数控系统专业大学生顶岗实习周记

顶岗实习周记

一，我国数控系统的发展史

1.我国从1958年起，由一批科研院所，高等学校和少数

机床厂起步进行数控系统的研制和开发。由于受到当时国产电

子元器件水平低，部门经济等的制约，未能取得较大的发展。

2.在改革开放后，我国数控技术才逐步取得实质性的发

展。经过“六五〃（81——85年）的引进国外技术，“七

五”（86--------90年）的消化吸收和“八五”（91~一-95年）国

家组织的科技攻关，才使得我国的数控技术有了质的飞跃，当

时通过国家攻关验收和鉴定的产品包括北京珠峰公司的中华I

型，华中数控公司的华中I型和沈阳高档数控国家工程研究中

心的蓝天I型，以及其他通过“国家机床质量监督测试中心”

测试合格的国产数控系统如南京四开公司的产品。

3.我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展的阶

段，许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型°但总的

来说，技术水平不高，质量不佳，所以在90年代初期面临国

家经济由计划性经济向市场经济转移调整，经历了几年最困难

的萧条时期，那时生产能力降到50%,库存超过4个月。从

1995年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场，加强限

制进口数控设备的审批，投资重点支持关键数控系统、设备、

技术攻关，对数控设备生产起到了很大的促进作用，尤其是在

1999年以后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量

技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。

三，数控车的工艺与工装削

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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1/20

