數控行業的頂崗實習周記
一，我國數控系統的發展史
1.我國從1958年起，由一批科研院所，高等學校和少數機床廠起步進行數控系統的研制和開發。由于受到當時國產電子元器件水平低，部門經濟等的制約，未能取得較大的發展。
2.在改革開放后，我國數控技術才逐步取得實質性的發展。經過“六五"(81----85年)的引進國外技術，“七五”(86------90年)的消化吸收和“八五”(91~一-95年)國家組織的科技攻關，才使得我國的數控技術有了質的飛躍，當時通過國家攻關驗收和鑒定的產品包括北京珠峰公司的中華I型，華中數控公司的華中I型和沈陽高檔數控國家工程研究中心的藍天I型，以及其他通過“國家機床質量監督測試中心”測試合格的國產數控系統如南京四開公司的產品。
3.我國數控機床制造業在80年代曾有過高速發展的階段，許多機床廠從傳統產品實現向數控化產品的轉型。但總的來說，技術水平不高，質量不佳，所以在90年代初期面臨國家經濟由計劃性經濟向市場經濟轉移調整，經歷了幾年最困難的蕭條時期，那時生產能力降到50%，庫存超過4個月。從1995年“九五”以后國家從擴大內需啟動機床市場，加強限制進口數控設備的審批，投資重點支持關鍵數控系統、設備、技術攻關，對數控設備生產起到了很大的促進作用，尤其是在1999年以后，國家向國防工業及關鍵民用工業部門投入大量技改資金，使數控設備制造市場一派繁榮。
三，數控車的工藝與工裝削
數控車床加工的工藝與普通車床的加工工藝類似，但由于數控車床是一次裝夾，連續自動加工完成所有車削工序，因而應注意以下幾個方面。
1. 合理選擇切削用量
對于高效率的金屬切削加工來說，被加工材料、切削工具、切削條件是三大要素。這些決定著加工時間、刀具壽命和加工質量。經濟有效的加工方式必然是合理的選擇了切削條件。
切削條件的三要素：切削速度、進給量和切深直接引起刀具的損傷。伴隨著切削速度的提高，刀尖溫度會上升，會產生機械的、化學的、熱的磨損。切削速度提高20%，刀具壽命會減少1/2。
進給條件與刀具后面磨損關系在極小的范圍內產生。但進給量大，切削溫度上升，后面磨損大。它比切削速度對刀具的影響小。切深對刀具的影響雖然沒有切削速度和進給量大，但在微小切深切削時，被切削材料產生硬化層，同樣會影響刀具的壽命。
用戶要根據被加工的材料、硬度、切削狀態、材料種類、進給量、切深等選擇使用的切削速度。
最適合的加工條件的選定是在這些因素的基礎上選定的。有規則的、穩定的磨損達到壽命才是理想的條件。
然而，在實際作業中，刀具壽命的.選擇與刀具磨損、被加工尺寸變化、表面質量、切削噪聲、加工熱量等有關。在確定加工條件時，需要根據實際情況進行研究。對于不銹鋼和耐熱合金等難加工材料來說，可以采用冷卻劑或選用剛性好的刀刃。
2. 合理選擇刀具
1) 粗車時，要選強度高、耐用度好的刀具，以便滿足粗車時大背吃刀量、大進給量的要求。
2) 精車時，要選精度高、耐用度好的刀具，以保證加工精度的要求。
3) 為減少換刀時間和方便對刀，應盡量采用機夾刀和機夾刀片。
3. 合理選擇夾具
1) 盡量選用通用夾具裝夾工件，避免采用專用夾具；
2) 零件定位基準重合，以減少定位誤差。
4. 確定加工路線
加工路線是指數控機床加工過程中，刀具相對零件的運動軌跡和方向。
1) 應能保證加工精度和表面粗糙要求；
2) 應盡量縮短加工路線，減少刀具空行程時間。
5. 加工路線與加工余量的聯系
