数控车床的原理范文

导语：如何才能写好一篇数控车床的原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

机床已经成为当前工业生产中不可缺少的加工设备，横梁的机械性能对机床的加工精度起着重要的影响。本文采用有限元方法对其静态特性进行了分析计算，得到横梁结构的应力与形变云图。本文所采用的有限元方法可以，不仅节约数控车床横梁的设计周期，还可以针对特定要求进行优化。

1.数控立式车床结构特点

（1）立柱与横梁采用对称性结构。

（2）横梁不仅设有分级定位机构，还采用了自锁功能的机械、液压联锁夹紧机构。

（3）主轴采用短主轴形式，径向和轴向分别采用采用高精度双列向心短圆柱滚子轴承和大型推力球轴承。

（4）机床主传动采用自动循环；其它部件的采用间隙式定时、定量强制。

2.横梁结构建模

CK5116数控立式车床横梁是由长方形中空结构的铸钢件，切削加工而成；导轨布置在横梁的另一侧并采用丝杠与立柱相连。依据二维图纸，利用solidworks软件绘制其三维图样如图2.1所示。

3.横梁的静力学分析

3.1定义单元的属性

定义单元的属性包括对其单元类型、材质特性以及参数量的单位三个主要方面。ANSYS软件提供多种的单元类型适用实体、梁/管、杆/索、弹簧等分析对象。本文中的横梁结构为方形中空的不规则几何体，因此选用SOLIDl85单元。

材质特性定义时按横梁设计所使用的材料的属性进行定义并注意单位的统一。

3.2网格的划分

ANSYS软件具有智能划分网格功能以方便计算和减少分析计算的时间。智能划分网格依据模型的曲率以及线与线的接近程度自动进行网格划分，在分析复杂的结构时通常采用智能划分网格。本文所分析的横梁结构复杂因此采用智能划分网格进行网格划分，在软件中网格划分有1-10的精度等级，本文采用默认的6级精度来格划分。

3.3施加边界条件和载荷

3.3.1切削力的计算

（1）切削力的计算

在切削加工过程中，工件和车刀受到的合力，大小相等而方向相反。

数控机床车削时的切削力计算公式：

式中：为切削条件和工件材料对切削力的影响系数；

为背吃刀量对切削力的影响指数；进给量对切削力的影响指数；为各种因素对切削力影响的修正系数之乘积。走刀抗力Ff；吃刀抗力Fp。

3.3.2边界条件和载荷

静力分析不考虑惯性和阻尼的影响，通常计算在固定不变的载荷作用下结构的效应。静力分析所施加的载荷包括：

（1）外部施加的作用力和压力；

（2）稳态的惯性力；

（3）位移载荷。

本次分析中的载荷为计算得来的切削力、横梁的自重还有在横梁上垂直刀架的重力。约束条件为横梁xy面。

3.4计算结果与分析

3.4.1刚度分析

横梁位移云图为如图3.1所示。从图中可得横梁变形最大值为0.0171mm，位于在横梁头部处达。

横梁结构的刚性会影响机床的加工精度。由图3.1可以得出，横梁导轨变形符合设计要求，横梁的刚度不会对机床的加工精度造成很大的影响，加工精度完全符合要求。

3.4.2应力分析

横梁的应力云图如图3.2所示。由图中可以得出横梁最大的应力为6.70Mpa。其余等效应力均较小，最大应力位于横梁头部处。横梁所使用的材料的强度极限为300Mpa，安全系数大于40。

本文横梁采用铸钢件，经过精加工而成。其材料的抗拉强度为355Mpa，由云图所得最大应力为6.7Mpa，安全系数大于50。因此可以得出其设计余量较大，在后期可进行优化分析，可针对结构形式或加强筋布置分布进行优化，当得到较为合理的结构布置后还可根据其重量进行优化。

结论

篇2

随着计算机及控制技术的发展，数控加工设备在机械加工领域已广泛应用，其对复杂形状零件的加工能力、高加工精度及生产效率是普通机床无法比拟的，为让学生掌握数控加工设备，我校在机电工程学院全部专业金工实习中开设了数控车床加工实习，既为后续课程《数控技术》的学习打下良好的基础，同时也为学生学习其他数控设备操作起到入门的作用。数控车床实习研究的比较多的是中专、高职高专的教师，一般是从学生如何掌握操作车床的角度研究，一些高校也进行了这方面的研究，大多是从某一具体的问题进行研究探讨。本文就实习教学中出现的问题进行分析，提出改进措施，可提高本科生数控车床实习效果。

1实习内容及设备

数控车床实习是在学生操作过3天普通车床的基础上进行实习的，其实习内容主要有：正确开机、面板操作、试切对刀、简单指令、自动切削。设备为沈阳机床集团生产的CAK3665数控车床，控制系统为广州数控设备有限公司生产的GSK980TDb车床数控系统。

2数控车床实习现状及存在的问题

2.1实习兴趣不高

数控车床实习作为金工实习中车工实习的一部分，时间短，内容多，学生以前从没接触过数控设备，操作起来比普通设备难度大，另外在参加金工实习的所有专业中只有机械设计制造及自动化专业有《数控技术》后续课程，因此，学生学习兴趣不高，处于被动学习状态。

2.2量具不能正确读数

学生在试切对刀过程中，对所用卡尺不能正确读数，出现问题主要是单位搞错，往往读出的数据以厘米为单位，在刀补界面输数值时出错；有的学生根本不懂游标卡尺读数原理的，读数读错，由于学生们爱面子，不会读数也不问，导致数控车床实习失败。

2.3指导教师少

设备越复杂，学习操作时越困难，数控车床的操作学习远没有普通车床容易学习，尤其在学生学习对刀时，由于对对刀要求及原理的不理解，总是不能正确进行对刀，这时明显指导教师不够用。

3提高数控车床实习效果的措施

3.1利用现代网络技术，提高学生学习兴趣

对于农业院校的工科本科生来说，金工实习因种种原因，重视程度不够，尤其随着科学技术的发展及社会的需要，现代制造设备如数控设备及特种加工设备添加到了金工实习中来，由于该设备的动手实习操作需要一定的理论知识，加之学生在校学习往往就是以获得该课程的学分而学习，学生们学习兴趣不高，仅仅混个学分而已，不能像其它传统的金工实习工种那么认真。针对这种现象，借助于现代网络技术，以视频的形式介绍数控设备在现代机械制造业中的应用，以及学生在数控制造行业的就业前景；把数控车床实习内容按模块做成集声音、图像、动画及、文字为一体的多媒体课件，放到微信群中供学生学习使用。以此来弥补学生在数控车床实习操作前补充的理论知识不能完全掌握的现状，并解决了学生不爱向教师、其他同学请教的现实，给足学生面子，提高其学习兴趣。

3.2针对实习内容，分模块教学

根据金工实习教学大纲要求，数控车床独立操作应能达到：

（1）掌握数控车床的开启、系统开启、机床回零点、对刀等基本操作；

（2）能进行简单程序的输入、修改；

（3）能进行简单零件的数控编程及加工。

根据这一要求，将实习内容进行以下分块：

（1）数控车床的开启，包括打开设备电源和数控启动电源按钮；

（2）回机床零点；

（3）主轴旋转；

（4）试切法对刀；

（5）以普通车床上加工零件的零件为例，进行编程并进行指令的讲解，指令主要包括T、M03、S、G00、G01、F、M30这7个基本指令，学的快的学生可增加G02、G03、G32这3个指令，要求学生在听完教师讲解、演示之后，能对普通车上加工的零件进行编程、输入和自动切削加工，并能按教师的要求进行同类零件的加工。每一模块都做成多媒体课件，供学生听完讲解后能对着课件进行独立操作。

3.3根据实习设备，编写有针对的实习指导书

实习教材与理论教材有很大的不同，实习教材必须根据自己学校的实习设备、教学大纲进行编写，这样才能在实习过程中发挥作用，起到按步骤指导能够自学的作用。往往所购买的实习教材所依据的设备与本校所用设备不一样，只能起到参考的作用，而不能起到指导的作用，为此，在参阅设备说明书、依据教学大纲及指导教师多年指导学生的经验基础上编写了一本《数控车床实习教材―GSK980TDb系统操作与编程》指导书，来满足不同层次学生在实习过程中的需求。