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"它匕切削速度对刀具的

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

合金等难加工材料来说，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。

之，自动装夹时，不会影响另一主轴的加工，这一特点可以缩

短大约10%的加工时间。

此外，四轴加工非常迅速，可以同时有两把刀具进行加

工。当机床是成对投入使用的时候，效率的提高更为明显。也

就是说，常规车削和硬车可以并行设置两台机床。

常规车削和硬车之间的不同点仅仅在于刀架和集中恒温冷

却液系统。但与常规加工不同的是常规加工可用两个刀架和一

个尾架进行加工；而硬车时只能使用一个刀架。在两种类型的

机床上都可进行干式硬加工，只是工艺方案的制造者需要精心

设计平衡的节拍时间，而Index机床提供的模块结构使其具有

更强的灵活性。

以高精度提高生产率

随着生产效率的不断提高，用户对于精度也提出了很高的

要求。采用G200车削中心进行加工时，冷启动后最多需要加

工4个工件，就可以达到±6mm的公差。加工过程中，精度通

常保持在2mm。所以Index公司提供给客户的是高精度、高效

率的完整方案，而提供这种高精度的方案，需要精心选择主

轴、轴承等功能部件。

G200车削中心在德国宝马Landshut公司汽车制造厂的应

用中取得了良好的效果。该厂不仅生产发动机，而且还生产由

轻金属铸造而成的零部件、车内塑料装饰件和转向轴。质量监

督人员认为，其加工精度非常精确连续公差带为±15mm,轴承

座公差为±6.5mnio

此外，加工的万向节使用了Index公司全自动智能加工单

元。首批的两台车削中心用来进行工件打号之前的预加工，加

工后进行在线测量，然后通过传送带送出进行滚齿、清洗和淬

火处理。最后一道工序中，采用了第二个Index加工系统。由

两台G200车削中心对转向节的轴承座进行硬车。在机床内完

成在线测量，然后送至卸料单元。集成的加工单元完全融合到

车间的布局之中，符合人类工程学要求，占地面积大大减少，

并且只需两名员工看管制造单元即可。

五，数控车削加工中妙用G00及保证尺寸精度的技巧

数控车削加工技术已广泛应用于机械制造行业，如何高

效、合理、按质按量完成工件的加工，每个从事该行业的工程

技术人员或多或少都有自己的经验。笔者从事数控教学、培训

及加工工作多年，积累了一定的经验与技巧，现以广州数控设

备厂生产的GSK980T系列机床为例，介绍儿例数控车削加工技

巧。

一、程序首句妙用G00的技巧

目前我们所接触到的教科书及数控车削方面的技术书籍，

程序首句均为建立工件坐标系，即以G50XaZB作为程序首

句。根据该指令，可设定一个坐标系，使刀具的某一点在此坐

标系中的坐标值为(XaZB)(本文工件坐标系原点均设定在工

件右端面)。采用这种方法编写程序，对刀后，必须将刀移动

到G50设定的既定位置方能进行加工，找准该位置的过程如

下。

1.对刀后，装夹好工件毛坯；

2.主轴正转，手轮基准刀平工件右端面A；

3.Z轴不动，沿X轴释放刀具至C点，输入G50Z0,电脑

记忆该点；

4.程序录入方式，输入G01W-8F50,将工件车削出一台

阶；

5.X轴不动，沿Z轴释放刀具至C点，停车测量车削出的

工件台阶直径丫，输入G50Xy,电脑记忆该点；

6.程序录入方式下，输入GOOXQZB,刀具运行至编程指

定的程序原点，再输入G50XQZB,电脑记忆该程序原点。

上述步骤中，步骤6即刀具定位在XaZB处至关重要，

否则，工件坐标系就会被修改，无法正常加工工件。有过加工

经验的人都知道，上述将刀具定位到XQZB处的过程繁琐，

一旦出现意外，X或Z轴无伺服，跟踪出错，断电等情况发

生，系统只能重启，重启后系统失去对G50设定的工件坐标值

的记忆，“复位、回零运行”不再起作用，需重新将刀具运行

至XciZB位置并重设G50。如果是批量生产，加工完一件

后，回G50起点继续加工下一件，在操作过程中稍有失误，就

可能修改工件坐标系。鉴于上述程序首句使用G50建立工件坐

标系的种种弊端，笔者想办法将工件坐标系固定在机床上，将

程序首句G50X&Z8改为GOOXaZB后，问题迎刃而解。其操

作过程只需采用上述找G50过程的前五步，即完成步骤1、

2、3、4、5后，将刀具运行至安全位置，调出程序，按自动

运行即可。即使发生断电等意外情况，重启系统后，在编辑方

式下将光标移至能安全加工又不影响工件加工进程的程序段，

按自动运行方式继续加工即可。上述程序首句用G00代替G50

的实质是将工件坐标系固定在机床上，不再囿于G50X&ZB程

序原点的限制，不改变工件坐标系，操作简单，可靠性强，收

到了意想不到的效果。中国金属加工在线

二、控制尺寸精度的技巧

1.修改刀补值保证尺寸精度

由于第一次对刀误差或者其他原因造成工件误差超出工件

公差，不能满足加工要求时，可通过修改刀补使工件达到要求

尺寸，保证径向尺寸方法如下

a.绝对坐标输入法

根据“大减小，小加大”的原则，在刀补001〜004处修

改。如用2号切断刀切槽时工件尺寸大了0.1mm,而002处刀

补显示是X3.8,则可输入X3.7,减少2号刀补"

