任务一　初识数控车削加工

任务描述

零件如图1-1-1所示，毛坯为ф35mm铝棒，使用CKA6150卧式数控车床加工零件，选择相应量具检测零件加工质量。

任务目标

●了解数控车床相关知识；

●熟悉数控车床面板及基本操作；

●具有初步使用数控车床加工零件的能力；

●具有初步选择量具，检测零件加工质量的能力。

相关知识

一、认识数控车床

数控车床又称CNC车床，是目前应用较为广泛的数控机床之一。

1.数控车床的分类

数控车床品种繁多、规格不一，有多种分类方式。按主轴的配置形式分为卧式数控车床和立式数控车床。图1-1-2所示数控车床主轴轴线处于水平位置，因此为卧式数控车床。卧式数控车床主要用于轴类零件和小型盘类零件的车削加工；立式数控车床用于回转直径较大的盘类零件的车削加工。

2.卧式数控车床结构

CKA6150卧式数控车床由主轴箱、刀架、进给系统、床身以及冷却、润滑系统等部分组成。普通车床将运动经过挂轮箱、进给箱、溜板箱传到刀架实现纵向和横向进给运动；数控车床采用伺服电动机经滚珠丝杠将运动传到滑板和刀架，实现Z向（纵向）和X向（横向）进给运动。

CKA6150数控车床具有以下结构特点：

①机床采用卧式车床布局。

②机床纵/横向运动轴采用伺服电动机驱动、精密滚珠丝杠副和高刚性精密复合轴承传动以及高分辨率位置检测元件（脉冲编码器）构成半闭环CNC控制系统。

③主轴转速高，变频调速范围宽，整机噪声低。

④主轴通孔直径大，通过棒料能力强，适用范围广。

⑤配有集中润滑器对滚珠丝杠及导轨结合面进行强制自动润滑，可有效提高机床的动态响应特性及丝杠导轨的使用寿命。

3.卧式数控车床加工范围

卧式数控车床能够自动完成轴类和盘类零件的内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、切槽、倒角等工序的切削加工，并能实现直螺纹、端面螺纹及锥螺纹等工序的各种零件的车削加工。