3.4充分发挥学生团队互助作用

数控车床实习指导的特点就是学生开始入门时很难，每一步都得指导教师现场指导，教师不够用，为此数控车床实习中应发挥学生的团队精神一部分先学会然后再教其他学生，在教其他学生的过程中提高自己。其具体做法是先重点指导5名学生，让他们先学会数控车床操作所需要的基本技能，然后让他们每人负责指导一台数控车床上的实习学生，指导老师腾出时间巡视每台车床，发现问题及时解决，这样明显提高了指导效果，并培养了学生领导能力及团队协作能力。

3.5增加考核，提高学生掌握数控车床操作能力

前期数控车床实习一直没有特别强调考核，本着以学生为本，以不给学生压力、快乐学习的宗旨，本想让学生自由学习，掌握更多的知识，实践证明没有考核就没有认真学习的学生，包括理论课学习好的学生，为此增加考核，来提高学生掌握数控车床的操作能力，其具体做法是：出勤率（40%）+编程操作（30%）+答辩，也就是随机询问（30%），这样做首先是保证学生实习操作的时间，通过答辩，询问一些问题看学生理解的程度，不以最后结果即编程操作为唯一考核标准，目的是使学生真正掌握数控车床操作的基本要求。

篇3

关键词: 数控车床 故障 诊断

数控机床是一种高精度、高柔性、高效率的自动化机床,由于其投资比普通的机床高得多,因此降低数控机床的故障率、缩短故障修复时间,对提高机床利用率具有十分重要的意义。目前,数控机床的故障诊断一直是困扰操作、维修人员的难题。由于数控机床的安全性和工作可靠性会对生产单位的效益产生直接的影响,因此对数控机床出现的故障进行及时的诊断十分重要。

1.数控车床的构成与基本工作原理

详细地了解数控车床的基本构成及其工作原理,是提高数控车床故障的分析诊断能力的必要条件。下图是数控车床加工工件的过程图。

在数控车床上加工工件时,操作者首先根据零件图制定出加工方案,编写出零件加工程序,然后在控制装置编辑状态(EDIT)下,输入加工程序,存入数控装置的存储器中。数控装置对信息代码进行译码、寄存,经处理和运算,把结果以数字信号的形式分配给机床各坐标的伺服机构。由数控装置发出的信号,通过伺服机构经传动装置驱动机床各运动部件,使机床按规定的顺序、速度和位移量进行工作,从而加工出符合图纸要求的零件。

2.常见故障介绍

按照数控车床发生故障的部件分类,我们一般把故障的类型分为以下两大类。

2.1主机故障

数控车床的主机部分包括机械、冷却、、液压等装置。常见的主机故障有以下几种。

2.1.1功能性故障是指在工件加工精度方面所出现的故障,表现为加工精度不稳定,加工误差大,运动反向误差大,工件表面粗糙度高。

2.1.2动作型故障是指机床各种动作故障,表现为主轴不转动,工件夹不紧,刀架转动失调,等等。

2.1.3结构型故障是指主轴发热,主轴箱噪声大,产生切削振动,等等。

2.1.4使用型故障是指使用及操作不当引起的故障,如过载引起的机件损坏、撞车等。

2.2电气故障

数控机床的电气故障可一般可分为弱电故障和强电故障。弱电故障主要指CNC装置、伺服单元、输入和输出装置、检测装置等电子电路发生故障;强电故障是指继电器、接触器、开关、熔断器、电源变压器、电动机、电磁铁、行程开关等电气元器件及其所组成的电路发生故障。

3.常见故障的诊断

3.1常用的诊断方法

数控车床出现故障后,我们要从主机和电气两方面进行分析,先判断出到底是主机故障还是电气故障,再深入分析、检查,找出故障点,最后予以排除。

3.1.1对设备维修人员的要求

维修人员须具备一定的专业素质。对特定的维修对象,维修人员首先要分解掌握系统每一部分的工作原理和车床的机械结构;其次要了解设备的操作方法,动作顺序;最后就是对可能造成故障的各种因素进行全面分析并进行实际检查维修。每次维修后应建立详细的设备档案,记录好故障发生的时间、现象,以及故障分析、诊断方法、排除故障的方法,如有遗留问题也应详尽记录,这样不仅能使每次故障都有据可查,而且可积累维修经验,为以后的故障维修打好基础。

3.1.2主机故障的诊断

对于常见的主机故障,诊断的方法比较多,如利用先进测试手段的“现代诊断技术”和传统的“实用诊断技术”等。

3.1.2.1实用诊断技术

此诊断是由维护人员通过自己的感觉器官和经验对数控机床的故障进行诊断。运用实用诊断技术的诊断过程因故障类型而异,各种方法无先后之分,可穿插或同时进行,应综合分析,方能取得更好的效果。

实用诊断技术不需要复杂昂贵的仪器,可随时随地进行诊断,且快速、便捷、准确性较高,特别适合对机床进行初步诊断。

3.1.2.2现代诊断技术

此诊断是利用诊断仪器和数据处理对机床机械装置的某些特征参数,如振动、噪声和温度等进行测量,将测量值与规定的正常值进行比较,以判断机械装置的工作状态是否正常,从而对机械装置的运行状态进行预报和预测;并可进一步对机械装置的故障原因、部位和故障的严重程度进行定性和定量的分析。利用现代诊断技术可在机械装置发生故障的初期,及时发现故障的部位,并进行维护,从而可避免机械零件的进一步损坏。现代诊断技术如今已得到了不断的推广和应用。

3.1.3电气系统故障的诊断

对于数控车床的电气系统的故障,其调查、分析与诊断故障的过程,也就是故障的排除过程,因此其故障诊断的方法就特别重要。下面简单介绍一些常用的诊断方法。

3.1.3.1直观法

主要采用目测、手摸、通电等方法。

3.1.3.2自诊断功能法

利用数控系统的自诊断功能,给出报警信息,指示故障的大致起因。

3.1.3.3交换法

将相同的模块和单元互相交换,观察故障转移的情况,从而快速确定故障的部位。

3.1.3.4仪器测量比较法

当系统发生故障后,采用常规电工检测仪器,对故障部分的电压、电源、脉冲信号等进行实测,将正常值与故障时的值相比较,可以分析出故障的原因与所在部位。

3.1.3.5敲击法

数控系统由各种电路板组成,每块电路板上有很多焊点,任何虚焊或接触不良都可能出现故障可用绝缘物轻轻敲打有虚焊或接触不良的疑点处,若故障出现,则故障很可能就在敲击的部位。

上述几种方法同时采用,进行故障综合分析,可快速诊断出故障的部位,从而能快速排除故障。

3.2故障诊断的原则

故障的诊断是排除数控车床故障非常重要的阶段。在进行故障的诊断时应遵循以下原则。

3.2.1先外部后内部

现代数控机床本身的故障率已变得越来越低,大部分故障的发生是非系统本身原因引起的。维修人员应由外向内逐一排查,尽量避免随意启封、拆卸,否则会扩大故障,使机床精度丧失、性能降低。

3.2.2先主机后电气

一般来说,主机故障较易发觉,而数控系统与电气故障的诊断难度较大。从实际经验来看,数控机床的故障中有很大部分是由于主机部分的失灵而引起的。所以在故障检修之前,首先应注意排除机械性的故障,这样往往可以达到事半功倍的效果。

3.2.3先静态后动态

在车床断电的静止状态下,通过了解、观察、测试、分析,确认通电后不会造成故障扩大或发生事故,方可给车床通电。在运行状态下,进行动态的观察、检验和测试,查找故障。而对通电后可能会发生破坏性故障的,必须先排除危险后,方可通电。

3.2.4先简单后复杂

当出现多种故障互相交织,应先解决容易的问题,后解决难度较大的问题。简单问题解决后,难度大的问题也可能变得容易。

3.2.5先一般后特殊

在排除某一故障时,要先考虑最常见的可能原因,然后分析很少发生的特殊原因。

4.实例分析

故障一:程序运行结束刀具不回零点。

(1)故障原因分析:上述故障可能是控制系统故障所致。刀具在进给或在加工时,电机运转速度较低,而程序回零点时,则要求快速退回。电机高速运行,需采用高压驱动电源,使输出转矩增大。控制高压输出电源输出的有一个开关三极管,当开关三极管损坏后,高速回零点时高压电源打不开,电机输出转矩不够,致使刀具回不到零点。

(2)故障处理:更换开关三极管。

故障二:数控机床加工的工件尺寸误差很大。

(1)故障原因分析:发生上述故障可能的原因有:丝杠或者丝母与车床连接松动,空走时没有吃刀阻力,溜板运行正常,加工时切削阻力增大,若丝杠或丝母与车床连接松动,会造成加工的工件尺寸漂移;X轴、Z轴丝杠反向间隙过大,也会造成工件尺寸漂移;电动刀架故障也会造成工件尺寸漂移。

(2)故障处理:先检查丝杠或者丝母与车床连接部位,若松动,紧固连接部分。再检查X轴、Z轴丝杠反向间隙,重新调整并确定间隙。还要检查刀架锁紧装置及刀架控制箱,最后根据情况予以排除。

5.结语

数控车床是高度机电一体化的设备,数控车床所产生的故障种类繁多,其原因也往往比较复杂。因此,我们必须对出现的故障进行广泛的研究,探索故障发生的规律,并采取有效的诊断方法。在今后的工作中,我们必须不断研究、深入探讨,只有这样才能不断提高数控车床的故障诊断技术。

参考文献:

[1]王贵成主编.数控机床故障诊断技术[M].北京:化学工业出版社,2005.