b.相对坐标法

如上例，002刀补处输入U-0.1,亦可收到同样的效果。

同理，对于轴向尺寸的控制亦如此类推。如用1号外圆刀

加工某处轴段，尺寸长了0.1mm,可在001刀补处输入W0.1。

2.半精加_L消除丝杆间隙影响保证尺寸精度

对于大部分数控车床来说，使用较长时间后，由于丝杆间

隙的影响，加工出的工件尺寸经常出现不稳定的现象。这时，

我们可在粗加工之后，进行一次半精加工消除丝杆间隙的影

响。如用1号刀G71粗加工外圆之后，可在001刀补处输入

U0.3,调用G70精车一次，停车测量后，再在001刀补处输入

U-0.3,再次调用G70精车一次。经过此番半精车，消除了丝

杆间隙的影响，保证了尺寸精度的稳定。

3.程序编制保证尺寸精度

a.绝对编程保证尺寸精度

编程有绝对编程和相对编程。相对编程是指在加工轮廓曲

线上，各线段的终点位置以该线段起点为坐标原点而确定的坐

标系。也就是说，相对编程的坐标原点经常在变换，连续位移

时必然产生累积误差，绝对编程是在加工的全过程中，均有相

对统一的基准点，即坐标原点，故累积误差较相对编程小。数

控车削工件时，工件径向尺寸的精度一般匕轴向尺寸精度高，

故在编写程序时，径向尺寸最好采用绝对编程，考虑到加工及

编写程序的方便，轴向尺寸常采用相对编程，但对于重要的轴

向尺寸，最好采用绝对编程u

b.数值换算保证尺寸精度

很多情况下，图样上的尺寸基准与编程所需的尺寸基准不

一致，故应先将图样上的基准尺寸换算为编程坐标系中的尺

寸。如图2b中，除尺寸13.06mm外，其余均属直接按图2a标

注尺寸经换算后而得到的编程尺寸。其中，629.95nim、

*16mm及60.07mm二个尺寸为分别取两极限尺寸平均值后得

到的编程尺寸。

4.修改程序和刀补控制尺寸

数控加工中，我们经常碰到这样一种现象程序自动运行

后，停车测量，发现工件尺寸达不到要求，尺寸变化无规律。

如用1号外圆刀加工图3所示工件，经粗加工和半精加工后停

车测量，各轴段径向尺寸如下630.06mm、@23.03mm及

4)16.02mmo对此，笔者采用修改程序和刀补的方法进行补

救，方法如下

a.修改程序

原程序中的X30不变，X23改为X23.03,X16改为

X16.04,这样一来，各轴段均有超出名义尺寸的统一公差

0.06mm；

b.改刀补

在1号刀刀补001处输入U-0.06o

经过上述程序和刀补双管齐下的修改后，再调用精车程

序，工件尺寸一般都能得到有效的保证。

数控车削加工是基于数控程序的自动化加工方式，实际加

工中，操作者只有具备较强的程序指令运用能力和丰富的实践

技能，方能编制出高质量的加工程序，加工出高质量的工件。

六，数控机床故障排除方法及其注意事项

由于经常参加维修任务，有些维修经验，现结合有关理论

方面的阐述，在以下列出，希望抛砖引玉。

一、故障排除方法

(1)初始化复位法一般情况下，由于瞬时故障引起的系

统报警，可用硬件复位或开关系统电源依次来清除故障，若系

统工作存贮区由于掉电，拔插线路板或电池欠压造成混乱，则

必须对系统进行初始化清除，清除前应注意作好数据拷贝记

录，若初始化后故障仍无法排除，则进行硬件诊断。

(2)参数更改，程序更正法系统参数是确定系统功能的

依据，参数设定错误就可能造成系统的故障或某功能无效。有

时由于用户程序错误亦可造成故障停机，对此可以采用系统的

块搜索功能进行检查，改正所有错误，以确保其正常运行。

(3)调节，最佳化调整法调节是一种最简单易行的办

法。通过对电位计的调节，修正系统故障。如某厂维修中，其

系统显示器画面混乱，经调节后正常。如在某厂，其主轴在启

动和制动时发生皮带打滑，原因是其主轴负载转矩大，而驱动

装置的斜升时间设定过小，经调节后正常.

最佳化调整是系统地对伺服驱动系统与被拖动的机械系统

实现最佳匹配的综合调节方法，其办法很简单，用一台多线记

录仪或具有存贮功能的双踪示波器，分别观察指令和速度反馈

或电流反馈的响应关系。通过调节速度调节器的比例系数和积

分时间，来使伺服系统达到即有较高的动态响应特性，而又不

振荡的最佳工作状态。在现场没有示波器或记录仪的情况下，

根据经验，即调节使电机起振，然后向反向慢慢调节，直到消

除震荡即可。

(4)备件替换法用好的备件替换诊断出坏的线路板，并

做相应的初始化启动，使机床迅速投入正常运转，然后将坏板

修理或返修，这是目前最常用的排故办法。

(5)改善电源质量法目前一般采用稳压电源，来改善电

源波动。对于高频干扰可以采用电容滤波法，通过这些预防性

措施来减少电源板的故障。

(6)维修信息跟踪法一些大的制造公司根据实际工作中

由于设计缺陷造成的偶然故障，不断修改和完善系统软件或硬

件。这些修改以维修信息的形式不断提供给维修人员。以此做

为故障排除的依据，可正确彻底地排除故障。

二、维修中应注意的事项

(1)从整机上取出某块线路板时，应注意记录其相对应

的位置，连接的电缆号，对于固定安装的线路板，还应按前后

取下相应的压接部件及螺钉作记录。拆卸下的压件及螺钉应放

在专门的盒内，以免丢失，装配后，盒内的东西应全部用上，

否则装配不完整口

(2)电烙铁应放在顺手的前方，远离维修线路板。烙铁

头应作适当的修整，以适应集成电路的焊接，并避免焊接时碰

伤别的元器件。

(3)测量线路间的阻值时，应断电源，测阻值时应红黑

表笔互换测量两次，以阻值大的为