任務一　初識數控車削加工

任務描述

零件如圖1-1-1所示，毛坯為ф35mm鋁棒，使用CKA6150臥式數控車床加工零件，選擇相應量具檢測零件加工質量。

任務目標

●了解數控車床相關知識；

●熟悉數控車床面板及基本操作；

●具有初步使用數控車床加工零件的能力；

●具有初步選擇量具，檢測零件加工質量的能力。

相關知識

一、認識數控車床

數控車床又稱CNC車床，是目前應用較為廣泛的數控機床之一。

1.數控車床的分類

數控車床品種繁多、規格不一，有多種分類方式。按主軸的配置形式分為臥式數控車床和立式數控車床。圖1-1-2所示數控車床主軸軸線處于水平位置，因此為臥式數控車床。臥式數控車床主要用于軸類零件和小型盤類零件的車削加工；立式數控車床用于回轉直徑較大的盤類零件的車削加工。

2.臥式數控車床結構

CKA6150臥式數控車床由主軸箱、刀架、進給系統、床身以及冷卻、潤滑系統等部分組成。普通車床將運動經過掛輪箱、進給箱、溜板箱傳到刀架實現縱向和橫向進給運動；數控車床采用伺服電動機經滾珠絲杠將運動傳到滑板和刀架，實現Z向（縱向）和X向（橫向）進給運動。

CKA6150數控車床具有以下結構特點：

①機床采用臥式車床布局。

②機床縱/橫向運動軸采用伺服電動機驅動、精密滾珠絲杠副和高剛性精密復合軸承傳動以及高分辨率位置檢測元件（脈沖編碼器）構成半閉環CNC控制系統。

③主軸轉速高，變頻調速范圍寬，整機噪聲低。

④主軸通孔直徑大，通過棒料能力強，適用范圍廣。

⑤配有集中潤滑器對滾珠絲杠及導軌結合面進行強制自動潤滑，可有效提高機床的動態響應特性及絲杠導軌的使用壽命。

3.臥式數控車床加工范圍

臥式數控車床能夠自動完成軸類和盤類零件的內外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、切槽、倒角等工序的切削加工，并能實現直螺紋、端面螺紋及錐螺紋等工序的各種零件的車削加工。