[2]徐进扬,金玉.数控车床常见故障诊断与维修[J].设备管理与维修,2009.1.

[3]吴兵清,刘爱祥.经济型数控车床故障诊断与维修[J].江汉石油职工大学学报,2006.11.

[4]《数控机床维修技师手册》编委会.数控机床维修技师手册[M].北京:机械出版社,2006.

[5]韩鸿鸾主编.数控原理与维修技术[M].北京:机械出版社,2004.

[6]王侃夫.数控机床故障诊断及维护[M].北京:机械出版社,2002.

[7]孙汉卿.数控机床维修技术[M].北京:机械工业出版社,2000:13-20.

[8]夏庆观.数控机床故障诊断与维修[M].北京.高等教育出版社,2002.

篇4

关键词：数控；多系统；车床；教学资源；职业教育

1 研发的背景

数控技术相关专业，强调先进技术的应用和实践作业的操作能力，这些要求决定了数控技术专业从业人员不仅需要扎实的理论基础，更应具有实际的动手操作能力，并且应具备专业以外的能力。于是，素质全面的技能型人才培养方式尤为重要。经调研，部分院校数控专业在教学条件方面，都存在以下这些问题：（1）设备数量种类配比不合理，学生实际操作机床的时间少。（2）如何提高学生的学习热情。（3）一体化教学环境如何建设。

作为技能型人才培养的职业院校，应该适应市场需求，以企业对多系统小型数控车床加工技术的毕业生的能力要求为依据，结合职业院校学生的知识结构与技能水平，开设相应的多系统小型数控车床加工技术课程，使学生具备操作多系统小型数控车床加工的技术，达到企业的生产需求。

2 研发意义

市场上工业级数控机械类设备价格高、耗材多、安全性差，造成部分学校买不起、用不起、担不起的情况，直接影响专业的稳步发展。据此提出基于小型多系统数控机床构建低碳环保型数控实训的共同开发升级项目，将小型的具有加工能力的多系统数控机床搬入教室，构建理实一体化的教学环境。小型的数控机床主轴功率小，降耗低，可以极大地降低采购成本，节约能源消耗，响应国家低碳节能的政策，使教学过程变得更加直观，学生在学习专业知识后，可以直接的进行实操，能够更深入地获取知识；机床与课室一体化，学生为主老师为辅，以完成任务的形式来加强学生多动手的教学模式，真正做到了理实一体化的教学；基于以上情况计划与合作企业共同升级开发多系统数控平台，可让学生在一台机床上就能操作华中、法那科、西门子、三菱四种数控系统，不仅便于老师教学，增加了学生的知识面，同时也可提高学生的实操技能，因此，多系统小型数控车床的研发将具有是深远影响。

3 研发界定

本课题的研发对象为职业院校数控专业在多系统小型数控车床项目升级及教学研发的问题。鉴于多系统小型数控车床在实践教学中的重要地位和作用，以及多轴系统对职业院校专业建设和发展的意义，本课题的研发题目为“多系统小型数控车床升级改造项目研发”，针对的是华中数控、FANUC、西门子、三菱四个系统。

4 研发目标

在项目研发中，来自企业的专家担任兼职教师，引导学生如何实现各类主流系统间的灵活转化，通过此种方式不仅提高学生理论水平和实操技能，而且又在教师有目的的引导下，培养了合作、解决问题等综合能力。对在教学过程中出现的问题以及学生在学习与实践过程中存在的不足加以适时研究与总结，积极寻找解决办法，以求在校企合作的模式下，培养出一批能够满足数控车床各类系统岗位需求的技能型人才，真正实现多元化技能型人才培养的目标。

5 课题发主要内容

（1）数控车床技术现状分析。（2）职校数控专业现状及发展趋势。（3）职校数控类专业课程设置。（4）职校数控专业毕业学生的就业。（5）职校对数控专业学生培养目标理解。（6）对各职校数控专业实训室建设规划。（7）多系统小型数控车床的开发升级内容。

重点：多系统小型数控车床的开发升级内容。难点：华中数控、FANUC、西门子、三菱小型数控车床的设计原理、编程语言、数据接品技术、开发系统的技术方法和应用。创新点：（1）以企业对数控技能人才的要求为依据，按照企业的岗位设置，开发符合职校数控专业教学的核心课程。（2）1台多系统机床相当于4台单一系统机床，便于老师教学，增加学生的知识面和技能。

6 课题研发方法

6.1 调查分析法和问卷调查法

就企业发展前景、生产现状、用人需求及毕业生就业现状等方面进行调查研发和论证，掌握充分事实依据前提下，制定计划、采取措施、提高课题实施的针对性和实效性。深入先进制造类企业进行行业调查，获得行业发展的第一手资料；深入同类院校了解数控类专业教学方法及课程设置，获得教学案例及教学改革的资料。

6.2 文献查阅法和经验总结法

根据本课题研发的目标和内容，收集相关资料、查阅相关政策法规、了解其他学科实践性教学方法的最新理论，检索国内外已有的教育科研成果。学习、借鉴他人的成功经验，从他人的经验心得中得到启发，形成自己较完善的教育理念，并提供充实可靠的理论支持，有效地推进课题研发进程，提高研发效率。

7 课题研发主要过程

（1）成立项目小组：为了顺利完成此次项目的研发，成立了由专业教师及企业专家组成的项目小组。（2）编写设计开发升级的思路与大纲。根据调研情况编写《多系统小型数控车库开发升级大纲》和《多系统小型数控车库开发升级思路》，合作企业负责提供收集及提供各个开发过程中需要的数据、市场反映等有效数据、分析各系统之间的区别情况，为项目产品开发人提品支持策略、对大纲和思路提出指导意见和提升意见。（3）邀请企业专家召开研讨会。对整个多系统小型数控车床的研讨会进行策划、主导、参与讨论和总结。并要求企业技术骨干协助对整个会议进行策划，召开研讨会。论证多系统小型数控车库开发升级的可行性。（4）确定开发思路与大纲。通过与专家沟通交流的研讨会后，总结理清设计开发思路，对《多系统小型数控车库开发升级大纲》和《多系统小型数控车库开发升级思路》修改和定稿，专家审核提出指导和提升意见。（5）材料准备与预算。根据升级大纲和思路建设方案确定需要的原小型数据车床、材料、配件和耗材清单及预算，校企合作企业提供匹配的原小型数据车床、材料、配件和提供相关的耗材。（6）企业专家与专业教师互相培训。对华中数控、FANUC、西门子、三菱小型数控车床的设计原理、编程语言、数据接品技术、开发系统的技术方法和应用等不太熟悉，需要企业专家和专业教师互相培训。

8 课题研发成果

（1）配备多系统操作界面，实现华中数控、FANUC、西门子、三菱四种系教学。（2）体积小，占地小、 消耗小、资资源占用少、安全性能高、便于教学。（3）可用于仪表、手表等行业小型零件加工。

9 研发设想

对于校企合作模式、专业方向建设等方面的工作仍将继续进行，特别是项目研发中所涉及的数控加工方向的数控机床编程与调试等技术，项目组将会继续关注和研发下去，不断创新完成系统性的升级改造。

参考文献

篇5

    1内圆弧曲面工件的工艺特点

    常见的内圆弧曲面工件根据外形不同,可总结为3类:方形外形内圆弧曲面工件、旋转面外形内圆弧曲面工件和复杂外形内圆弧曲面工件。其工艺特点及常用加工设备分析如表1所示[4-6]。由表1知,内圆弧曲面工件的加工设备选用总体分两类:复杂外形或方形外形内圆弧曲面工件,在普通或数控的车床、铣床和加工中心加工,但需用专用夹具装夹;而旋转面外形内圆弧曲面工件主要在车床上加工,通用夹具装夹即可。文中以加工旋转面外形内圆弧曲面工件———电饭煲发热盘为例,设计专用数控车床,实现高效率、高精度、低成本的加工目的。若要加工其余两类内圆弧曲面工件,则配用专用夹具装夹,能达到同样的加工效果。

