数控机床数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。

数控车床、车削中心，是一种高精度、高效率的自动化机床。它具有广泛的加工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹。具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥 了良好的经济效果。合理选用数控车床，应遵循如下原则:

确定典型零件的工艺要求、加工工件的批量，拟定数控车床应具有的功能是做好前期准备，合理选用数控车床的前提条件 满足典型零件的工艺要求 。

典型零件的工艺要求主要是零件的结构尺寸、加工范围和精度要求。根据精度要求，即工件的尺寸精度、定位精度和表面粗糙度的要求来选择数控车床的控制精度。 根据可靠性来选择，可靠性是提高产品质量和生产效率的保证。数控机床的可靠性是指机床在规定条件下执行其功能时，长时间稳定运行而不出故障。即平均无故障时间长，即使出了故障，短时间内能恢复，重新投入使用。选择结构合理、制造精良，并已批量生产的机床。一般，用户越多，数控系统的可靠性越高。

车削中心2.机床附件及刀具选购

机床随机附件、备件及其供应能力、刀具，对已投产数控车床、车削中心来说是十分重要的。选择机床，需仔细考虑刀具和附件的配套性。

3.注重控制系统的同一性

生产厂家一般选择同一厂商的产品，至少应选购同一厂商的控制系统，这给维修工作带来极大的便利。教学单位，由于需要学生见多识广，选用不同的系统，配备各种仿真软件是明智的选择。

4.根据性能价格比来选择

做到功能、精度不闲置、不浪费，不要选择和自己需要无关的功能。

5.机床的防护

需要时，机床可配备全封闭或半封闭的防护装置、自动排屑装置。

在选择数控车床、车削中心时，应综合考虑上述各项原则。

1. 起吊和运输

机床的起吊和就位，应使用制造厂提供的专用起吊工具，不允许采用其他方法进行。不需要专用起吊工具，应采用钢丝绳按照说明书规定部位起吊和就位。

2.基础及位置

机床应安装在牢固的基础上，位置应远离振源;避免阳光照射和热辐射;放置在干燥的地方，避免潮湿和气流的影响。机床附近若有振源，在基础四周必须设置防振沟。

通用刀架3.机床的安装

机床放置于基础上，应在自由状态下找平，然后将地脚螺栓均匀地锁紧。对于普通机床，水平仪读数不超过0.04/1000mm，对于高精度的机床，水平仪不超过0.02/1000mm。在测量安装精度时，应在恒定温度下进行，测量工具需经一段定温时间后再使用。机床安装时应竭力避免使机床产生强迫变形的安装方法。机床安装时不应随便拆下机床的某些部件，部件的拆卸可能导致机床内应力的重新分配，从而影响机床精度。

4. 试运转前的准备

机床几何精度检验合格后，需要对整机进行清理。用浸有清洗剂的棉布或绸布，不得用棉纱或纱布。清洗掉机床出厂时为保护导轨面和加工面而涂的防锈油或防锈漆。清洗机床外表面上的灰尘。在各滑动面及工作面涂以机床规定使滑油。

仔细检查机床各部位是否按要求加了油，冷却箱中是否加足冷却液。机床液压站、自动间润滑装置的油是否到油位批示器规定的部位。

检查电气控制箱中各开关及元器件是否正常，各插装集成电路板是否到位。

通电启动集中润滑装轩，使各润滑部位及润滑油路中充满润滑油。做好机床各部件动作前的一切准备。

数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。

数控机床与普通机床相比，数控机床有如下特点:

●加工精度高，具有稳定的加工质量;

●可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件;

●加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间;

●机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量，生产率高(一般为普通机床的3~5倍);

●机床自动化程度高，可以减轻劳动强度;

●对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。

机床组成

●主机，他是数控机床的主体，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。

●数控装置，是数控机床的核心，包括硬件(印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等)以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。

●驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。

●辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。

●编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。

自从1952年美国麻省理工学院研制出世界上第一台数控机床以来，数控机床在制造工业，特别是在汽车、航空航天、以及军事工业中被广泛地应用，数控技术无论在硬件和软件方面，都有飞速发展

如果对所用的普通车床和长时间使用的车床不进行改造，仅购买新的数控车床，则会增加许多生产厂家设备方面的成本。所以生产厂家对普通车床及长时间使用的车床进行数控化改造是必经之路。

由于进行数控化改造对于改造厂家来说，较杂又乱，但如何对改造的数控机床进行质量控制则是我们一直以来需要探讨的问题，在此谈一下如何进行改造数控车床的质量控制。

普通车床数控改造分为新机改造和旧机改造，新机改造是用户购买普通车床或普通光机(指仅带床头箱和纵、横向导轨的车床)，改造厂家根据其要求进行数控化改造。旧机改造是指用户将已经使用过的普通车床或数控车床进行翻新并进行数控化改造。其中旧机改造包括大修车床改造和用户旧机部件改造。在此浅谈改造数控车床在机械方面的质量控制方法、着重控制点和检验过程。

