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1、 CK6140數(shù)控臥式車床使用 陳良庚 <羅定職業(yè)技術學院 機電項目系 數(shù)控技術 1班 12號） 摘要：數(shù)控機床的發(fā)展與普及，現(xiàn)代化企業(yè)對于懂得數(shù)控加工技術、能進行數(shù)控加工編 程的技術人才的需求量必將不斷增加。數(shù)控車床是目前使用最廣泛的數(shù)控機床之一。本文就 CK6140數(shù)控臥式車床 <配置廣州數(shù)控系統(tǒng)）使用與常用的指令在典型零件加工中的 程序編制問題進行探討。 關鍵詞： 數(shù)控機床；零件；典型； 0 前言 數(shù)控車床又稱數(shù)字控制

2、種自動控制機床。它是基于數(shù)字控制的，采用了數(shù)控技術，是一個裝有程序 控制系統(tǒng)的機床。它是由主機， CNC裝置，驅動裝置，數(shù)控機床的輔助裝置，編程機及其他一些附屬設備所組成。而數(shù)控車床是其中的一類使用性很強的機床形式。它與普通車 床不同的是，數(shù)控車床是基于數(shù)字控制的。 (1> 數(shù)控技術的現(xiàn)狀和發(fā)展 自第一臺數(shù)控機床在美國問世至今的半個世紀內，機床數(shù)控技術的發(fā)展迅速，經歷 了六代兩個階段的發(fā)展過程。其中，第一個階段為 NC階段；第二個階段為 CNC階段，從 1974 年微處理器開始用于數(shù)控系統(tǒng)，即為第五代數(shù)空系統(tǒng)。在近 20 多年內，在生產中，實際使用的數(shù)控系統(tǒng)

3、大多是這第五代數(shù)控系統(tǒng)，其性能和可靠性隨著技術的發(fā)展得到了 根本性的提高。從 20 世紀 90 年代開始，微電子技術和計算機技術的發(fā)展突飛猛進， PC 微機的發(fā)展尤為突出，無論是軟硬件還是外器件的進展日新月異，計算機所采用的芯片 集成化越來越高，功能越來越強，而成本卻越來越低，原來在大，中型機上才能實現(xiàn)的 功能現(xiàn)在在微型機上就可以實現(xiàn)。在美國首先推出了基于 PC微機的數(shù)控系統(tǒng)，即 PCNC 系統(tǒng)，它被劃入為所謂的第六代數(shù)控系統(tǒng)。 (2> 數(shù)控技術的發(fā)展趨勢 A性能方面的發(fā)展趨勢 <1）高速高精度高效 <2）柔性化 <3）工藝復合和軸化 <4

4、）實時智能化 B功能發(fā)展方面 <1）用戶界面圖形化 <2）科學計算可視化 <3）插補和補償方式多樣化 <4）內置高性能 PLC <5）多媒體技術應用 C體系結構的發(fā)展 <1）. 集成化 <2）. 模塊化 <3）. 網絡化 <4）. 開放式閉環(huán)控制模式 (3> 數(shù)控車床的主機結構特點： A. 因為大多數(shù)數(shù)控車床采用了高性能的主軸及伺服傳動系統(tǒng)，因此，數(shù)控機床的機械傳 動結構得到了簡化。 B. 為了適應數(shù)控車床連續(xù)地自動化加工，數(shù)控車床機械結構，具有較高的動態(tài)剛度，阻尼精度及耐磨性，熱變形較

5、小。 C更多地采用高效傳動部件，如滾動絲桿副，直線滾動導軌高， CNC裝置這是數(shù)控車床的核心，用于實現(xiàn)輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲，數(shù)據(jù)的變換，插補運 算以及實現(xiàn)各種控制功能。 數(shù)控機床是一種技術密集度及自動化程度很高的機電一體化加工設備，是綜合應用計算機、自動控制、自動檢測及精密機械等高新技術的產物。隨著數(shù)控機床的發(fā)展與普及，現(xiàn)代化企業(yè)對于懂得數(shù)控加工技術、能進行數(shù)控加工編程的技術人才的需求量必將不斷增加。數(shù)控車床中 CK6140數(shù)控臥式車床 是目前使用最廣泛的數(shù)控機床之一。 1CK6140的介紹 1.1 產品概述 CK6140 數(shù)控臥式車