    2内圆弧曲面工件实例加工工艺分析

    以电饭煲发热盘工件为例,分析旋转面外形内圆弧曲面工件的加工工艺。

    2.1碗形发热盘的结构特点碗形发热盘的结构如图1所示。碗形发热盘是由两内圆弧面(R650和R40)组成碗形托面的旋转面外形内圆弧曲面工件。加工的部位是两内圆弧面、两内孔面、外圆柱面及端面等。碗型发热盘选用的毛坯是铝材精铸铸件,各部分加工尺寸精度按IT7要求,各加工表面要求加工纹理清晰美观,内圆弧面粗糙度值要。

    2.2加工工艺分析由以上结构分析知,此工件适合用车床类设备加工,加工难点是R650和R40两内圆弧面。根据工件特点,可选择的常用设备有普通车床、专用液压车床,数控车床。在普通车床上加工,需要靠模配合才能完成内圆弧面的切削,换刀时间长,车床转速低,加工效率不高,同时精度也低;在液压专用车床上加工,具有针对性,设有复合专用刀架,换刀时间短,加工效率高,加工精度高,但加工稳定性差,转速低,且一套复合专用刀架只适合一种尺寸的工件加工,加工范围小[2];使用数控车床加工,可用通用夹具,转速高,加工精度高、稳定,通用性好,但和专用车床比较,换刀时间长,效率低,因而加工成本高。因此需设计一种综合液压专用车床和数控车床优点的专用数控车床,使其具有高转速、高效率、高精度、稳定性好等特点,适合高精度、大批量生产需要。

    3专用数控车床的结构组成及工作原理

    3.1专用数控车床的结构组成专用数控车床和普通数控车床的区别是功能上具有针对性,因而在结构上主要满足被加工的对象。图2所示是为了加工图1所示的发热盘而设计的专用数控车床。由床身机架,主轴驱动部件,纵、横向进给伺服系统,排式刀架,电动机,皮带轮传动副及数控系统等部分组成。此专用数控车床由电动机带动主轴副旋转,主轴转速为变频调速,纵、横向进给伺服系统驱动排式刀架实现纵、横向进给运动。主轴电机为交流伺服电机,功率为5.5~7.5kW,主轴最高转速4500r/min,排式刀架纵向行程150mm,横向行程400mm,主轴中心高200mm。该机床性能稳定,切削效率高,每件切削时间35~40s。结构组成框图和结构简图如图2和图3所示。该设备是一个由机械系统和数控系统组成的机电一体化集成系统,其特点是工作台横向行程较长,而纵向行程较短,同时刀架的结构不是常用的方刀架或转塔式刀架,而采用了排式刀架。主轴采用了电主轴,主传动机构简单且刚性好,主轴转速高,整台专机的最大特点是刚性好、工作平稳、直线换刀、切削效率高、加工精度高。

    3.2专用数控车床的工作原理和普通数控车床的工作原理一样,首先编制好加工程序,输入数控装置,再由数控装置控制机床的主轴转动,纵、横向进给运动,刀具的启停,冷却液的开启等[5]。框图如图4所示。文中重点讨论专用车床的机械系统结构设计,有关强电及数控系统部分和普通数控系统相似,不详细介绍。

    4专机的关键技术

    4.1主轴驱动部件设计主轴驱动部件完成主运动,由电机、皮带轮、卸荷装置及主轴副构成,改传统用主轴箱为主轴副结构,改善零件加工工艺及装配工艺,从而提高零件精度及安装精度[7]。选40Cr材料制作主轴,毛坯件经锻打后通过二次退火,并在精加工工序前进行时效振动,完全消除工件的内应力,采用专用工装在精密磨床上进行精加工,使主轴关键部位同轴度小于0.005mm[8-9]。主轴轴承选用精度为5级的轴承30316(前端)和N312(后端)。组装后检测,主轴轴端空载运转时径向、端面跳动都在0.01~0.015mm,运行平稳。电机通过皮带轮把运动传给主轴,其转速调节范围为100~4500r/min。主轴部件结构如图5所示。

    4.2进给运动执行部件设计该专用数控车床的进给运动执行部件完成进给运动。由纵向进给、横向进给部件组成,纵向进给部件由床身和大拖板组成,和普通机床结构类似。而横向进给部件由横向工作台、排刀架组成,如图6所示[6-7]。进给运动执行部件主要完成纵横向进给运动,为了适应工件加工的实际情况,其纵向行程设置为150mm,横向行程设计为400mm。如图1所示工件,要求所有配置的刀具一次性装好,工作时有顺序地切削,横向进给运动部件设计成带T型槽的工作台形式,排刀架在其上安装,位置灵活,可根据实际需要前后、左右调整。图7是加工图1所示工件的刀架布置平面图。图中的刀具1为加工端面、内圆弧及50mm内孔刀具,刀具2为加工44mm内孔及端面刀具,刀具3为外圆车刀。

    4.3数控专用车床的工作过程该专用车床选用广州数控设备有限公司生产的980T数控车床系统,工作时由数控装置发出指令,伺服驱动接收指令并通过同步带轮驱动滚珠丝杠,滚珠丝杠带动工作台左右运动,同时刀具完成对工件相应部位的切削。如图7所示,加工图1所示工件的过程为:工件和刀具安装好并对好刀后,启动机床,输入程序,运行程序,电机转动,刀具2纵向移动先加工44内孔,径向退刀5mm,刀具3接触外圆,工作台向外纵向移动完成外圆切削,继续退刀至2号刀离开工件端面,工作台移动,1号刀切削端面,接着进刀车削50内孔,切削内圆弧曲面,退刀,完成工件的加工,加工时间为35s/件。

    4.4专机使用效果该设备已在广东茂名市凯星达电器有限公司使用,生产图1所示的电饭煲发热盘,月生产量5万件/台,主轴转速3500r/min,内圆弧曲面粗糙度Ra1.6~6.3,表面光滑,不出现刀痕,连续工作不需要调整机床,且尺寸精度保持恒定,控制在IT7范围内。使用效果说明该机床加工效率高,自动化程度高,精度稳定,劳动强度低。

篇6

关键词： 数控车床； 机械工业； 螺纹类零件； 加工步骤

中图分类号： TG62 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2012）（11-12）-0032-01

1 引言

先进的技术装备与先进的制造技术在国民经济中起着重要的作用。随着科学技术的迅猛发展，特别是机械制造与微机技术的紧密结合，使现代制造技术和制造系统向着高度的自动化、集成化和智能化的方向发展，机械工业是基础工业，机械制造技术是机械工业为国民经济各部门提品和技术装备的重要手段，因此，机械工业技术装备的提高对制造质量、劳动效率和经济效益都有直接影响。机械制造技术发展的长远目标是：不断提高产品的制造质量，提高加工效率，降低成本，现代机械制造技术发展的趋势可以归纳为以下几点：

1.1向更高精度的方向发展；

1.2向高速度、高效率、自动化、特别是向数控化、柔性化和集成化的方向发展；

1.3向少切削和非传统加工的方向发展。

为了适应现代化机械制造技术的发展趋势，实现加工制造过程高度自动化、柔性化和集成化，数控技术在生产各个部门得到了广泛应用，随着科学技术的飞跃发展，机械制造技术发生了深刻的变化，传统的普通加工设备已难以适应市场对产品多样性的要求，难以适应市场竞争的高效率、高质量的要求，而以数控技术为核心的现代制造技术，以微电子技术为基础，将传统的机械制造技术与现代控制技术、传感测量技术、信息处理技术以及网络通信技术有机结合在一起，构成高度信息化、高度柔性化、高度自动化的制造系统。

2 螺纹零件的加工原理简介

在机器和部件中，螺纹零件广泛用来联接和传动。螺纹是在圆柱和圆锥表面上沿螺旋线形成的具有相同剖面形状的连续凸起（牙）。螺纹加工方法较多，通常在在车床和铣床上加工。螺纹的种类有多种：固定螺距螺纹和变螺距螺纹，单线螺纹和多线螺纹，外螺纹和内螺纹等。利用数控车床在原有螺旋线上进行螺纹加工的对刀方法是螺纹累零件加工的常用方法之一。车削加工是机械加工中应用最为广泛的方法之一，主要用于回转类零件的加工，车床是完成车削加工的装备。车削加工的主运动通常是工件的旋转运动，进给运动通常由刀具的直线移动来实现。螺纹加工是车床的基本功能之一。

