任务2 数控车床的操作
任务内容
●数控车床的基本知识。
●数控车床的基本操作。
●数控车床的MDI操作。
●数控车床的手动车削与对刀操作。
目的和要求
▲了解数控车床的机床结构与工作原理。
▲掌握数控车床的坐标判别方法。
▲掌握数控车床正确的开关机顺序。
▲掌握HNC-21T系统面板按键应用及MDI操作。
▲掌握HNC-21T的手动加工方法和对刀操作。
项目一 数控车床的基本知识
实训目的和要求
▲了解数控车床的结构。
▲掌握设备的日常维护保养。
▲掌握数控系统的日常维护。
实训准备
■CAK3665si数控车床。
■CAK3665si数控车床使用说明书。
相关知识
一、数控车床的组成
数控车床由车床主体、伺服系统、数控系统三大部分组成。数控车床基本保持了普通车床的布局形式。主轴由伺服电机实现自动调整输出速度，进给运动由电机拖动滚珠丝杠来实现。配置了自动刀架，提高了换刀的位置精度。
数控系统由控制电源、轴伺服控制器、主机、轴编码器、显示器组成，如图2-1-1所示。
图2-1-1
机床本体由床身、主轴箱、回转刀架、进给传动系统、冷却系统、润滑系统、机床安全保护系统组成。
二、工作原理
使用数控机床时，首先要将被加工零件图纸的几何信息和工艺信息用规定的代码和格式编写成加工程序，然后将加工程序输入到数控装置，按照程序的要求，经过数控系统的信息处理、分配，使各坐标移动若干个最小位移量，实现刀具与工件的相对运动，完成零件的加工。
三、数控车床的特点
与普通车床相比，数控车床具有以下几个特点：
1.适应性强
由于数控机床能实现多个坐标的联动，所以数控机床能加工形状复杂的零件，特别是对于可用数学方程式和坐标点表示的零件，加工非常方便。更换加工零件时，数控机床只需更换零件加工的NC程序。
2.加工质量稳定
对于同一批零件，由于使用同一机床和刀具及同一加工程序，刀具的运动轨迹完全相同，这就保证了零件加工的一致性，且质量稳定。
3.效率高
数控机床的主轴转速及进给范围比普通机床大。目前数控机床最高进给速度可达到100 m/min以上，最小分辨率达0.01 μm。一般来说，数控机床的生产能力约为普通机床的3倍，甚至更高。数控机床的时间利用率高达90%，而普通机床仅为30%～50%。
4.精度高
数控机床有较高的加工精度，一般在0.005～0.1 mm。数控机床的加工精度不受零件复杂程度的影响，机床传动链的反向齿轮间隙和丝杠的螺距误差等都可以通过数控装置自动进行补偿。因此，数控机床的定位精度比较高。
5.减轻劳动强度
在输入程序并启动后，数控机床就自动地连续加工，直至完毕。这样就简化了工人的操作，使劳动强度大大降低。
数控机床还有能实现复杂的运动、产生良好的经济效益、利于生产管理现代化等特点。
四、数控车床坐标系
为简化编程和保证程序的通用性，对数控机床的坐标轴和方向命名制订了统一的标准，规定直线进给坐标轴用X，Y，Z表示，常称基本坐标轴。X，Y，Z坐标轴的相互关系用右手定则决定，如图2-1-2所示，图中大姆指的指向为X轴的正方向，食指指向为Y轴的正方向，中指指向为Z轴的正方向。
图2-1-2 右手定则
围绕X，Y，Z轴旋转的圆周进给坐标轴分别用A，B，C表示，根据右手螺旋定则，如图2-1-2所示，以大姆指指向+X，+Y，+Z方向，则食指、中指等的指向是圆周进给运动的+A，+B，+C方向。数控机床的进给运动，有的由主轴带动刀具运动来实现，有的由工作台带着工件运动来实现。上述坐标轴正方向，是假定工件不动，刀具相对于工件做进给运动的方向。如果是工件移动则用加“′”的字母表示，按相对运动的关系，工件运动的正方向恰好与刀具运动的正方向相反，即有：
+X =-X′ +Y =-Y′ +Z =-Z′
+A =-A′ +B =-B′ +C =-C′
同样，两者运动的负方向也彼此相反。
机床坐标轴的方向取决于机床的类型和各组成部分的布局，对车床而言：
Z轴与主轴轴线重合，沿着Z轴正方向移动将增大零件和刀具间的距离；
