数控车削的基础知识

数控车削的工艺与工装车床的

1 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。

　　1应能保证加工精度和表面粗糙要求；

　　2 应尽量缩短加工路线，减少刀具空行程时间。

3 加工路线与加工余量的联系

　　目前，在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时，则需注意程序的灵活安排。

　　3 夹具安装要点

　　目前液压卡盘和液压夹紧油缸的连接是靠拉杆实现的，液压卡盘夹紧要点如下：首先用搬手卸下液压油缸上的螺帽，卸下拉管，并从主轴后端抽出，再用搬手卸下卡盘固定螺钉，即可卸下卡盘。

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数控车加工程序的结构和常用代码

　　数控车程序可以分成程序开始、程序内容和程序结束三部分内容。

第一部分 程序开始部分

　　主要定义程序号，调出零件加工坐标系、加工刀具，启动主轴、打开冷却液等方面的内容。 数控程序主轴最高转速限制定义G50 S2000，设置主轴的最高转速为2000RPM，对于数控车床来说，这是一个非常重要的指令。

　　坐标系定义如不作特殊指明，数控系统默认G54坐标系。

　　返回参考点指令G28 U0，为避免换刀过程中，发生刀架与工件或夹具之间的碰撞和/或干涉，一个有效的方法是机床先回到X轴方向的机床参考点，并离开主轴一段安全距离。

　　刀具定义G0 T0808 M8，自动调8号左偏刀8号刀补，开启冷却液。

　　主轴转速定义G96 S150 M4，恒定线速度S功能定义，S功能使数控车床的主轴转速指令功能，有两种表达方式，一种是以r/min或rpm作为计量单位。另一种是以m/min为计量单位。数控车床的S代码必须与G96或G97配合使用才能设置主轴转速或切削速度。

　　G97：转速指令，定义和设置每分钟的转速。

　　G96：恒线速度指令，使工件上任何位置上的切削速度都是一样的。

第二部分 程序内容部分

　　程序内容是整个程序的主要部分，由多个程序段组成。每个程序段由若干个字组成，每个字又由地址码和若干个数字组成。常见的为G指令和M指令以及各个轴的坐标点组成的程序段，并增加了进给量的功能定义。

　　F功能是指进给速度的功能，数控车床进给速度有两种表达方式，一种是每转进给量，即用mm/r单位表示，主要用于车加工的进给。另一种和数控铣床相同采用每分钟进给量，即用mm/min单位表示。主要用于车铣加工中心中铣加工的进给。

第三部分 程序结尾部分

　　在程序结尾，需要刀架返回参考点或机床参考点，为下一次换刀的安全位置，同时进行主轴停止，关掉冷却液，程序选择停止或结束程序等动作。

　　回参考点指令G28U0为回X轴方向机床参考点，G0 Z3000为回Z轴方向参考点。

　　停止指令M01为选择停止指令，只有当设备的选择停止开关打开时才有效；M30为程序结束指令，执行时，冷却液、进给、主轴全部停止。数控程序和数控设备复位并回到加工前原始状态，为下一次程序运行和数控加工重新开始做准备。

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数控车床编程技巧

　　科学技术的发展，导致产品更新换代的加快和人们需求的多样化，产品的生产也趋向种类多样化、批量中小型化。为适应这一变化，数控（NC）设备在企业中的作用愈来愈大。我校作为国家级重点职校，为顺应时代潮流，重点建设数控专业，选购了BIEJING-FANUC Power Mate O数控车床。它与普通车床相比，一个显著的优点是：对零件变化的适应性强，更换零件只需改变相应的程序，对刀具进行简单的调整即可做出合格的零件，为节约成本赢得先机。但是，要充分发挥数控机床的作用，不仅要有良好的硬件，（如：优质的刀具、机床的精度等），更重要的是软件：编程，即根据不同的零件的特点，编制合理、高效的加工程序。通过多年的编程实践和教学，我摸索出一些编程技巧。

　　数控车床虽然加工柔性比普通车床优越，但单就某一种零件的生产效率而言，与普通车床还存在一定的差距。因此，提高数控车床的效率便成为关键，而合理运用编程技巧，编制高效率的加工程序，对提高机床效率往往具有意想不到的效果。