4.CKA6150數控車床主要技術參數

CKA6150數控車床主要技術參數如表1-1-1所示。

二、CKA6150臥式數控車床面板

數控車床面板由系統面板和車床操作面板兩部分組成，如圖1-1-3所示。數控車床系統面板按鍵名稱如表1-1-2所示，數控車床操作面板按鍵功能如表1-1-3所示。

續表

續表

續表

三、安全操作規程

1.學生守則

①上崗前必須穿戴好防護用品，加工時不準戴手套，女同學必須戴工作帽，不準將頭發留在外邊，不準穿高跟鞋，不準戴首飾。

②使用數控機床前做好設備的維護保養工作。

③毛坯，工、量具應擺放在固定位置，圖樣或指導書應放在便于使用的位置。

④工件必須卡牢，刀具要擰緊，防止松動甩出傷人。開機前，應檢查卡盤扳手是否拿離卡盤。

⑤加工時應關閉機床防護罩，禁止用手觸摸正在轉動的工件。

⑥裝卸工件、測量加工表面及手動變擋調速時，必須先停車。

⑦加工過程中發現機床運轉聲音不正常或出現故障時，要立即停車檢查并報告指導教師，以免出現危險。

⑧每日實習完畢要認真清掃機床，保證床面、導軌的清潔和潤滑。

⑨整理好工具、量具和工件。

⑩遵守實習管理的各項規章制度，對違反紀律及規章制度的學生，指導老師要給予必要的批評教育，情節嚴重者，指導老師有權停止其實習。

2.安全操作規程

①學生必須在教師指導下進行數控機床操作。

②單人操作機床，禁止多人同時操作。

③手動回參考點時，機床各軸位置要距離參考點30mm以上。

④使用手輪或快速移動方式移動各軸時，一定要看清各軸“+”“-”方向后再移動，移動時先慢后快。

⑤學生遇到問題，立即向指導老師報告，禁止進行嘗試性操作。

⑥程序運行前要檢查光標在程序中的位置、機床各功能按鈕的位置和導軌上是否有雜物、工具等。

⑦啟動程序時，一定要一只手按開始按鈕，另一只手放在急停按鈕處，程序在運行過程中手不能離開急停按鈕，如有緊急情況立即按下急停按鈕。

⑧機床在運行過程中要關閉防護門，以防切屑、潤滑油飛出。

⑨程序中有暫停指令，需要測量工件尺寸時，要待機床完全停止、主軸停轉后進行測量；此時千萬不要觸及開始按鈕，以免發生人身事故。

⑩注意手、身體和衣服不能靠近正在旋轉的工件或機床部件。

在高速切削時，不準用手直接清除切屑，應用專門的鉤子清除。

四、數控機床的一般操作過程

不同類型的數控機床的操作有所不同，應詳細閱讀機床使用說明書以保證機床正常運轉。數控機床的操作一般分為下面三個階段：

1.準備階段

①開機前例行檢查。

②系統啟動。

③檢查開關、按鍵、電壓、氣壓、油壓。

④檢查機床坐標位置，坐標軸回參考點。

2.加工階段

①輸入程序與檢查。

②裝夾工件并找正。

③選用、安裝刀具，并輸入刀補。

④模擬檢查或空運行。

⑤自動加工。

⑥測量工件。

3.輔助階段

①刀具移開，卸下工件。

②機床各坐標軸遠離參考點。

③手動進給和快速進給開關撥到零位，防止誤操作機床。

④切斷機床電源。

五、數控車床常用M、G代碼

數控車床常用M代碼如表1-1-4所示，常用G代碼如表1-1-5所示。

任務實施

一、系統啟動

系統啟動操作步驟如下：

①旋轉機床主電源開關至ON位，機床電源指示燈亮；

②按鍵，CRT顯示器上出現機床的初始位置坐標畫面。

二、手動返回機床參考點

采用增量式測量系統時，機床工作前必須執行返回參考點操作。一旦機床出現斷電、急停或超程報警信號，數控系統就失去了對參考點坐標的記憶，操作者在排除故障后也必須執行返回參考點操作。采用絕對式測量系統不需要返回參考點。

手動返回機床參考點操作步驟如下：

①按鍵。

②按鍵和鍵，刀具快速返回參考點，回零指示燈亮，查看CRT顯示器上機械坐標值是否為零。

注意：機床回參考點的順序是先X軸，后Z軸，防止刀架碰撞尾座。另外，當滑板上的擋塊距離參考點不足30mm時，要先用 鍵使滑板移向參考點的負方向，然后再返回機床參考點。

