導(dǎo)語：如何才能寫好一篇數(shù)控車床的原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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機床已經(jīng)成為當前工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的加工設(shè)備，橫梁的機械性能對機床的加工精度起著重要的影響。本文采用有限元方法對其靜態(tài)特性進行了分析計算，得到橫梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力與形變云圖。本文所采用的有限元方法可以，不僅節(jié)約數(shù)控車床橫梁的設(shè)計周期，還可以針對特定要求進行優(yōu)化。

1.數(shù)控立式車床結(jié)構(gòu)特點

（1）立柱與橫梁采用對稱性結(jié)構(gòu)。

（2）橫梁不僅設(shè)有分級定位機構(gòu)，還采用了自鎖功能的機械、液壓聯(lián)鎖夾緊機構(gòu)。

（3）主軸采用短主軸形式，徑向和軸向分別采用采用高精度雙列向心短圓柱滾子軸承和大型推力球軸承。

（4）機床主傳動采用自動循環(huán)；其它部件的采用間隙式定時、定量強制。

2.橫梁結(jié)構(gòu)建模

CK5116數(shù)控立式車床橫梁是由長方形中空結(jié)構(gòu)的鑄鋼件，切削加工而成；導(dǎo)軌布置在橫梁的另一側(cè)并采用絲杠與立柱相連。依據(jù)二維圖紙，利用solidworks軟件繪制其三維圖樣如圖2.1所示。

3.橫梁的靜力學(xué)分析

3.1定義單元的屬性

定義單元的屬性包括對其單元類型、材質(zhì)特性以及參數(shù)量的單位三個主要方面。ANSYS軟件提供多種的單元類型適用實體、梁/管、桿/索、彈簧等分析對象。本文中的橫梁結(jié)構(gòu)為方形中空的不規(guī)則幾何體，因此選用SOLIDl85單元。

材質(zhì)特性定義時按橫梁設(shè)計所使用的材料的屬性進行定義并注意單位的統(tǒng)一。

3.2網(wǎng)格的劃分

ANSYS軟件具有智能劃分網(wǎng)格功能以方便計算和減少分析計算的時間。智能劃分網(wǎng)格依據(jù)模型的曲率以及線與線的接近程度自動進行網(wǎng)格劃分，在分析復(fù)雜的結(jié)構(gòu)時通常采用智能劃分網(wǎng)格。本文所分析的橫梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜因此采用智能劃分網(wǎng)格進行網(wǎng)格劃分，在軟件中網(wǎng)格劃分有1-10的精度等級，本文采用默認的6級精度來格劃分。

3.3施加邊界條件和載荷

3.3.1切削力的計算

（1）切削力的計算

在切削加工過程中，工件和車刀受到的合力，大小相等而方向相反。

數(shù)控機床車削時的切削力計算公式：

式中：為切削條件和工件材料對切削力的影響系數(shù)；

為背吃刀量對切削力的影響指數(shù)；進給量對切削力的影響指數(shù)；為各種因素對切削力影響的修正系數(shù)之乘積。走刀抗力Ff；吃刀抗力Fp。

3.3.2邊界條件和載荷

靜力分析不考慮慣性和阻尼的影響，通常計算在固定不變的載荷作用下結(jié)構(gòu)的效應(yīng)。靜力分析所施加的載荷包括：

（1）外部施加的作用力和壓力；

（2）穩(wěn)態(tài)的慣性力；

（3）位移載荷。

本次分析中的載荷為計算得來的切削力、橫梁的自重還有在橫梁上垂直刀架的重力。約束條件為橫梁xy面。

3.4計算結(jié)果與分析

3.4.1剛度分析

橫梁位移云圖為如圖3.1所示。從圖中可得橫梁變形最大值為0.0171mm，位于在橫梁頭部處達。

橫梁結(jié)構(gòu)的剛性會影響機床的加工精度。由圖3.1可以得出，橫梁導(dǎo)軌變形符合設(shè)計要求，橫梁的剛度不會對機床的加工精度造成很大的影響，加工精度完全符合要求。

3.4.2應(yīng)力分析

橫梁的應(yīng)力云圖如圖3.2所示。由圖中可以得出橫梁最大的應(yīng)力為6.70Mpa。其余等效應(yīng)力均較小，最大應(yīng)力位于橫梁頭部處。橫梁所使用的材料的強度極限為300Mpa，安全系數(shù)大于40。

本文橫梁采用鑄鋼件，經(jīng)過精加工而成。其材料的抗拉強度為355Mpa，由云圖所得最大應(yīng)力為6.7Mpa，安全系數(shù)大于50。因此可以得出其設(shè)計余量較大，在后期可進行優(yōu)化分析，可針對結(jié)構(gòu)形式或加強筋布置分布進行優(yōu)化，當?shù)玫捷^為合理的結(jié)構(gòu)布置后還可根據(jù)其重量進行優(yōu)化。

結(jié)論

篇2

隨著計算機及控制技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控加工設(shè)備在機械加工領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用，其對復(fù)雜形狀零件的加工能力、高加工精度及生產(chǎn)效率是普通機床無法比擬的，為讓學(xué)生掌握數(shù)控加工設(shè)備，我校在機電工程學(xué)院全部專業(yè)金工實習(xí)中開設(shè)了數(shù)控車床加工實習(xí)，既為后續(xù)課程《數(shù)控技術(shù)》的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)，同時也為學(xué)生學(xué)習(xí)其他數(shù)控設(shè)備操作起到入門的作用。數(shù)控車床實習(xí)研究的比較多的是中專、高職高專的教師，一般是從學(xué)生如何掌握操作車床的角度研究，一些高校也進行了這方面的研究，大多是從某一具體的問題進行研究探討。本文就實習(xí)教學(xué)中出現(xiàn)的問題進行分析，提出改進措施，可提高本科生數(shù)控車床實習(xí)效果。

1實習(xí)內(nèi)容及設(shè)備

數(shù)控車床實習(xí)是在學(xué)生操作過3天普通車床的基礎(chǔ)上進行實習(xí)的，其實習(xí)內(nèi)容主要有：正確開機、面板操作、試切對刀、簡單指令、自動切削。設(shè)備為沈陽機床集團生產(chǎn)的CAK3665數(shù)控車床，控制系統(tǒng)為廣州數(shù)控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的GSK980TDb車床數(shù)控系統(tǒng)。

2數(shù)控車床實習(xí)現(xiàn)狀及存在的問題

2.1實習(xí)興趣不高

數(shù)控車床實習(xí)作為金工實習(xí)中車工實習(xí)的一部分，時間短，內(nèi)容多，學(xué)生以前從沒接觸過數(shù)控設(shè)備，操作起來比普通設(shè)備難度大，另外在參加金工實習(xí)的所有專業(yè)中只有機械設(shè)計制造及自動化專業(yè)有《數(shù)控技術(shù)》后續(xù)課程，因此，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，處于被動學(xué)習(xí)狀態(tài)。

2.2量具不能正確讀數(shù)

學(xué)生在試切對刀過程中，對所用卡尺不能正確讀數(shù)，出現(xiàn)問題主要是單位搞錯，往往讀出的數(shù)據(jù)以厘米為單位，在刀補界面輸數(shù)值時出錯；有的學(xué)生根本不懂游標卡尺讀數(shù)原理的，讀數(shù)讀錯，由于學(xué)生們愛面子，不會讀數(shù)也不問，導(dǎo)致數(shù)控車床實習(xí)失敗。

2.3指導(dǎo)教師少

設(shè)備越復(fù)雜，學(xué)習(xí)操作時越困難，數(shù)控車床的操作學(xué)習(xí)遠沒有普通車床容易學(xué)習(xí)，尤其在學(xué)生學(xué)習(xí)對刀時，由于對對刀要求及原理的不理解，總是不能正確進行對刀，這時明顯指導(dǎo)教師不夠用。

3提高數(shù)控車床實習(xí)效果的措施

3.1利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

對于農(nóng)業(yè)院校的工科本科生來說，金工實習(xí)因種種原因，重視程度不夠，尤其隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及社會的需要，現(xiàn)代制造設(shè)備如數(shù)控設(shè)備及特種加工設(shè)備添加到了金工實習(xí)中來，由于該設(shè)備的動手實習(xí)操作需要一定的理論知識，加之學(xué)生在校學(xué)習(xí)往往就是以獲得該課程的學(xué)分而學(xué)習(xí)，學(xué)生們學(xué)習(xí)興趣不高，僅僅混個學(xué)分而已，不能像其它傳統(tǒng)的金工實習(xí)工種那么認真。針對這種現(xiàn)象，借助于現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以視頻的形式介紹數(shù)控設(shè)備在現(xiàn)代機械制造業(yè)中的應(yīng)用，以及學(xué)生在數(shù)控制造行業(yè)的就業(yè)前景；把數(shù)控車床實習(xí)內(nèi)容按模塊做成集聲音、圖像、動畫及、文字為一體的多媒體課件，放到微信群中供學(xué)生學(xué)習(xí)使用。以此來彌補學(xué)生在數(shù)控車床實習(xí)操作前補充的理論知識不能完全掌握的現(xiàn)狀，并解決了學(xué)生不愛向教師、其他同學(xué)請教的現(xiàn)實，給足學(xué)生面子，提高其學(xué)習(xí)興趣。

3.2針對實習(xí)內(nèi)容，分模塊教學(xué)

根據(jù)金工實習(xí)教學(xué)大綱要求，數(shù)控車床獨立操作應(yīng)能達到：

（1）掌握數(shù)控車床的開啟、系統(tǒng)開啟、機床回零點、對刀等基本操作；

（2）能進行簡單程序的輸入、修改；

（3）能進行簡單零件的數(shù)控編程及加工。

根據(jù)這一要求，將實習(xí)內(nèi)容進行以下分塊：

（1）數(shù)控車床的開啟，包括打開設(shè)備電源和數(shù)控啟動電源按鈕；

（2）回機床零點；

（3）主軸旋轉(zhuǎn)；

（4）試切法對刀；

（5）以普通車床上加工零件的零件為例，進行編程并進行指令的講解，指令主要包括T、M03、S、G00、G01、F、M30這7個基本指令，學(xué)的快的學(xué)生可增加G02、G03、G32這3個指令，要求學(xué)生在聽完教師講解、演示之后，能對普通車上加工的零件進行編程、輸入和自動切削加工，并能按教師的要求進行同類零件的加工。每一模塊都做成多媒體課件，供學(xué)生聽完講解后能對著課件進行獨立操作。

3.3根據(jù)實習(xí)設(shè)備，編寫有針對的實習(xí)指導(dǎo)書

實習(xí)教材與理論教材有很大的不同，實習(xí)教材必須根據(jù)自己學(xué)校的實習(xí)設(shè)備、教學(xué)大綱進行編寫，這樣才能在實習(xí)過程中發(fā)揮作用，起到按步驟指導(dǎo)能夠自學(xué)的作用。往往所購買的實習(xí)教材所依據(jù)的設(shè)備與本校所用設(shè)備不一樣，只能起到參考的作用，而不能起到指導(dǎo)的作用，為此，在參閱設(shè)備說明書、依據(jù)教學(xué)大綱及指導(dǎo)教師多年指導(dǎo)學(xué)生的經(jīng)驗基礎(chǔ)上編寫了一本《數(shù)控車床實習(xí)教材―GSK980TDb系統(tǒng)操作與編程》指導(dǎo)書，來滿足不同層次學(xué)生在實習(xí)過程中的需求。