　　1 灵活设置参考点

　　BIEJING-FANUC Power Mate O数控车床共有二根轴，即主轴Z和刀具轴X。棒料中心为坐标系原点，各刀接近棒料时，坐标值减小，称之为进刀；反之，坐标值增大，称为退刀。当退到刀具开始时位置时，刀具停止，此位置称为参考点。参考点是编程中一个非常重要的概念，每执行完一次自动循环，刀具都必须返回到这个位置，准备下一次循环。因此，在执行程序前，必须调整刀具及主轴的实际位置与坐标数值保持一致。然而，参考点的实际位置并不是固定不变的，编程人员可以根据零件的直径、所用的刀具的种类、数量调整参考点的位置，缩短刀具的空行程。从而提高效率。

　　2 化零为整法

　　在低压电器中，存在大量的短销轴类零件，其长径比大约为2~3，直径多在3mm以下。由于零件几何尺寸较小，普通仪表车床难以装夹，无法保证质量。如果按照常规方法编程，在每一次循环中只加工一个零件，由于轴向尺寸较短，造成机床主轴滑块在床身导轨局部频繁往复，弹簧夹头夹紧机构动作频繁。长时间工作之后，便会造成机床导轨局部过度磨损，影响机床的加工精度，严重的甚至会造成机床报废。而弹簧夹头夹紧机构的频繁动作，则会导致控制电器的损坏。要解决以上问题，必须加大主轴送进长度和弹簧夹头夹紧机构的动作间隔，同时不能降低生产率。由此设想是否可以在一次加工循环中加工数个零件，则主轴送进长度为单件零件长度的数倍 ，甚至可达主轴最大运行距离，而弹簧夹头夹紧机构的动作时间间隔相应延长为原来的数倍。更重要的是，原来单件零件的辅助时间分摊在数个零件上，每个零件的辅助时间大为缩短，从而提高了生产效率。为了实现这一设想，我电脑到电脑程序设计中主程序和子程序的概念，如果将涉及零件几何尺寸的命令字段放在一个子程序中，而将有关机床控制的命令字段及切断零件的命令字段放在主程序中，每加工一个零件时，由主程序通过调用子程序命令调用一次子程序，加工完成后，跳转回主程序。需要加工几个零件便调用几次子程序，十分有利于增减每次循环加工零件的数目。通过这种方式编制的加工程序也比较简洁明了，便于修改、维护。值得注意的是，由于子程序的各项参数在每次调用中都保持不变，而主轴的坐标时刻在变化，为与主程序相适应，在子程序中必须采用相对编程语句。

　　3 减少刀具空行程

　　在BIEJING-FANUC Power Mate O数控车床中，刀具的运动是依靠步进电动机来带动的，尽管在程序命令中有快速点定位命令G00，但与普通车床的进给方式相比，依然显得效率不高。因此，要想提高机床效率，必须提高刀具的运行效率。刀具的空行程是指刀具接近工件和切削完毕后退回参考点所运行的距离。只要减少刀具空行程，就可以提高刀具的运行效率。（对于点位控制的数控车床，只要求定位精度较高，定位过程可尽可能快，而刀具相对工件的运动路线是无关紧要的。）在机床调整方面，要将刀具的初始位置安排在尽可能靠近棒料的地方。在程序方面，要根据零件的结构，使用尽可能少的刀具加工零件使刀具在安装时彼此尽可能分散，在很接近棒料时彼此就不会发生干涉；另一方面，由于刀具实际的初始位置已经与原来发生了变化，必须在程序中对刀具的参考点位置进行修改，使之与实际情况相符，与此同时再配合快速点定位命令，就可以将刀具的空行程控制在最小范围内从而提高机床加工效率。

　　4 优化参数，平衡刀具负荷，减少刀具磨损

　　折弯角度折不到位只有两种可能：一，下模的V槽太小，一般按材料厚度的六倍算，1mm的料，大概用6mm宽的槽。二，机床滑块下行深度不够。楼上提问的说调整数据无效，是因为输入数控系统，系统的执行无效，还是系统执行了，控制机器时没作用。

　　如是电液伺服数控折弯机，则可以观察光栅尺，看是否调整后下行深度有变化。如是扭轴数控折弯机，则可以手动调整Y轴位置，看有无变化。

　　数控折弯机CNC Bending Machine

　　WE67Yk系列数控折弯机的特点：

　　主要采用WE67YK系列板料折弯机结构；由SDS－3PB折弯机全闭环数控系统、两把光栅尺、一个光电编码器实时检测反馈，步进电机驱动丝杆组成全闭环控制。两把光栅尺；一把对后挡料、一把对滑块的位置实时检测反馈纠正；光电编码器对油缸死挡块的位置进行检测反馈给数控系统。