X轴垂直于Z轴，平行于横向拖板的方向，以轴心线为界，刀架沿着X轴正方向移动将增大零件和刀具间的距离；
Y轴（通常是虚设的）与X轴和Z轴一起构成遵循右手定则的坐标系统。
图2-1-3所示为车床坐标轴及其方向。
图2-1-3 车床坐标轴及其方向
项目实施
（1）学生进车间到设备前进行观察；
（2）指导教师将设备所有部件所处的位置、名称一一向学生作介绍，并要求学生作记录；
（3）由指导教师演示数控车床的加工过程与加工步骤；
（4）学生填写实训报告。
实训注意事项
（1）在学生进行设备观察及指导教师作部件介绍的过程中要注意检查电源必须处于断开状态，避免触电事故发生；
（2）部件介绍完成后，指导教师注意将所有电气门及安全防护门关闭；
（3）演示加工过程及加工步骤过程中，注意教学秩序，避免学生随意走动。
课后思考
1.数控车床由哪些部分组成？
2.与普通车床相比，数控车床有哪些特点？
3.数控车床的坐标系应该如何判定？
项目二 数控车床的基本操作
实训目的和要求
▲掌握数控车床的开关机顺序。
▲熟悉HNC-21T面板。
▲掌握数控车床的手动操作。
实训准备
■CAK3665si数控车床。
■HNC-21T数控系统使用说明书。
■CAK3665si数控车床使用说明书。
■PPT。
相关知识
一、华中数控HNC-21T的面板介绍
华中数控HNC-21T的面板总成如图2-2-1所示，它由液晶显示屏、机床控制面板、数据输入键盘和功能软键组成，其中显示屏主要用来显示相关坐标位置、程序、图形、参数、诊断、报警等信息。而各功能按钮包括字母键、数值键以及功能按键等，可以进行程序、参数、机床指令的输入及系统功能的选择。通过各种功能按钮可执行简单的操作，直接控制数控机床的动作及加工过程。
图2-2-1 华中数控HNC-21T的面板总成
1.液晶显示屏（见图2-2-2）
图2-2-2 液晶显示屏
2.机床控制面板（见图2-2-3）
在选定的工作方式下，可以进行相应的操作，从而控制机床动作。
图2-2-3 机床控制面板
3.数据输入键盘（见图2-2-4）
该功能键同计算机键盘按键功能一样。包括字母键、数字键、编辑键等。下面介绍部分按键的功能如下：
图2-2-4 数据输入键盘
其中各键的作用如下：
：光标向后移并空一格；
：光标向前移并删除前面字符；
：向前翻页；
：向后翻页；
：上挡有效；
：删除当前字符；
：确认（回车）；
：移动光标。
4.功能软键
功能软键菜单采用层次结构，如图2-2-5所示，当按下某一功能软键时，会出现下一级菜单，这样可进行相应的操作。
图2-2-5 功能软键
二、华中数控HNC-21T的操作说明
1.急停
机床运行过程中在危险或紧急情况下按下急停按钮
，CNC即进入急停状态，伺服进给及主轴运转立即停止，工作控制柜内的进给驱动电源被切断。
松开急停按钮，即左旋此按钮，按钮将自动跳起，CNC进入复位状态。解除紧急停止前先确认故障原因是否排除，且紧急停止解除后应重新执行回参考点操作，以确保坐标位置的正确性。
注意：
在启动和退出系统之前应按下急停按钮，以保障人身财产安全。
2.方式选择
机床的工作方式由手持单元和控制面板上的方式选择类按键共同决定。方式选择类按键及其对应的机床工作方式如下：
：自动运行方式，即自动连续加工工件，模拟加工工件，在MDI模式下运行指令。
：单程序段执行方式，即自动逐段地加工工件（按一次“循环启动”键，执行一个程序段，直到程序运行完成），MDI模式下运行指令。
：手动连续进给方式，即通过机床操作键可手动换刀，手动移动机床各轴，手动松紧卡爪，伸缩尾座、主轴正反转。
：增量/手摇脉冲发生器进给方式，即定量移动机床坐标轴，移动距离由倍率调整（可控制机床精确定位，但不连续）。
：返回机床参考点方式，即手动返回参考点，建立机床坐标系（机床开机后应首先进行回参考点操作）。
3.回参考点
按一下回零按键，指示灯亮，系统处于手动回参考点方式，可手动返回参考点（下面以X轴回参考点为例说明）：