6、床屬于經濟型數(shù)控機床，導軌采用集中潤滑系統(tǒng)， X 軸燕尾槽導軌經超音頻淬火，可選配其它?？膳??250 液壓卡盤，可配日本交流伺服器單元組成半閉環(huán)系統(tǒng)，可配專用變頻電機，采用日本變頻器實現(xiàn)主軸無級變速。 1.2 結構配置 1. 機床采用整體式床腳，后斜排屑，剛性好并易于機床散熱。 2. 床身，大拖板，滑板，主軸箱等主要加部件均采購用樹脂砂造型，高強度鑄鐵，床 身導軌寬跨距 350MM，并經專業(yè)廠家超音頻表面淬火處理，淬火深度達3MM，硬度為 HRC58~60 3. 大拖板、滑板導軌表面貼塑使其動靜磨擦系數(shù)大幅降低，提高了移動速度，重復定 位精度，耐

7、磨性及防銹性，并方便日后導軌維修。 4. 大拖板、滑板、鑲條，滾珠絲桿等機床重要部位均采用集中自動間歇式潤滑，間歇時間為 45min<可調），從而節(jié)省時間和減少令人頭痛的維護問題。 5. 換刀方式：采用 z 轉塔式換刀方式，換刀速度快，精度高。 6. 電器液壓、密封元件一律選用日本、法國、臺灣等世界知名品牌產品。 1.3 主要元配件 1. 精密通孔式主軸結構采用德國 FAGP4級主軸極品專用軸承，變頻恒轉矩電機全無級調速，從而保證主軸剛性好、精度高、壽命長。 2. 中央控制系統(tǒng)采用性能穩(wěn)定，控制系統(tǒng)選用 MCS-51系列單片機組成， <可選配國產系統(tǒng) <

8、巨森、廣數(shù)、華中）、西門子、發(fā)那科系統(tǒng)。）?？v向、橫向及垂直方向均采用步進電機控制，三個坐標均采用硬件環(huán)形分配器，控制系統(tǒng)的功能包括 1、 X 向、 Z 進給伺服運動； < X、Z 兩軸滾珠絲桿選用 P3級滾珠絲桿。） 2、鍵盤顯示； 3、面板管理 4、行程控制 5、其他功能、例如光隔離電路、功率放大電路、紅綠燈顯示硬件電路主要由以下幾部分組成： 1 、主控制器，即中央處理單元

9、 5 、外部設備，如鍵盤，顯示器及光電輸入等。控制系統(tǒng)結構框圖如圖所示 圖 1 1.4 數(shù)控車床主要用途及特點： 1. 數(shù)控車床可用于加工復雜軸、盤類的零件。 2. 數(shù)控車床機床主軸采用高性能的變頻無級調速驅動系統(tǒng)，具有過載保護功能。 3. 數(shù)控車床采用步進或交流伺服驅動，進給傳動采用預載荷滾珠絲桿驅動，定位精度 高。 4. 數(shù)控車床采用四工位電動刀架，適合復雜形狀零件的加工。 5. 數(shù)控車床具有圖形模擬功能。 6. 數(shù)控車床可與計

10、算機通訊、聯(lián)網。 <附錄一： CK6140數(shù)控臥式車床機床模型 > <附錄二： CK6140數(shù)控臥式車床術參數(shù)） 2 常用的指令在典型零件加工中的應用 數(shù)控編程是數(shù)控加工準備階段的主要內容，通常包括分析零件圖樣，確定加工工藝過程；計算走刀軌跡，得出刀位數(shù)據(jù)；編寫數(shù)控加項目序；制作控制介質；校對程序及首件試切。數(shù)控編程有手工編程和自動編程兩種方法。手工編程是指編程的各個階段均由人工完成。對于幾何形狀復雜的零件需借助計算機使用規(guī)定的數(shù)控語言編寫零件源程序，經過處理后生成加項目序，稱為自動編程。 隨著數(shù)控技術的發(fā)展，先進的數(shù)控系統(tǒng)不僅向用戶編程提供了一般的準備功能和輔