　　1、直接进行角度编程，具有角度补偿功能。

　　2、光栅尺实时检测反馈校正、全闭环控制、后挡料和滑块死挡料定位精度为±002mm。

　　3、上模采用快速夹紧装置，下模采用斜楔变形补偿机构。

　　4、具有多工步编程功能，可实现多自动运行，完成多工步零件一次性加工，提高生产效率。

　　5、根据用户需求可选用性能稳定，结构紧凑的进口液压系统、后挡料可选用滚珠丝杆、同步带传动。

第二届全国数控技能大赛命题专家、实操竞赛现场裁判长

北京航空航天大学机械学院 宋放之

紧张激烈的第二届全国数控技能大赛已经结束了。真可谓“硝烟散尽，偃旗息鼓”，各个奖项各归其主。当大家都在兴高采烈，津津乐道地谈论自己的成绩，盘点自己的名次时，我作为理论试卷的主要命题人之一，实操竞赛现场的裁判长，感觉到这次竞赛值得我们认真地总结和回味。

本届理论竞赛试题的命题组是由多位教授、高级工程师、高级技师、高级讲师等专家组成。他们既是数控大赛的命题人，又是劳动和社会保障部远程教育数控工艺员考试的命题人。这些专家根据数控工艺员的命题经验，从第一届全国数控技能大赛结束后就开始酝酿本次的试题。通过总结归纳数控工艺员考试命题经验和首届数控技能大赛理论考试命题的经验，结合新颁布的数控操作工的国家职业标准，经过二年来的反复讨论最终形成终稿并获得大赛组委会的批准。

这次理论竞赛试题的命题原则是：遵照职业标准规定的原则；理论联系实际的原则；侧重数控加工专业基础知识的原则；弥补实操考试的不足点的原则。

一、遵照职业标准的原则

在理论试题中我们严格按照职业标准所要求的知识范围和要求命题。学生组遵照高级工要求，职工和教师组是按照技师要求。

命题范围是构成试卷的基础。也是所有选手如何进行理论学习的依据。如果考题超出职业标准的要求。那么命题就会失败，考出来的成绩也没有任何意义。因此今后各个职业院校应该认真地学习职业标准，在数控教学实践中贯彻和执行职业标准的要求。

二、理论联系实际的原则

在本届理论竞赛试题中最大的特点就是理论联系实际。很多题目都是来自生产实际。这些题目内容本身具有很强的理论性，但是却以生产加工中所表现出来的现象提出问题，并让选手做出选择或是做出回答。

例如下面的竞赛题目：

金属切削加工时，切屑的颜色可反映切削过程中的温度，它可以帮助判断切削参数是否选择合理。当加工碳钢时，切屑的颜色呈暗褐色，这表明( )。

A 切削速度适当

B 切削速度偏高

C 切削温度太高，应降低切削速度

D 切削速度偏低

答案：A

这道题目直接来自实际加工。很多有经验的操作工凭借观察切屑的颜色就能判断当时的切削用量的选择是否合适。切削用量是一个理论问题，但是题目中并没让选手计算切削用量，而是让选手去观察。通过这种题目的考核，让选手知道平时经验的积累是多么的重要。在平时的生产加工中要学会动脑筋，做一个有心人，才能成为一名出色的技术工人。当代的很多劳动模范不就是通过平时的观察和经验积累做出重要的技术革新从而走向成功之路的吗？

例如下面的竞赛题目：

有时按下松开机床主轴刀柄按键后，刀柄仍然不能从主轴上取下。这种现象产生的原因可能是( )

A 拉钉稍短或拉紧弹簧压合过紧

B 刀柄与主轴产生冷焊

C 松刀油缸位置靠后

D 以上原因都有可能

答案：D

这个题目在机床操作中经常会遇到。如果当这种现象产生时能够多问几个为什么，多去翻阅几本资料，那么对于机床的结构知识就一定能够掌握得非常牢固。

上述两道试题在书本上是不能够直接找到的。只有通过理论的深入学习，再通过生产实践，才能准确回答题目。类似这样的题目在本届理论试题当中占了相当大的比例。这样的试题提出来以后职业院校中搞理论教学的教师们就会面临着新的挑战，也带来了新发展方向，那就是我们的理论教师必须具有丰富的生产加工经验，必须是“双师”型的人才，既是教师，又是技师，才能够培养好学生。劳动和社会保障部在2005年和2006年针对职业院校的教师举办了两届数控技师班，就是要使更多的教师具有技师的水平和资格。

