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数控车床基础知识[学习目标]①了解数控车床型号标记、种类。②了解数控车床组成。③了解数控车床加工的特点。④了解数控车床的加工范围。[知识学习]一、数控车床概述数控车床是用计算机数字化信号控制的机床。操作时将编制好的加工程序输入机床专用的计算机中，再由计算机指挥机床各坐标轴的伺服电动机去控制车床各部件运动的先后顺序、速度和移动量，并与选定的主轴转速相配合，车出各种形状不同的工件。数控车床上零件的加工过程如图1-1所示。图1-1数控车床上零件加工过程二、数控车床的型号标记数控车床采用与普通车床相类似的型号表示方法，由字母及一组数字组成。如数控车床CKA6140各代号含义如下：三、数控车床种类控车床按不同方式分有不同的种类，现按所配置的数控系统、数控车床功能、主轴配置型式、控制方式分有以下几类。1.按数控系统分类目前工厂常用数控系统有：FANUC（法那克）数控系统、SIEMENS（西门子）数控系统、华中数控系统、广州数控系统、三菱数控系统等。每一种数控系统又有多种型号。如:FANUC（法那克）系统从0i到23i；SIEMENS（西门子）系统从SINUMERIK802S、802C到802D、810D、840D等。各种数控系统指令各不相同，同一系统不同型号，其数控指令也略有差别，使用时应以数控系统说明书指令为准。本书以FANUC（法那克）0iMate-TC系统和SINUMERIK（西门子）802S/C系统为例。2.按数控车床的功能分类按数控车床的功能分，数控车床可分为经济型数控车床、普通数控车床和车削加工中心三大类。（1）经济型数控车床。经济型数控车床是在卧式车床基础上进行改进设计的，一般采用步进电动机驱动的开环伺服系统，其控制部分通常采用单板机或单片机。成本较低，自动化程度和功能都比较差，车削加工精度也不高，适用于要求不高的回转类零件的车削加工。（2）普通数控车床。根据车削加工要求，在结构上进行专门设计并配备通用数控系统而形成的数控车床，数控系统功能强，自动化程度和加工精度也比较高。可同时控制两个坐标轴，即X轴和Z轴，应用较广，适用于一般回转类零件的车削加工。（3）车削加工中心。在普通数控车床的基础上，增加了C轴和动力头，更高级的数控车床带有刀库，可控制X、Z和C三个坐标轴，联动控制轴可以是(X、Z)、(X、C)或(Z、C)。由于增加了C轴和铣削动力头，这种数控车床的加工功能大大增强，除可以进行一般车削还可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工，3.按车床主轴配置形式分类按车床主轴配置形式分，数控车床有立式数控车床、卧式数控车床二种。（1）立式数控车床立式数控车床主轴处于垂直位置，有一个直径很大的圆形工作台，供装夹工件；主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复杂零件。如图1-2所示图1-2立式数控车床（2）卧式数控车床卧式数控车床主轴轴线处于水平位置，生产中使用较多，常用于加工径向尺寸较小的轴类、盘类、套类复杂零件，它又有水平导轨式和倾斜导轨式两种。水平导轨式用于一般数控车床、经济型数控车床，外形如图1-3所示。图1-3水平导轨式数控车床倾斜导轨结构可以使车床具有更大刚性，且易于排除切屑，用于档次较高的数控车床及车削加工中心，外形如图1-4所示。图1-4倾斜导轨式数控车床4.按控制方式分类按控制方式分，数控车床可分为开环控制、半闭环控制和闭环控制的数控车床三大类。（1）开环控制系统的数控车床开环控制系统的数控车床是指不带反馈装置的数控车床。进给伺服系统采用步进电动机，数控系统每发出一个指令脉冲，经驱动电路功率放大后，驱动步进电动机旋转一个角度，然后经过减速齿轮和丝杆螺母机构，转换为刀架的直线移动，系统信息流是单向的，如图1-5是开环控制系统框图。