3.4充分發(fā)揮學(xué)生團隊互助作用

數(shù)控車床實習(xí)指導(dǎo)的特點就是學(xué)生開始入門時很難，每一步都得指導(dǎo)教師現(xiàn)場指導(dǎo)，教師不夠用，為此數(shù)控車床實習(xí)中應(yīng)發(fā)揮學(xué)生的團隊精神一部分先學(xué)會然后再教其他學(xué)生，在教其他學(xué)生的過程中提高自己。其具體做法是先重點指導(dǎo)5名學(xué)生，讓他們先學(xué)會數(shù)控車床操作所需要的基本技能，然后讓他們每人負責(zé)指導(dǎo)一臺數(shù)控車床上的實習(xí)學(xué)生，指導(dǎo)老師騰出時間巡視每臺車床，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，這樣明顯提高了指導(dǎo)效果，并培養(yǎng)了學(xué)生領(lǐng)導(dǎo)能力及團隊協(xié)作能力。

3.5增加考核，提高學(xué)生掌握數(shù)控車床操作能力

前期數(shù)控車床實習(xí)一直沒有特別強調(diào)考核，本著以學(xué)生為本，以不給學(xué)生壓力、快樂學(xué)習(xí)的宗旨，本想讓學(xué)生自由學(xué)習(xí)，掌握更多的知識，實踐證明沒有考核就沒有認真學(xué)習(xí)的學(xué)生，包括理論課學(xué)習(xí)好的學(xué)生，為此增加考核，來提高學(xué)生掌握數(shù)控車床的操作能力，其具體做法是：出勤率（40%）+編程操作（30%）+答辯，也就是隨機詢問（30%），這樣做首先是保證學(xué)生實習(xí)操作的時間，通過答辯，詢問一些問題看學(xué)生理解的程度，不以最后結(jié)果即編程操作為唯一考核標準，目的是使學(xué)生真正掌握數(shù)控車床操作的基本要求。

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關(guān)鍵詞: 數(shù)控車床 故障 診斷

數(shù)控機床是一種高精度、高柔性、高效率的自動化機床,由于其投資比普通的機床高得多,因此降低數(shù)控機床的故障率、縮短故障修復(fù)時間,對提高機床利用率具有十分重要的意義。目前,數(shù)控機床的故障診斷一直是困擾操作、維修人員的難題。由于數(shù)控機床的安全性和工作可靠性會對生產(chǎn)單位的效益產(chǎn)生直接的影響,因此對數(shù)控機床出現(xiàn)的故障進行及時的診斷十分重要。

1.數(shù)控車床的構(gòu)成與基本工作原理

詳細地了解數(shù)控車床的基本構(gòu)成及其工作原理,是提高數(shù)控車床故障的分析診斷能力的必要條件。下圖是數(shù)控車床加工工件的過程圖。

在數(shù)控車床上加工工件時,操作者首先根據(jù)零件圖制定出加工方案,編寫出零件加工程序,然后在控制裝置編輯狀態(tài)(EDIT)下,輸入加工程序,存入數(shù)控裝置的存儲器中。數(shù)控裝置對信息代碼進行譯碼、寄存,經(jīng)處理和運算,把結(jié)果以數(shù)字信號的形式分配給機床各坐標的伺服機構(gòu)。由數(shù)控裝置發(fā)出的信號,通過伺服機構(gòu)經(jīng)傳動裝置驅(qū)動機床各運動部件,使機床按規(guī)定的順序、速度和位移量進行工作,從而加工出符合圖紙要求的零件。

2.常見故障介紹

按照數(shù)控車床發(fā)生故障的部件分類,我們一般把故障的類型分為以下兩大類。

2.1主機故障

數(shù)控車床的主機部分包括機械、冷卻、、液壓等裝置。常見的主機故障有以下幾種。

2.1.1功能性故障是指在工件加工精度方面所出現(xiàn)的故障,表現(xiàn)為加工精度不穩(wěn)定,加工誤差大,運動反向誤差大,工件表面粗糙度高。

2.1.2動作型故障是指機床各種動作故障,表現(xiàn)為主軸不轉(zhuǎn)動,工件夾不緊,刀架轉(zhuǎn)動失調(diào),等等。

2.1.3結(jié)構(gòu)型故障是指主軸發(fā)熱,主軸箱噪聲大,產(chǎn)生切削振動,等等。

2.1.4使用型故障是指使用及操作不當引起的故障,如過載引起的機件損壞、撞車等。

2.2電氣故障

數(shù)控機床的電氣故障可一般可分為弱電故障和強電故障。弱電故障主要指CNC裝置、伺服單元、輸入和輸出裝置、檢測裝置等電子電路發(fā)生故障;強電故障是指繼電器、接觸器、開關(guān)、熔斷器、電源變壓器、電動機、電磁鐵、行程開關(guān)等電氣元器件及其所組成的電路發(fā)生故障。

3.常見故障的診斷

3.1常用的診斷方法

數(shù)控車床出現(xiàn)故障后,我們要從主機和電氣兩方面進行分析,先判斷出到底是主機故障還是電氣故障,再深入分析、檢查,找出故障點,最后予以排除。

3.1.1對設(shè)備維修人員的要求

維修人員須具備一定的專業(yè)素質(zhì)。對特定的維修對象,維修人員首先要分解掌握系統(tǒng)每一部分的工作原理和車床的機械結(jié)構(gòu);其次要了解設(shè)備的操作方法,動作順序;最后就是對可能造成故障的各種因素進行全面分析并進行實際檢查維修。每次維修后應(yīng)建立詳細的設(shè)備檔案,記錄好故障發(fā)生的時間、現(xiàn)象,以及故障分析、診斷方法、排除故障的方法,如有遺留問題也應(yīng)詳盡記錄,這樣不僅能使每次故障都有據(jù)可查,而且可積累維修經(jīng)驗,為以后的故障維修打好基礎(chǔ)。

3.1.2主機故障的診斷

對于常見的主機故障,診斷的方法比較多,如利用先進測試手段的“現(xiàn)代診斷技術(shù)”和傳統(tǒng)的“實用診斷技術(shù)”等。

3.1.2.1實用診斷技術(shù)

此診斷是由維護人員通過自己的感覺器官和經(jīng)驗對數(shù)控機床的故障進行診斷。運用實用診斷技術(shù)的診斷過程因故障類型而異,各種方法無先后之分,可穿插或同時進行,應(yīng)綜合分析,方能取得更好的效果。

實用診斷技術(shù)不需要復(fù)雜昂貴的儀器,可隨時隨地進行診斷,且快速、便捷、準確性較高,特別適合對機床進行初步診斷。

3.1.2.2現(xiàn)代診斷技術(shù)

此診斷是利用診斷儀器和數(shù)據(jù)處理對機床機械裝置的某些特征參數(shù),如振動、噪聲和溫度等進行測量,將測量值與規(guī)定的正常值進行比較,以判斷機械裝置的工作狀態(tài)是否正常,從而對機械裝置的運行狀態(tài)進行預(yù)報和預(yù)測;并可進一步對機械裝置的故障原因、部位和故障的嚴重程度進行定性和定量的分析。利用現(xiàn)代診斷技術(shù)可在機械裝置發(fā)生故障的初期,及時發(fā)現(xiàn)故障的部位,并進行維護,從而可避免機械零件的進一步損壞?，F(xiàn)代診斷技術(shù)如今已得到了不斷的推廣和應(yīng)用。

3.1.3電氣系統(tǒng)故障的診斷

對于數(shù)控車床的電氣系統(tǒng)的故障,其調(diào)查、分析與診斷故障的過程,也就是故障的排除過程,因此其故障診斷的方法就特別重要。下面簡單介紹一些常用的診斷方法。

3.1.3.1直觀法

主要采用目測、手摸、通電等方法。

3.1.3.2自診斷功能法

利用數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能,給出報警信息,指示故障的大致起因。

3.1.3.3交換法

將相同的模塊和單元互相交換,觀察故障轉(zhuǎn)移的情況,從而快速確定故障的部位。

3.1.3.4儀器測量比較法

當系統(tǒng)發(fā)生故障后,采用常規(guī)電工檢測儀器,對故障部分的電壓、電源、脈沖信號等進行實測,將正常值與故障時的值相比較,可以分析出故障的原因與所在部位。

3.1.3.5敲擊法

數(shù)控系統(tǒng)由各種電路板組成,每塊電路板上有很多焊點,任何虛焊或接觸不良都可能出現(xiàn)故障可用絕緣物輕輕敲打有虛焊或接觸不良的疑點處,若故障出現(xiàn),則故障很可能就在敲擊的部位。

上述幾種方法同時采用,進行故障綜合分析,可快速診斷出故障的部位,從而能快速排除故障。

3.2故障診斷的原則

故障的診斷是排除數(shù)控車床故障非常重要的階段。在進行故障的診斷時應(yīng)遵循以下原則。

3.2.1先外部后內(nèi)部

現(xiàn)代數(shù)控機床本身的故障率已變得越來越低,大部分故障的發(fā)生是非系統(tǒng)本身原因引起的。維修人員應(yīng)由外向內(nèi)逐一排查,盡量避免隨意啟封、拆卸,否則會擴大故障,使機床精度喪失、性能降低。

3.2.2先主機后電氣

一般來說,主機故障較易發(fā)覺,而數(shù)控系統(tǒng)與電氣故障的診斷難度較大。從實際經(jīng)驗來看,數(shù)控機床的故障中有很大部分是由于主機部分的失靈而引起的。所以在故障檢修之前,首先應(yīng)注意排除機械性的故障,這樣往往可以達到事半功倍的效果。

3.2.3先靜態(tài)后動態(tài)

在車床斷電的靜止狀態(tài)下,通過了解、觀察、測試、分析,確認通電后不會造成故障擴大或發(fā)生事故,方可給車床通電。在運行狀態(tài)下,進行動態(tài)的觀察、檢驗和測試,查找故障。而對通電后可能會發(fā)生破壞性故障的,必須先排除危險后,方可通電。

3.2.4先簡單后復(fù)雜

當出現(xiàn)多種故障互相交織,應(yīng)先解決容易的問題,后解決難度較大的問題。簡單問題解決后,難度大的問題也可能變得容易。

3.2.5先一般后特殊

在排除某一故障時,要先考慮最常見的可能原因,然后分析很少發(fā)生的特殊原因。

4.實例分析

故障一:程序運行結(jié)束刀具不回零點。

(1)故障原因分析:上述故障可能是控制系統(tǒng)故障所致。刀具在進給或在加工時,電機運轉(zhuǎn)速度較低,而程序回零點時,則要求快速退回。電機高速運行,需采用高壓驅(qū)動電源,使輸出轉(zhuǎn)矩增大?？刂聘邏狠敵鲭娫摧敵龅挠幸粋€開關(guān)三極管,當開關(guān)三極管損壞后,高速回零點時高壓電源打不開,電機輸出轉(zhuǎn)矩不夠,致使刀具回不到零點。

(2)故障處理:更換開關(guān)三極管。

故障二:數(shù)控機床加工的工件尺寸誤差很大。

(1)故障原因分析:發(fā)生上述故障可能的原因有:絲杠或者絲母與車床連接松動,空走時沒有吃刀阻力,溜板運行正常,加工時切削阻力增大,若絲杠或絲母與車床連接松動,會造成加工的工件尺寸漂移;X軸、Z軸絲杠反向間隙過大,也會造成工件尺寸漂移;電動刀架故障也會造成工件尺寸漂移。

(2)故障處理:先檢查絲杠或者絲母與車床連接部位,若松動,緊固連接部分。再檢查X軸、Z軸絲杠反向間隙,重新調(diào)整并確定間隙。還要檢查刀架鎖緊裝置及刀架控制箱,最后根據(jù)情況予以排除。

5.結(jié)語

數(shù)控車床是高度機電一體化的設(shè)備,數(shù)控車床所產(chǎn)生的故障種類繁多,其原因也往往比較復(fù)雜。因此,我們必須對出現(xiàn)的故障進行廣泛的研究,探索故障發(fā)生的規(guī)律,并采取有效的診斷方法。在今后的工作中,我們必須不斷研究、深入探討,只有這樣才能不斷提高數(shù)控車床的故障診斷技術(shù)。

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[8]夏慶觀.數(shù)控機床故障診斷與維修[M].北京.高等教育出版社,2002.