三、侧重数控加工专业基础知识的原则

在《数控车工》、《数控铣工》、《加工中心操作工》的国家职业标准中，专业基础知识占了很大的比重。

那么根据这种要求，我们选择了与数控加工最有关系的内容进行命题，使考题更具有数控的特点。

例如下面的竞赛题目：

假如，在加工时，数控系统出现了“CHECK LUBURACATION” 的英文信息，下面应该做的事情是( )。

A 调整液压系统的液压

B 调整压缩空气的气压

C 添加冷却液

D 添加导轨润滑油

答案：D

这道题目既有专业英语的内容，又有数控机床维护的内容。表面上是英语词汇，但实际上是机床维护知识。

我们不要求每个操作工都能长篇大论地阅读外文资料，但是要求操作工能够基本了解数控系统中经常出现的外文词汇，甚至哪怕是把这些词汇当作一种符号来看待都可以，最终目的是要求每一个操作工熟悉自己所用的机床，从而更好地掌握它和维护它。

例如下面的竞赛题目：

在开环控制伺服系统中，步进电动机采用一对齿轮与丝杠相连接。步进电机的通电方式是三相六拍方式，电机转子的齿数为40个。已知脉冲当量为001mm，滚珠丝杠基本导程为6mm，则这对齿轮的传动比为( )。

A 5/3

B 3/5

C 2/5

D 5/2

答案：C

这道题目是把几方面与数控机床有关的基础知识综合体现出来。它包括步进电机的知识、脉冲当量的知识、数控机床滚珠丝杠的知识和机械零件中齿轮传动比的知识。

虽然只是一道简单的选择题，但是如果仔细的琢磨其中的含义我们可以学会很多的知识。作为命题作者真希望选手能够真正地掌握本题中的知识点，而不是简单地选择一下。

例如下面的竞赛题目：

当FANUC系统或者西门子系统执行了如下程序中的N30语句后，刀具实际移动的距离是( )

(西门子） （FANUC）

… …

N10 G54 G90 G00 X0 Y0； N10 G54 G90 G00 X0 Y0；

N20 ROT RPL=30； N20 G68 X0 Y0 R300；

N30 G1 G91 X800 F500； N30 G1 G91 X800 F500；

… …

A X移动56569 ，Y移动56569

B X移动80000 ，Y移动0000

C X移动40000 ，Y移动69282

D X移动69282 ，Y移动40000

答案：D

这道题目表面上是一道数控编程题目，但它还包括有简单的三角函数计算。选手首先要知道N20语句中坐标旋转的指令含义，然后要看N30语句的坐标位置，最后利用特殊角的三角函数计算移动距离。在本次大赛的理论题之中，多数题目都如同本题一样具有多重含义。命题作者就是想利用有限的篇幅，传达出更多的信息，考核出更多的知识点。

以上题目都是数控专业基础知识所要求的最基本的内容。选手们通过比赛或者通过学习这些题目后应该建立这样的一个概念，即：

(1)竞赛题目绝大部分都是源于基础知识，这些基础知识范围很宽，但是并不很深奥。选手们如果想在竞赛前突击学习，那是绝对学不好的。即便是死记硬背地应付竞赛，那也只是临时性的。竞赛过后就会很快忘掉。所以选手特别应该注重平时的学习和知识的积累。

(2)竞赛题目绝不是直来直去地问你一个知识点，而是综合地问你多方面的知识。

四、弥补实操考试的原则

由于受场地、设备、资金所限，任何数控技能大赛都不可能把所有的知识点全部考核到。本届命题组为了使我

们的大赛内容更加丰富，考点更加全面，提出了理论考试应该弥补实操考试的原则。命题专家认为理论考试应该是实操考试的延伸，应该是实操考试的升华。一部文艺作品的宗旨是“源于生活，高于生活”。那么我们的理论竞赛试题，就应像文艺作品一样，应该是来源于生产实际，而又不同于生产实际。它应该是实操竞赛的补充，应该把实际操作中的要点、窍门、精华用适合于考试的形式体现出来。这次理论竞赛试题包括了如下内容：

