數控車床實訓操作教學分析

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1數控車床操作基礎知識

實訓時使用云南一機生產的CKNC-50H獨立主軸全無級變速經濟型臥式數控車床。將數控加工程序以數據的形式輸入數控系統后，通過譯碼、刀補、插補等一系列計算來控制各坐標軸的運動，通過PLC的協調控制實現零件的自動加工。CKNC-50H數控車床由機床本體和數控裝置組成。機床本體包含三抓自定心卡盤（主軸）、刀架、尾座、導軌、床身等幾大部分，與普通車床結構相似。數控裝置由控制系統，伺服系統，位置測量系統等幾部分組成。實訓中學生使用的數控車床操作系統是德國西門子公司生產的808D數控系統，該系統數控面板如圖1所示。

2數控車床的具體操作步驟

2.1開機

先打開機床電源，等數控面板完全顯示完之后再順時針旋開急停按鈕。注意：關機時先關急停按鈕再關機床電源開關（防止開機時電流對數控面板造成電沖擊）。

2.2回參考點

1）按下“回參考點”按鍵，進入回參考點模式。2）按住X軸正向按鍵不松手，當屏幕顯示界面上X后面的圓圈標識，當空白圓圈變為參考點標志“”時再松開，表明X軸回參考點操作已完成。3）按住Z軸正向按鍵不松手，當屏幕顯示界面上Z后面的圓圈標識，由空白圓圈變為參考點標志“”時再松開，表明Z軸回參考點操作已完成。回參考點界面如圖2所示。【目的】1）系統通過回參考點操作以確定機床原點的位置，來正確建立機床坐標系；2）可以消除絲杠間隙的累計誤差以及絲杠螺距。【需要進行回參考點操作的情況】首次開機、按下急停按鈕后、機床故障解除后。【注意事項】為保證操作安全，防止刀架與尾座相撞，在回參考點時應先沿+X方向回參考點，再沿+Z方向回參考點。

2.3刀具配置

根據加工工藝，選擇合適的刀具安裝到自動回轉刀架上，然后將其所用到的參數創建到數控系統中。

2.4激活加工參數

數控車床加工主要包括主運動和進給運動。主運動是主軸帶動裝夾工件的旋轉，轉速用S表示，轉向采用M3主軸正轉。進給運動是刀具的移動，刀具用T表示。激活參數就是給T、S、M設置相應參數，進行后續的操作。1）按下“手動”鍵或“手輪”鍵，進入手動或手輪模式。2）按下“T、S、M”鍵下方對應的灰色軟鍵，進入激活參數界面，如圖3所示。3）按下“手動”鍵，調整刀架到安全位置（使刀架處于工件和尾座之間，以防換刀時發生碰撞）。4）輸入換刀、主軸轉速、主軸方向三個指令。換刀：輸入需要進行對刀的刀具號（比如“1”號刀具）。主軸轉速：輸入“300”轉（根據加工使用的刀具材質和加工零件的材質經過多次測試實訓時轉速選擇300轉）。主軸方向：選擇主軸正轉即“M3”（按“選擇”鍵進行切換，直到切換為M3為止）。5）關上安全門（以防扳手等工具遺忘在卡盤上，啟動主軸時飛出傷人），點“循環啟動鍵”執行指令。主軸以300轉/分的速度開始正轉，同時自動回轉刀架轉到“1”號刀位。