篇4

關(guān)鍵詞：數(shù)控；多系統(tǒng)；車床；教學(xué)資源；職業(yè)教育

1 研發(fā)的背景

數(shù)控技術(shù)相關(guān)專業(yè)，強調(diào)先進技術(shù)的應(yīng)用和實踐作業(yè)的操作能力，這些要求決定了數(shù)控技術(shù)專業(yè)從業(yè)人員不僅需要扎實的理論基礎(chǔ)，更應(yīng)具有實際的動手操作能力，并且應(yīng)具備專業(yè)以外的能力。于是，素質(zhì)全面的技能型人才培養(yǎng)方式尤為重要。經(jīng)調(diào)研，部分院校數(shù)控專業(yè)在教學(xué)條件方面，都存在以下這些問題：（1）設(shè)備數(shù)量種類配比不合理，學(xué)生實際操作機床的時間少。（2）如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。（3）一體化教學(xué)環(huán)境如何建設(shè)。

作為技能型人才培養(yǎng)的職業(yè)院校，應(yīng)該適應(yīng)市場需求，以企業(yè)對多系統(tǒng)小型數(shù)控車床加工技術(shù)的畢業(yè)生的能力要求為依據(jù)，結(jié)合職業(yè)院校學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)與技能水平，開設(shè)相應(yīng)的多系統(tǒng)小型數(shù)控車床加工技術(shù)課程，使學(xué)生具備操作多系統(tǒng)小型數(shù)控車床加工的技術(shù)，達到企業(yè)的生產(chǎn)需求。

2 研發(fā)意義

市場上工業(yè)級數(shù)控機械類設(shè)備價格高、耗材多、安全性差，造成部分學(xué)校買不起、用不起、擔不起的情況，直接影響專業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。據(jù)此提出基于小型多系統(tǒng)數(shù)控機床構(gòu)建低碳環(huán)保型數(shù)控實訓(xùn)的共同開發(fā)升級項目，將小型的具有加工能力的多系統(tǒng)數(shù)控機床搬入教室，構(gòu)建理實一體化的教學(xué)環(huán)境。小型的數(shù)控機床主軸功率小，降耗低，可以極大地降低采購成本，節(jié)約能源消耗，響應(yīng)國家低碳節(jié)能的政策，使教學(xué)過程變得更加直觀，學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)知識后，可以直接的進行實操，能夠更深入地獲取知識；機床與課室一體化，學(xué)生為主老師為輔，以完成任務(wù)的形式來加強學(xué)生多動手的教學(xué)模式，真正做到了理實一體化的教學(xué)；基于以上情況計劃與合作企業(yè)共同升級開發(fā)多系統(tǒng)數(shù)控平臺，可讓學(xué)生在一臺機床上就能操作華中、法那科、西門子、三菱四種數(shù)控系統(tǒng)，不僅便于老師教學(xué)，增加了學(xué)生的知識面，同時也可提高學(xué)生的實操技能，因此，多系統(tǒng)小型數(shù)控車床的研發(fā)將具有是深遠影響。

3 研發(fā)界定

本課題的研發(fā)對象為職業(yè)院校數(shù)控專業(yè)在多系統(tǒng)小型數(shù)控車床項目升級及教學(xué)研發(fā)的問題。鑒于多系統(tǒng)小型數(shù)控車床在實踐教學(xué)中的重要地位和作用，以及多軸系統(tǒng)對職業(yè)院校專業(yè)建設(shè)和發(fā)展的意義，本課題的研發(fā)題目為“多系統(tǒng)小型數(shù)控車床升級改造項目研發(fā)”，針對的是華中數(shù)控、FANUC、西門子、三菱四個系統(tǒng)。

4 研發(fā)目標

在項目研發(fā)中，來自企業(yè)的專家擔任兼職教師，引導(dǎo)學(xué)生如何實現(xiàn)各類主流系統(tǒng)間的靈活轉(zhuǎn)化，通過此種方式不僅提高學(xué)生理論水平和實操技能，而且又在教師有目的的引導(dǎo)下，培養(yǎng)了合作、解決問題等綜合能力。對在教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題以及學(xué)生在學(xué)習(xí)與實踐過程中存在的不足加以適時研究與總結(jié)，積極尋找解決辦法，以求在校企合作的模式下，培養(yǎng)出一批能夠滿足數(shù)控車床各類系統(tǒng)崗位需求的技能型人才，真正實現(xiàn)多元化技能型人才培養(yǎng)的目標。

5 課題發(fā)主要內(nèi)容

（1）數(shù)控車床技術(shù)現(xiàn)狀分析。（2）職校數(shù)控專業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。（3）職校數(shù)控類專業(yè)課程設(shè)置。（4）職校數(shù)控專業(yè)畢業(yè)學(xué)生的就業(yè)。（5）職校對數(shù)控專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)目標理解。（6）對各職校數(shù)控專業(yè)實訓(xùn)室建設(shè)規(guī)劃。（7）多系統(tǒng)小型數(shù)控車床的開發(fā)升級內(nèi)容。

重點：多系統(tǒng)小型數(shù)控車床的開發(fā)升級內(nèi)容。難點：華中數(shù)控、FANUC、西門子、三菱小型數(shù)控車床的設(shè)計原理、編程語言、數(shù)據(jù)接品技術(shù)、開發(fā)系統(tǒng)的技術(shù)方法和應(yīng)用。創(chuàng)新點：（1）以企業(yè)對數(shù)控技能人才的要求為依據(jù)，按照企業(yè)的崗位設(shè)置，開發(fā)符合職校數(shù)控專業(yè)教學(xué)的核心課程。（2）1臺多系統(tǒng)機床相當于4臺單一系統(tǒng)機床，便于老師教學(xué)，增加學(xué)生的知識面和技能。

6 課題研發(fā)方法

6.1 調(diào)查分析法和問卷調(diào)查法

就企業(yè)發(fā)展前景、生產(chǎn)現(xiàn)狀、用人需求及畢業(yè)生就業(yè)現(xiàn)狀等方面進行調(diào)查研發(fā)和論證，掌握充分事實依據(jù)前提下，制定計劃、采取措施、提高課題實施的針對性和實效性。深入先進制造類企業(yè)進行行業(yè)調(diào)查，獲得行業(yè)發(fā)展的第一手資料；深入同類院校了解數(shù)控類專業(yè)教學(xué)方法及課程設(shè)置，獲得教學(xué)案例及教學(xué)改革的資料。

6.2 文獻查閱法和經(jīng)驗總結(jié)法

根據(jù)本課題研發(fā)的目標和內(nèi)容，收集相關(guān)資料、查閱相關(guān)政策法規(guī)、了解其他學(xué)科實踐性教學(xué)方法的最新理論，檢索國內(nèi)外已有的教育科研成果。學(xué)習(xí)、借鑒他人的成功經(jīng)驗，從他人的經(jīng)驗心得中得到啟發(fā)，形成自己較完善的教育理念，并提供充實可靠的理論支持，有效地推進課題研發(fā)進程，提高研發(fā)效率。

7 課題研發(fā)主要過程

（1）成立項目小組：為了順利完成此次項目的研發(fā)，成立了由專業(yè)教師及企業(yè)專家組成的項目小組。（2）編寫設(shè)計開發(fā)升級的思路與大綱。根據(jù)調(diào)研情況編寫《多系統(tǒng)小型數(shù)控車庫開發(fā)升級大綱》和《多系統(tǒng)小型數(shù)控車庫開發(fā)升級思路》，合作企業(yè)負責(zé)提供收集及提供各個開發(fā)過程中需要的數(shù)據(jù)、市場反映等有效數(shù)據(jù)、分析各系統(tǒng)之間的區(qū)別情況，為項目產(chǎn)品開發(fā)人提品支持策略、對大綱和思路提出指導(dǎo)意見和提升意見。（3）邀請企業(yè)專家召開研討會。對整個多系統(tǒng)小型數(shù)控車床的研討會進行策劃、主導(dǎo)、參與討論和總結(jié)。并要求企業(yè)技術(shù)骨干協(xié)助對整個會議進行策劃，召開研討會。論證多系統(tǒng)小型數(shù)控車庫開發(fā)升級的可行性。（4）確定開發(fā)思路與大綱。通過與專家溝通交流的研討會后，總結(jié)理清設(shè)計開發(fā)思路，對《多系統(tǒng)小型數(shù)控車庫開發(fā)升級大綱》和《多系統(tǒng)小型數(shù)控車庫開發(fā)升級思路》修改和定稿，專家審核提出指導(dǎo)和提升意見。（5）材料準備與預(yù)算。根據(jù)升級大綱和思路建設(shè)方案確定需要的原小型數(shù)據(jù)車床、材料、配件和耗材清單及預(yù)算，校企合作企業(yè)提供匹配的原小型數(shù)據(jù)車床、材料、配件和提供相關(guān)的耗材。（6）企業(yè)專家與專業(yè)教師互相培訓(xùn)。對華中數(shù)控、FANUC、西門子、三菱小型數(shù)控車床的設(shè)計原理、編程語言、數(shù)據(jù)接品技術(shù)、開發(fā)系統(tǒng)的技術(shù)方法和應(yīng)用等不太熟悉，需要企業(yè)專家和專業(yè)教師互相培訓(xùn)。

8 課題研發(fā)成果

（1）配備多系統(tǒng)操作界面，實現(xiàn)華中數(shù)控、FANUC、西門子、三菱四種系教學(xué)。（2）體積小，占地小、 消耗小、資資源占用少、安全性能高、便于教學(xué)。（3）可用于儀表、手表等行業(yè)小型零件加工。

9 研發(fā)設(shè)想

對于校企合作模式、專業(yè)方向建設(shè)等方面的工作仍將繼續(xù)進行，特別是項目研發(fā)中所涉及的數(shù)控加工方向的數(shù)控機床編程與調(diào)試等技術(shù)，項目組將會繼續(xù)關(guān)注和研發(fā)下去，不斷創(chuàng)新完成系統(tǒng)性的升級改造。