(1)高速加工的概念

(2)四轴、五轴的加工概念

(3)零件的测量

(4)夹具误差的计算

(5)含有第四轴指令的编程

(6)论文撰写的方法

这些内容无法在本届的实操考试中进行。那么就在理论考试中实现。可喜的是这次理论试题表现得非常成功。

它与软件考试和实操考试相互呼应，相互弥补，使本届的竞赛试题体现得更加完整和全面。

例如图-1所示：数控铣和加工中心试题中计算各工序尺寸的定位误差。

如图-2所示在数控车工理论竞赛试题中计算锥度尺寸的方法。

这些题目都是来源于生产实际，同时在本届大赛中又无法考核到的，最关键的是这些题目在生产加工中是经常

用到的基本技术和知识点。

竞赛已经结束了，再次翻看第二届数控技能大赛的理论竞赛题目后总结出它所具有的特点是：

(1)知识全面，重点突出

试题涵盖了国家职业标准中数控操作工相应等级的大部分内容。同时又着重突出了数控操作的特点。做到多而不乱，精辟概括。

(2)联系实际，题目灵活

试题出自生产实际，不照搬书本。有些内容在书本中根本就没有。只有真正掌握实操的方法才能正确回答问题。另外试题具有很大的灵活性。例如有些试题选手可以利用宏程序编程，也可以用子程序编程。数控铣和加工中心的论文题目是有关螺纹加工的方法。选手可以就此题目论述丝锥攻丝的方法，也可以论述铣削螺纹的方法。

(3)彩色印刷，题意明确

虽然彩色印刷成本比单色印刷成本高出许多倍，但是组委会仍然坚持采用彩色印刷。这不仅仅使理论试卷漂亮美观，体现国家级一类竞赛的风范，而更重要的是彩色使题目的意思表达得更加清晰准确。过去不能出的题目

(4)难易结合，各取所会

本届大赛的理论试题中有相当一部分题目是非常简单的基础题。但是也有一部分题目是比较难的。就是在比较难做的题目中也有相当简单的得分点。竞赛中选手可以根据自己掌握知识的范围和程度回答试题。命题思路是每一道题目都可以有得分的希望和得分点，但是想比较完整地做对题目还是需要有很高的理论水平。这样做既不挫伤选手的积极性，又不会让选手轻易拿分而导致不重视。

通过本届大赛，命题专家认为选手较上届大赛水平有明显的提高。他们所掌握的知识点更加准确。但是专家们也发现了很多值得选手们和从事数控教学工作的教师们认真思考的问题。选手们存在的问题如下：

(1)基本知识不全面；

(2)教师选手、学生选手对新技术、新装备了解得少；

(3)缺乏多轴加工的实操技术；

(4)普遍计算能力薄弱；

(5)灵活运用编程指令的能力不够；

(6)语言表述能力不够；

(7)职工和教师选手缺乏撰写技术论文或总结的经验；

(8)考试技巧掌握不好。

这些问题由于本文的篇幅所限不能详细剖析，希望在今后的试题点评书中或是在大赛的论坛中与选手们详细地讨论。

第二届全国数控技能大赛虽然结束了，但是它的影响远远没有终止。它的影响力是深远的，在很长一段时间内它仍然将会发挥着它所具有的指导性的、引领性的作用。这种作用一直会延续到第三届大赛乃至数年。第三届数控技能大赛理论竞赛试题是什么风格现在讨论还为时过早。但可以肯定地说，专家们将在这两年的数控工艺员的考试中逐渐摸索和确立。

通过大赛的推动作用，专家们发现目前我国涌现了一批优秀的数控操作技术能手。他们具有很高的技术和理论水平。这对我国数控操作技术的提升有着非常重要的、非常积极的意义。同时通过本次理论竞赛考试也为今后职业技术院校的数控操作理论教学树立了一个方向，那就是一定要理论联系实际。理论来自实践，经过提炼后再去指导实践。作为一名数控操作工而言，一定要有扎实的理论基础，这对于今后技术水平的提高具有非常重要的作用。

最后希望参赛选手，数控专业的学生，以及从事数控操作的教师和职工们努力学习，不断进取，为我国的现代化建设而奋斗！为我国的数控事业做出我们应有的贡献！

大型数控机床平衡油缸的固定方法有：底座固定、支架固定和导轨固定。

1、底座固定：将平衡油缸与机床的底座相连接，并通过螺栓、联轴器或其他固定装置将其牢固固定在底座上。

2、支架固定：将平衡油缸与机床的支架相连接，并通过螺栓、销轴等固定装置将其牢固固定在支架上。

3、导轨固定：有些数控机床平衡油缸会通过导轨进行运动，这时可以使用导轨固定槽或夹紧装置将平衡油缸牢固地固定在导轨上。