开环控制系统的数控车床不具有反馈装置，对移动部件实际位移量的测量不能与原指令值进行比较，也不能进行误差校正，因此系统精度低，但因其结构简单、成本低、技术容易掌握，故在中、小型控制系统的经济型数控车床中得到应用，尤其适用于旧机床改造的简易数控车床中。图1-5开环控制系统（2）半闭环控制系统的数控车床半闭环控制系统的数控车床，在伺服机构中装有角位移检测装置，通过检测伺服机构的滚珠丝杆转角间接测量移动部件的位移，然后反馈到数控装置中，与输入原指令位移值进行比较，用比较后的差值进行控制，以弥补移动部件位移，直至差值消除为止。由于丝杆螺母机构不包括在闭环之内，所以丝杆螺母机构的误差仍然会影响移动部件的位移精度，如图1-6所示为半闭环控制系统框图。半闭环控制系统的数控车床采用伺服电动机，结构简单、工作稳定、使用维修方便，目前应用比较广泛。图1-6半闭环控制系统（3）闭环控制系统的数控车床闭环控制系统的数控车床在车床移动部件位置上直接装有直线位置检测装置，将检测到的实际位移反馈到数控装置中，与输入的原指令位移值进行比较，用比较后的差值控制移动部件作补充位移，直至差值消除为止，达到精度要求。如图1-7所示为闭环控制系统框图。闭环控制系统数控车床的优点是精度高(一般可达0.01mm，最高可达0.001mm)，但结构复杂、维修困难、成本高，用于加工精度要求很高的场合。图1-7闭环控制系统除此之外，数控车床还可按刀架数量分为单刀架数控车床和双刀架数控车床；按加工零件基本类形分为卡盘式夹紧数控车床和顶尖式夹紧数控车床；按控制轴数可分为两轴控制的数控车床、四轴控制的数控车床等。四、数控车床组成五、数控车床加工特点（见表1-2）序号特点说明1能加工复杂型面数控车床因能实现两坐标轴联动，所以容易实现许多普通车床难以完成或无法加工的曲线、曲面构成的回转体加工及非标准螺距螺纹、变螺距螺纹加工。2具有高度柔性使用数控车床，当加工的零件改变时，只需要重新编写(或修改)数控加工程序即可实现对新零件的加工；不需要重新设计模具、夹具等工艺装备，对多品种、小批量零件的生产，适应性强。3加工精度高、质量稳定数控车床按照预定的加工程序自动加工工件，加工过程中消除了操作者人为的操作误差，能保证零件加工质量的一致性，而且还可以利用反馈系统进行校正及补偿加工精度，因此可以获得比机床本身精度还要高的加工精度及重复精度。4自动化程度高、工人劳动强度低数控车床上加工零件时，操作者除了输入程序、装卸工件、对刀、关健工序的中间检测等，不需要进行其它复杂手工操作，劳动强度和紧张程度均大为减轻，此外，机床上一般都具有较好的安全防护、自动排屑、自动冷却等装置，操作者的劳动条件也大为改善。5生产效率高数控车床结构刚性好，主轴转速高，可以进行大切削用量的强力切削；此外，机床移动部件的空行程运动速度快，加工时所需的切削时间和辅助时间均比普通机床少，生产效率比普通机床高2-3倍；加工形状复杂的零件，生产效率可高达十几倍到几十倍。6经济效益高单件、小批生产情况下，使用数控车床可以减少划线、调整、检验时间而减少生产费用。节省工艺装备，减少装备费用等而获得良好的经济效益。此外，加工精度稳定减少了废品率。数控机床还可实现一机多用，节省厂房、节省建厂投资等。7有利于生产管理的现代化用数控车床加工零件，能准确地计算零件的加工工时，有效地简化了检验和工夹具、半成品的管理工作。其加工及操作均使用数字信息与标准代码输入，最适于与计算机联系，目前已成为计算机辅助设计、制造及管理一体化的基础。六、数控车床的加工范围数控车床与普通车床一样主要用于轴类、盘类等回转体零件的加工，如完成各种内、外圆柱面、圆锥面、圆柱螺纹、圆锥螺纹、切槽、钻扩、铰孔等工序的加工；还可以完成普通车床上不能完成的圆弧、各种非圆曲面构成的回转面、非标准螺纹、变螺距螺纹等表面加工。数控车床特别适合于复杂形状的零件或中、小批量零件的加工。作业1.数控车床由哪几个部分组成？2.目前工厂中常用数控系统有哪些？3.数控车床加工特点有哪些？4.数控车床加工内容有哪些？