參考文獻

篇5

    1內(nèi)圓弧曲面工件的工藝特點

    常見的內(nèi)圓弧曲面工件根據(jù)外形不同,可總結(jié)為3類:方形外形內(nèi)圓弧曲面工件、旋轉(zhuǎn)面外形內(nèi)圓弧曲面工件和復(fù)雜外形內(nèi)圓弧曲面工件。其工藝特點及常用加工設(shè)備分析如表1所示[4-6]。由表1知,內(nèi)圓弧曲面工件的加工設(shè)備選用總體分兩類:復(fù)雜外形或方形外形內(nèi)圓弧曲面工件,在普通或數(shù)控的車床、銑床和加工中心加工,但需用專用夾具裝夾;而旋轉(zhuǎn)面外形內(nèi)圓弧曲面工件主要在車床上加工,通用夾具裝夾即可。文中以加工旋轉(zhuǎn)面外形內(nèi)圓弧曲面工件———電飯煲發(fā)熱盤為例,設(shè)計專用數(shù)控車床,實現(xiàn)高效率、高精度、低成本的加工目的。若要加工其余兩類內(nèi)圓弧曲面工件,則配用專用夾具裝夾,能達到同樣的加工效果。

    2內(nèi)圓弧曲面工件實例加工工藝分析

    以電飯煲發(fā)熱盤工件為例,分析旋轉(zhuǎn)面外形內(nèi)圓弧曲面工件的加工工藝。

    2.1碗形發(fā)熱盤的結(jié)構(gòu)特點碗形發(fā)熱盤的結(jié)構(gòu)如圖1所示。碗形發(fā)熱盤是由兩內(nèi)圓弧面(R650和R40)組成碗形托面的旋轉(zhuǎn)面外形內(nèi)圓弧曲面工件。加工的部位是兩內(nèi)圓弧面、兩內(nèi)孔面、外圓柱面及端面等。碗型發(fā)熱盤選用的毛坯是鋁材精鑄鑄件,各部分加工尺寸精度按IT7要求,各加工表面要求加工紋理清晰美觀,內(nèi)圓弧面粗糙度值要。

    2.2加工工藝分析由以上結(jié)構(gòu)分析知,此工件適合用車床類設(shè)備加工,加工難點是R650和R40兩內(nèi)圓弧面。根據(jù)工件特點,可選擇的常用設(shè)備有普通車床、專用液壓車床,數(shù)控車床。在普通車床上加工,需要靠模配合才能完成內(nèi)圓弧面的切削,換刀時間長,車床轉(zhuǎn)速低,加工效率不高,同時精度也低;在液壓專用車床上加工,具有針對性,設(shè)有復(fù)合專用刀架,換刀時間短,加工效率高,加工精度高,但加工穩(wěn)定性差,轉(zhuǎn)速低,且一套復(fù)合專用刀架只適合一種尺寸的工件加工,加工范圍小[2];使用數(shù)控車床加工,可用通用夾具,轉(zhuǎn)速高,加工精度高、穩(wěn)定,通用性好,但和專用車床比較,換刀時間長,效率低,因而加工成本高。因此需設(shè)計一種綜合液壓專用車床和數(shù)控車床優(yōu)點的專用數(shù)控車床,使其具有高轉(zhuǎn)速、高效率、高精度、穩(wěn)定性好等特點,適合高精度、大批量生產(chǎn)需要。

    3專用數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)組成及工作原理

    3.1專用數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)組成專用數(shù)控車床和普通數(shù)控車床的區(qū)別是功能上具有針對性,因而在結(jié)構(gòu)上主要滿足被加工的對象。圖2所示是為了加工圖1所示的發(fā)熱盤而設(shè)計的專用數(shù)控車床。由床身機架,主軸驅(qū)動部件,縱、橫向進給伺服系統(tǒng),排式刀架,電動機,皮帶輪傳動副及數(shù)控系統(tǒng)等部分組成。此專用數(shù)控車床由電動機帶動主軸副旋轉(zhuǎn),主軸轉(zhuǎn)速為變頻調(diào)速,縱、橫向進給伺服系統(tǒng)驅(qū)動排式刀架實現(xiàn)縱、橫向進給運動。主軸電機為交流伺服電機,功率為5.5~7.5kW,主軸最高轉(zhuǎn)速4500r/min,排式刀架縱向行程150mm,橫向行程400mm,主軸中心高200mm。該機床性能穩(wěn)定,切削效率高,每件切削時間35~40s。結(jié)構(gòu)組成框圖和結(jié)構(gòu)簡圖如圖2和圖3所示。該設(shè)備是一個由機械系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)組成的機電一體化集成系統(tǒng),其特點是工作臺橫向行程較長,而縱向行程較短,同時刀架的結(jié)構(gòu)不是常用的方刀架或轉(zhuǎn)塔式刀架,而采用了排式刀架。主軸采用了電主軸,主傳動機構(gòu)簡單且剛性好,主軸轉(zhuǎn)速高,整臺專機的最大特點是剛性好、工作平穩(wěn)、直線換刀、切削效率高、加工精度高。

    3.2專用數(shù)控車床的工作原理和普通數(shù)控車床的工作原理一樣,首先編制好加工程序,輸入數(shù)控裝置,再由數(shù)控裝置控制機床的主軸轉(zhuǎn)動,縱、橫向進給運動,刀具的啟停,冷卻液的開啟等[5]。框圖如圖4所示。文中重點討論專用車床的機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計,有關(guān)強電及數(shù)控系統(tǒng)部分和普通數(shù)控系統(tǒng)相似,不詳細介紹。

    4專機的關(guān)鍵技術(shù)

    4.1主軸驅(qū)動部件設(shè)計主軸驅(qū)動部件完成主運動,由電機、皮帶輪、卸荷裝置及主軸副構(gòu)成,改傳統(tǒng)用主軸箱為主軸副結(jié)構(gòu),改善零件加工工藝及裝配工藝,從而提高零件精度及安裝精度[7]。選40Cr材料制作主軸,毛坯件經(jīng)鍛打后通過二次退火,并在精加工工序前進行時效振動,完全消除工件的內(nèi)應(yīng)力,采用專用工裝在精密磨床上進行精加工,使主軸關(guān)鍵部位同軸度小于0.005mm[8-9]。主軸軸承選用精度為5級的軸承30316(前端)和N312(后端)。組裝后檢測,主軸軸端空載運轉(zhuǎn)時徑向、端面跳動都在0.01~0.015mm,運行平穩(wěn)。電機通過皮帶輪把運動傳給主軸,其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍為100~4500r/min。主軸部件結(jié)構(gòu)如圖5所示。

    4.2進給運動執(zhí)行部件設(shè)計該專用數(shù)控車床的進給運動執(zhí)行部件完成進給運動。由縱向進給、橫向進給部件組成,縱向進給部件由床身和大拖板組成,和普通機床結(jié)構(gòu)類似。而橫向進給部件由橫向工作臺、排刀架組成,如圖6所示[6-7]。進給運動執(zhí)行部件主要完成縱橫向進給運動,為了適應(yīng)工件加工的實際情況,其縱向行程設(shè)置為150mm,橫向行程設(shè)計為400mm。如圖1所示工件,要求所有配置的刀具一次性裝好,工作時有順序地切削,橫向進給運動部件設(shè)計成帶T型槽的工作臺形式,排刀架在其上安裝,位置靈活,可根據(jù)實際需要前后、左右調(diào)整。圖7是加工圖1所示工件的刀架布置平面圖。圖中的刀具1為加工端面、內(nèi)圓弧及50mm內(nèi)孔刀具,刀具2為加工44mm內(nèi)孔及端面刀具,刀具3為外圓車刀。

    4.3數(shù)控專用車床的工作過程該專用車床選用廣州數(shù)控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的980T數(shù)控車床系統(tǒng),工作時由數(shù)控裝置發(fā)出指令,伺服驅(qū)動接收指令并通過同步帶輪驅(qū)動滾珠絲杠,滾珠絲杠帶動工作臺左右運動,同時刀具完成對工件相應(yīng)部位的切削。如圖7所示,加工圖1所示工件的過程為:工件和刀具安裝好并對好刀后,啟動機床,輸入程序,運行程序,電機轉(zhuǎn)動,刀具2縱向移動先加工44內(nèi)孔,徑向退刀5mm,刀具3接觸外圓,工作臺向外縱向移動完成外圓切削,繼續(xù)退刀至2號刀離開工件端面,工作臺移動,1號刀切削端面,接著進刀車削50內(nèi)孔,切削內(nèi)圓弧曲面,退刀,完成工件的加工,加工時間為35s/件。

    4.4專機使用效果該設(shè)備已在廣東茂名市凱星達電器有限公司使用,生產(chǎn)圖1所示的電飯煲發(fā)熱盤,月生產(chǎn)量5萬件/臺,主軸轉(zhuǎn)速3500r/min,內(nèi)圓弧曲面粗糙度Ra1.6~6.3,表面光滑,不出現(xiàn)刀痕,連續(xù)工作不需要調(diào)整機床,且尺寸精度保持恒定,控制在IT7范圍內(nèi)。使用效果說明該機床加工效率高,自動化程度高,精度穩(wěn)定,勞動強度低。

篇6

關(guān)鍵詞： 數(shù)控車床； 機械工業(yè)； 螺紋類零件； 加工步驟

中圖分類號： TG62 文獻標識碼： A 文章編號： 1009-8631（2012）（11-12）-0032-01

1 引言

先進的技術(shù)裝備與先進的制造技術(shù)在國民經(jīng)濟中起著重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是機械制造與微機技術(shù)的緊密結(jié)合，使現(xiàn)代制造技術(shù)和制造系統(tǒng)向著高度的自動化、集成化和智能化的方向發(fā)展，機械工業(yè)是基礎(chǔ)工業(yè)，機械制造技術(shù)是機械工業(yè)為國民經(jīng)濟各部門提品和技術(shù)裝備的重要手段，因此，機械工業(yè)技術(shù)裝備的提高對制造質(zhì)量、勞動效率和經(jīng)濟效益都有直接影響。機械制造技術(shù)發(fā)展的長遠目標是：不斷提高產(chǎn)品的制造質(zhì)量，提高加工效率，降低成本，現(xiàn)代機械制造技術(shù)發(fā)展的趨勢可以歸納為以下幾點：

1.1向更高精度的方向發(fā)展；

1.2向高速度、高效率、自動化、特別是向數(shù)控化、柔性化和集成化的方向發(fā)展；

1.3向少切削和非傳統(tǒng)加工的方向發(fā)展。

為了適應(yīng)現(xiàn)代化機械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢，實現(xiàn)加工制造過程高度自動化、柔性化和集成化，數(shù)控技術(shù)在生產(chǎn)各個部門得到了廣泛應(yīng)用，隨著科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展，機械制造技術(shù)發(fā)生了深刻的變化，傳統(tǒng)的普通加工設(shè)備已難以適應(yīng)市場對產(chǎn)品多樣性的要求，難以適應(yīng)市場競爭的高效率、高質(zhì)量的要求，而以數(shù)控技術(shù)為核心的現(xiàn)代制造技術(shù)，以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)，將傳統(tǒng)的機械制造技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感測量技術(shù)、信息處理技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)有機結(jié)合在一起，構(gòu)成高度信息化、高度柔性化、高度自動化的制造系統(tǒng)。