1 新机改造和旧机大修车床改造都必须经过如下相同改造

(1)更换X轴、Z轴丝杆、轴承、电机。

(2)增加电动刀架和主轴编码器。

(3)增加轴向电机的驱动装置，限制运行超程的行程开关，加装变频器(客户需要)以及为了加工和安全所需的电气部分。

(4)X轴、Z轴的丝杆两端支承面的配刮、滚珠丝杆副托架与床鞍的配刮、床身与床鞍导轨副进行配刮。

(5) 据需要增加防护设施，如各向丝杆的防护罩，安全防护门，行程开关的防护装置。

2 新机改造和旧机大修车床改造的不同点

(1)新机改造的主轴和尾座部分未进行改动，主轴部分和尾座部分无须进行再改造。

(2)旧机大修车床由于经过长时间使用，导轨已磨损，为了保证大修后，能继续长时间使用而不变形，必须经过淬火工序，然后磨导轨，且磨导轨后必须保证导轨硬度≥HRC47。

(3)旧机大修车床应根据客户需要对主轴部分和尾座部分进行改造和调整。

3 新机改造和大修机床改造的精度检验是检验的重要项目

4 新车床改造的精度质量控制如下

(1)铲刮检验。新车床改造经过对X轴、Z轴的丝杆两端支承面的进行配刮、对滚珠丝杆副托架与床鞍进行配刮、床身与床鞍导轨副进行配刮等。车床的主轴、尾座部分未拆动。检验方法如下:用配合面进行涂色，相互配合面进行结合，并相对摩擦，然后对铲刮面进行铲刮点数检验，并对结合处用塞尺进行结合程度检验，其中刮研点不得低于6点/25*25mm，0.03mm的塞尺塞结合处，不入。

(2)丝杆与导轨平行度检验:装配丝杆时，丝杆与导轨的平行度必须≤0.02mm。

(3)精度检验的G1项中导轨在垂直平面内的直线度(只许凸)应由普通车床厂家进行保证，不作为重点检验项目。

(4)精度检验中的主轴部分精度G4、G5、G6项也应由普通车床厂家进行保证，不作为重点检验项目。

(5)G11项床头、尾座两顶尖的等高度由普通车床厂家进行保证，不作为改造厂家质量控制的重点项目。

5 用户大修车床改造的精度检验

由于进行了磨导轨，基准面已变动，所以精度检验中的所有项目必须进行检验，且应严格进行控制，以保证改造后的使用性能。

6 大修车床改造和新机改造的其它质量重要控制点

(1)锈蚀检查:各横、纵向导轨面，主轴、主轴法兰盘，尾座空心套。

(2)外露非油漆表面都必须采取防锈措施，如清洗干净后，用润滑脂等进行防锈检查:铲刮面、丝杆和轴承在进行装配前必须清洗干净，不得留有红丹粉、铁削和其它脏物质;电箱内侧、防护罩内侧无灰尘、脏物。

(3)渗漏检查:大修车床改造的主轴轴承和齿轮等必须保持润滑，大修车床改造和新车床改造的轴向丝杆和轴承必须有润滑，必须有冷却装置，且以上润滑和冷却中接头处，油、水箱等处都不得有渗漏现象。

(4)机床噪声、温升、转速、空运转试验:

①主轴在各种转速下连续空运转4min，其中最高转速运转时间不小于2小时。整机空运行时间≥16h，对圆弧、螺纹、外圆、端面等循环车削进行模拟空运行试验。

②主轴轴承温度稳定后，测轴承温度及温升滚动轴承:温度≤70℃，温升≤40℃;滑动轴承:温度≤60℃，温升≤30℃。

③机床噪声声压级空运转条件下≤83dB(A)，且机床有无不正常尖叫、冲击声。各轴方向进给运动进行应平稳，无明显振动、颤动和爬行现象。

④机床连续空运转试验在规定连续空运转时间内，无故障，运行可靠，稳定。

(5)用户更换部件(包括机床部分的维修)的改造:由于车床更换部件的改造项目较多，主要是更换主轴轴承、轴向丝杆、轴向电机、轴向轴承和系统。

①更换主轴轴承:由于更换主轴轴承是为了保证加工外圆和端面的精度，必须在更换轴承后，先行检验主轴的噪声在无异常的情况下，整机噪声声压级不得超过83dB(A)，然后进行加工精度检验，并检验加工工件的表面粗糙度。

②更换轴向丝杆检验:检验各向位置精度，确保在规定范围内，跑机运行达到轴向运行无不正常的冲击声和杂音。更换轴向电机:由于其它项目未进行改造，则检验仅对跑机运行的噪声进行检验，轴向运行无不正常的冲击声和杂音。检验其轴向反向间隙，以防在装配中由于装配引起反向差值不符合要求。

