数控车床实习指导书北京石油化工学院工程实践教学部2007年3月数控车床实习指导书一、实习目的(1) 了解数控加工技术的重要性；(2) 了解数控车床与普通车床加工的异同点；(3) 了解数控车床的工作原理和有关组成部分的作用；(4) 掌握数控车床加工零件的工艺过程和CAXA数控车自动编程方法；(5) 掌握零件加工的手动编程方法；(6) 掌握仿真软件的操作方法；(7) 掌握机床操作方法。
二、实习内容及安排(1) 预习实习内容；(2) 学习手动编程和仿真软件的操作，独立完成零件加工程序的编写；(3) 在仿真软件上完成模拟加工，并通过实习指导人员检查。
(4) 装好毛坯和刀具，诊断程序确保程序无误后，完成零件的加工。
三、实习设备及工具(1) CK0628s数控车床，计算机，宇龙仿真软件，CAXA数控车。
(2) 每两组共用一个工具柜，工具柜中装有车床所用工具、量具一套。
四、实习注意事项(1) 操作前应认真学习数控车操作并仔细阅读“数控车床安全操作规程”，按要求认真熟悉车床操作。
(2) 编写好的程序后必须先通过仿真软件模拟，并通过指导老师的检查，再上机床加工。
(3) 在实习指导人员允许时，才能开动车床。
(4) 加工过程中，如发现程序有误，应立即停止程序或停车。
(5) 加工过程中，如遇不懂情况，应立即请教实习指导人员，切勿鲁莽行事。
(6) 实习过程中，不准擅动其它设备，不准离开机床。
五、数控车床加工简介1. 数控技术简介数字控制（Numerical Control）是近代发展起来的一种自动控制技术，是用数字化的信息实现机床控制的一种方法。
采用了数字控制技术的机床就叫做数字控制机床（Numerical Control Machine Tool），简称数控（NC）机床。
2. 数控车床的加工原理、特点及应用数控车床又称为NC（Numerical Control）车床，即数字控制车床，其CK0628S 数控车床原理图如图1-1所示。
普通车床是靠手工操作机床来完成各种切削加工的，而数控车床是将编制好的加工程序输入到数控系统中，由数控系统控制车床刀架的运动和主轴旋转，完成工件加工。
数控车床的加工特点：可加工的零件外形复杂，加工精度较高，零件尺寸的稳定性好；生产效率高；自动化程度高，劳动强度低；价格昂贵，控制复杂，维修较难。
数控车床的加工范围：数控车床除了可以完成普通车床能够加工的轴类和盘套类零件外，还可以加工各种形状复杂的回转体零件，如复杂曲线；还可以加工各种螺距甚至变螺距的螺纹。
数控车床一般应用于要求精度较高、批量生产的零件及各种形状复杂普通车床加工不了的轴类和盘套类零件。
图1-1 数控车床的原理示意图3. 数控车床的组成及与普通车床的差异数控车床由数控系统和机床本体组成，如图1-1所示。
数控系统包括控制电源、轴伺服控制器、主机、轴编码器（X轴、Z轴和主轴）及显示器等。
机床本体包括床身、主轴箱、电动回转刀架、进给传动系统、电动机、冷却系统、润滑系统、安全保护系统等组成。
数控车床与普通车床相比较，数控车床的进给系统与普通车床的进给系统在结构上存在着本质差别，普通车床主轴的运动经过进给箱、溜板箱传到刀架实现纵向和横向的进给运动；数控车床则是去除了进给箱、溜板箱、小拖板和大、中拖板手柄，采用伺服电机或步进电机直接驱动滚珠丝杠，带动拖板和刀架，实现纵向和横向进给运动。
此外，数控车床采用电动刀架可实现自动换刀，并可实现系统自动润滑和各轴限位安全保护。
4. 相关术语伺服与步进电机：可以接受脉冲信号指令控制转角和转速，数控机床进给运动由伺服或步进电机驱动，其转角和转速取决于数控系统的指令，再通过滚珠丝杠将旋转运动变成直线进给运动。