4.CKA6150数控车床主要技术参数

CKA6150数控车床主要技术参数如表1-1-1所示。

二、CKA6150卧式数控车床面板

数控车床面板由系统面板和车床操作面板两部分组成，如图1-1-3所示。数控车床系统面板按键名称如表1-1-2所示，数控车床操作面板按键功能如表1-1-3所示。

续表

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三、安全操作规程

1.学生守则

①上岗前必须穿戴好防护用品，加工时不准戴手套，女同学必须戴工作帽，不准将头发留在外边，不准穿高跟鞋，不准戴首饰。

②使用数控机床前做好设备的维护保养工作。

③毛坯，工、量具应摆放在固定位置，图样或指导书应放在便于使用的位置。

④工件必须卡牢，刀具要拧紧，防止松动甩出伤人。开机前，应检查卡盘扳手是否拿离卡盘。

⑤加工时应关闭机床防护罩，禁止用手触摸正在转动的工件。

⑥装卸工件、测量加工表面及手动变挡调速时，必须先停车。

⑦加工过程中发现机床运转声音不正常或出现故障时，要立即停车检查并报告指导教师，以免出现危险。

⑧每日实习完毕要认真清扫机床，保证床面、导轨的清洁和润滑。

⑨整理好工具、量具和工件。

⑩遵守实习管理的各项规章制度，对违反纪律及规章制度的学生，指导老师要给予必要的批评教育，情节严重者，指导老师有权停止其实习。

2.安全操作规程

①学生必须在教师指导下进行数控机床操作。

②单人操作机床，禁止多人同时操作。

③手动回参考点时，机床各轴位置要距离参考点30mm以上。

④使用手轮或快速移动方式移动各轴时，一定要看清各轴“+”“-”方向后再移动，移动时先慢后快。

⑤学生遇到问题，立即向指导老师报告，禁止进行尝试性操作。

⑥程序运行前要检查光标在程序中的位置、机床各功能按钮的位置和导轨上是否有杂物、工具等。

⑦启动程序时，一定要一只手按开始按钮，另一只手放在急停按钮处，程序在运行过程中手不能离开急停按钮，如有紧急情况立即按下急停按钮。

⑧机床在运行过程中要关闭防护门，以防切屑、润滑油飞出。

⑨程序中有暂停指令，需要测量工件尺寸时，要待机床完全停止、主轴停转后进行测量；此时千万不要触及开始按钮，以免发生人身事故。

⑩注意手、身体和衣服不能靠近正在旋转的工件或机床部件。

在高速切削时，不准用手直接清除切屑，应用专门的钩子清除。

四、数控机床的一般操作过程

不同类型的数控机床的操作有所不同，应详细阅读机床使用说明书以保证机床正常运转。数控机床的操作一般分为下面三个阶段：

1.准备阶段

①开机前例行检查。

②系统启动。

③检查开关、按键、电压、气压、油压。

④检查机床坐标位置，坐标轴回参考点。

2.加工阶段

①输入程序与检查。

②装夹工件并找正。

③选用、安装刀具，并输入刀补。

④模拟检查或空运行。

⑤自动加工。

⑥测量工件。

3.辅助阶段

①刀具移开，卸下工件。

②机床各坐标轴远离参考点。

③手动进给和快速进给开关拨到零位，防止误操作机床。

④切断机床电源。

五、数控车床常用M、G代码

数控车床常用M代码如表1-1-4所示，常用G代码如表1-1-5所示。

任务实施

一、系统启动

系统启动操作步骤如下：

①旋转机床主电源开关至ON位，机床电源指示灯亮；

②按键，CRT显示器上出现机床的初始位置坐标画面。

二、手动返回机床参考点

采用增量式测量系统时，机床工作前必须执行返回参考点操作。一旦机床出现断电、急停或超程报警信号，数控系统就失去了对参考点坐标的记忆，操作者在排除故障后也必须执行返回参考点操作。采用绝对式测量系统不需要返回参考点。

手动返回机床参考点操作步骤如下：

①按键。

②按键和键，刀具快速返回参考点，回零指示灯亮，查看CRT显示器上机械坐标值是否为零。

注意：机床回参考点的顺序是先X轴，后Z轴，防止刀架碰撞尾座。另外，当滑板上的挡块距离参考点不足30mm时，要先用 键使滑板移向参考点的负方向，然后再返回机床参考点。