目前，在數控車床還未達到普及使用的條件下，一般應把毛坯上過多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。如必須用數控車床加工時，則需注意程序的靈活安排。
6. 夾具安裝要點
目前液壓卡盤和液壓夾緊油缸的連接是靠拉桿實現的，如圖1。液壓卡盤夾緊要點如下：首先用搬手卸下液壓油缸上的螺帽，卸下拉管，并從主軸后端抽出，再用搬手卸下卡盤固定螺釘，即可卸下卡盤。
四，進行有效合理的車削加工
有效節省加工時間
Index公司的G200車削中心集成化加工單元具有模塊化、大功率雙主軸、四軸聯動的功能，從而使加工時間進一步縮短。與其他借助于工作軸進行裝夾的概念相反，該產品運用集成智能加工單元可以使工件自動裝夾到位并進行加工。換言之，自動裝夾時，不會影響另一主軸的加工，這一特點可以縮短大約10％的加工時間。
此外，四軸加工非常迅速，可以同時有兩把刀具進行加工。當機床是成對投入使用的時候，效率的提高更為明顯。也就是說，常規車削和硬車可以并行設置兩臺機床。
常規車削和硬車之間的不同點僅僅在于刀架和集中恒溫冷卻液系統。但與常規加工不同的是：常規加工可用兩個刀架和一個尾架進行加工；而硬車時只能使用一個刀架。在兩種類型的機床上都可進行干式硬加工，只是工藝方案的制造者需要精心設計平衡的節拍時間，而Index機床提供的模塊結構使其具有更強的靈活性。
以高精度提高生產率
隨著生產效率的不斷提高，用戶對于精度也提出了很高的要求。采用G200車削中心進行加工時，冷啟動后最多需要加工4個工件，就可以達到±6mm的公差。加工過程中，精度通常保持在2mm。所以Index公司提供給客戶的是高精度、高效率的完整方案，而提供這種高精度的方案，需要精心選擇主軸、軸承等功能部件。
G200車削中心在德國寶馬Landshut公司汽車制造廠的應用中取得了良好的效果。該廠不僅生產發動機，而且還生產由輕金屬鑄造而成的零部件、車內塑料裝飾件和轉向軸。質量監督人員認為，其加工精度非常精確：連續公差帶為±15mm，軸承座公差為±。
此外，加工的萬向節使用了Index公司全自動智能加工單元。首批的兩臺車削中心用來進行工件打號之前的預加工，加工后進行在線測量，然后通過傳送帶送出進行滾齒、清洗和淬火處理。最后一道工序中，采用了第二個Index加工系統。由兩臺G200車削中心對轉向節的軸承座進行硬車。在機床內完成在線測量，然后送至卸料單元。集成的加工單元完全融合到車間的布局之中，符合人類工程學要求，占地面積大大減少，并且只需兩名員工看管制造單元即可。
五，數控車削加工中妙用G00及保證尺寸精度的技巧
數控車削加工技術已廣泛應用于機械制造行業，如何高效、合理、按質按量完成工件的加工，每個從事該行業的工程技術人員或多或少都有自己的經驗。筆者從事數控教學、培訓及加工工作多年，積累了一定的經驗與技巧，現以廣州數控設備廠生產的GSK980T系列機床為例，介紹幾例數控車削加工技巧。
一、程序首句妙用G00的技巧
目前我們所接觸到的教科書及數控車削方面的技術書籍，程序首句均為建立工件坐標系，即以G50 Xα Zβ作為程序首句。根據該指令，可設定一個坐標系，使刀具的某一點在此坐標系中的坐標值為(Xα Zβ)(本文工件坐標系原點均設定在工件右端面)。采用這種方法編寫程序，對刀后，必須將刀移動到G50設定的既定位置方能進行加工，找準該位置的過程如下。
1. 對刀后，裝夾好工件毛坯；
2. 主軸正轉，手輪基準刀平工件右端面A；