三、手動操作機床

1.滑板手動進給

滑板進給的手動操作有兩種，一種是用鍵使滑板快速移動，另一種是用鍵移動滑板。

（1）用鍵快速移動滑板

①按鍵。

②同時按鍵和鍵（鍵、鍵、鍵），刀架快速移動。

（2）用鍵移動滑板

①按鍵。

②選擇鍵、鍵或鍵。

③用開關鍵，選擇移動的坐標軸X或Z。

④轉動手搖輪，刀架按指定的方向移動。

2.手動控制主軸轉動

（1）主軸啟動

①按鍵。

②按鍵，CRT顯示器上出現MDI下的程序畫面。

③輸入“M03”或“M04”，輸入“S××”，如“M03S500”，按、鍵。

④按循環啟動鍵，主軸按設定的轉速轉動。

（2）主軸停止

①在MDI畫面中輸入“M05”，按、鍵。

②按循環啟動鍵，主軸停止。

開機后首次主軸轉動采用上面的方法，后面操作可以在手動模式下直接按主軸“正轉”“反轉”或“停止”鍵。

3.手動操作刀架轉位

①按鍵。

②按鍵。

③輸入“T××”，如“T01”，按、鍵。

④按“循環啟動”鍵，1號刀具轉到工作位置。

四、裝夾、找正工件

采用三爪自定心卡盤夾住棒料外圓，進行外圓找正后，再夾緊工件。注意，工件裝卡一定要牢固。

找正方法一般為打表找正，常用的鐘面式百分表如圖1-1-4所示。百分表是一種指示式量具，除用于找正外，還可以測量工件的尺寸、形狀和位置誤差。

百分表使用注意事項如下：

①使用前，應檢查測量桿的靈活性。即輕輕推動測量桿時，測量桿在套筒內的移動要靈活，且每次放松后，指針能回復到原來的刻度位置。

②使用百分表時，必須把它固定在可靠的夾持架上（如固定在萬能表架或磁性表座上）。

③不要使測量頭突然撞在零件上。

④不要使百分表受到劇烈的振動和撞擊。

用百分表找正圖1-1-5所示工件外圓，具體操作步驟如下：

①準備階段：將鐘面式百分表裝入磁力表座孔內，鎖緊，檢查測頭的伸縮性、測頭與指針配合是否正常。

②測量階段：百分表測頭與工件的回轉軸線垂直，用手轉動三爪自定心卡盤，根據百分表指針的擺動方向輕敲工件進行調整，使工件的回轉軸線，即工件坐標系的Z軸與數控車床的主軸中心線重合。