2 螺紋零件的加工原理簡介

在機器和部件中，螺紋零件廣泛用來聯(lián)接和傳動。螺紋是在圓柱和圓錐表面上沿螺旋線形成的具有相同剖面形狀的連續(xù)凸起（牙）。螺紋加工方法較多，通常在在車床和銑床上加工。螺紋的種類有多種：固定螺距螺紋和變螺距螺紋，單線螺紋和多線螺紋，外螺紋和內(nèi)螺紋等。利用數(shù)控車床在原有螺旋線上進行螺紋加工的對刀方法是螺紋累零件加工的常用方法之一。車削加工是機械加工中應(yīng)用最為廣泛的方法之一，主要用于回轉(zhuǎn)類零件的加工，車床是完成車削加工的裝備。車削加工的主運動通常是工件的旋轉(zhuǎn)運動，進給運動通常由刀具的直線移動來實現(xiàn)。螺紋加工是車床的基本功能之一。

3 數(shù)控車床加工螺紋零件的步驟

在數(shù)控車床中加工螺紋時，其加工進給不是采用機械傳動鏈實現(xiàn)的，而是通過主軸編碼器數(shù)控系統(tǒng)進給驅(qū)動裝置進給電機絲桿刀架刀具來實現(xiàn)螺紋加工。數(shù)控系統(tǒng)依據(jù)檢測到的主軸旋轉(zhuǎn)信號，控制電動機的進給，實現(xiàn)車螺紋所要求的比例關(guān)系，切削出符合要求的螺紋。為此應(yīng)解決3個問題：首先主軸轉(zhuǎn)一圈，刀架帶動螺紋車刀在Z向精確地移動一個螺距t；其次螺紋加工一般要經(jīng)過多次切削才能完成，為了防止亂扣，每次進刀的位置必須相同；最后切削多頭螺紋時，應(yīng)能精確分度。為解決這3個問題，，數(shù)控車床是采用增量式光電編碼器為主軸脈沖發(fā)生器，安裝于車床的主軸箱內(nèi)，由主軸經(jīng)過齒輪或同步齒形帶驅(qū)動，實現(xiàn)1∶1的傳動。主軸旋轉(zhuǎn)時，編碼器與主軸同步旋轉(zhuǎn)，同時發(fā)出與主軸轉(zhuǎn)角相對應(yīng)的脈沖信號，發(fā)出的這個信號是控制螺紋加工時刀具運動的重要信號。增量式光電編碼器是一種將角位移轉(zhuǎn)換成對應(yīng)數(shù)字脈沖信號，集傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換于一體的數(shù)字式測角儀，其輸出的脈沖信號均為TTL電平，可與計算機接口電路兼容，增量式光電編碼器主要由光電盤、光電元件、聚光鏡以及發(fā)光源等組成。光電元件A和B錯開90°安裝，當光電盤旋轉(zhuǎn)一個節(jié)距時，在光源照射下，光電元件A和B得到波形輸出，為具有90°相位差的正弦波，經(jīng)放大整形A相和B相可得到具有90°。相位差的輸出方波。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)A相和B相的相位關(guān)系判別編碼器的旋轉(zhuǎn)方向，從而獲得車床主軸的旋轉(zhuǎn)方向。C相產(chǎn)生的脈沖作為基準脈沖，稱為零位脈沖。編碼器旋轉(zhuǎn)一圈，在固定位置C相產(chǎn)生一個零位脈沖，此脈沖信號可作為螺紋多次切削加工的同步控制信號。車削螺紋時，主軸轉(zhuǎn)一圈，編碼器C相產(chǎn)生一個零位脈沖同步信號，在每次開始進刀切削前，掃描C相同步信號。數(shù)控系統(tǒng)檢測到C相信號到來時開始切削，否則處于等待狀態(tài)。這樣就保證每次切削的初始位置在被加工工件圓周的某一定點位置上，防止了多次切削亂扣現(xiàn)象發(fā)生。對多頭螺紋的切削，可以將A相信號與C相信號結(jié)合起來進行多頭的分度。設(shè)主軸轉(zhuǎn)一圈A相輸出N個脈沖，若切削k頭螺紋，則按N/k分度。其具體實施是，第一條螺紋以C相信號作為切削開始點切削完成后，切削第二條螺紋時，掃描到C相信號后，再接著掃描A相信號的第N/k個脈沖，以此位置作為第二條螺紋的切削開始點。依次類推，切削k條螺紋時，依據(jù)C相信號和A相的（k一1）?（N/k）個脈沖處作為切削開始點，直到k條螺紋全部切削完成。主軸脈沖發(fā)生器與主軸同步旋轉(zhuǎn)，數(shù)控系統(tǒng)可根據(jù)螺紋導(dǎo)程t和主軸脈沖信號，控制刀具在Z方向進給，以確保主軸轉(zhuǎn)一圈，刀具在Z向進給一個螺距，其原理是將對應(yīng)主軸每轉(zhuǎn)的編碼器A相脈沖數(shù)N與對應(yīng)螺距t所需的進給脈沖當量數(shù)L的比值N/L（由數(shù)控系統(tǒng)計算）作為計數(shù)常數(shù)，存入計數(shù)器中。車削螺紋時主軸旋轉(zhuǎn)，數(shù)控系統(tǒng)每接受到主軸編碼器送來的（N/L）值個A相脈沖，就發(fā)出一個進給脈沖，使刀具沿Z方向進給燈L，這樣就實現(xiàn)了主軸轉(zhuǎn)一圈，螺紋車刀精確地Z向進給一個螺距。數(shù)控車床進行螺紋加工時。車床主軸以某一固定速度帶動工件旋轉(zhuǎn)，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)螺紋切削工藝流程首先將刀架移動到某一固定坐標位置，然后發(fā)出X方向切削進給命令開始螺紋加工工作循環(huán)。循環(huán)第1步：刀架沿X方向進給到達切削位置。此時Z向伺服控制器等待由主軸編碼器發(fā)來的零脈沖同步信號，刀架的X、Z伺服控制器均處于電氣鎖零定位狀態(tài)刀架靜止不動。第2步：CNC收到主軸編碼器零位脈沖，Z向伺服控制器立即起動刀架，按數(shù)控系統(tǒng)發(fā)來的由主軸編碼器A、B脈沖和螺距及螺紋長度計算出的Z向進給運動速度和位移量，進行螺紋切削加工。第3步：到達螺紋長度坐標時，Z向伺服立即制動停止，同時X向伺服驅(qū)動刀架快速退出。第4步：Z向伺服驅(qū)動刀架退回到加工起始坐標位置，準備進入下一工作循環(huán)。為獲得較高螺紋加工精度，一般需進行多次循環(huán)。每一循環(huán)中四點的Z坐標不變，X坐標依次遞增一個該循環(huán)的切削深度增量。零位脈沖同步目的在于保證使各循環(huán)螺紋切削的刀具切入點保持一致。

4 結(jié)語

利用數(shù)控車床加工螺紋零件，在保證加工零件精準度的同時可以成倍提高加工效率，數(shù)控車床在對螺紋零件加工時可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)車床。

參考文獻：

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關(guān)鍵詞：數(shù)控車床 撞車原因 操作分析

中圖分類號：TG5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（c）-0073-01

數(shù)控車床的應(yīng)用越來越廣泛，已經(jīng)深入到了經(jīng)濟發(fā)展的各個產(chǎn)業(yè)。隨著數(shù)控車床的應(yīng)用，撞車事故也是屢見不鮮，成為數(shù)控車床發(fā)展中常見的問題。數(shù)控車床造價高昂，一旦發(fā)生撞車，就會使車床的刀具發(fā)生損害，嚴重的話會降低車床的精度，使得機床部分受損，甚至還會讓車床直接報廢。有的工人還因此付出了慘重的代價。提高車床的工作效率，降低車床的撞車率，已經(jīng)成為重點問題。

1 數(shù)控車床撞車原因分析

1.1 編程問題引起撞車

變成不當就會造成車床工作中的碰撞，引起撞車，主要有以下的原因。

第一，車削內(nèi)孔進退刀問題。在內(nèi)孔車刀加工工件的時候，使用G00指令直接移動到目標點，刀具就會發(fā)生碰撞。

第二，在加工溝槽結(jié)束實行退刀的時候，刀具需要快速退回，走斜線就會和零件臺階發(fā)生碰撞。在絕大部分的操作過程中，G00指令執(zhí)行的時候，刀具走折現(xiàn)，就會和工件發(fā)生碰撞。

第三，退刀的時候，沒有及時取消刀具補償。在系統(tǒng)工作中，一般都是先執(zhí)行補償命令。在執(zhí)行的過程中，要先恢復(fù)機床坐標以后才能執(zhí)行其他，這樣就會發(fā)生碰撞。

1.2 編程的數(shù)據(jù)不符合要求或者錯誤

一些數(shù)控車床使用的是小數(shù)點編程，小數(shù)點編程能夠避免刀具和工件的碰撞，但是在實際中，很有可能發(fā)生操作人員粗心，將小數(shù)點編程寫錯，或者是寫成了不符合要求的編程，就會導(dǎo)致撞車。

也有可能是操作人員混淆概念造成的撞車。例如：在G71、G72執(zhí)行中，要求單邊切深的切削深度，而很多人會把切削深度和直徑編程混淆，增加了切削深度，刀具在執(zhí)行過程中就會使得切深太大。這種后果很嚴重，打刀是最輕的，損害電動刀架會產(chǎn)生很嚴重的后果。

還有的操作人員理論不扎實，對于編程指令不熟悉，對G70、G71、G73等指令沒有明確的認識。尤其是在遇到G70和G73組合使用的時候，就會產(chǎn)生錯誤，造成刀具回程過程中發(fā)生和工件的碰撞。

1.3 換刀點位置不合適

換刀點選用有嚴格的原則，要選在尾座和工件之間的位置，靠近工件，工作的時候不能觸碰到尾座、工件和車床的任何位置。但是在實際中，經(jīng)常出現(xiàn)換刀點距離尾座、工件或者是機床部位太近的狀況，刀架很容易和機床、工件發(fā)生碰撞。

1.4 錯誤的回參考點方式

在實際中，操作人員忽略了操作面板的仔細觀察，操作過程中，不看屏幕，操作方式開關(guān)沒有選在正確的位置，而是放在了手動方式，這樣就會導(dǎo)致會參考點的坐標順序發(fā)生變化，率先回到了Z軸，造成了數(shù)控車床的碰撞。