3 数控车床加工螺纹零件的步骤

在数控车床中加工螺纹时，其加工进给不是采用机械传动链实现的，而是通过主轴编码器数控系统进给驱动装置进给电机丝杆刀架刀具来实现螺纹加工。数控系统依据检测到的主轴旋转信号，控制电动机的进给，实现车螺纹所要求的比例关系，切削出符合要求的螺纹。为此应解决3个问题：首先主轴转一圈，刀架带动螺纹车刀在Z向精确地移动一个螺距t；其次螺纹加工一般要经过多次切削才能完成，为了防止乱扣，每次进刀的位置必须相同；最后切削多头螺纹时，应能精确分度。为解决这3个问题，，数控车床是采用增量式光电编码器为主轴脉冲发生器，安装于车床的主轴箱内，由主轴经过齿轮或同步齿形带驱动，实现1∶1的传动。主轴旋转时，编码器与主轴同步旋转，同时发出与主轴转角相对应的脉冲信号，发出的这个信号是控制螺纹加工时刀具运动的重要信号。增量式光电编码器是一种将角位移转换成对应数字脉冲信号，集传感器和模数转换于一体的数字式测角仪，其输出的脉冲信号均为TTL电平，可与计算机接口电路兼容，增量式光电编码器主要由光电盘、光电元件、聚光镜以及发光源等组成。光电元件A和B错开90°安装，当光电盘旋转一个节距时，在光源照射下，光电元件A和B得到波形输出，为具有90°相位差的正弦波，经放大整形A相和B相可得到具有90°。相位差的输出方波。数控系统根据A相和B相的相位关系判别编码器的旋转方向，从而获得车床主轴的旋转方向。C相产生的脉冲作为基准脉冲，称为零位脉冲。编码器旋转一圈，在固定位置C相产生一个零位脉冲，此脉冲信号可作为螺纹多次切削加工的同步控制信号。车削螺纹时，主轴转一圈，编码器C相产生一个零位脉冲同步信号，在每次开始进刀切削前，扫描C相同步信号。数控系统检测到C相信号到来时开始切削，否则处于等待状态。这样就保证每次切削的初始位置在被加工工件圆周的某一定点位置上，防止了多次切削乱扣现象发生。对多头螺纹的切削，可以将A相信号与C相信号结合起来进行多头的分度。设主轴转一圈A相输出N个脉冲，若切削k头螺纹，则按N/k分度。其具体实施是，第一条螺纹以C相信号作为切削开始点切削完成后，切削第二条螺纹时，扫描到C相信号后，再接着扫描A相信号的第N/k个脉冲，以此位置作为第二条螺纹的切削开始点。依次类推，切削k条螺纹时，依据C相信号和A相的（k一1）・（N/k）个脉冲处作为切削开始点，直到k条螺纹全部切削完成。主轴脉冲发生器与主轴同步旋转，数控系统可根据螺纹导程t和主轴脉冲信号，控制刀具在Z方向进给，以确保主轴转一圈，刀具在Z向进给一个螺距，其原理是将对应主轴每转的编码器A相脉冲数N与对应螺距t所需的进给脉冲当量数L的比值N/L（由数控系统计算）作为计数常数，存入计数器中。车削螺纹时主轴旋转，数控系统每接受到主轴编码器送来的（N/L）值个A相脉冲，就发出一个进给脉冲，使刀具沿Z方向进给灯L，这样就实现了主轴转一圈，螺纹车刀精确地Z向进给一个螺距。数控车床进行螺纹加工时。车床主轴以某一固定速度带动工件旋转，数控系统根据螺纹切削工艺流程首先将刀架移动到某一固定坐标位置，然后发出X方向切削进给命令开始螺纹加工工作循环。循环第1步：刀架沿X方向进给到达切削位置。此时Z向伺服控制器等待由主轴编码器发来的零脉冲同步信号，刀架的X、Z伺服控制器均处于电气锁零定位状态刀架静止不动。第2步：CNC收到主轴编码器零位脉冲，Z向伺服控制器立即起动刀架，按数控系统发来的由主轴编码器A、B脉冲和螺距及螺纹长度计算出的Z向进给运动速度和位移量，进行螺纹切削加工。第3步：到达螺纹长度坐标时，Z向伺服立即制动停止，同时X向伺服驱动刀架快速退出。第4步：Z向伺服驱动刀架退回到加工起始坐标位置，准备进入下一工作循环。为获得较高螺纹加工精度，一般需进行多次循环。每一循环中四点的Z坐标不变，X坐标依次递增一个该循环的切削深度增量。零位脉冲同步目的在于保证使各循环螺纹切削的刀具切入点保持一致。

4 结语

利用数控车床加工螺纹零件，在保证加工零件精准度的同时可以成倍提高加工效率，数控车床在对螺纹零件加工时可以代替传统车床。

参考文献：

篇7

关键词：数控车床 撞车原因 操作分析

中图分类号：TG5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（c）-0073-01

数控车床的应用越来越广泛，已经深入到了经济发展的各个产业。随着数控车床的应用，撞车事故也是屡见不鲜，成为数控车床发展中常见的问题。数控车床造价高昂，一旦发生撞车，就会使车床的刀具发生损害，严重的话会降低车床的精度，使得机床部分受损，甚至还会让车床直接报废。有的工人还因此付出了惨重的代价。提高车床的工作效率，降低车床的撞车率，已经成为重点问题。

1 数控车床撞车原因分析

1.1 编程问题引起撞车

变成不当就会造成车床工作中的碰撞，引起撞车，主要有以下的原因。

第一，车削内孔进退刀问题。在内孔车刀加工工件的时候，使用G00指令直接移动到目标点，刀具就会发生碰撞。

第二，在加工沟槽结束实行退刀的时候，刀具需要快速退回，走斜线就会和零件台阶发生碰撞。在绝大部分的操作过程中，G00指令执行的时候，刀具走折现，就会和工件发生碰撞。

第三，退刀的时候，没有及时取消刀具补偿。在系统工作中，一般都是先执行补偿命令。在执行的过程中，要先恢复机床坐标以后才能执行其他，这样就会发生碰撞。

1.2 编程的数据不符合要求或者错误

一些数控车床使用的是小数点编程，小数点编程能够避免刀具和工件的碰撞，但是在实际中，很有可能发生操作人员粗心，将小数点编程写错，或者是写成了不符合要求的编程，就会导致撞车。

也有可能是操作人员混淆概念造成的撞车。例如：在G71、G72执行中，要求单边切深的切削深度，而很多人会把切削深度和直径编程混淆，增加了切削深度，刀具在执行过程中就会使得切深太大。这种后果很严重，打刀是最轻的，损害电动刀架会产生很严重的后果。

还有的操作人员理论不扎实，对于编程指令不熟悉，对G70、G71、G73等指令没有明确的认识。尤其是在遇到G70和G73组合使用的时候，就会产生错误，造成刀具回程过程中发生和工件的碰撞。

1.3 换刀点位置不合适

换刀点选用有严格的原则，要选在尾座和工件之间的位置，靠近工件，工作的时候不能触碰到尾座、工件和车床的任何位置。但是在实际中，经常出现换刀点距离尾座、工件或者是机床部位太近的状况，刀架很容易和机床、工件发生碰撞。

1.4 错误的回参考点方式

在实际中，操作人员忽略了操作面板的仔细观察，操作过程中，不看屏幕，操作方式开关没有选在正确的位置，而是放在了手动方式，这样就会导致会参考点的坐标顺序发生变化，率先回到了Z轴，造成了数控车床的碰撞。

1.5 操作不当造成的撞车

操作人员的操作手续也会影响数控车床的运行状况。很多撞车都是由于操作人员操作不当造成的。操作人员不正当的操作有以下几种：（1）不在起始位置启动程序。启动程序的时候要将刀架放在原位启动，在开始上班的时候，一般操作人员都会仔细检查。发生故障很有可能是在中途暂停以后的启动，这个时候操作人员没有注意检查，造成了撞车。（2）在刀架起始位置、程序中途位置启动机床。这种方法会造成穿孔带的机床中途暂停以后，没有记住移动纸带的位置；还有可能暂停以后，存储程序运转的数控机床没有按下“复位”按钮。（3）手动操作不正规，按下快速按钮撒手的时候太慢，采用手动脉冲发生器移动刀具弄错了方向，致使刀具撞上了工件。（4）由于没有注意最长的刀具，在自动运转和手动操作的时候，都很有可能发生撞车。（5）刀具补偿值出入大。修正工件尺寸的时候，需要手动输入刀具补偿值，很容易出现粗心问题，致使刀具和工件发生碰撞。