11、 助功能，而且為編程提供了擴展數(shù)控功能的手段。 CK6140 數(shù)控臥式車數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)編程，應用靈活，形式自由，具備計算機高級語言的表達式、邏輯運算及類似的程序流 程，使加項目序簡練易懂，實現(xiàn)普通編程難以實現(xiàn)的功能。 數(shù)控車床具有加工精度穩(wěn)定性好、加工靈活、通用性強的特點，能適應產品種類多樣化、批量中小型化，特別適合加工形狀復雜的軸類或盤類零件。但是，要充分發(fā)揮數(shù) 控機床的作用，不僅要有良好的硬件 <如優(yōu)質的刀具、機床的精度等），更重要的是軟件編程，在數(shù)控車削中，程序貫穿整個零件的加工過程。因為每個人的加工方法不同，編 制加項目序也各不相同，但最終的目的是為了提高

12、數(shù)控車床的生產效率，因此對于選擇最合理的加工路線顯得尤為重要。 下面介紹靈活使用 G71、G73于實際加工指令

13、在單件加工時適用，對于小批量加工是不可取的，合理的切削用量尤為重要，一要確保車床自動運行，二要保證加工效率。 其次，合理走刀的最短路線。確定走刀路線的工作是加項目序編制的重點，因為精加工切削程序走刀路線基本上都是沿其零件輪廓順序進行的，因此主要內容是確定粗加工及空行程的走刀路線。走刀路線泛指刀具從對刀點開始運動起，直到返回該點并結束加項目序所經過的路徑。包括切削加工的路徑及刀具引入、切出等非切削空行程。使走刀路線最短可以節(jié)省整個加工過程的執(zhí)行時間，還能減少一些不必要的刀具消耗及機床進給機構滑動部件的磨損。 < 以下為廣數(shù)系統(tǒng) GSK980TD編程） 最后，靈活運用各指令。學

14、習過這些數(shù)控的編程知識后，我們都懂得運用這些指令進行加工，但是如果不靈活使用這些指令，在實際加工中，可能效率低，或者出現(xiàn) 其它問題。這里通過一些實例來說明在實際加中如何合理使用粗加工循環(huán)指令。 <以下為廣數(shù)系統(tǒng) GSK980TD編程） 2.2 實例分析 2.2.1 G71切削復合循環(huán)加工 圖２ 數(shù)控車床主要是加工回轉體零件，典型的加工表面不外乎外圓柱、外圓錐、螺紋、圓弧面、切槽等。例如，

15、要加工形狀如圖 2 所示的零件，采用手工編程方法比較合 適。因為不同的數(shù)控系統(tǒng)其編程指令代碼有所不同，因此應根據(jù)設備類型進行編程。以CK6140數(shù)控臥式車床 <配置廣州數(shù)控系統(tǒng)） 數(shù)控系統(tǒng)為例，應進行如下操作。 (1> 確定加工路線 按先主后次，先粗后精的加工原則確定加工路線，采用固定循環(huán)指令對外輪廓進行粗加工，再精加工，然后車退刀槽，最后加工螺紋。 (2> 裝夾方法和對刀點的選擇 采用三爪自定心卡盤自定心夾緊，對刀點選在工件的右端面與回轉軸線的交點。 (3> 選擇刀具 根據(jù)加工要求，選用四把刀， 1 號為 90°粗加工外圓車刀， 2

16、號為精加工外圓車刀， 3 號為切槽刀 , 寬為 4mm(右刀尖為刀點 >，4 號為 60°車螺紋刀。采用試切法對刀，對刀的同時把端面加工出來。 (4> 確定切削用量 車外圓，粗車主軸轉速為 800r/min ，進給速度為 300mm/r，精車主軸轉速為 1000r/min ，進給速度為 100mm/min，切槽和車螺紋時，主軸轉速為 300r/min ，進給速度 為 80mm/min。 (5> 程序編制 確定軸心線與球頭中心的交點為編程原點，零件的加項目序如下： 程序編制 : O9098 <程序名） N10 G50 X80 Z100 T010

17、1 <機床坐標系設定，設基準刀為 1 號） N20 M03 S800 F300 (500r/min 正轉，粗車進給 300mm/min> N30 G01 Z2 M09<設定安全距離、冷卻液開啟） N35 G71 U1.5 R1 外圓復合循環(huán)指令） N40 G71 P50 Q170 U0.4 W0.1 F300 < 粗切量： 1.5mm 精切量：  X0.4mm Z0.1mm退 刀量： 1mm） N50 G00 X0 F100<精加工輪廓起始行，到球心線，精車進給 100mm/min）