①根据X轴回参考点方向参数的设置，按一下+X：回参考点方向为正方向。
②X轴将以回参考点快移速度参数设定的速度快进。
③X轴碰到参考点开关后将以回参考点定位速度参数设定的速度进给。
④当反馈元件检测到基准脉冲时，X轴减速停止，回参考点结束。此时+X或-X按键内的指示灯亮。用同样的操作方法使用+Z，-Z按键可以使Z轴回参考点。同时按压X向和Z向的轴手动按键，可使X轴、Z轴同时执行返回参考点操作。
注意：
①在每次接通电源后，必须先用这种方法完成各轴的返回参考点操作，然后再进入其他运行方式，以确保各轴坐标的正确性。
②在回参考点前，应确保回零轴位于参考点方向相反侧，否则应手动移动该轴，直到满足此条件。
4.超程解除按钮
当机床超出安全行程时，行程开关撞到机床上的挡块，切断机床伺服强电，机床不能动作，起到保护作用。如要重新工作，需一直按下该键，接通伺服电源，再在“手动”方式下，反向手动移动机床，使行程开关离开挡块。要退出超程状态时，必须进行如下操作。
①松开急停按钮，置工作方式为手动或手摇方式。
②一直按压着超程解除按键，控制器会暂时忽略超程的紧急情况。
③在手动（手摇）方式下，使该轴向相反方向退出超程状态。
④松开超程解除按键，若显示屏上运行状态栏运行正常取代了出错，表示恢复正常，可以继续操作。
注意：
在移回伺服机构时，请注意移动方向及移动速率，以免发生撞机。
5.手动机床动作控制
●主轴正转按钮
：在手动方式下，按一下主轴正转按键，指示灯亮，主电机以机床参数设定的转速正转。
●主轴反转按钮
：在手动方式下，按一下主轴反转按键，指示灯亮，主电机以机床参数设定的转速反转。
●主轴停止按钮
：在手动方式下，按一下主轴停止按键，指示灯亮，主电机停止运转。
●主轴点动按钮
：在手动方式下，可用主轴正点动、主轴负点动按键点动转动主轴。按压主轴正点动或主轴负点动按键，指示灯亮，主轴将产生正向或负向连续转动。松开主轴正点动或主轴负点动按键，指示灯灭，主轴即减速停止。
●换刀允许按钮
：按下该键，“刀位转换”所选刀具，换到工作位上。“手动”“增量”“手摇”工作方式下该键有效。
●刀位转换按钮
：在手动方式下，按一下刀位转换按键，转塔刀架转动一个刀位。
●冷却启动与停止按钮
：在手动方式下，按一下冷却开停按键，冷却液开（默认值为冷却液关），再按一下，又为冷却液关。如此循环。
●卡盘松紧按钮
：在手动方式下，按一下卡盘松紧按键，松开工件（默认值为夹紧），可以进行更换工件操作。再按一下，又为夹紧工件，可以进行加工工件操作。如此循环。
6.自动运行
按一下自动按键，指示灯亮，系统处于自动运行方式，机床坐标轴的控制由CNC自动完成。
1）自动运行启动循环启动
在自动方式时，在系统主菜单下按F1键，进入自动加工子菜单，再按F1键选择要运行的程序，然后按一下循环启动按键，指示灯亮，自动加工开始。
注意：
适用于自动运行方式的按键同样适用于MDI运行方式和单段运行方式。
2）自动运行暂停进给保持
在自动运行过程中，按一下进给保持按键，指示灯亮，程序执行暂停，机床运动轴减速停止。暂停期间辅助功能M、主轴功能S、刀具功能T保持不变。
3）进给保持后的再启动
在自动运行暂停状态下，按一下循环启动按键，系统将重新启动，从暂停前的状态继续运行。
4）空运行
在自动方式下，按一下空运行按键，指示灯亮，CNC处于空运行状态，程序中编制的进给速率被忽略，坐标轴以最大快移速度移动。空运行不做实际切削，其目的在于确认切削路径及程序。在实际切削时应关闭此功能，否则可能会造成危险。此功能对螺纹切削无效。
5）机床锁住
禁止机床坐标轴动作。在自动运行开始前，按一下机床锁住按键，指示灯亮，再按循环启动按键，系统继续执行程序，显示屏上显示坐标轴位置信息变化，但不输出伺服轴的移动指令，所以机床停止不动。这个功能用于校验程序。
注意：
①即便是G28，G29功能，刀具也不运动到参考点。