课题2数控车床面板功能[学习目标]①掌握FANUC（法那克）0iMate-TC系统数控车床面板功能。②掌握SINUMERIK（西门子）802S/C系统数控车床面板功能。③撑握数控车床安全操作规程。④熟悉数控车床日常维护及保养。[知识学习]一、FANUC（法那克）0iMate系统数控车床面板功能1.CRT/MDI数控操作面板如图1-8所示为FANUC（法那克）0i-Mate数控操作面板图1-8FANUC（法那克）0iMate数控面板数字/字母键数字/字母键用于输入数据到输入区域，系统自动判别取字母还是取数字。字母和数字键通过（上档）键切换输入，如：O—P，7—A。2.机床操作面板（以北京FANUC0iMate标准操作面板为例）机床操作面板如图1-9所示。主要用于控制机床的运动和选择机床运行状态，由模式选择旋钮、数控程序运行控制开关等多个部分组成，每一部分的详细说明见表1-3。图1-9北京FANUC0iMate标准操作面板二、SINUMERIK（西门子）802S/C数控车床面板功能1.数控操作面板SINUMERIK（西门子）802S/C数控操作面板如图1-10所示。图1-10SINUMERIK（西门子）802S/C数控操作面板2.机床操作面板a)802S/Cbaselineb)802S/C图1-11西门子系统机床操作面板3.手持式操作器（手摇轮）图1-12手持操作器功能选择旋钮：选择所需移动的轴，0FF状态为关闭手轮模式。步距选项旋钮：可选择0.001×1（mm）、0.001×10（mm）、0.001×100（mm）的进给速度。手摇轮：顺时针旋转手摇轮，各坐标轴正向移动；逆时针旋转手摇轮，各坐标轴负向移动（机床移动方向由功能旋钮确定，机床移动速度由步距选项旋钮确定）。三、数控车床安全操作规程为正确合理地使用数控车床，保证机床正常运转，必须制定比较完善的数控车床安全操作规程，通常包括以下内容：①检查电压、气压、油压是否正常（有手动润滑的部位先要进行手动润滑）。②机床通电后，检查各开关、按钮、按键是否正常、灵活，机床有无异常现象。③检查各坐标轴是否回参考点，限位开关是否可靠；若某轴在回参考点前已在参考点位置，应先将该轴沿负方向移动一段距离后，再手动回参考点。④机床开机后应空运转5分钟以上，使机床达到热平衡状态。⑤装夹工件时应定位可靠，夹紧牢固，所用螺钉、压板是否妨碍刀具运动，以及零件毛坯尺寸是否有误。⑥数控刀具选择正确，夹紧牢固。⑦首件加工应采用单段程序切削，并随时注意调节进给倍率控制进给速度。⑧试切削和加工过程中，刃磨刀具、更换刀具后，一定要重新对刀。⑨加工结束后应清扫机床并加防锈油。⑩停机时应将各坐标轴停在正向极限位置。四、数控车床日常维护及保养1.数控车床日常维护及保养（1）保持良好的润滑状态，定期检查、清洗自动润滑系统，增加或更换油脂、油液，使丝杆、导轨等各运动部位始终保持良好的润滑状态，以降低机械磨损。（2）进行机械精度的检查调整，以减少各运动部件之间的形状和位置误差。（3）经常清扫，周围环境对数控机床影响较大，如粉尘会被电路板上静电吸引，而产生短路现象；油、气、水过滤器、过滤网太脏，会发生压力不够、流量不够、散热不好，造成机、电、液部分的故障等。表1-5数控车床日常维护及保养内容序号检查周期检查部位检查要求1每天导轨润滑油箱检查油标、油量，检查润滑泵能否定时启动供油及停止。2每天X、Z轴向导轨面清除切屑及脏物，导轨面有无划伤。3每天压缩空气气源压力检查气动控制系统压力。4每天主轴润滑恒温油箱工作正常，油量充足并能调节温度范围。5每天机床液压系统油箱、液压泵无异常噪声，压力指示正常，管路及各接头无泄漏。6每天各种电气柜散热通风装置各电气柜冷却风扇工作正常，风道过滤网无堵塞。7每天各种防护装置导轨、机床防护罩等无松动、无漏水。8每半年滚珠丝杆清洗丝杆上旧润滑脂，涂上新润滑脂。9不定期切削液箱检查液面高度，经常清洗过滤器等。10不定期排屑器经常清理切屑。11不定期清理废油池及时取走滤油池中的废油，以免外溢。