18、 N60 G01 Z0 < 精加工起點） N70 G03 X24 Z-12 R12F80<精加工圓弧 R12） N80 G01W-3 <精加工 Φ24 外圓） N90 G01 X26 <精加工 M30×2 螺紋端面） N100 U2 W-2 <精加工 2 的倒角） N110 W-20 <精加工 M30外圓） N120 X33<精加 Φ35 的端面） N130 U1 W-1<精加工 1 的倒角） N140 Z-45 < 精加 Φ35 的外圓） N150 G02 X36.725 Z-49.838 R14 F80 < 精加工圓弧 R14）

19、 N160 G01 X42 Z-57 F100 < 精加 Φ 42 的錐度） N170 W-10 < 精加 Φ42 的外圓） N180 G00 X80 Z100 ( 退刀，準備換刀 > N190 T0202 M03 S1000 F100 ( 換 2 號 刀 ， 主 軸 正 轉， 轉 速 1000r/min 100mm/min> N200 G00 X0 Z2 (2 號刀定位 >  ， 進 給 N21

20、0 G70 P50 Q170 ( 調用精車指令 > N220 G00 X80 Z100 ( 退刀，準備換刀 > N230 T0303 M03 S800 F100 ( 換 3 號刀，主軸正轉，轉速 800r/min N240 G00 X31 Z-27 (2 號刀定位 >  ，進給 100mm/min> N310 T0404 M03 S300 F80 ( 換 4 刀，主軸正轉，轉速 300in ，進給 80/min> N320 G00 X29.8 Z-10 (

21、4 刀定位 > N330 G76 P042060 Q0.1 R0.1 N340 G76 X28.16 Z-32 P0.92 Q0.5 F2 (加工 M30的螺紋 > N350 G00 X80 Z100 ( 退刀，準備換刀 > N360 T0101 M05 ( 換回基準刀，主軸停止 > N370 M09 ( 冷卻液停 > N380 G50 X80 Z100 ( 返回機床坐標系 > N390 M30 ( 返回程序 > 注：此零件還可以用 G72端面粗車復合循環(huán)， G73仿形切削復合循環(huán)加工 G72端面粗車復合循環(huán)格式 ： G72W<△

22、d） R

23、 G73仿形切削復合循環(huán)格式： G73 U(i> W(k> R(d> G73 P(ns> Q(nf> U( △u> W(△w> F(f> S(s> T(t> 式中： i--X 軸向總退刀量； k--Z 軸向總退刀量 <半徑值）； d-- 重復加工次數(shù)； ns-- 精加工輪廓程序段中開始程序段的段號； nf-- 精加工輪廓程序段中結束程序段的段號； △ u--X 軸向精加工余量； △ w--Z 軸向精加工余量； f 、s、t--F 、S、T 代碼。

24、 2.2.2 G73仿形切削復合循環(huán) ： (1> 確定加工路線 按先主后次，先粗后精的加工原則確定加工路線，采用 G73仿形切削復合循環(huán) 指令對外輪廓進行粗加工，再精加工。 (2> 裝夾方法和對刀點的選擇 采用三爪自定心卡盤自定心夾緊，對刀點選在工件的右

25、端面與回轉軸線的交點。 (3> 選擇刀具 根據(jù)加工要求，選用四把刀， 1 號為 90°粗加工外圓車刀， 2 號為精加工外圓車刀。采用試切法對刀，對刀的同時把端面加工出來。 (4> 確定切削用量 車外圓，粗車主軸轉速為 800r/min ，進給速度為 300mm/r，精車主軸轉速為 1000r/min ，進給速度為 100mm/min。 (5> 程序編制 編程原點如圖所示，加項目序如下： O9009 N10 G50 X80 Z100 T0101 <機床坐標系設定，設基準刀為 1 號） N20 M03 S800 F300 (800r/min ，粗

26、車進給 300mm/min> N30 G00 X60 Z5 < 到循環(huán)起點位置） N35 G73 U3 W0.9 R3 N40 G73 P50 Q130 U0.6 W0.1 F0.2< 閉環(huán)粗切循環(huán)加工） N50 G00 X0 Z3 < 精加工輪廓開始，到倒角延長線處） N60 G01 U10 Z-2 F80 < 精加工倒 2×45°角） N70 Z-20 < 精加工 Φ10 外圓） N80 G02 U10 W-5 R5 <精加工 R5圓弧） N90 G01 Z-35 < 精加工 Φ 20 外圓） N100 G03 U14 W-7 R7 <