②机床辅助功能M，S，T仍然有效。
③在自动运行过程中，按机床锁住按键，机床锁住无效。
④在自动运行过程中，只在运行结束时方可解除机床锁住。
⑤每次执行此功能后，须再次进行回参考点操作。
6）单段运行
按一下单段按键，系统处于单段自动运行方式，指示灯亮，程序控制将逐段执行。
①按一下循环启动按键，运行一程序段，机床运动轴减速，停止刀具。
②再按一下循环启动按键，又执行下一程序段，执行完了后又再次停止。在单段运行方式下，适用于自动运行的按键依然有效。
7）任选停止
如程序中使用了M01辅助指令，当按下该键后，程序运行到该指令即停止，再按“循环启动”键，继续运行；解除该键，则M01功能无效。
8）跳段功能
如果程序中使用了跳段符号“/”，当按下该键后，程序运行到有该符号标定的程序段，即跳过不执行该段程序；解除该键，则跳段功能无效。
7.速率修调
通过该三个速度修调按键，对主轴转速、G00快移速度、工作进给或手动进给速度进行修调。
1）进给修调
在自动方式或MDI运行方式下，当F代码编程的进给速度偏高或偏低时，可用进给修调右侧的“100%”和“+”“-”按键修调程序中编制的进给速度。按压“100%”按键，指示灯亮，进给修调倍率被置为100%；按一下“+”按键，进给修调倍率递增5%；按一下“-”按键，进给修调倍率递减5%。在手动连续进给方式下，这些按键可调节手动进给速率。
2）快速修调
在自动方式或MDI运行方式下，可用快速修调右侧的“100%”和“+”“-”按键修调G00快速移动时，系统参数最高快移速度设置的速度。按压“100%”按键，指示灯亮，快速修调倍率被置为100%；按一下“+”按键，快速修调倍率递增5%；按一下“-”按键，快速修调倍率递减5%。在手动连续进给方式下，这些按键可调节手动快移速度。
3）主轴修调
在自动方式或MDI运行方式下，当S代码编程的主轴速度偏高或偏低时，可用主轴修调右侧的“100%”和“+”“-”按键修调程序中编制的主轴速度。按压“100%”按键，指示灯亮，主轴修调倍率被置为100%；按一下“+”按键，主轴修调倍率递增5%；按一下“-”按键，主轴修调倍率递减5%。在手动方式时，这些按键可调节手动时的主轴速度。机械齿轮换挡时，主轴速度不能修调。
8.轴手动按键
通过该类按键，可手动控制刀具或工作台移动。移动速度由系统最大加工速度和进给速度修调按键确定。当同时按下方向轴和“快进”按键时，系统以最大的速度移动。
①“手动”“增量”和“回零”工作方式下有效。
②“增量”时，确定机床定量移动的轴和方向。
③“手动”时，确定机床移动的轴和方向。
④“回零”时，确定回参考点的轴和方向。
倍率选择键
：“增量”和“手摇”工作方式下有效。通过该类键选择定量移动的距离量。
增量倍率按键和增量值的对应关系如下表所示：
项目实施
（1）学生进车间到设备前进行观察；
（2）指导教师介绍HNC-21T数控系统的面板及功能按钮；
（3）由指导教师演示开关机、回零、主轴正反停转、轴向移动、倍率修调、刀位转换功能；
（4）学生练习车床手动基本操作；
（5）学生填写实训报告。
实训注意事项
（1）学生实训前，指导教师注意检查各限位开关是否正常，限位块位置是否合理，避免刀架与卡盘发生碰撞或丝杠脱位；
（2）要求学生单人操作，不允许多人操作；
（3）必须要求学生开机前检查急停键是否处于关闭状态，按机床上电—系统上电—打开急停键—机床回零的顺序开机；关机时首先将机床回零、按下急停键，再断系统电，最后关闭机床电源；
（4）机床回零时要求学生先将X向回零，再回Z向，避免刀台与尾座发生干涉碰撞；
（5）主轴开启时要求必须关闭防护门，要求学生养成良好的安全防范意识；主轴正反转转换时必须停转后再做转换操作。
课后思考
（1）熟记HNC-21T系统面板。
（2）数控机床按怎样的操作顺序开关机？
（3）机床“回零”的主要作用是什么？
（4）查阅相关说明书，掌握数控机床的基本参数。