三、手动操作机床

1.滑板手动进给

滑板进给的手动操作有两种，一种是用键使滑板快速移动，另一种是用键移动滑板。

（1）用键快速移动滑板

①按键。

②同时按键和键（键、键、键），刀架快速移动。

（2）用键移动滑板

①按键。

②选择键、键或键。

③用开关键，选择移动的坐标轴X或Z。

④转动手摇轮，刀架按指定的方向移动。

2.手动控制主轴转动

（1）主轴启动

①按键。

②按键，CRT显示器上出现MDI下的程序画面。

③输入“M03”或“M04”，输入“S××”，如“M03S500”，按、键。

④按循环启动键，主轴按设定的转速转动。

（2）主轴停止

①在MDI画面中输入“M05”，按、键。

②按循环启动键，主轴停止。

开机后首次主轴转动采用上面的方法，后面操作可以在手动模式下直接按主轴“正转”“反转”或“停止”键。

3.手动操作刀架转位

①按键。

②按键。

③输入“T××”，如“T01”，按、键。

④按“循环启动”键，1号刀具转到工作位置。

四、装夹、找正工件

采用三爪自定心卡盘夹住棒料外圆，进行外圆找正后，再夹紧工件。注意，工件装卡一定要牢固。

找正方法一般为打表找正，常用的钟面式百分表如图1-1-4所示。百分表是一种指示式量具，除用于找正外，还可以测量工件的尺寸、形状和位置误差。

百分表使用注意事项如下：

①使用前，应检查测量杆的灵活性。即轻轻推动测量杆时，测量杆在套筒内的移动要灵活，且每次放松后，指针能回复到原来的刻度位置。

②使用百分表时，必须把它固定在可靠的夹持架上（如固定在万能表架或磁性表座上）。

③不要使测量头突然撞在零件上。

④不要使百分表受到剧烈的振动和撞击。

用百分表找正图1-1-5所示工件外圆，具体操作步骤如下：

①准备阶段：将钟面式百分表装入磁力表座孔内，锁紧，检查测头的伸缩性、测头与指针配合是否正常。

②测量阶段：百分表测头与工件的回转轴线垂直，用手转动三爪自定心卡盘，根据百分表指针的摆动方向轻敲工件进行调整，使工件的回转轴线，即工件坐标系的Z轴与数控车床的主轴中心线重合。