27、精加工 R7 圓?。? N110 G01 Z-52 < 精加工 Φ34 外圓） N120 U10 W-10 <精加工錐面） N130 U10 <退出已加工表面，精加工輪廓結束） N131 G00 X80 Z100 ( 退刀，準備換刀 > N132 T0202 M03 S1000 F100 ( 換 2 號 刀 ， 主 軸 正 轉， 轉 速 1000r/min ， 進 給 100mm/min> N135 G70 P50 Q130 N140 G00 X80 Z80 < 返回程序起點位置） N150 M30 <主軸停、主程序結束并復位）

28、 3、結束語 要實現(xiàn)數(shù)控加工，編程是關鍵。本文雖然只對兩例數(shù)控車床加工零件的進行了編程分析，但它具有一定的代表性。因為數(shù)控車床可以加工普通車床無法加工的復雜曲面，加工精度高，質量容易保證，發(fā)展前景十分廣闊，因此掌握數(shù)控車床的加工編程技術尤為重要， 尤其是靈活運用各指令。學習過這些數(shù)控的編程知識后，我們都懂得運用這些指令進行加工，但是如果不靈活使用這些指令，在實際加工中，可能效率低，或者出現(xiàn)其它問題。 參考文獻 1．王隆太主編．先進制造技術．機械工業(yè)出版社 2．顧維邦主編．金屬切削機床概論．機械工業(yè)出版社 3．耿國卿主編．數(shù)控車床編程與應用．化學

29、工業(yè)出版． 2008-1-1 4．黃麗芬． 數(shù)控車床編程與操作 -- 廣數(shù) GSK980TD車床數(shù)控系統(tǒng)． 中國勞動社會保障出版社． 2007-06-01 5．沈建峰 主編． ( 中高職 >數(shù)控車床編程與操作實訓．國防工業(yè)出版社． 200801 6．付承云 主編 ．數(shù)控車床編程與操作應知應會機械工業(yè)出版社． 200701 7．任國興主編． 機工 ·數(shù)控車床加工工藝與編程操作 機械工業(yè)出版社． 2008-4-1 8．崔樹偉，孫麗麗主編． 數(shù)控車床編程與強化實訓·機電類 21 世紀高職高專規(guī)劃教材·機電類 北京理工大學． 2008-04-01 9．韋富基，李振尤

30、主編． 數(shù)控車床編程與操作． 電子工業(yè)出版社． 2008-10-1 10． 劉力健，牟盛勇主編． 數(shù)控加工編程及操作． 清華大學出版社． 2007-1-1 11．徐平田主編． 車工工藝與技能訓練． 中國勞動出版社． 2006-1-1 12．楊后川， 梁煒主編 ． 機床數(shù)控技術及應用． 北京大學出版社． 2005-10-1 致 謝 數(shù)控技術是機械制造及自動化專業(yè)的，我必須經歷的一個重要環(huán)節(jié)，也是對我三年大學生活的一個總結，在本次論文中，從選題到設計過程直到最后完成，都是在呂塋老師的支持與指導下完成的。呂塋老師在繁忙的教案中，每天都擠出時間來詢問準備進程，并熱忱鼓勵，

31、并提供了大量的資料與思路。 呂瑩老師她對教案一絲不茍的作風，嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神令我敬佩不已。不僅教我們知識，而且教我們做人。一年以來，呂瑩老師的教導讓我為三年的大學生活畫上了一個圓滿的句號。對呂塋老師的感激之情是無法用幾句簡單的言語來表達的。 同時，感激我的室友們，從遙遠的家鄉(xiāng)來到這個陌生的城市里，是你們和我共同維系著彼此之間的純真友誼，維持著寢室那份家的融洽。還有學習上面給予的種種幫助。 在即將畢業(yè)之際，我的心情無法平靜。從開始選擇課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意。 大學生活三年，我非常感謝我的母

32、校，她給我提供了良好的學習和生活環(huán)境，讓我渡過了絢麗的三年。 附錄： 附錄一： CK6140數(shù)控臥式車床機床模型 附錄二： CK6140數(shù)控臥式車床術參數(shù) 最大回轉直徑

33、軸通孔直徑 刀架最大行程橫向 機床凈重