工件裝夾注意事項如下：

①裝夾工件時應盡可能使基準統一，減少定位誤差，提高加工精度。

②裝夾已加工表面時，應在已加工表面包一層銅皮，以免夾傷工件表面。

③裝夾部位應選在工件上強度、剛性好的表面。

五、安裝刀具

機夾外圓車刀的安裝步驟如下：

①將刀片裝入刀體內，旋入螺釘，并擰緊。

②刀桿裝在刀架上前，先清潔裝刀表面和車刀刀柄。

③車刀在刀架上伸出長度約等于刀桿高度的1.5倍，伸出長度太長會影響刀桿的剛性。

④車刀刀尖應與工件中心等高。

⑤刀桿中心應與進給方向垂直。

⑥至少用兩個螺釘壓緊車刀，固定好刀桿。

六、程序與模擬

零件加工程序如表1-1-6所示。

程序的輸入方法有兩種，一種是手工輸入程序；另一種是通過數據傳輸導入程序。

1.輸入程序

按鍵→按鍵進入程序界面→輸入程序名如“O111”→按鍵→按鍵→按鍵→用鼠標或鍵盤輸入O111程序的內容→輸入結束后按鍵回到程序起點。

輸入、編輯程序常用功能如下：

①換行：按鍵→按鍵。

②輸入數據：按數字或字母鍵輸入，如M03 S500，將數據輸入到輸入區域；如果輸入錯誤，按鍵刪除輸入區域內的數據。

③移動光標：按鍵向上翻頁，按鍵向下翻頁；按或或或鍵向上、下、左、右移動光標。

④刪除、插入、替代：按鍵刪除光標所在位置的代碼，按鍵將輸入區域的內容插入到光標所在代碼后面，按鍵使輸入區域的內容替代光標所在位置的代碼。

2.M卡導入程序

M卡導入程序步驟如下：（FANUC Oi-TD系統）

①確認輸出設備已經準備好。

②按鍵→按鍵→顯示程序。

③按【列表】鍵→按【操作】鍵→按右側擴展鍵。

④選擇【設備】鍵→選擇【M-卡】鍵→顯示卡中內容。

⑤按【F讀取】鍵→輸入M卡程序序號→按【F設定】鍵確認→輸入機床中程序號→按【O設定】鍵確認→按【執行】鍵→按鍵在CRT上顯示導入的程序。

⑥程序傳輸完畢，按【操作】鍵→按右側擴展鍵→按【設備】鍵→按【CNCMEM】鍵，回到原始狀態。

3.程序模擬

輸入的程序必須進行檢查，常用圖形模擬檢查程序是否正確。圖形模擬操作步驟如下：

按鍵→按鍵→輸入程序號，按鍵顯示程序→按鍵→按鍵→按“圖形”鍵→按和鍵→按循環啟動鍵，觀察程序的加工軌跡。

注意：圖形模擬結束后，必須取消空運行和鎖住功能，同時要進行全軸操作。

全軸操作步驟如下：

取消和→按鍵→按【絕對坐標】鍵→按【操作】鍵→按【W預置】鍵→按【所有軸】鍵→CRT面板坐標和實際坐標一致。

七、對刀操作

通過操作“手動”鍵或手搖輪均可完成對刀操作，手動對刀步驟如下：

1.切削外圓直徑

①按鍵→按或鍵→機床沿X向移動；同理使機床沿Z向移動接近毛坯。

②按鍵→按鍵→進入MDI界面→輸入“M03S600”→按鍵→按鍵→按循環啟動鍵→主軸正轉。

③按鍵→機床沿Z軸負向移動，刀具切削工件外圓。

④按鍵，X軸坐標保持不變，沿Z軸正向退刀。

2.測量切削直徑

按主軸停止→測量試切削外圓，記下直徑值。

3.X向補正

①按鍵→按【補正】鍵→按【形狀】鍵→移動光標至選擇的刀具位置，如番號G01，界面如圖1-1-6所示。

②輸入X直徑值（如X33.539）→按【測量】鍵。

注意：與仿真加工不同之處是對刀結束后，可以驗證對刀是否正確。具體操作步驟如下：

完成X向補正后，刀具沿Z軸正向移動遠離工件（X值不變），按 鍵→輸入刀具號→按循環啟動鍵，此時CRT屏幕上顯示的X坐標的絕對值為測量直徑。

4.切削端面

①按主軸正轉。

②刀具接近工件→按鍵，切削工件端面。

③按鍵，Z向坐標保持不變，沿X軸正向退刀。

5.Z向補正

①按鍵→按【補正】鍵→按【形狀】鍵→移動光標至選擇的刀具位置，如番號G01，界面如圖1-1-6所示。

②輸入Z0→按【測量】鍵。

Z向補正完成后驗刀操作步驟如下：

完成Z向補正后，刀具沿X軸正向移動遠離工件（Z值不變），按鍵→輸入刀具號→按循環啟動鍵，此時CRT屏幕上顯示的Z坐標的絕對值為零。

八、自動加工

調用加工程序→按鍵→按循環啟動鍵，自動加工零件。

注意：自動加工前要進行全軸操作，并檢查空運行和鎖住按鈕狀態。

九、零件檢測

①卸下工件。

②根據零件的尺寸精度要求選用游標卡尺測量零件的直徑和長度尺寸。

③選用表面粗糙度比較樣板檢測Ra值。

任務評價

任務一評價表如表1-1-7所示。

思考題與同步訓練

一、思考題

1.簡述對刀的目的、步驟及注意事項。

2.簡述工件找正的目的、步驟及注意事項。

3.在什么模式下可以編輯程序？

4.簡述程序模擬的意義及步驟。

二、同步訓練

（一）應知訓練

1.選擇題

（1）（　）是指機床上一個固定不變的極限點。

A.機床原點　　B.工件原點　　C.換刀點　　D.對刀點

（2）控制機械緊急停止的按鈕，其工業安全顏色應以（　）色為正確。

A.紅　　B.黃　　C.綠　　D.藍

（3）若消除報警，則需要按（　）鍵。

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

（4）加工程序的輸入必須在（　）工作方式下進行。

A.手動　　B.手搖　　C.編輯　　D.自動

（5）數控機床工作時，當發生任何異常現象需要緊急處理時應啟動（　）。

A.程序停止功能　　B.暫停功能　　C.急停功能　　D.主軸停轉

（6）數控車床X方向對刀時，車削外圓后只能沿（　）方向退刀并在停掉主軸后，測量外徑尺寸。

A.X　　B.Z　　C.X、Z都可以　　D.C

2.判斷題

（　）（1）手動返回車床參考點時，返回點不能離參考點太近，否則會出現機床超程報警。

（　）（2）通常情況下，手搖脈沖發生器順時針轉動方向為刀具進給的正方向，逆時針轉動方向為刀具進給的負方向。

（　）（3）程序輸入結束后，想要返回程序頭必須按【RESET】鍵。

（　）（4）安裝車刀時對于刀具伸出長度沒有具體要求。

（　）（5）按下急停按鈕后，除能夠進行手輪操作外，其余所有操作都將停止。

（二）應會訓練

零件如圖1-1-7和圖1-1-8所示，使用CKA6150臥式數控車床加工零件（加工程序見表1-1-8和表1-1-9），選擇量具檢測零件加工質量。