2.5建工件坐標系

工件坐標系是編程人員在編程時使用的，又稱編程坐標系，用于描述刀的運動軌跡，該坐標系的原點通常與零件圖紙的尺寸基準一致，X軸原點一般選在工件的回轉中心，Z軸原點選擇在工件的右端面上。實訓時選用外圓直徑50mm的尼龍棒，對于比較簡單的軸類零件一般以工件右端面回轉中心點建立工件坐標系原點。通過對刀來實現工件坐標系的建立。保證數控車床加工質量的一個重要環節就是對刀，這是由于數控車床本身的加工過程是按照編制程序進行控制的，建立正確合理的工件坐標系，是刀具運動軌跡合理性的保證，也是加工質量的保證。對刀方式通常有自動對刀儀對刀和手動試切對刀。本機床使用手動試切對刀法對刀。1）按下“手輪”鍵，切換到手輪工作模式。2）建立Z軸零點。通過手動切削端面（可切短1mm），設置Z0。①使用手輪控制刀具以×100倍率快速進刀，刀尖離端面較近時改為×10倍率輕觸右端面，當刀尖出現輕微切屑后停下。②切換坐標軸沿+X方向退刀。切換成Z軸，以×10倍率，大手輪逆時針旋轉1圈，選擇背吃刀量（刀尖向-Z方向移動了1mm）。③切換成X軸，以×10倍率，大手輪逆時針旋轉，沿-X方向進刀切削端面，至刀尖與右端面旋轉中心重合，端面切削完畢。④按下“測量刀具”下方對應的灰色軟鍵，進入對刀界面。⑤按屏幕右側“測量Z”鍵，打開設置Z軸坐標的頁面。⑥在Z0后面橙色方框內輸入數字“0”，按下“設置長度Z”鍵，將補償數據激活。⑦沿Z軸以×100倍率順時針退刀，Z軸零點設置完成。車端面界面如圖4所示。【注意事項】端面切完后，先不要退刀，讓刀尖貼著端面時直接輸入Z值“0”。3）建立X軸零點。通過手動切削外圓（直徑切細2mm），設置X0。①切換成X軸，使用手輪控制刀具以×100倍率快速進刀靠近工件，刀尖離外圓較近時改為×10倍率輕觸外圓面，當刀尖出現輕微切屑后停下。②切換成Z軸，以×100倍率，大手輪順時針旋轉，沿+Z方向退刀，當刀尖剛離開工件后停下來。③切換成X軸，以×10倍率，大手輪逆時針旋轉1圈選擇背吃刀量（直徑切2mm）。④選擇Z軸，以×10倍率，大手輪逆時針旋轉，將刀尖勻速沿-Z方向進刀切削10mm左右。⑤沿Z軸以×100倍率順時針退刀，外圓切削完畢。⑥按“復位”鍵停下機床，用游標卡尺測量剛切完的外圓直徑Φ。⑦按屏幕右側“測量X”鍵，打開設置X軸坐標的頁面。⑧在Φ后面橙色方框內輸入測量的剛切完的外圓直徑Φ的數值，按下“設置長度X”鍵，激活補償數據。X軸零點設置完畢。車外圓界面如圖5所示。這種對刀方法在機床斷電重啟后仍不會改變對刀值，可適用于大批量生產同一種工件，中間關閉車床也不需要再進行重新對刀。

2.6對刀驗證

對刀結束后，需要對對刀結果進行驗證，以確保建立正確的工件坐標系，保證加工質量和加工安全。操作步驟如下。1）按“MDA”鍵，打開“MDI程序段”界面。2）點擊“刪除文件”軟鍵，清除屏幕內容，輸入驗證程序：T1D1（調用1號刀具1號刀沿）M03S300F1（主軸正轉300轉/分，指定刀架進給速度1mm/r）G01Z2X52（使刀尖移動到Z2，X52位置）M01（暫停觀察刀具位置，點擊“循環啟動”按鍵繼續執行程序）G01X48Z-10（車刀切削棒料長度為10mm，直徑為48mm一段外圓）G00X100Z100（退刀至×100，Z100處）M05（主軸停止旋轉）M30（程序停止，并返回到程序開頭）用卡尺測量切削完的外圓直徑，與G01設定值Φ48mm相比較。如果結果一致，表明對刀無誤，工件坐標系建立正確，可進行后續加工。【注意事項】機床的工件坐標系設置錯誤極易使機床在加工過程中發生碰撞，機床碰撞對機床的精度是很大的損害，對于不同材質的機床影響是不一樣的，一般來說，對于剛性不強的機床影響比較大。所以對于高精度數控車床來說，碰撞絕對要杜絕，因此對刀完成后一定要進行對刀驗證，以免發生碰撞。

3結論

本文對數控車床基礎操作和加工技巧進行分析，使初學數控車床的實訓學生盡快地掌握操作要領，保證實訓安全，提高工件的加工質量，增強學生理論與實踐相結合的能力，同時還培養了學生嚴謹細致、尊重科學的工程素養。

參考文獻

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作者：王雪梅 單位：山東科技大學工程實訓中心