1.5 操作不當造成的撞車

操作人員的操作手續(xù)也會影響數(shù)控車床的運行狀況。很多撞車都是由于操作人員操作不當造成的。操作人員不正當?shù)牟僮饔幸韵聨追N：（1）不在起始位置啟動程序。啟動程序的時候要將刀架放在原位啟動，在開始上班的時候，一般操作人員都會仔細檢查。發(fā)生故障很有可能是在中途暫停以后的啟動，這個時候操作人員沒有注意檢查，造成了撞車。（2）在刀架起始位置、程序中途位置啟動機床。這種方法會造成穿孔帶的機床中途暫停以后，沒有記住移動紙帶的位置；還有可能暫停以后，存儲程序運轉(zhuǎn)的數(shù)控機床沒有按下“復(fù)位”按鈕。（3）手動操作不正規(guī)，按下快速按鈕撒手的時候太慢，采用手動脈沖發(fā)生器移動刀具弄錯了方向，致使刀具撞上了工件。（4）由于沒有注意最長的刀具，在自動運轉(zhuǎn)和手動操作的時候，都很有可能發(fā)生撞車。（5）刀具補償值出入大。修正工件尺寸的時候，需要手動輸入刀具補償值，很容易出現(xiàn)粗心問題，致使刀具和工件發(fā)生碰撞。

1.6 刀具、設(shè)備、毛壞等原因造成的撞車

輸入刀具補償號的時候，調(diào)錯了或者是輸入錯了，都會導(dǎo)致刀具和工件撞車。若是毛壞太大，會造成很深的吃刀。設(shè)備因為年久或者缺少維護保養(yǎng)，也會發(fā)生刀片自動脫落、削倒突然損壞的現(xiàn)象。

2 數(shù)控車床防止撞車辦法

坐標值直接關(guān)系到刀具的運動軌跡，必須好好校對?？梢宰屢粋€人計算坐標值，另一個人校對的辦法避免，也可以將坐標紙放大進行校對。如果有模擬刀具運動軌跡的能力，最好是提前進行刀具運動軌跡模擬，這樣可以仔細的觀察到刀具的實際軌跡。

2.2 增強操作員的專業(yè)水平

操作員必須具備較高的專業(yè)水平，掌握編程方面的基礎(chǔ)理論知識，能夠仔細認真的完成編程過程中的細小操作，能夠熟練的掌握編程的要求和規(guī)則，熟記常見操作的數(shù)據(jù)，對于數(shù)控車床本身要有清楚的認識，熟悉車床的性質(zhì)和規(guī)格，仔細閱讀機床使用說明書，減少理論上的差錯。

編程直接影響了數(shù)控機床的操作過程，因此編程一定要進行詳細的校對工作。要將編程和內(nèi)存程序、穿孔帶、程序單校對、計算值校對都認真完成，必要時候可以讓兩個人實施多次校對，確保編程無誤。尤其是要注意編程中的小數(shù)點校對、正負值校對，避免數(shù)字上的差錯。

2.4 使用絕對位置檢驗器車床

絕對位置檢驗器車床最主要的特點是，即使刀架不在起始位置，也不會影響數(shù)控車床的啟動。這種先進的數(shù)控機床已經(jīng)應(yīng)用到了我國車床產(chǎn)業(yè)中，感應(yīng)同步器等設(shè)備的加入改進了原來車床的缺點，只要操作員在停止工作以后將機床放在跳步指令無效狀態(tài)，就可以了。再次進行啟動的時候，刀具即使不在原來的位置，也不會和工件碰撞，提高了車床的效率。

3 結(jié)語

致使數(shù)控車床發(fā)生撞車的原因很多，主要是編程和操作上的失誤引起的撞車。編程人員在編程過程中嚴肅認真，操作人員加強數(shù)控車床的專業(yè)技能，謹慎的進行操作，能夠有效的減少撞車發(fā)生的頻率，提高車床加工的效率。

參考文獻

[1] 薛君英.淺談數(shù)控機床加工過程中的“撞車”問題[J].裝備制造技術(shù)，2011（9）：52-53.

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[關(guān)鍵詞] 機床坐標系 機床參考點 工件坐標系 之間的關(guān)系

在多年的數(shù)控編程理論和實踐教學(xué)中，筆者發(fā)現(xiàn)，許多學(xué)生只注重數(shù)控編程的學(xué)習(xí)，而對坐標系的設(shè)置只是機械的照搬，對各坐標系的原理和它們之間的關(guān)系卻不求甚解，雖然經(jīng)常強調(diào)，但在思想上還是引不起足夠的重視，致使在實際使用的時候不知所措。

那么什么是機床坐標系？什么是機床原點？什么是機床參考點？它們與設(shè)置工件坐標系又有什么關(guān)系呢？

機床原點為機床上的一個固定點，也稱機床零點或機床零位。是機床制造廠家設(shè)置在機床上的一個物理位置，在數(shù)控車床上，一般設(shè)在主軸旋轉(zhuǎn)中心與卡盤后端面之交點處。以機床原點為坐標系原點在水平面內(nèi)沿直徑方向和主軸中心線方向建立起來的x、z軸直角坐標系，成為機床坐標系。建立機床坐標系，其目的（功能）有三：

一、機床坐標系是制造和調(diào)整機床的基礎(chǔ)

不論是普通車床還是數(shù)控車床，在車床硬件組裝和調(diào)試時，都必須首先建立一個工藝點（或坐標系），以此為基準來調(diào)整和修調(diào)一些工藝尺寸諸如機床導(dǎo)軌與主軸軸線的平行度、導(dǎo)軌與主軸的高度、尾座頂尖與主軸是否等高、主軸的徑向跳動量、軸向竄動量等等。這是一個固定點，這個工藝點一旦確定，一般不允許隨意變動。

二、建立機床與數(shù)控系統(tǒng)的位置關(guān)系

我們可以把數(shù)控車床分為三大模塊，一是數(shù)控系統(tǒng)（軟件），二是車床本體（硬件），三是被加工工件（浮動件）它們分別有三個坐標系，即程序坐標系、機床坐標系和工件坐標系。

數(shù)控機床上電后，三個坐標系并沒有直接的聯(lián)系，因此每次開機后無論刀架停留在機床坐標系中的任何位置，系統(tǒng)都把當前位置認定為(0，0)，這樣會造成坐標系基準的不統(tǒng)一，數(shù)控車床一般采用手動或自動方式讓機床回零點的辦法來解決這一問題。

其原理是將刀架運行到主軸旋轉(zhuǎn)中心與卡盤后端面之交點處（機床零點），這時溜板碰到了已預(yù)先精確設(shè)置好的行程開關(guān)或機械擋塊，信號即刻傳送到計算機系統(tǒng)，系統(tǒng)復(fù)位，此時crt上顯示系統(tǒng)已預(yù)設(shè)置好的x0.000、z0.000坐標值，使機床與系統(tǒng)建立了同步關(guān)系，也就是讓系統(tǒng)知道了機床零點的具體坐標位置，建立了測量機床運動坐標的起始點。此后crt上會適時準確地跟蹤刀架在機床坐標系中運動的每一個坐標值。

但是，由數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)分析可知，將刀架中心點（對刀參考點）運行到主軸旋轉(zhuǎn)中心與卡盤后端面之交點處是不可能的（會發(fā)生機床干涉），故此我們在機床坐標系x、z軸的正方向的最大行程處設(shè)立一個與機床坐標系零點之間有精確位置關(guān)系的工藝點，并用行程開關(guān)或機械擋塊或柵尺定位。這個點我們把它稱為針對機床零點的一個參考點。當數(shù)控裝置通電后讓刀架回機床參考點，實際上就達到了機床回零的同樣的效果。

由此可知，機床參考點和機床零點之間是有著密切聯(lián)系的兩個點，機床參考點也是機床上的一個固定點，是數(shù)控機床出廠時已設(shè)定好的，該點是機床坐標系的x、z軸的正方向的最大極限處的一個固定不變的極限點。其位置由機械擋塊或行程開關(guān)或柵尺確定。以參考點為原點，坐標方向與機床坐標方向相同，所建立的坐標系叫作參考坐標系。

三、機床坐標系也是設(shè)置工件坐標系的基礎(chǔ)

在普通車床上加工工件，由于都是靠手工操作，所以對工件坐標系沒有太多的要求，但在數(shù)控車床操作中，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)所輸入的工件程序，通過系統(tǒng)運算后，由數(shù)控裝置來控制數(shù)控車床的執(zhí)行機構(gòu)按工件程序的軌跡運動，來達到對工件加工的目的，但數(shù)控車床各個軸的運動都是按機床坐標系進行運動的。當工件在車床上安裝后，雖然工件全身置于機床坐標系中，但具體在機床坐標系中的位置并沒有得以確認。也就是說機床坐標系與工件坐標系之間還沒有建立有機的統(tǒng)一。以機床坐標系運行的刀具，不可能與工件輪廓相吻合。

在實際操作中，人們通常采用試切對刀法來解決這一問題（確定工件坐標系在機床坐標系中的具置）。

我們可以在所裝工件上任取一特殊點（一般是工件的左端或右端），這一點我們稱為工件坐標系原點，它是工件上所有轉(zhuǎn)折點坐標值之基準點，（為了提高零件的加工精度，避免尺寸換算和基準不重合誤差等，工件原點應(yīng)盡量設(shè)定在零件的設(shè)計基準或工藝基準上）。以此點建立的坐標系，稱之為工件坐標系。在手動方式下，分別用車刀試切工件的端面和外圓找到工件原點，測量出工件原點到機床原點在x、 z方向間的距離，這個距離稱為工件原點偏置值，即機床原點在工件坐標系中的絕對坐標值。將這個偏置值預(yù)存到數(shù)控系統(tǒng)中，加工時，工件原點偏置值能適時自動地加到以機床坐標系運動的各軸上，使數(shù)控系統(tǒng)通過機床坐標系+工件偏置值來確定加工工件的各坐標值。通過這些操作，我們又建立了工件坐標系與機床坐標系及數(shù)控系統(tǒng)之間的聯(lián)系。

不過由于各廠家的習(xí)慣不同，機床零點參數(shù)設(shè)置不盡相同，crt位置界面顯示值也不一樣，大多數(shù)數(shù)控車床會參考點后crt顯示為x0.000、z0.000，表明機床坐標系零點與機床參考點重合。也有少部分車床參考點與之相反，crt顯示為參考點到機床零點的實際距離，比如x600.000、z1010.000。即機床坐標系零點與機床參考點分離。

由于數(shù)控車床的機床零點和參考點設(shè)置的不同，在設(shè)置工件坐標系時，也就出現(xiàn)了不同的情況。

一、機床坐標系零點與參考點重合

機床上電后，執(zhí)行機床回參考點操作動作，當?shù)都芤苿拥絰、z軸正向最大行程處時，裝在縱向和橫向拖板上的行程開關(guān)碰到了機械擋塊，瞬時向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出信號，由系統(tǒng)控制拖板停止運動，既回到了參考點，并且以此點為原點建立了機床坐標系，此時crt顯示x0.000、z0.000（如圖1所示），即機床坐標系零點與參考點重合。此后，刀具及x、z軸的移動范圍以及工件的放置位置都在機床坐標系的負方向。

如果我們用g54設(shè)置工件坐標系，用刀具試切工件外圓和右端面，當?shù)毒咭浦猎嚽悬ca，此時crt顯示xj=-210.538， zj=-200.347，測量工件直徑為ф24.426，那么：

x方向的零點偏置值x =-xj-ф=-210.538-24.426（直徑值）=-234.964………（1）

z方向的零點偏置值z =-zj-0=-200.347-0=-200.347……………………………（2）

將x=-234.962、z=-200.347輸入到g54下的相應(yīng)位置中，系統(tǒng)即刻由機床坐標系轉(zhuǎn)換成了以o為原點的工件坐標系，即工件坐標系設(shè)置完成。