1.6 刀具、设备、毛坏等原因造成的撞车

输入刀具补偿号的时候，调错了或者是输入错了，都会导致刀具和工件撞车。若是毛坏太大，会造成很深的吃刀。设备因为年久或者缺少维护保养，也会发生刀片自动脱落、削倒突然损坏的现象。

2 数控车床防止撞车办法

坐标值直接关系到刀具的运动轨迹，必须好好校对。可以让一个人计算坐标值，另一个人校对的办法避免，也可以将坐标纸放大进行校对。如果有模拟刀具运动轨迹的能力，最好是提前进行刀具运动轨迹模拟，这样可以仔细的观察到刀具的实际轨迹。

2.2 增强操作员的专业水平

操作员必须具备较高的专业水平，掌握编程方面的基础理论知识，能够仔细认真的完成编程过程中的细小操作，能够熟练的掌握编程的要求和规则，熟记常见操作的数据，对于数控车床本身要有清楚的认识，熟悉车床的性质和规格，仔细阅读机床使用说明书，减少理论上的差错。

编程直接影响了数控机床的操作过程，因此编程一定要进行详细的校对工作。要将编程和内存程序、穿孔带、程序单校对、计算值校对都认真完成，必要时候可以让两个人实施多次校对，确保编程无误。尤其是要注意编程中的小数点校对、正负值校对，避免数字上的差错。

2.4 使用绝对位置检验器车床

绝对位置检验器车床最主要的特点是，即使刀架不在起始位置，也不会影响数控车床的启动。这种先进的数控机床已经应用到了我国车床产业中，感应同步器等设备的加入改进了原来车床的缺点，只要操作员在停止工作以后将机床放在跳步指令无效状态，就可以了。再次进行启动的时候，刀具即使不在原来的位置，也不会和工件碰撞，提高了车床的效率。

3 结语

致使数控车床发生撞车的原因很多，主要是编程和操作上的失误引起的撞车。编程人员在编程过程中严肃认真，操作人员加强数控车床的专业技能，谨慎的进行操作，能够有效的减少撞车发生的频率，提高车床加工的效率。

参考文献

[1] 薛君英.浅谈数控机床加工过程中的“撞车”问题[J].装备制造技术，2011（9）：52-53.

篇8

[关键词] 机床坐标系 机床参考点 工件坐标系 之间的关系

在多年的数控编程理论和实践教学中，笔者发现，许多学生只注重数控编程的学习，而对坐标系的设置只是机械的照搬，对各坐标系的原理和它们之间的关系却不求甚解，虽然经常强调，但在思想上还是引不起足够的重视，致使在实际使用的时候不知所措。

那么什么是机床坐标系？什么是机床原点？什么是机床参考点？它们与设置工件坐标系又有什么关系呢？

机床原点为机床上的一个固定点，也称机床零点或机床零位。是机床制造厂家设置在机床上的一个物理位置，在数控车床上，一般设在主轴旋转中心与卡盘后端面之交点处。以机床原点为坐标系原点在水平面内沿直径方向和主轴中心线方向建立起来的x、z轴直角坐标系，成为机床坐标系。建立机床坐标系，其目的（功能）有三：

一、机床坐标系是制造和调整机床的基础

不论是普通车床还是数控车床，在车床硬件组装和调试时，都必须首先建立一个工艺点（或坐标系），以此为基准来调整和修调一些工艺尺寸诸如机床导轨与主轴轴线的平行度、导轨与主轴的高度、尾座顶尖与主轴是否等高、主轴的径向跳动量、轴向窜动量等等。这是一个固定点，这个工艺点一旦确定，一般不允许随意变动。

二、建立机床与数控系统的位置关系

我们可以把数控车床分为三大模块，一是数控系统（软件），二是车床本体（硬件），三是被加工工件（浮动件）它们分别有三个坐标系，即程序坐标系、机床坐标系和工件坐标系。

数控机床上电后，三个坐标系并没有直接的联系，因此每次开机后无论刀架停留在机床坐标系中的任何位置，系统都把当前位置认定为(0，0)，这样会造成坐标系基准的不统一，数控车床一般采用手动或自动方式让机床回零点的办法来解决这一问题。

其原理是将刀架运行到主轴旋转中心与卡盘后端面之交点处（机床零点），这时溜板碰到了已预先精确设置好的行程开关或机械挡块，信号即刻传送到计算机系统，系统复位，此时crt上显示系统已预设置好的x0.000、z0.000坐标值，使机床与系统建立了同步关系，也就是让系统知道了机床零点的具体坐标位置，建立了测量机床运动坐标的起始点。此后crt上会适时准确地跟踪刀架在机床坐标系中运动的每一个坐标值。

但是，由数控车床的结构分析可知，将刀架中心点（对刀参考点）运行到主轴旋转中心与卡盘后端面之交点处是不可能的（会发生机床干涉），故此我们在机床坐标系x、z轴的正方向的最大行程处设立一个与机床坐标系零点之间有精确位置关系的工艺点，并用行程开关或机械挡块或栅尺定位。这个点我们把它称为针对机床零点的一个参考点。当数控装置通电后让刀架回机床参考点，实际上就达到了机床回零的同样的效果。

由此可知，机床参考点和机床零点之间是有着密切联系的两个点，机床参考点也是机床上的一个固定点，是数控机床出厂时已设定好的，该点是机床坐标系的x、z轴的正方向的最大极限处的一个固定不变的极限点。其位置由机械挡块或行程开关或栅尺确定。以参考点为原点，坐标方向与机床坐标方向相同，所建立的坐标系叫作参考坐标系。

三、机床坐标系也是设置工件坐标系的基础

在普通车床上加工工件，由于都是靠手工操作，所以对工件坐标系没有太多的要求，但在数控车床操作中，数控系统根据所输入的工件程序，通过系统运算后，由数控装置来控制数控车床的执行机构按工件程序的轨迹运动，来达到对工件加工的目的，但数控车床各个轴的运动都是按机床坐标系进行运动的。当工件在车床上安装后，虽然工件全身置于机床坐标系中，但具体在机床坐标系中的位置并没有得以确认。也就是说机床坐标系与工件坐标系之间还没有建立有机的统一。以机床坐标系运行的刀具，不可能与工件轮廓相吻合。

在实际操作中，人们通常采用试切对刀法来解决这一问题（确定工件坐标系在机床坐标系中的具置）。

我们可以在所装工件上任取一特殊点（一般是工件的左端或右端），这一点我们称为工件坐标系原点，它是工件上所有转折点坐标值之基准点，（为了提高零件的加工精度，避免尺寸换算和基准不重合误差等，工件原点应尽量设定在零件的设计基准或工艺基准上）。以此点建立的坐标系，称之为工件坐标系。在手动方式下，分别用车刀试切工件的端面和外圆找到工件原点，测量出工件原点到机床原点在x、 z方向间的距离，这个距离称为工件原点偏置值，即机床原点在工件坐标系中的绝对坐标值。将这个偏置值预存到数控系统中，加工时，工件原点偏置值能适时自动地加到以机床坐标系运动的各轴上，使数控系统通过机床坐标系+工件偏置值来确定加工工件的各坐标值。通过这些操作，我们又建立了工件坐标系与机床坐标系及数控系统之间的联系。

不过由于各厂家的习惯不同，机床零点参数设置不尽相同，crt位置界面显示值也不一样，大多数数控车床会参考点后crt显示为x0.000、z0.000，表明机床坐标系零点与机床参考点重合。也有少部分车床参考点与之相反，crt显示为参考点到机床零点的实际距离，比如x600.000、z1010.000。即机床坐标系零点与机床参考点分离。

由于数控车床的机床零点和参考点设置的不同，在设置工件坐标系时，也就出现了不同的情况。

一、机床坐标系零点与参考点重合

机床上电后，执行机床回参考点操作动作，当刀架移动到x、z轴正向最大行程处时，装在纵向和横向拖板上的行程开关碰到了机械挡块，瞬时向数控系统发出信号，由系统控制拖板停止运动，既回到了参考点，并且以此点为原点建立了机床坐标系，此时crt显示x0.000、z0.000（如图1所示），即机床坐标系零点与参考点重合。此后，刀具及x、z轴的移动范围以及工件的放置位置都在机床坐标系的负方向。

