面、数据参数界面、螺补参数界面、U盘高级功能界面。诊断界面键：进入CNC诊断界面、PLC状态界面、PLC数据界面、机床软面板界面、版本信息界面。显示菜单（表11-4）编辑模式键：按下进入编辑模式，在此模式下可对加工程序进行编写、修改、删除等操作，是程序编辑的重要入口。自动模式键：进入自动模式，机床将按照预先编写好的程序自动运行，实现自动化加工，提高生产效率。录入（MDI）模式键：进入录入（MDI）操作模式，可直接在操作面板上输入简单的指令和参数，立即执行，常用于调试和测试机床功能。机床回零模式键：进入机床回零操作模式，用于建立机械坐标系，确保机床坐标轴回到机械原点，为后续精确加工奠定基础。手轮模式键：进入手轮操作模式，通过旋转手轮可精确控制机床坐标轴的微量移动，适用于对刀、微调等精细操作。手动模式键：进入手动操作模式，操作人员可通过操作面板上的按键手动控制机床的运动，如控制轴的移动、主轴的启停等，便于进行一些特殊的操作或在调试阶段使用。单段运行键：单段指示灯亮时，程序将单段运行，每行程序执行后需按“循环启动”才能继续执行下一行，方便操作人员逐行检查程序和观察加工过程。等等。机床面板（表11-5）数控机床操作面板（GSK980TDb系统，集成式）确保刀架远离工件或卡盘，避免在关机过程中刀架与工件或卡盘发生碰撞，造成设备损坏。按下急停按钮，使机床立即停止所有运动，确保机床处于安全静止状态，防止在关机过程中出现意外运动。按下系统关按钮，关闭数控系统，停止系统的运行和数据处理。关闭电源，彻底切断机床的电力供应，完成关机操作，同时注意关闭电源的顺序和方法，以保护设备和人员安全。打开机床电源开关，为机床启动提供电力支持，这是开机的第一步，确保机床各部件能够通电启动。按下机床面板启动按钮，此时系统开始启动，并显示欢迎界面，这是系统初始化的开始，表明机床正在进行自检和准备工作。系统进行自检、初始化，检查机床各部件的状态是否正常，完成一系列内部设置和参数加载。自检完成后，显示位置页面，此时表明开机完成，机床已准备好进行后续操作。按下急停按钮，虽然机床已开机，但急停按钮处于按下状态，可确保在进行后续操作前机床处于安全锁定状态，防止误操作引发危险，同时也为后续操作做好准备，一旦需要，可随时解除急停进行正常操作。开机步骤关机步骤机床开关机操作手动进给：在手动操作模式下，按住X轴/Z轴进给键，即可控制刀具沿对应轴正/负向进给。这种方式适用于需要精确控制刀具位置的情况，如对刀、微调加工位置等。速度可通过增量与快速倍率挡键进行修调，操作人员可根据实际加工需求，灵活调整进给速度，以保证加工精度和效率。手动快速移动：按下快速移动键（此时快速指示灯亮），再按轴进给键即可实现手动快速移动。快速移动可加快刀具的定位速度，提高操作效率，常用于刀具在非加工区域的快速移动。速度可通过快速倍率按键或挡位键修调，同样可根据实际情况调整快速移动的速度，确保操作安全和高效。手动进给和快速移动（手动操作模式）01轴选择：在手轮操作模式下，按手脉符号进给键可选择需要移动的轴，确定要操作的坐标轴，以便进行精准控制。移动控制：旋转手轮，顺时针旋转手轮，刀具将沿选定轴正向移动；逆时针旋转手轮，刀具则沿负向移动。这种方式能够实现对刀具位置的微量精确控制，适用于对刀、精细加工等需要高精度的操作。速度通过增量与快速倍率挡键修调，可根据加工要求调整手轮进给的速度。附加操作：在手动/手轮模式下，还可进行一系列附加操作。可控制主轴正反转，根据加工工艺需求调整主轴的旋转方向；进行主轴倍率修调，根据加工材料和刀具情况调整主轴转速；进行手动换刀，在加工过程中需要更换刀具时，可通过手动操作完成；控制冷却液开关，确保在加工过程中工件和刀具得到良好的冷却和润滑。手轮进给（手轮操作模式）02轴的移动操作01按回机床零点键，进入回零模式，此时显示屏会显示“机床回零”字样，表明机床已进入回零操作状态。02按X轴正向进给键，刀架开始横向退出，当刀架移动过程中检测到减速信号时，速度会降低，随后检测到零点信号，刀架停止移动，完成X轴回零，此时X轴回零灯亮，表明X轴已成功回到机械原点。03按Z轴正向进给键，刀架沿Z轴方向移动，同样经过减速、零点信号检测后，完成Z轴回零，Z轴回零灯亮，至此，机床的Z轴也回到机械原点，完成整个机床回零操作，建立起准确的机械坐标系，为后续的精确加工提供保障。机床回零操作（建立机械坐标系）示例：输入程序段G50Z100X50按MDI键进入录入模式，此时机床处于可直接输入指令和参数的状态，方便进行临时的程序输入和测试。按程序键和翻页键，进入程序状态页面，该页面用于显示和编辑程序相关信息，找到适合输入新程序段的位置。通过编辑键盘依次输入G、5、0、Z、1、0、0、X、5、0，准确输入所需的程序段指令和参数，确保输入无误。按输入（IN）键确认输入内容，将程序段正式录入到系统中，系统会对输入内容进行识别和存储。按循环启动键运行程序段，机床将按照输入的程序段进行动作；按复位（RESET）键可停止程序运行，方便在需要时随时中断操作。附加功能：可修调主轴倍率、快速倍率、进给倍率在录入（MDI）操作过程中，还可根据实际加工需求修调主轴倍率、快速倍率、进给倍率。修调主轴倍率，可根据加工材料和刀具的情况，调整主轴的转速，以获得最佳的切削效果；修调快速倍率，可改变快速移动的速度，提高操作效率；修调进给倍率，能精确控制刀具的进给速度，保证加工精度，使加工过程更加灵活和适应不同的加工要求。录入（MDI）操作（参数设置、代码输入与执行）按编辑键进入编辑模式，此模式下可对程序进行各种编辑操作，为输入新程序做好准备。输入程序号（如O0001），按换行EOB键，建立新程序。程序号是程序的唯一标识，通过输入程序号和换行键，在系统中创建一个新的程序文件，准备输入零件程序。按程序键和翻页键，进入程序内容显示页面，该页面用于展示和编辑程序的具体内容，方便操作人员进行程序输入和修改。逐段输入零件程序，每输入一段程序，按换行键，确保程序段的正确分隔和识别。直至输入M30，M30表示程序结束，当输入该指令后，整个零