（事實上，找工件原點在機械坐標系中的位置并不是求該點的實際位置，而是找當?shù)段稽c到達工件(0，0)時，刀架上的參考點在機床坐標系中的位置，這里不詳述。）

圖1 機床坐標系零點與參考點重合

二、機床坐標系零點與參考點分離

機床上電后，執(zhí)行機床回參考點操作動作，當滑板移動到x、z軸正方向最大行程處時，裝在縱向和橫向拖板上的行程開關(guān)碰到了機械擋塊，瞬時向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出信號，由系統(tǒng)控制拖板停止運動，表示回到了參考點，此時crt顯示如x600.000、z1010.000（如圖2所示），由crt顯示可知，車機床參考點距機床零點的距離在x方向為600.000，在z方向1010.000，說明機床坐標系零點與機床參考點分離。車床參考點仍設(shè)在機床坐標系x、z軸的正方向的最大行程處，而車床的機床原點則定義在主軸旋轉(zhuǎn)中心線與卡盤后端面的交點處。由此看出，刀具及x、z軸的移動范圍以及工件的放置位置都在機床坐標系的正方向。

同樣，如果我們用g54設(shè)置工件坐標系，用刀具試切工件外圓和右端面，當?shù)毒咭浦猎嚽悬ca，此時crt顯示xj=295.933，zj=150.0，測量工件直徑為ф84.723，那么：

x方向的零點偏置值x =xj-ф=295.933-84.723（直徑值）=211.211…………（3）

z方向的零點偏置值z =zj-0=150.0-0=150.0……………………………………（4）

將x=211.211、z=150.0輸入到g54下的相應(yīng)位置中，系統(tǒng)即刻由機床坐標系轉(zhuǎn)換成了以o為原點的工件坐標系，即工件坐標系設(shè)置完成。

圖2 機床坐標系零點與參考點分離

由上述分析可知，數(shù)控車床的機床零點和參考點的重合與分離，直接影響著零點偏置值的確定，直接關(guān)系著工件坐標系的設(shè)置，在實際操作中要根據(jù)不同的數(shù)控車床區(qū)別對待。

綜上所述，由機床回參考點操作，我們建立了數(shù)控系統(tǒng)（軟件）與數(shù)控機床（硬件）之間的聯(lián)系，又通過對刀操作建立了數(shù)控機床與工件（浮動件）之間的聯(lián)系，換言之，將輸入數(shù)控系統(tǒng)的所編程序的坐標系和機床坐標系、工件坐標系達到了有機的統(tǒng)一（前題是工件坐標系和編程坐標系是一致的），又通過系統(tǒng)對所編工件程序各數(shù)值的計算，驅(qū)動機床上的伺服機構(gòu)帶動刀具，將工件完全“復(fù)制”出來。

通過上面的論述我們可知，在學(xué)習(xí)數(shù)控編程和操作時，各坐標系之間的關(guān)系是何等的重要，如果深刻的理解了機床坐標系、機床參考點與工件坐標系的關(guān)系，在理論學(xué)習(xí)中許多問題可以迎刃而解，在實際操作中對不同的數(shù)控機床將會靈活運用，對我們更好地理解掌握數(shù)控機床的加工原理，以及在處理加工過程中的許多問題都有很大的幫助。

參考文獻：

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關(guān)鍵詞：粗定位；精定位；磁鋼；反轉(zhuǎn)時間；拆裝

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）05-0195-02

近幾年隨著全國職業(yè)技能大賽的開展，每年全區(qū)都要進行“數(shù)控機床維修與調(diào)試”的比賽，我們學(xué)院也參與其中，逐漸地對數(shù)控機床結(jié)構(gòu)和維修有了更加深入的了解。通過對各種資料的研究和反復(fù)對數(shù)控車床四方刀架的拆裝與故障調(diào)試，我發(fā)現(xiàn)基本找不到一份詳盡的拆裝說明?，F(xiàn)就將我在數(shù)控車床四方刀架拆裝與調(diào)試競賽過程中的一些發(fā)現(xiàn)和體會做一闡述。

一、經(jīng)濟型數(shù)控車床四方刀架的結(jié)構(gòu)及動作原理

經(jīng)濟型數(shù)控車床四方刀架完全由電氣控制，其功能雖然與普通車床四方刀架相同，但結(jié)構(gòu)已有很大改變，其結(jié)構(gòu)圖如下：

1-上蓋；2-發(fā)信盤；3-小螺母；4-磁鋼座；5-大螺母；6-離合器盤；7-螺桿；8-外端齒；9-下刀體；10-蝸輪；11-中軸；12-反靠墊；13、27-反靠銷；14-上刀體；15-霍爾元件；16-磁鋼；23-聯(lián)軸器；24-止退圈；25-離合銷；26-銷盤；27-銷釘

1.主要部件作用：原動力件：電機；機械傳動件：蝸桿、10、11、7、26；基礎(chǔ)件：9、14；位置傳感元件：2、15、16；機械定位件：25、27、12、13。

2.結(jié)構(gòu)說明：（1）靜止不動的原件：電機、9、11、24、5、2、3、15。（2）傳動：電機軸。23蝸桿107（內(nèi)螺紋，中軸11為外螺紋）。（3）機械粗定位：上刀體14底面的端面定位齒和下刀體9外端齒尚嚙合。（4）機械精定位：離合銷25把上刀體14與螺桿7離合完成精定位。（5）系統(tǒng)定位：霍兒元件15內(nèi)有四個位置分別對應(yīng)四個刀位，每個刀位的指令固定，刀位對準磁鋼后完成系統(tǒng)指令。

3.動作原理：（1）松開：系統(tǒng)發(fā)出指令電動機啟動蝸桿轉(zhuǎn)動10蝸輪螺桿7轉(zhuǎn)動上刀體14沿中軸11垂直上升（上刀體14底面的端面定位齒和下刀體9外端齒尚處于嚙合狀態(tài)，上刀體14無法轉(zhuǎn)動）端面定位齒完全脫離。（2）換刀：上刀體14轉(zhuǎn)動（離合銷25將上刀體14與螺桿7連在一起）刀位轉(zhuǎn)動。（3）定位：霍兒元件15（有四個位置分別對應(yīng)四個刀位）與指令對應(yīng)的刀位對準磁鋼16發(fā)出信號，刀架電動機開始反轉(zhuǎn)。（4）鎖緊：離合銷25將上刀體14與螺桿7分離離合器盤6帶動螺桿7向下鎖緊上刀體14換刀完成（電動機的反轉(zhuǎn)時間是系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定的，不能過長不能太短，太短刀架不能鎖緊，太長電動機容易燒壞……）。

二、刀架的拆裝過程

1.拆下上蓋1，記清發(fā)信盤2上的不同顏色電線的位置，然后拆下小螺母3、發(fā)信盤2和磁鋼座4。

2.擰出大螺母5內(nèi)兩只M4螺釘，取出大螺母5及止退圈24、平面軸承和離合盤6。

3.向上轉(zhuǎn)出上刀體14，拆下外端齒8、螺桿7、螺母18、離合銷25、反靠銷13。

4.拆下電機電線，拆去電機與下刀體的連接螺栓，拆去電機。

5.拆去中軸11下端蓋上的螺釘，取出下端蓋、蝸輪10、中軸。

6.取出蝸桿及軸承。

7.裝配前所有零件清洗上油，傳動部位上脂。

8.按拆卸反順序裝配。

三、四方刀架常見故障分析

1.電動刀架的每個刀位都轉(zhuǎn)動不停。故障原因：發(fā)信盤無+24V或COM輸入；刀位上+24V電壓偏低，線路上的上拉電阻開路；刀位電平信號參數(shù)未設(shè)置好；霍爾元件損壞；磁塊故障，磁塊無磁性或磁性不強。

2.電動刀架不轉(zhuǎn)。故障原因：刀架電機三相反相或缺相；系統(tǒng)的正轉(zhuǎn)控制信號無輸出；系統(tǒng)的正轉(zhuǎn)控制信號輸出正常，但控制信號這一回路存在斷路或元器件損壞；刀架電機無電源供給；機械卡死；刀架電機損壞。

3.刀架鎖不緊。故障原因：發(fā)信盤位置沒對正；系統(tǒng)反鎖時間不夠長；機械鎖緊機構(gòu)故障。

4.刀架某一位刀號轉(zhuǎn)不停，其余刀位可以轉(zhuǎn)動。故障原因：此位刀的霍爾元件損壞；此位刀信號線斷路，造成系統(tǒng)無法檢測到位信號；系統(tǒng)的刀位信號接收電路有問題。

5.刀架有時轉(zhuǎn)不動。故障原因：刀架的控制信號受干擾；刀架內(nèi)部機械故障，造成的偶爾卡死；系統(tǒng)的刀位信號接收電路有問題。

6.輸入刀號能轉(zhuǎn)動刀架，直接按換刀鍵刀架不能轉(zhuǎn)動。故障原因：霍爾元件偏離磁塊，置于磁塊前面，手動鍵換刀時，刀架剛一轉(zhuǎn)動就檢測到刀架到位信號，然后馬上反轉(zhuǎn)刀架；手動換刀鍵失靈。

清楚認識數(shù)控車床四方刀架的拆裝和常見故障對維修數(shù)控機床來說意義重大，通過上述的分析，希望能對有用者有所幫助。

參考文獻：

[1]晏初宏.數(shù)控機床與機械結(jié)構(gòu)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[2]鄧三鵬.數(shù)控機床故障診斷與維修[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[3]廖兆榮，楊旭麗.數(shù)控機床電氣控制[M].北京：高等教育出版社，2008.

[4]GSK980TD車床CNC使用手冊[Z].

[5]廣州數(shù)控維修手冊[Z].