CAK3665si型数控车床的基本参数：
CAK3665si型数控车床，主轴驱动系统可实现无级调速和恒线速切削；通过数控系统控制Z（纵）、X（横）两个坐标联动；由四工位电动刀架选择刀具；具有刀尖半径补偿功能。主要用于加工轴类和盘类零件的内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、螺纹、成形回转体表面，还可以进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔和车端面、切槽等加工。
主要规格及技术参数：
①床身最大回转直径 360 mm
②最大工件长度 750 mm
③最大车削长度 650 mm
④滑板最大车削直径 180 mm
⑤主轴头型号 A28
⑥主轴孔径 80 mm
⑦主轴转速范围 200～2 000 r/min
⑧主电机功率 7.5 kW
⑨X轴伺服电机扭矩 4 Nm
⑩Z轴伺服电机扭矩 6 Nm
X 轴快移速度 6 m/min
Z 轴快移速度 10 m/min
X轴行程 220 mm
Z轴行程 650 mm
尾座套筒直径 60 mm
尾座套筒行程 140 mm
尾座套筒锥孔 莫氏4号
刀架形式 四工位
刀方尺寸 20 mm×20 mm
车床配置的HNC-21T（华中数控）系统的主要技术规格如下所示：
①最大控制轴数 4轴
②最大联动轴数 4轴
③主轴数 1
④最大编程尺寸 99 999.999 mm
⑤最小分辨率 0.01～10 m（可设置）
⑥直线、圆弧、螺纹插补
⑦小线段连续高速插补
⑧用户宏程序、简单循环、复合循环
⑨直径/半径编程
自动加减速控制（S曲线）
加速度平滑控制
MDI功能
MST功能
故障诊断与报警
汉字操作界面
全屏幕程序在线编辑与校验功能
参考点返回
工件坐标系G54～G59
加工轨迹彩色图形仿真、加工过程实时图形显示
加工断点保护/恢复功能
双向螺距补偿（最多5 000点）
反向间隙补偿
刀具偏置与磨损补偿、刀具几何补偿、刀尖半径补偿
主轴转速及进给速度倍率控制
CNC通信功能、RS-232
网络功能、支持NT Novell Internet网络
支持DIN/ISO标准G代码
内部二级电子齿轮
内部已提供标准PLC程序，也可按要求自行编制PLC程序。
项目三 数控车床的MDI操作
实训目的和要求
▲掌握数控车床MDI操作的方法及步骤。
▲练习掌握M，S，T，G相关指令。
▲熟悉HNC-21T面板数据输入键盘。
实训准备
■CAK3665si数控车床。
■HNC-21T数控系统使用说明书。
■PPT。
相关知识
一、华中数控指令格式
数控程序是若干个程序段的集合。每个程序段独占一行。每个程序段由若干个字组成，每个字由地址和跟随其后的数字组成。地址是一个英文字母。一个程序段中各个字的位置没有限制，但是，长期以来以下排列方式已经成为大家都认可的方式：
在一个程序段中间如果有多个相同地址的字出现，或者同组的G功能，取最后一个有效。
1.行号
Nxxxx，程序的行号，可以不要，但是有行号，在编辑时会方便些。行号可以不连续，最大为9999，超过后从再从1开始。
选择跳过符号“/”，只能置于一程序的起始位置，如果有这个符号，并且机床操作面板上“选择跳过”打开，本条程序不执行。这个符号多用在调试程序，如在开冷却液的程序前加上这个符号，在调试程序时可以使这条程序无效，而正式加工时使其有效。
2.准备功能
地址“G”和数字组成的字表示准备功能，也称为G功能。G功能根据其功能分为若干个组，在同一条程序段中，如果出现多个同组的G功能，那么取最后一个有效。
G功能分为模态与非模态两类。一个模态G功能被指令后，直到同组的另一个G功能被指令才无效。而非模态的G功能仅在其被指令的程序段中有效。
例：
……
N10 G01 X250.Y300.
N11 G04 X100
N12 G01 Z-120.
N13 X380.Y400.