闭环控制：进给运动的移动准确性将会影响到加工精度，如果数控机床刀架或工作台带有位移传感器时，实际位移可以反馈给数控系统进行修正，称做闭环控制。
半闭环控制：如果仅对进给运动电机实际转角信号反馈进行修正，而不考虑滚珠丝杠的传动误差时，称作半闭环控制。
半闭环控制的精度显然低于闭环控制，但可以满足普通数控机床对加工精度的需求，所以得到广泛应用。
联动轴：进给运动的自由度称为轴数，可由数控系统控制同时进给的轴数称为联动轴数，如车床主轴回转中心为z轴，一般刀架可联动轴数为z与x或z与y，可联动轴数为2；数控程序：将工艺路线、加工参数、刀具轨迹、切削参数（主轴转速、进给量、背吃刀量等）以及辅助功能（换刀、主轴正反转、冷却液开停等）按照规定的指令代码及程序格式编写成可供数控机床使用的加工程序。
程序编制过程可以由人工进行，也可以借助计算机辅助制造系统（CAM）软件自动生成程序代码。
坐标系：数控机床加工是按照程序指令坐标参数进行，每台数控机床在出厂时都设置有自己的坐标原点，即机床零点和机床坐标系。
为加工编程方便，可利用坐标平移法将工件加工基准设置成坐标原点，即工件零点和工件坐标系。
绝对值与增量值：程序参数指令以坐标系为基准输入为绝对值输入；以现有刀具位置为基准输入为增量输入。
刀补：程序控制换刀后定位的指令为刀补，执行该指令后数控装置能调整刀架位置使不同长度或形状的刀尖能对准加工部位。
程序输入：通过手动将程序在系统界面上输入（MDI），也可以让系统读取存储在介质上的程序，也可以将在PC机上编制完的程序传输进数控系统。
六、CAXA数控车简介CAXA是北京航天航空大学开发的CAE软件，包括制图、造型和加工几部分。
利用CAXA数控车只需绘出零件图就可以自动生成数控加工程序，从而实现CAD/CAM一体化。
该软件的基本功能为绘制零件图、自动生成零件表面的加工轨迹和加工程序。
下面分别加以讲解。
1．绘制加工工件图在CAXA数控车中绘制零件图前必须首先确定要加工的零件所需的毛坯，首先绘制毛坯图。
要加工如图1-2所示的零件，首先确定毛坯。
零件中最大尺寸：直径18mm、长度35mm。
所以选毛坯尺寸：直径20mm、长度38mm。
如图中虚线部分。
在CAXA数控车中首先绘制毛坯图，如图1-3。
图1-2图绘制毛坯图时注意：由于圆柱形工件以中心线对称所以只需要绘出中心线上侧图形，右下侧起点为坐标原点，保证编程原点在毛坯右端面中心处。
图1-3毛坯图毛坯图绘制完成后，在毛坯图内部绘制工件图，同毛坯图相同，只需要绘出中心线以上部分就足够了。
如图1-4为零件图。
图1-4零件设计图图1-4为设计图，设计图绘制的是最终我们需要的工件，而实际加工中需要车削掉部分正好为设计图纸和毛坯之间部分，所以在生成加工轨迹前将工件图删掉，留下切削部分如图1-5所示。
图1-5加工工件图2．加工轨迹生成生成加工轨迹时一定注意要按加工工艺顺序生成，先粗后精然后切槽再切断。
（1）粗加工：用鼠标点取菜单“加工” >“轮廓粗车”，系统弹出粗车参数表如图1-6。
该对话框中需要修改一下内容：加工参数页面中须将切削行距（吃刀量）小于1。
进退刀方式页面中，将进退刀方式全部该成垂直（共四种）。
进退刀量页面中，进刀量（进给率）单位该为mm/rev进刀量在0.2～0.1之间。
主轴转速该为500rpm。
轮廓刀具页面中刀具号该为2，然后点击修改刀具按钮。
所有参数修改好后再点击确认。
注意：各种加工参数是相互影响的，在生成轨迹前必须先确认各需要修改的参数是否正确图1-6 粗加工参数表确认后，左下脚回有操作提示：拾取被加工工件表面轮廓。