如果我们用g54设置工件坐标系，用刀具试切工件外圆和右端面，当刀具移至试切点a，此时crt显示xj=-210.538， zj=-200.347，测量工件直径为ф24.426，那么：

x方向的零点偏置值x =-xj-ф=-210.538-24.426（直径值）=-234.964………（1）

z方向的零点偏置值z =-zj-0=-200.347-0=-200.347……………………………（2）

将x=-234.962、z=-200.347输入到g54下的相应位置中，系统即刻由机床坐标系转换成了以o为原点的工件坐标系，即工件坐标系设置完成。

（事实上，找工件原点在机械坐标系中的位置并不是求该点的实际位置，而是找当刀位点到达工件(0，0)时，刀架上的参考点在机床坐标系中的位置，这里不详述。）

图1 机床坐标系零点与参考点重合

二、机床坐标系零点与参考点分离

机床上电后，执行机床回参考点操作动作，当滑板移动到x、z轴正方向最大行程处时，装在纵向和横向拖板上的行程开关碰到了机械挡块，瞬时向数控系统发出信号，由系统控制拖板停止运动，表示回到了参考点，此时crt显示如x600.000、z1010.000（如图2所示），由crt显示可知，车机床参考点距机床零点的距离在x方向为600.000，在z方向1010.000，说明机床坐标系零点与机床参考点分离。车床参考点仍设在机床坐标系x、z轴的正方向的最大行程处，而车床的机床原点则定义在主轴旋转中心线与卡盘后端面的交点处。由此看出，刀具及x、z轴的移动范围以及工件的放置位置都在机床坐标系的正方向。

同样，如果我们用g54设置工件坐标系，用刀具试切工件外圆和右端面，当刀具移至试切点a，此时crt显示xj=295.933，zj=150.0，测量工件直径为ф84.723，那么：

x方向的零点偏置值x =xj-ф=295.933-84.723（直径值）=211.211…………（3）

z方向的零点偏置值z =zj-0=150.0-0=150.0……………………………………（4）

将x=211.211、z=150.0输入到g54下的相应位置中，系统即刻由机床坐标系转换成了以o为原点的工件坐标系，即工件坐标系设置完成。

图2 机床坐标系零点与参考点分离

由上述分析可知，数控车床的机床零点和参考点的重合与分离，直接影响着零点偏置值的确定，直接关系着工件坐标系的设置，在实际操作中要根据不同的数控车床区别对待。

综上所述，由机床回参考点操作，我们建立了数控系统（软件）与数控机床（硬件）之间的联系，又通过对刀操作建立了数控机床与工件（浮动件）之间的联系，换言之，将输入数控系统的所编程序的坐标系和机床坐标系、工件坐标系达到了有机的统一（前题是工件坐标系和编程坐标系是一致的），又通过系统对所编工件程序各数值的计算，驱动机床上的伺服机构带动刀具，将工件完全“复制”出来。

通过上面的论述我们可知，在学习数控编程和操作时，各坐标系之间的关系是何等的重要，如果深刻的理解了机床坐标系、机床参考点与工件坐标系的关系，在理论学习中许多问题可以迎刃而解，在实际操作中对不同的数控机床将会灵活运用，对我们更好地理解掌握数控机床的加工原理，以及在处理加工过程中的许多问题都有很大的帮助。

参考文献：

篇9

关键词：粗定位；精定位；磁钢；反转时间；拆装

中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）05-0195-02

近几年随着全国职业技能大赛的开展，每年全区都要进行“数控机床维修与调试”的比赛，我们学院也参与其中，逐渐地对数控机床结构和维修有了更加深入的了解。通过对各种资料的研究和反复对数控车床四方刀架的拆装与故障调试，我发现基本找不到一份详尽的拆装说明。现就将我在数控车床四方刀架拆装与调试竞赛过程中的一些发现和体会做一阐述。

一、经济型数控车床四方刀架的结构及动作原理

经济型数控车床四方刀架完全由电气控制，其功能虽然与普通车床四方刀架相同，但结构已有很大改变，其结构图如下：

1-上盖；2-发信盘；3-小螺母；4-磁钢座；5-大螺母；6-离合器盘；7-螺杆；8-外端齿；9-下刀体；10-蜗轮；11-中轴；12-反靠垫；13、27-反靠销；14-上刀体；15-霍尔元件；16-磁钢；23-联轴器；24-止退圈；25-离合销；26-销盘；27-销钉

1.主要部件作用：原动力件：电机；机械传动件：蜗杆、10、11、7、26；基础件：9、14；位置传感元件：2、15、16；机械定位件：25、27、12、13。

2.结构说明：（1）静止不动的原件：电机、9、11、24、5、2、3、15。（2）传动：电机轴。23蜗杆107（内螺纹，中轴11为外螺纹）。（3）机械粗定位：上刀体14底面的端面定位齿和下刀体9外端齿尚啮合。（4）机械精定位：离合销25把上刀体14与螺杆7离合完成精定位。（5）系统定位：霍儿元件15内有四个位置分别对应四个刀位，每个刀位的指令固定，刀位对准磁钢后完成系统指令。

3.动作原理：（1）松开：系统发出指令电动机启动蜗杆转动10蜗轮螺杆7转动上刀体14沿中轴11垂直上升（上刀体14底面的端面定位齿和下刀体9外端齿尚处于啮合状态，上刀体14无法转动）端面定位齿完全脱离。（2）换刀：上刀体14转动（离合销25将上刀体14与螺杆7连在一起）刀位转动。（3）定位：霍儿元件15（有四个位置分别对应四个刀位）与指令对应的刀位对准磁钢16发出信号，刀架电动机开始反转。（4）锁紧：离合销25将上刀体14与螺杆7分离离合器盘6带动螺杆7向下锁紧上刀体14换刀完成（电动机的反转时间是系统参数设定的，不能过长不能太短，太短刀架不能锁紧，太长电动机容易烧坏……）。

二、刀架的拆装过程

1.拆下上盖1，记清发信盘2上的不同颜色电线的位置，然后拆下小螺母3、发信盘2和磁钢座4。

2.拧出大螺母5内两只M4螺钉，取出大螺母5及止退圈24、平面轴承和离合盘6。

3.向上转出上刀体14，拆下外端齿8、螺杆7、螺母18、离合销25、反靠销13。

4.拆下电机电线，拆去电机与下刀体的连接螺栓，拆去电机。

5.拆去中轴11下端盖上的螺钉，取出下端盖、蜗轮10、中轴。

6.取出蜗杆及轴承。

7.装配前所有零件清洗上油，传动部位上脂。

8.按拆卸反顺序装配。

三、四方刀架常见故障分析

1.电动刀架的每个刀位都转动不停。故障原因：发信盘无+24V或COM输入；刀位上+24V电压偏低，线路上的上拉电阻开路；刀位电平信号参数未设置好；霍尔元件损坏；磁块故障，磁块无磁性或磁性不强。

2.电动刀架不转。故障原因：刀架电机三相反相或缺相；系统的正转控制信号无输出；系统的正转控制信号输出正常，但控制信号这一回路存在断路或元器件损坏；刀架电机无电源供给；机械卡死；刀架电机损坏。

3.刀架锁不紧。故障原因：发信盘位置没对正；系统反锁时间不够长；机械锁紧机构故障。

4.刀架某一位刀号转不停，其余刀位可以转动。故障原因：此位刀的霍尔元件损坏；此位刀信号线断路，造成系统无法检测到位信号；系统的刀位信号接收电路有问题。

5.刀架有时转不动。故障原因：刀架的控制信号受干扰；刀架内部机械故障，造成的偶尔卡死；系统的刀位信号接收电路有问题。

6.输入刀号能转动刀架，直接按换刀键刀架不能转动。故障原因：霍尔元件偏离磁块，置于磁块前面，手动键换刀时，刀架刚一转动就检测到刀架到位信号，然后马上反转刀架；手动换刀键失灵。

清楚认识数控车床四方刀架的拆装和常见故障对维修数控机床来说意义重大，通过上述的分析，希望能对有用者有所帮助。

参考文献：

[1]晏初宏.数控机床与机械结构[M].北京：机械工业出版社，2009.

[2]邓三鹏.数控机床故障诊断与维修[M].北京：机械工业出版社，2009.

[3]廖兆荣，杨旭丽.数控机床电气控制[M].北京：高等教育出版社，2008.

[4]GSK980TD车床CNC使用手册[Z].

[5]广州数控维修手册[Z].