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關(guān)鍵詞：數(shù)控車工；實習(xí)教學(xué)；教學(xué)方法；實習(xí)教師；學(xué)生；

中圖分類號：U266 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2015）-04-00-02

一、數(shù)控車工實習(xí)教學(xué)現(xiàn)狀

（一）車工教學(xué)手段單一

長期以來，在傳統(tǒng)的車工實習(xí)中普遍存在著只注重操作訓(xùn)練，教學(xué)模式簡單，缺乏現(xiàn)代化教學(xué)手段，一直采用“講授一 操作”的單一方式，不能充分調(diào)動學(xué)生實習(xí)的主動性與創(chuàng)造性。

（二）車工實習(xí)消耗材料多

由于現(xiàn)在學(xué)生實習(xí)所做零件比較單調(diào)，所做零件不能運用到具體生產(chǎn)上，而造成了材料的浪費。

（三）車工與金工實習(xí)工種的脫節(jié)

現(xiàn)在我院金工實習(xí)中各個工種之間缺乏聯(lián)系，特別是傳統(tǒng)工種和現(xiàn)代制造技術(shù)之間的一些工種完全脫節(jié)。不能互相聯(lián)系，使學(xué)生覺得各個工種之間沒有任何聯(lián)系。

（四）車工車床設(shè)備落后

隨著時代的進步，現(xiàn)在許多零件產(chǎn)品要求越來越高，很多生產(chǎn)線上的一些高精產(chǎn)品用普通車床是做不到的。因此，應(yīng)該與時代接軌，學(xué)習(xí)新的加工方式和買進先進的設(shè)備讓學(xué)生學(xué)到新的技術(shù)。

二、數(shù)控車工實習(xí)教學(xué)方法

首先，要想使學(xué)生會編程序、會讀程序，教師應(yīng)，點講解教控車床的基本知識、數(shù)字控制的墓本原理、數(shù)控系統(tǒng)的分類、數(shù)控車床的坐標系、編程的方法、各指令代碼的含義、指令的格式、數(shù)控加工工藝等. 使學(xué)生做到理解概念、熟知含義、掌握用法，并養(yǎng)成用嚴謹、縝密的思路去考慮整個加工過程、以使編出的程序正確、合理。同時指出數(shù)控車床加工與通車床加工的不同之處是讓學(xué)生進行對比。教師為將這些內(nèi)容講透，要做好一切課前準備，多舉例說明，只有這樣才能有更好的教學(xué)效果。若有先進教學(xué)設(shè)備的要會熟練使用（ 微機、投影儀、數(shù)控加工仿真軟件等）。學(xué)生要理解教師所講的內(nèi)容，并通過編程訓(xùn)練逐步提高熟練程度。

學(xué)生要想學(xué)會獨扭操作監(jiān)控數(shù)控車床的運行，應(yīng)在普通車床操作達到一定的水平后再逐步訓(xùn)練數(shù)控車床。普通車床的操作技術(shù)對數(shù)控車床的操作技術(shù)影響很大，沒有普車的操作基礎(chǔ)，數(shù)控車的操作就無從談起。在數(shù)控車的教學(xué)中教師要多做示范操，使學(xué)生學(xué)會熟練使用操作面板，以達到熟練控制數(shù)控車床和及時應(yīng)對突發(fā)事件的處理。有條件的學(xué)校可以先使用數(shù)控車仿真軟件進行訓(xùn)練，然后再用數(shù)控車床訓(xùn)練。

實踐證明這種方法是數(shù)控車教學(xué)中一個很好的教學(xué)手段，它有效地解決學(xué)生在剛開始學(xué)習(xí)數(shù)控車時的困惑，避免對車床的損壞，為以后實際做好了鋪墊。在學(xué)習(xí)內(nèi)容上，要按照一定的順序，從易到難依次進行，這對數(shù)控車仿真軟件和實際車床都適用，即先學(xué)習(xí)怎樣回參考點，再學(xué)習(xí)怎樣手動操作，接下來學(xué)習(xí)對刀的方法，最后學(xué)習(xí)白動操作。在學(xué)習(xí)的方法上，仿真軟件盡量采用人機，數(shù)控車床可采用每臺設(shè)備先幾個人一起輪流練習(xí)，這樣可互相照應(yīng)，以免發(fā)生事故，熟練后再單人單車練習(xí)。

學(xué)習(xí)時要注意具體的操作步驟，一定要熟練掌握住，對加上中出現(xiàn)的各種問題要學(xué)會解決的辦法。不論誰剛開始練習(xí)自動加工方式時，心里都沒底，不知道車床會不會按照想像的軌跡運行，對學(xué)生來說更是這樣。所以要采用穩(wěn)妥的練習(xí)方法。即輸入程序后將數(shù)控車床鎖住，進行圖形顯示（ 系統(tǒng)要有該功能），發(fā)現(xiàn)問題后要對程序進行合理地修改，如此反復(fù)，直至圖形軌跡完全無誤才能進行實際加工。

實際加工時，為萬無一失，還要先單段運行一遍，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，因為實際加工和圖形顯示還是有所不同的。最后才能用全自動的方式運行一遍。另外數(shù)控車床在初步訓(xùn)練時主要是訓(xùn)練操作方法和步驟誤操作不可避免，所以在練習(xí)的材料外也要“ 循序漸進” ，以避免學(xué)生練習(xí)時由于損壞或出現(xiàn)其它問題而影響操作的連續(xù)性和對車床的嚴重損壞。先期可進行木棒、臾鋼芯的石蠟棒和鋁捧等軟材料的切削，步驟練熟后再進行鑄鐵鋼等硬材料的切削。

三、數(shù)控車工實習(xí)教學(xué)發(fā)展

（一）分層次教學(xué)

由于數(shù)控車床價格比較昂貴，可以選擇性的買一些中檔次數(shù)控設(shè)備，然后進行分層次教學(xué)。分層次教學(xué)，就是教師在學(xué)生知識基礎(chǔ)、智力因素和非智力因素存在明顯差異的情況下，有區(qū)別地設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)進行教學(xué)，遵循因材施教原則；有針對性地實施對不同類別學(xué)生的學(xué)習(xí)指導(dǎo)。這樣，不僅根據(jù)學(xué)生的不同實際選擇教法、布置作業(yè)，還因材施“助”，因材施“改”，因材施“考”，因材施“分”，使每個學(xué)生都能在原有的基礎(chǔ)上得到進步，從而達到總體教學(xué)目標。根據(jù)“教師教自己所長，學(xué)生學(xué)自己所愛”的原則在進行走班課的選擇，機械類的有普通車床加工班和數(shù)控車床加工班。教學(xué)采用兩個班級交替教學(xué)，刀具角度和切削用量的選擇是一個經(jīng)驗數(shù)據(jù)，必須根據(jù)自己經(jīng)驗。數(shù)控車床價格昂貴，一般學(xué)校比較少；普通車床可以彌補數(shù)控車床的不足，為車床教學(xué)提供基礎(chǔ)。一學(xué)年的走班教學(xué)培養(yǎng)了學(xué)生的車床加工的基本功，完成了實習(xí)的教學(xué)任務(wù)，但是對于那些有興趣愛好的學(xué)生，課堂教學(xué)內(nèi)容是不夠的。通過成立興趣小組， 在各班挑選有特長的學(xué)生組成機械興趣小組綜合鉗工、普通車床、數(shù)控車床的綜合教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生動手能力?，F(xiàn)在全國數(shù)控大賽、各省市數(shù)控大賽每年都在舉行，為了培養(yǎng)大賽選手在興趣小組基礎(chǔ)上成立技能集訓(xùn)隊。技能集訓(xùn)隊的學(xué)生是專門參加各類競賽的學(xué)生，這對教師的要求更高了，因為一般競賽分理論和操作兩部分。

（二）加強學(xué)校與企業(yè)之間的合作

學(xué)校與企業(yè)合作是將學(xué)生的理論知識學(xué)習(xí)同生產(chǎn)實際相結(jié)合的一種教學(xué)形式，學(xué)生在校經(jīng)過了一段基本的理論和技能學(xué)習(xí)后，應(yīng)將學(xué)生送入相關(guān)的企事

業(yè)單位實習(xí)。學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)的教師要負責(zé)檢查學(xué)生在學(xué)習(xí)中的情況。根據(jù)其實習(xí)中的表現(xiàn)作出鑒定，給予適當?shù)木癃剟罨蛭镔|(zhì)鼓勵。這樣，學(xué)生實習(xí)期間不僅可學(xué)到書本以外的實際知識；還可從工廠里的師傅那兒學(xué)到更多的經(jīng)驗和一些操作竅門等。另外，學(xué)生在企業(yè)實習(xí)中還可以通過將書本上難理解的內(nèi)容與實踐結(jié)合加深理解。

（三）嚴格要求，養(yǎng)成良好的職業(yè)習(xí)慣

學(xué)生是一張白紙，操作習(xí)慣的養(yǎng)成在學(xué)校的實習(xí)中非常重要。從開始實習(xí)就要組織學(xué)生認真學(xué)習(xí)《實習(xí)車間安全管理條例》、《車工文明操作規(guī)程》、《車床操作和日常維護》等規(guī)定。實習(xí)過程中反復(fù)強調(diào)，發(fā)現(xiàn)問題及時指正，嚴格要求，進一步完善各種規(guī)章制度，營造一個嚴肅、規(guī)范、和諧、舒適的實習(xí)場所，使學(xué)生自然養(yǎng)成規(guī)范操作、安全操作的良好習(xí)慣以及節(jié)約能源、節(jié)省原材料、愛護設(shè)備、保護環(huán)境等意識，培養(yǎng)學(xué)生良好的職業(yè)道德，同時也為數(shù)控專業(yè)學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。從上述實施的車工實習(xí)教學(xué)方法中，我們認識到，要培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使其掌握較好的操作技能，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，實習(xí)教師必須開拓思路，不斷學(xué)習(xí)新知識，結(jié)合專業(yè)、學(xué)生的特點，采用新的教學(xué)方法。同時，也要遵守教學(xué)規(guī)律，把握好教學(xué)操作環(huán)節(jié)的規(guī)律，運用現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)備，提高教學(xué)質(zhì)量，努力為社會培養(yǎng)出更多的高素質(zhì)技能人才，為學(xué)校的發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻。

（四）合理制訂教學(xué)計劃，達到車工實習(xí)的教學(xué)目的

當前，中等職業(yè)學(xué)校各專業(yè)學(xué)制大多是三年（前兩年在校學(xué)習(xí)，后一年到單位頂崗實習(xí)），在學(xué)校學(xué)習(xí)的1～2年時間里，實習(xí)的時間不多，而車工實習(xí)又是數(shù)控專業(yè)實習(xí)的基礎(chǔ)課，主要內(nèi)容是掌握最基本的零件加工。學(xué)生實習(xí)操作不足使得熟練度提高有限。針對筆者學(xué)校數(shù)控專業(yè)中級工和高級工學(xué)生的情況，我們制訂了相應(yīng)的實習(xí)教學(xué)計劃。車工是一個實操要求比較高的專業(yè)，所有的理論知識必須通過實踐才能完全掌握，所以合理有效地利用車工實習(xí)資源是保證車工教學(xué)成果的重要因素。具體做法如下：第一，由于車工實習(xí)課時壓縮（僅7～10周），實習(xí)課題內(nèi)容應(yīng)盡量做到簡單易學(xué)，如：從車工入門知識開始，由車床基本操作練習(xí)到車外圓、切槽和切斷，車削內(nèi)孔、車圓錐面、成形面和表面修飾，刀具的刃磨等基本功訓(xùn)練。第二，由于技校生大多是初中畢業(yè)生，年齡偏小，文化素質(zhì)差，對理論知識不感興趣。采取低起點、先慢后快、由淺入深、循序漸進、加強輔導(dǎo)與巡回指導(dǎo)等辦法，根據(jù)車工實習(xí)教材的訓(xùn)練目標，制定相應(yīng)的實習(xí)教

學(xué)進度，分解實訓(xùn)目標，從車單一內(nèi)容練習(xí)逐步過渡到綜合練習(xí)。第三，充分利用學(xué)?，F(xiàn)有的教學(xué)資源，采用課件、錄像視頻、教學(xué)片、上網(wǎng)看一些加工零件過程等方式，通過傳統(tǒng)的教學(xué)模式與現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)備教學(xué)模式相結(jié)合對學(xué)生進行施教。安排時間讓學(xué)生自由加工出一個自己認為滿意的產(chǎn)品，帶回給父母看，培養(yǎng)學(xué)生對車削加工的學(xué)習(xí)興趣，樹立學(xué)習(xí)的自信心。