工件装夹注意事项如下：

①装夹工件时应尽可能使基准统一，减少定位误差，提高加工精度。

②装夹已加工表面时，应在已加工表面包一层铜皮，以免夹伤工件表面。

③装夹部位应选在工件上强度、刚性好的表面。

五、安装刀具

机夹外圆车刀的安装步骤如下：

①将刀片装入刀体内，旋入螺钉，并拧紧。

②刀杆装在刀架上前，先清洁装刀表面和车刀刀柄。

③车刀在刀架上伸出长度约等于刀杆高度的1.5倍，伸出长度太长会影响刀杆的刚性。

④车刀刀尖应与工件中心等高。

⑤刀杆中心应与进给方向垂直。

⑥至少用两个螺钉压紧车刀，固定好刀杆。

六、程序与模拟

零件加工程序如表1-1-6所示。

程序的输入方法有两种，一种是手工输入程序；另一种是通过数据传输导入程序。

1.输入程序

按键→按键进入程序界面→输入程序名如“O111”→按键→按键→按键→用鼠标或键盘输入O111程序的内容→输入结束后按键回到程序起点。

输入、编辑程序常用功能如下：

①换行：按键→按键。

②输入数据：按数字或字母键输入，如M03 S500，将数据输入到输入区域；如果输入错误，按键删除输入区域内的数据。

③移动光标：按键向上翻页，按键向下翻页；按或或或键向上、下、左、右移动光标。

④删除、插入、替代：按键删除光标所在位置的代码，按键将输入区域的内容插入到光标所在代码后面，按键使输入区域的内容替代光标所在位置的代码。

2.M卡导入程序

M卡导入程序步骤如下：（FANUC Oi-TD系统）

①确认输出设备已经准备好。

②按键→按键→显示程序。

③按【列表】键→按【操作】键→按右侧扩展键。

④选择【设备】键→选择【M-卡】键→显示卡中内容。

⑤按【F读取】键→输入M卡程序序号→按【F设定】键确认→输入机床中程序号→按【O设定】键确认→按【执行】键→按键在CRT上显示导入的程序。

⑥程序传输完毕，按【操作】键→按右侧扩展键→按【设备】键→按【CNCMEM】键，回到原始状态。

3.程序模拟

输入的程序必须进行检查，常用图形模拟检查程序是否正确。图形模拟操作步骤如下：

按键→按键→输入程序号，按键显示程序→按键→按键→按“图形”键→按和键→按循环启动键，观察程序的加工轨迹。

注意：图形模拟结束后，必须取消空运行和锁住功能，同时要进行全轴操作。

全轴操作步骤如下：

取消和→按键→按【绝对坐标】键→按【操作】键→按【W预置】键→按【所有轴】键→CRT面板坐标和实际坐标一致。

七、对刀操作

通过操作“手动”键或手摇轮均可完成对刀操作，手动对刀步骤如下：

1.切削外圆直径

①按键→按或键→机床沿X向移动；同理使机床沿Z向移动接近毛坯。

②按键→按键→进入MDI界面→输入“M03S600”→按键→按键→按循环启动键→主轴正转。

③按键→机床沿Z轴负向移动，刀具切削工件外圆。

④按键，X轴坐标保持不变，沿Z轴正向退刀。

2.测量切削直径

按主轴停止→测量试切削外圆，记下直径值。

3.X向补正

①按键→按【补正】键→按【形状】键→移动光标至选择的刀具位置，如番号G01，界面如图1-1-6所示。

②输入X直径值（如X33.539）→按【测量】键。

注意：与仿真加工不同之处是对刀结束后，可以验证对刀是否正确。具体操作步骤如下：

完成X向补正后，刀具沿Z轴正向移动远离工件（X值不变），按 键→输入刀具号→按循环启动键，此时CRT屏幕上显示的X坐标的绝对值为测量直径。

4.切削端面

①按主轴正转。

②刀具接近工件→按键，切削工件端面。

③按键，Z向坐标保持不变，沿X轴正向退刀。

5.Z向补正

①按键→按【补正】键→按【形状】键→移动光标至选择的刀具位置，如番号G01，界面如图1-1-6所示。

②输入Z0→按【测量】键。

Z向补正完成后验刀操作步骤如下：

完成Z向补正后，刀具沿X轴正向移动远离工件（Z值不变），按键→输入刀具号→按循环启动键，此时CRT屏幕上显示的Z坐标的绝对值为零。

八、自动加工

调用加工程序→按键→按循环启动键，自动加工零件。

注意：自动加工前要进行全轴操作，并检查空运行和锁住按钮状态。

九、零件检测

①卸下工件。

②根据零件的尺寸精度要求选用游标卡尺测量零件的直径和长度尺寸。

③选用表面粗糙度比较样板检测Ra值。

任务评价

任务一评价表如表1-1-7所示。

思考题与同步训练

一、思考题

1.简述对刀的目的、步骤及注意事项。

2.简述工件找正的目的、步骤及注意事项。

3.在什么模式下可以编辑程序？

4.简述程序模拟的意义及步骤。

二、同步训练

（一）应知训练

1.选择题

（1）（　）是指机床上一个固定不变的极限点。

A.机床原点　　B.工件原点　　C.换刀点　　D.对刀点

（2）控制机械紧急停止的按钮，其工业安全颜色应以（　）色为正确。

A.红　　B.黄　　C.绿　　D.蓝

（3）若消除报警，则需要按（　）键。

A.【RESET】　　B.【HELP】　　C.【INPUT】　　D.【CAN】

（4）加工程序的输入必须在（　）工作方式下进行。

A.手动　　B.手摇　　C.编辑　　D.自动

（5）数控机床工作时，当发生任何异常现象需要紧急处理时应启动（　）。

A.程序停止功能　　B.暂停功能　　C.急停功能　　D.主轴停转

（6）数控车床X方向对刀时，车削外圆后只能沿（　）方向退刀并在停掉主轴后，测量外径尺寸。

A.X　　B.Z　　C.X、Z都可以　　D.C

2.判断题

（　）（1）手动返回车床参考点时，返回点不能离参考点太近，否则会出现机床超程报警。

（　）（2）通常情况下，手摇脉冲发生器顺时针转动方向为刀具进给的正方向，逆时针转动方向为刀具进给的负方向。

（　）（3）程序输入结束后，想要返回程序头必须按【RESET】键。

（　）（4）安装车刀时对于刀具伸出长度没有具体要求。

（　）（5）按下急停按钮后，除能够进行手轮操作外，其余所有操作都将停止。

（二）应会训练

零件如图1-1-7和图1-1-8所示，使用CKA6150卧式数控车床加工零件（加工程序见表1-1-8和表1-1-9），选择量具检测零件加工质量。