篇10

关键词：数控车工；实习教学；教学方法；实习教师；学生；

中图分类号：U266 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-04-00-02

一、数控车工实习教学现状

（一）车工教学手段单一

长期以来，在传统的车工实习中普遍存在着只注重操作训练，教学模式简单，缺乏现代化教学手段，一直采用“讲授一 操作”的单一方式，不能充分调动学生实习的主动性与创造性。

（二）车工实习消耗材料多

由于现在学生实习所做零件比较单调，所做零件不能运用到具体生产上，而造成了材料的浪费。

（三）车工与金工实习工种的脱节

现在我院金工实习中各个工种之间缺乏联系，特别是传统工种和现代制造技术之间的一些工种完全脱节。不能互相联系，使学生觉得各个工种之间没有任何联系。

（四）车工车床设备落后

随着时代的进步，现在许多零件产品要求越来越高，很多生产线上的一些高精产品用普通车床是做不到的。因此，应该与时代接轨，学习新的加工方式和买进先进的设备让学生学到新的技术。

二、数控车工实习教学方法

首先，要想使学生会编程序、会读程序，教师应，点讲解教控车床的基本知识、数字控制的墓本原理、数控系统的分类、数控车床的坐标系、编程的方法、各指令代码的含义、指令的格式、数控加工工艺等. 使学生做到理解概念、熟知含义、掌握用法，并养成用严谨、缜密的思路去考虑整个加工过程、以使编出的程序正确、合理。同时指出数控车床加工与通车床加工的不同之处是让学生进行对比。教师为将这些内容讲透，要做好一切课前准备，多举例说明，只有这样才能有更好的教学效果。若有先进教学设备的要会熟练使用（ 微机、投影仪、数控加工仿真软件等）。学生要理解教师所讲的内容，并通过编程训练逐步提高熟练程度。

学生要想学会独扭操作监控数控车床的运行，应在普通车床操作达到一定的水平后再逐步训练数控车床。普通车床的操作技术对数控车床的操作技术影响很大，没有普车的操作基础，数控车的操作就无从谈起。在数控车的教学中教师要多做示范操，使学生学会熟练使用操作面板，以达到熟练控制数控车床和及时应对突发事件的处理。有条件的学校可以先使用数控车仿真软件进行训练，然后再用数控车床训练。

实践证明这种方法是数控车教学中一个很好的教学手段，它有效地解决学生在刚开始学习数控车时的困惑，避免对车床的损坏，为以后实际做好了铺垫。在学习内容上，要按照一定的顺序，从易到难依次进行，这对数控车仿真软件和实际车床都适用，即先学习怎样回参考点，再学习怎样手动操作，接下来学习对刀的方法，最后学习白动操作。在学习的方法上，仿真软件尽量采用人机，数控车床可采用每台设备先几个人一起轮流练习，这样可互相照应，以免发生事故，熟练后再单人单车练习。

学习时要注意具体的操作步骤，一定要熟练掌握住，对加上中出现的各种问题要学会解决的办法。不论谁刚开始练习自动加工方式时，心里都没底，不知道车床会不会按照想像的轨迹运行，对学生来说更是这样。所以要采用稳妥的练习方法。即输入程序后将数控车床锁住，进行图形显示（ 系统要有该功能），发现问题后要对程序进行合理地修改，如此反复，直至图形轨迹完全无误才能进行实际加工。

实际加工时，为万无一失，还要先单段运行一遍，发现问题及时解决，因为实际加工和图形显示还是有所不同的。最后才能用全自动的方式运行一遍。另外数控车床在初步训练时主要是训练操作方法和步骤误操作不可避免，所以在练习的材料外也要“ 循序渐进” ，以避免学生练习时由于损坏或出现其它问题而影响操作的连续性和对车床的严重损坏。先期可进行木棒、臾钢芯的石蜡棒和铝捧等软材料的切削，步骤练熟后再进行铸铁钢等硬材料的切削。

三、数控车工实习教学发展

（一）分层次教学

由于数控车床价格比较昂贵，可以选择性的买一些中档次数控设备，然后进行分层次教学。分层次教学，就是教师在学生知识基础、智力因素和非智力因素存在明显差异的情况下，有区别地设计教学环节进行教学，遵循因材施教原则；有针对性地实施对不同类别学生的学习指导。这样，不仅根据学生的不同实际选择教法、布置作业，还因材施“助”，因材施“改”，因材施“考”，因材施“分”，使每个学生都能在原有的基础上得到进步，从而达到总体教学目标。根据“教师教自己所长，学生学自己所爱”的原则在进行走班课的选择，机械类的有普通车床加工班和数控车床加工班。教学采用两个班级交替教学，刀具角度和切削用量的选择是一个经验数据，必须根据自己经验。数控车床价格昂贵，一般学校比较少；普通车床可以弥补数控车床的不足，为车床教学提供基础。一学年的走班教学培养了学生的车床加工的基本功，完成了实习的教学任务，但是对于那些有兴趣爱好的学生，课堂教学内容是不够的。通过成立兴趣小组， 在各班挑选有特长的学生组成机械兴趣小组综合钳工、普通车床、数控车床的综合教学，培养学生动手能力。现在全国数控大赛、各省市数控大赛每年都在举行，为了培养大赛选手在兴趣小组基础上成立技能集训队。技能集训队的学生是专门参加各类竞赛的学生，这对教师的要求更高了，因为一般竞赛分理论和操作两部分。

（二）加强学校与企业之间的合作

学校与企业合作是将学生的理论知识学习同生产实际相结合的一种教学形式，学生在校经过了一段基本的理论和技能学习后，应将学生送入相关的企事

业单位实习。学校领导及相关的教师要负责检查学生在学习中的情况。根据其实习中的表现作出鉴定，给予适当的精神奖励或物质鼓励。这样，学生实习期间不仅可学到书本以外的实际知识；还可从工厂里的师傅那儿学到更多的经验和一些操作窍门等。另外，学生在企业实习中还可以通过将书本上难理解的内容与实践结合加深理解。

（三）严格要求，养成良好的职业习惯

学生是一张白纸，操作习惯的养成在学校的实习中非常重要。从开始实习就要组织学生认真学习《实习车间安全管理条例》、《车工文明操作规程》、《车床操作和日常维护》等规定。实习过程中反复强调，发现问题及时指正，严格要求，进一步完善各种规章制度，营造一个严肃、规范、和谐、舒适的实习场所，使学生自然养成规范操作、安全操作的良好习惯以及节约能源、节省原材料、爱护设备、保护环境等意识，培养学生良好的职业道德，同时也为数控专业学习打下良好的基础。从上述实施的车工实习教学方法中，我们认识到，要培养学生学习兴趣，使其掌握较好的操作技能，提高学生的综合素质，实习教师必须开拓思路，不断学习新知识，结合专业、学生的特点，采用新的教学方法。同时，也要遵守教学规律，把握好教学操作环节的规律，运用现代化教学设备，提高教学质量，努力为社会培养出更多的高素质技能人才，为学校的发展做出应有的贡献。

（四）合理制订教学计划，达到车工实习的教学目的

当前，中等职业学校各专业学制大多是三年（前两年在校学习，后一年到单位顶岗实习），在学校学习的1～2年时间里，实习的时间不多，而车工实习又是数控专业实习的基础课，主要内容是掌握最基本的零件加工。学生实习操作不足使得熟练度提高有限。针对笔者学校数控专业中级工和高级工学生的情况，我们制订了相应的实习教学计划。车工是一个实操要求比较高的专业，所有的理论知识必须通过实践才能完全掌握，所以合理有效地利用车工实习资源是保证车工教学成果的重要因素。具体做法如下：第一，由于车工实习课时压缩（仅7～10周），实习课题内容应尽量做到简单易学，如：从车工入门知识开始，由车床基本操作练习到车外圆、切槽和切断，车削内孔、车圆锥面、成形面和表面修饰，刀具的刃磨等基本功训练。第二，由于技校生大多是初中毕业生，年龄偏小，文化素质差，对理论知识不感兴趣。采取低起点、先慢后快、由浅入深、循序渐进、加强辅导与巡回指导等办法，根据车工实习教材的训练目标，制定相应的实习教

学进度，分解实训目标，从车单一内容练习逐步过渡到综合练习。第三，充分利用学校现有的教学资源，采用课件、录像视频、教学片、上网看一些加工零件过程等方式，通过传统的教学模式与现代化教学设备教学模式相结合对学生进行施教。安排时间让学生自由加工出一个自己认为满意的产品，带回给父母看，培养学生对车削加工的学习兴趣，树立学习的自信心。