……
在这个例子的N12这条程序中出现了“G01”功能，由于这个功能是模态的，所以尽管在N13这条程序中没有“G01”，但是其作用还是存在的。
本软件支持的G指令见“三、HNC-21T准备功能指令”。
3.辅助功能
地址“M”和两位数字组成的字表示辅助功能，也称为M指令。本软件支持的M指令见“二、HNC-21T辅助功能指令”。
4.主轴转速
地址S后跟四位数字，单位为转/分钟。
格式：Sxxxx
5.进给功能
地址F后跟四位数字，单位为毫米/分钟。
格式：Fxxxx
6.尺寸字地址
X，Y，Z，I，J，K，R，u，v，w
数值范围：+999 999.999～-999 999.999 mm
二、HNC-21T辅助功能指令
三、HNC-21T准备功能指令
续表
四、手动加工零件
点击
按钮，切换机床进入手动模式，按住X，Y，Z的控制按钮
、
、
，迅速准确地将机床移动到指定位置，根据需要加工零件。
点击
按钮来控制主轴的转动、停止。
在手动加工或对刀时，需精确调节机床，可用增量方式调节机床。
可以用点动方式精确控制机床移动，点击增量按钮
，切换机床进入增量模式，
表示点动的倍率，分别代表0.001 mm，0.01 mm，0.1 mm，1 mm，同样也是配合移动按钮
、
、
来移动机床。
五、HNC-21T的MDI操作
点击
按钮，使其指示灯变亮，进入自动加工模式。
起始状态下按软键
，进入MDI编辑状态。
在下级子菜单中按软键
，进入MDI运行界面，如图2-3-1所示。
点击MDI键盘将所需内容输入到输入域中，可以作取消、插入、删除等修改操作。
输入指令字信息后按
键，对应数据显示在窗口内。
输入数据后，软键
变为有效，按此键可清除当前输入的所有字段，清除后此软键无效。
输入完后，按“循环启动”键，系统开始运行输入的MDI指令，界面变成如图2-3-2所示的界面，其中显示区根据选择的显示模式的不同显示不同的内容。
图2-3-1
图2-3-2
运行完毕后，或在运行指令过程中按软键
中止运行后，返回到如图2-3-1所示界面，且清空数据。
按软键
可退回到MDI主菜单。
在输入指令时，可重复输入多个指令字，若重复输入同一指令字，后输入的数据将覆盖以前输入的数据，重复输入M指令也会覆盖以前的输入。
若输入无效指令，系统显示警告对话框，按回车键或ESC键取消警告。
项目实施
（1）指导教师讲解指令M03、M04、M05、T功能、G91、G00、G01及F功能；
（2）由指导教师演示在MDI状态下控制主轴正反停转、轴向移动、刀位转换功能；
（3）学生练习车床MDI操作；
（4）学生填写实训报告；
（5）指导教师根据学生实训情况作出评价。
实训注意事项
（1）学生实训前，指导教师注意检查各限位开关是否正常，限位块位置是否合理，避免刀架与卡盘发生碰撞或丝杠脱位；
（2）要求学生单人操作，不允许多人操作；
（3）要求学生注意开关机顺序，输入指令后认真检查，保证输入的正确性；
（4）换刀操作时注意刀台与尾座、卡盘的相对距离，保证在换刀过程中刀台不与其他部件发生干涉碰撞；
（5）主轴开启时要求必须关闭防护门，要求学生养成良好的安全防范意识；主轴正反转转换时必须停转后再做转换操作。
课后思考
1.了解HNC-21T系统的辅助功能指令、准备功能指令，掌握G00，G01指令格式。
2.区分机床坐标系与编程坐标系。
3.查阅相关说明书，掌握数控机床指令及指令格式。
4.在手动方式或单步操作方式中，如果移动溜板超程，应如何处理？
项目四 数控车床的手动车削与对刀操作
实训目的和要求
▲掌握数控车床的刀具、工件的安装方法。
▲练习在手动方式及MDI方式下加工简单零件。
▲掌握HNC-21T的对刀操作方法。
▲掌握HNC-21T手动及MDI操作方法。
实训准备
■CAK3665si数控车床。
■HNC-21T数控系统使用说明书。
■0～150钢直尺、0～25 mm外径千分尺、外圆车刀、φ35×60棒料（45钢）、垫刀片、刀台扳手、卡盘扳手。
■PPT。
相关知识
一、工件的装夹
1.三爪自定心卡盘装夹工件