拾取被加工工件轮廓时必须用单个拾取，拾取方式选择方法：点一下空格键，在鼠标处弹出拾取方式如图1-7所示。
被加工工件表面轮廓结束后点一下鼠标右键，左下角提示拾取定义的毛坯轮廓。
拾取毛坯轮廓时必须用链拾取方式。
所有拾取过程必须从原点开始依次拾取。
拾取结束后点右键输入进退刀点，进退刀点必须在毛坯右上方，和毛坯有一定距离。
图1-7拾取方式选择输入进退刀点后，系统自动生产粗车加工轨迹，如图1-8所示。
粗车结束。
图1-8粗车加工轨迹（2）精加工：用鼠标点取菜单“加工” >“轮廓精车”，系统弹出精车参数表。
该对话框中只需将进退刀量页面中进刀量（进给率）修改为0.05～0.01之间即可。
其它操作同粗车基本相同，只是不需要拾取定义的毛坯轮廓。
（3）切槽：用鼠标点取菜单“加工” >“切槽”，系统弹出粗车参数表如图1-9。
该对话框中需要修改以下内容：加工参数页面中须将加工工艺类型改为粗加工＋精加工，选上刀具只能下切选项，粗加工参数中延迟时间改为0，平移步距改为2.5～2.9。
进退刀量页面中，进刀量（进给率）单位该为mm/rev进刀量在0.05～0.01之间。
主轴转速该为300rpm。
轮廓刀具页面中刀具号该为3，刀具宽度为2.5，刀刃宽度为3，刀尖半径为0.1，然后点击修改刀具按钮。
所有参数修改好后再点击确认。
其它操作同精车基本相同，注意拾取被加工工件表面轮廓时必须拾取组成槽的所有线条。
图1-9切槽参数表3.生成G代码生产G代码前，必须将后置设置中选取x表示直径。
选取方法：菜单“加工” >“后置设置”弹出后置设置对话框，在对话框最后一行选取x表示直径。
在“加工”菜单中选取“生成G代码”功能项，则弹出一个需要用户输入文件名的对话框，要求用户填写或选择程序文件名。
输入并确认文件名后，系统提示拾取刀具轨迹。
拾取轨迹时如果轨迹按加工顺序生成一次拾取即可，如果几个轨迹没有按顺序生成，必须按照加工顺序拾取加工轨迹，由于轨迹拾取时很难辨认粗车和精车轨迹，建议生成轨迹时按顺序完成，拾取的轨迹变为红色的虚线。
点鼠标右键结束拾取，系统即生成数控程序。
要求存到计算机中，以便调用。
七、数控车床零件加工工艺制定方法在数控车床上加工零件时，应遵循如下工艺原则：(1) 分析被加工零件图样，明确加工内容和技术要求。
(2) 确定工件坐标系原点位置。
原点位置一般选择原则，以方便程序编写和方便加工为准，一般情况X坐标轴在工件旋转中心，Z坐标轴在工件右端面上，如图1-2所示。
图1-2 数控车床工件坐标系示意图(3) 制定加工工艺路线。
首先应确定刀具加工起始点位置，起始点一般也作为加工结束的终点，起始点应便于检查和装夹工件；其次确定粗车、精车路线，在保证零件加工精度和表面粗糙度的前提下，尽可能以最短的加工路线完成零件的加工，以缩短工件的加工时间；最后确定换刀点位置，换刀点是加工过程中刀架进行自动换刀的位置，换刀点位置的选择应考虑在换刀过程中不发生干涉现象，且换刀路线尽可能短，它可以和加工起始点重合，亦可不重合。
(4) 选择合理的切削用量。
在加工过程中，应根据零件精度要求选择合理的主轴转速、进给速度和背吃刀量。
进给率用指令F给出,单位mm/r，进给率给定要根据加工零件、刀具的材质和机床的性能来确定，对我们实习用的两台小经济型数控车床来说其范围在0～1mm/r以内，具体选择原则如下：精加工：F＝0.05～0.1mm/r，半精加工：F＝0.1～0.2mm/r,粗加工：F＝0.2～0.5mm/r，本机床精加工时的背吃刀量一般可选择0.05～0.2mm，粗加工时的背吃刀量应小于1mm。