3. Z軸不動，沿X軸釋放刀具至C點，輸入G50 Z0，電腦記憶該點；
4. 程序錄入方式，輸入G01W-8F50，將工件車削出一臺階；
5. X軸不動，沿Z軸釋放刀具至C點，停車測量車削出的工件臺階直徑γ，輸入G50 Xγ，電腦記憶該點；
6. 程序錄入方式下，輸入G00 Xα Zβ，刀具運行至編程指定的程序原點，再輸入G50 Xα Zβ，電腦記憶該程序原點。
上述步驟中，步驟6即刀具定位在XαZβ處至關重要，否則，工件坐標系就會被修改，無法正常加工工件。有過加工經驗的人都知道，上述將刀具定位到XαZβ處的過程繁瑣，一旦出現意外，X或Z軸無伺服，跟蹤出錯，斷電等情況發生，系統只能重啟，重啟后系統失去對G50設定的工件坐標值的記憶，“復位、回零運行”不再起作用，需重新將刀具運行至XαZβ位置并重設G50。如果是批量生產，加工完一件后，回G50起點繼續加工下一件，在操作過程中稍有失誤，就可能修改工件坐標系。鑒于上述程序首句使用G50建立工件坐標系的種種弊端，筆者想辦法將工件坐標系固定在機床上，將程序首句G50 XαZβ改為G00 Xα Zβ后，問題迎刃而解。其操作過程只需采用上述找G50過程的前五步，即完成步驟1、2、3、4、5后，將刀具運行至安全位置，調出程序，按自動運行即可。即使發生斷電等意外情況，重啟系統后，在編輯方式下將光標移至能安全加工又不影響工件加工進程的程序段，按自動運行方式繼續加工即可。上述程序首句用 G00代替G50的實質是將工件坐標系固定在機床上，不再囿于G50 Xα Zβ程序原點的限制，不改變工件坐標系，操作簡單，可靠性強，收到了意想不到的效果。中國金屬加工在線
二、控制尺寸精度的技巧
1. 修改刀補值保證尺寸精度
由于第一次對刀誤差或者其他原因造成工件誤差超出工件公差，不能滿足加工要求時，可通過修改刀補使工件達到要求尺寸，保證徑向尺寸方法如下：
a. 絕對坐標輸入法
根據“大減小，小加大”的原則，在刀補001～004處修改。如用2號切斷刀切槽時工件尺寸大了，而002處刀補顯示是，則可輸入，減少2號刀補。
b. 相對坐標法
如上例，002刀補處輸入，亦可收到同樣的效果。
同理，對于軸向尺寸的控制亦如此類推。如用1號外圓刀加工某處軸段，尺寸長了，可在001刀補處輸入。
2. 半精加工消除絲桿間隙影響保證尺寸精度
對于大部分數控車床來說，使用較長時間后，由于絲桿間隙的影響，加工出的工件尺寸經常出現不穩定的現象。這時，我們可在粗加工之后，進行一次半精加工消除絲桿間隙的影響。如用1號刀G71粗加工外圓之后，可在001刀補處輸入，調用G70精車一次，停車測量后，再在001刀補處輸入，再次調用G70精車一次。經過此番半精車，消除了絲桿間隙的影響，保證了尺寸精度的穩定。
3. 程序編制保證尺寸精度
a. 絕對編程保證尺寸精度
編程有絕對編程和相對編程。相對編程是指在加工輪廓曲線上，各線段的終點位置以該線段起點為坐標原點而確定的坐標系。也就是說，相對編程的坐標原點經常在變換，連續位移時必然產生累積誤差，絕對編程是在加工的全過程中，均有相對統一的基準點，即坐標原點，故累積誤差較相對編程小。數控車削工件時，工件徑向尺寸的精度一般比軸向尺寸精度高，故在編寫程序時，徑向尺寸最好采用絕對編程，考慮到加工及編寫程序的方便，軸向尺寸常采用相對編程，但對于重要的軸向尺寸，最好采用絕對編程。
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