三爪自定心卡盘是车床上最为常见的夹具。其3个卡爪是同步运动的，能自动定心，工件装夹一般不需要找正。但当加工工件较长时需要找正，卡盘精度下降而工件精度要求较高时也需要找正。三爪自定心卡盘的优点是装夹工件方便、省时，但缺点是夹紧力相对四爪较小，一般只装夹一些外形比较规则的中、小型工件。卡爪分为正爪和反爪两种，一般正爪装夹直径较小的轴、套类零件，反爪装夹直径较大的盘类零件。三爪自定心卡盘的结构形状如图2-4-1所示。
图2-4-1 三爪自定心卡盘的结构组成
2.四爪单动卡盘装夹工件
四爪单动卡盘每一个卡爪单独运动，其结构如图2-4-2所示。由于工件在装夹过程中主轴中心线与工件中心线偏差较大，所以必须对工件找正后才能车削。所谓“找正”，就是将工件安装在卡盘上，通过调整卡爪之间的相对距离使工件中心与主轴旋转中心重合的这一过程。四爪单动卡盘装夹的优点是夹紧力较大，可以装夹大型或形状不规则的工件，缺点是找正工件费时。
图2-4-2 四爪单动卡盘的形状结构
3.工件的装夹和找正
①三爪卡盘装夹时通过目测将卡爪调整到略大于工件直径尺寸夹紧工件即可；四爪卡盘装夹时分别将相对的两爪距离调整到略大于工件直径，卡爪位置是否与主轴中心等距，可以参考夹头平面的多圈同心圆。
②较短工件找正时工件的夹持长度不宜过长，一般为10～15 mm，视实际情况而定。
③在三爪卡盘上找正工件时如果工件不正，不能用力锤击工件，应该稍微松一下卡爪，用铜棒等轻轻校正。在四爪卡盘上找正工件外圆与端面时应使用划针盘，用手转动卡盘，观察工件表面与划针之间的间隙，然后根据间隙的大小调整卡爪的相对位置。
二、车刀的装夹
车刀的装夹包括车刀在刀架上的夹紧与对刀两个内容，其装夹步骤如图2-4-3所示。
1.车刀的装夹
①以装夹90°外圆车刀为例，选择厚度适中的垫铁置于刀体下方，如图2-4-3（a）所示。
②装刀前估计所需垫铁厚度，选择的垫铁要平整，且尽量少，并与刀架对齐，装刀时前刀面向上，如图2-4-3（b）所示。
③装夹车刀时刀尖伸出刀架1～1.5倍刀杆高度。若长了，刀杆刚性差，易振动，加工过程中在工件表面会产生振纹，影响工件表面粗糙度，如图2-4-3（c）所示。
④车刀主切削刃尽量与工件中心线垂直。粗车时，可以转动刀架适当角度，让车刀形成约75°的主偏角，车削时切屑排出更为顺畅，如图2-4-3（d）所示。
⑤拧紧刀架螺钉时应轮流拧紧，至少压紧两颗螺钉（高速钢刀条一般只压紧两颗螺钉），如图2-4-3（e）所示。
2.调整刀高（即刀尖对准工件中心线）
①将刀架逆时针转过一定角度，试车工件端面靠中心处，如图2-4-3（f）所示。
②试车时刀尖一定不能超过工件中心线，且纵向吃刀不能太深，如图2-4-3（g）所示。
③根据试车时刀尖对中情况调整垫铁厚度，直到刀尖对准工件中心线，如图2-4-3（h）所示。
图2-4-3 车刀的安装过程
三、对刀的基本概念
对刀是数控加工中较为复杂的工艺准备工作之一，对刀的好与差将直接影响加工程序的编制及零件的尺寸精度。通过对刀或刀具预调，还可同时测定其各号刀的刀位偏差，有利于设定刀具补偿量。
1.刀位点
刀位点是指在加工程序编制中，用以表示刀具特征的点，也是对刀和加工的基准点。
2.对刀
对刀是数控加工中的主要操作。结合机床操作说明掌握有关对刀方法和技巧，具有十分重要的意义。在加工程序执行前，调整每把刀的刀位点，使其尽量重合于某一理想基准点，这一过程称为对刀。理想基准点可以设定在刀具上，如基准刀的刀尖上；也可以设定在刀具外，如光学对刀镜内的十字刻线交点上。
3.对刀的基本方法
目前绝大多数的数控车床采用手动对刀，其基本方法有以下几种：
1）定位对刀法
定位对刀法的实质是按接触式设定基准重合原理而进行的一种粗定位对刀方法，其定位基准由预设的对刀基准点来体现。对刀时，只要将各号刀的刀位点调整至与对刀基准点重合即可。该方法简便易行，因而得到较广泛的应用，但其对刀精度受到操者技术熟练程度的影响，一般情况下其精度都不高，还须在加工或试切中修正。
2）光学对刀法
这是一种按非接触式设定基准重合原理而进行的对刀方法，其定位基准通常由光学显微镜（或投影放大镜）上的十字基准刻线交点来体现。这种对刀方法比定位对刀法的对刀精度高，并且不会损坏刀尖，是一种推广采用的方法。
3）试切对刀法
在以上各种手动对刀方法中，均因可能受到手动和目测等多种误差的影响以至其对刀精度十分有限，往往需要通过试切对刀，以得到更加准确和可靠的结果。
4.外圆刀试切法对刀
①首先，机床上电。上电之前检查各手柄的正常位置及机床附件的正常位置，各手柄都在正常位置之后打开机床侧面的空气开关。上电之后按下急停按钮，打开机床电源启动机床。
②启动之后第一个操作是回参考点，选择回参考点方式，按下机床上面的“+X”和“+Z”，这是启动机床必需的步骤，只有在回零之后，机床才可以找到坐标点位置，回零之后的机床操作面板上面“+X”和“+Z”显示灯亮。
③按下机床控制面板上的“MDI”键，进入手动数据输入运行方式，接着操作人员在语句区内输入单段程序段“M3 S600”，按下CNC控制面板上的“Enter”键结束程序段输入，再按下机床控制面板上的“循环启动”键，此时机床主轴正转，转速为600 r/min。主轴转动后，在语句区输入“T0101”键结束程序段输入，再按下机床控制面板上的“循环启动”键，选刀架上的外圆刀为当前刀具。在机床控制面板上按下“手动”，再分别按下“-Z”键和“-X”键，使刀具离开换刀点，刀尖对准工件毛坯的右端面，并约有1 mm的切削量，然后进行右端面切削。进行右端面切削时应注意控制进给速度，如进给速度太快，可通过进给速度修调旋钮降低进给速度。切完右端面后，按“+X”键，使刀尖离开工件在合适的位置停下，再按下“主轴停止”键。
注意：
不要按下Z轴点动键，否则就要重新切端面对刀。此时在CNC面板上按下“主菜单”窗口，在主菜单窗口中按下“MDI”方式。
④在CNC控制面板上按下“主菜单”窗口，在主菜单中按下刀具补偿软键，进入刀具补偿数据窗口，由于现在进行的是Z轴对刀，将光标移动到“试切长度”编辑区按下“Enter”键输入工件长度0，然后先按下“Enter”键确认，完成外圆刀Z轴方向的对刀。
⑤按下“主轴正转”键，此时机床主轴正转。
⑥按下“增量”键，再分别按下X轴点动键和Z轴点动键，使刀尖Z轴位于离工件右端面约2 mm处，X轴位于工件有1～2 mm背吃刀量处，按下“-Z”键，切削工件外圆，切削时控制进给速度。切出约10 mm长度的外圆后，按下“+Z”键，使刀尖离开工件在合适的位置停下，再按下“主轴停止”键，使主轴停止转动。用千分尺测量加工后的外圆直径，记住此值，例如该值为36.73 mm。
⑦在CNC控制面板上按下“主菜单”调出“主菜单”窗口，在主菜单中按下刀具补偿软键，进入刀具补偿数据窗口，由于现在进行的是X轴对刀，将光标移动到“试切直径”编辑区按下“Enter”键输入工件直径φD，然后先按下“Enter”键确认，完成外圆刀X轴方向的对刀。
⑧按下“刀具选择”按键，选择到下一把刀。再按下“刀具转换”按钮进行到位转换，换到T0202号刀进行对刀试切加工。四把刀的情况下依次进行每把刀的对刀操作。
项目实施
（1）指导教师讲解工件及车刀的安装方法，并示范在手动方式下控制外径尺寸的方法；
（2）学生练习手动方式控制外径尺寸的车削；
（3）指导教师在控制外径尺寸练习完成后，示范试切对刀法；
（4）学生练习试切对刀法；
（5）学生填写实训报告；
（6）指导教师根据学生实训情况作出评价。
实训注意事项
（1）学生实训前，指导教师注意检查各限位开关是否正常，限位块位置是否合理，避免刀架与卡盘发生碰撞或丝杠脱位。
（2）工件装夹伸出长度不宜过长，否则易振刀；工件的夹紧力度一定要适中，既不能太大，也不能太小。力度太大会损坏卡盘，力度太小，车削时可能会因为工件松动或撞刀而出现较大的安全事故。
（3）选择车刀垫铁时尽量平整，数量要少；车刀刀尖应与车床主轴中心线等高。
（4）要求学生单人操作，不允许多人操作。
（5）要求学生注意切削转速、吃刀深度及进给速度的合理选择。
（6）学生对刀操作完成后，指导教师必须进行验证检查。
（7）主轴开启时要求必须关闭防护门，要求学生养成良好的安全防范意识；主轴正反转转换时必须停转后再做转换操作。
课后思考
1.手动加工训练完成了外径尺寸的控制，长度方向的尺寸控制应该如何完成？
2.熟记试切对刀方法。
3.三爪自定心卡盘的拆装练习，记住拆装顺序。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