③更换轴向轴承:对于更换轴向轴承的情况，必须保证轴向的反向差值达到要求，并检查无不正常的杂音。

④更换系统检验:更换系统的情况，则仅检验系统功能，检验系统是否有报警现象，并同时检验试车螺纹是否正常(对于带编码器的车床)。

确定三要素的基本原则;根据切削要求先确定背吃刀量ap，再查表得到进给量，，然后再经过查表通过公式计算出主切削速度U。

在许多场合我们可以通过经验数据来确定这三要素的值。

实践证明合理切削用量的选择与机床、刀具、工件及工艺等多种因素有关。合理选择加工用量的方法如下:

粗加工时，主要要保证较高的生产效率，故应选择较大的背吃刀量a。，较大的进给量，，切削速度U选择中低速度。

精加工时，主要保证零件的尺寸和表面精度的要求，故选择较小的背吃刀量ap，较小的进给量，.切削速度U选择较高速度。

粗加工时，一般要充分发挥机床潜力和刀具的切削能力。数控车床厂半精加工和精加工时，应重点考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。数控车床厂在选择切削用量时应保证刀具能加工完成一个零件或保证刀具的耐用度不低于一个工作班，最少也不低于半个工作班的工作时间。数控车床厂具体数值应根据机床说明书中的规定、刀具耐用度及实践经验选取。

(1)背吃刀量唧的选择。背吃刀量的选择要根据机床、夹具、月具和工件的刚度以及机床的功率来确定。在工艺系统允许的情况下，尽可能选取较大的背吃刀量。除留给以后工序的余量外，其余的粗加工余量尽可能一次切除，以使走刀次数最少。

通常在中等功率机床上，粗加工的背吃刀量为8-10 mm(单边)。数控车床厂半精加工背吃刀量为0.5-5 mm;精加工时背吃刀量为0 2-1.5 mm。

(2)进给量，的确定。进给量是指在单位时间内刀具措进给方向的。数控车床厂移动的距离。确定进给速度的原则是:当工件的质量要求能够保证时，为提高生产率，可选择较高的进给速度。数控车床厂切断、车削深孔或精车时，宜选择较低的进给速度。进给速度应与主轴转速和背吃刀量相适应。粗加工时，进给量，的选择受切削力的限制。

数控车床的验收应按国家颁布实行的《数控卧式车床制造与验收技术要求》进行，在验收过程中，如发生争执，应以国家有关标准为依据，通过协商解决。

按随机装箱单和合同中特定附件清单对箱内物品逐一核对检查。并做检查记录。有如下内容:

包装箱是否完好，机床外观有无明显损坏，是锈蚀、脱漆;

有无技术资料，是否齐全;

附件品种、规格、数量;

备件品种、规格、数量;

工具品种、规格、数量;

刀具〈刀片〉品种、规格、数量;

安装附件;

电气元器件品种、规格、数量;

机床安装调试完成后，即通知制造厂派人调试机床。试验主要有如下:

1.各种手动试验

a. 手动操作试验 试验手动操作的准确性。

b. 点动试验

c. 主轴变档试验

d. 超程试验

2.功能试验

a. 用按键、开关、人工操纵对机床进行功能试验。试验动作的灵活性、平稳性及功能的可靠性。

b. 任选一种主轴转速做主轴启动、正转、反转、停止的连续试验。操作不少于7次。

c. 主轴高、中、低转速变换试验。转速的指令值与显示值允差为±5%。

d. 任选一种进给量，在XZ轴全部行程上，连续做工作进给和快速进给试验。快速行程应大于1/2全行程。正反方和连续操作不少于7次。

e. 在X、Z轴的全部行程上，做低、中、高进给量变换试验。 转塔刀架进行各种转位夹紧试验。

f. 液压、润滑、冷却系统做密封、润滑、冷却性试验，做到不渗漏。

g. 卡盘做夹紧、松开、灵活性及可靠性试验。

h. 主轴做正转、反转、停止及变换主轴转速试验。

i. 转塔刀架进行正反方向转位试验。

j. 进给机构做低中高进给量为快速进给变换试验。

k. 试验进给坐标超程、手动数据输入、位置显示，回基准点，程序序号批示和检索、程序暂停、程序删除、址线插补、直线切削徨、锥度切削循环、螺纹切削循环、圆弧切削循环、刀具位置补偿、螺距补偿、间隙补偿等功能的可靠性、动作灵活性等。

3.空动转试验

a. 主动动机构运转试验，在最高转速段不得少于1小时，主轴轴承的温度值不超过70℃ ，温升值不超过40℃;

b. 连续空运转试验，其运动时间不少于8小时，每个循环时间不大于15分钟。每个循环终了停车，并模拟松卡工件动作，停车不超过一分钟，再继续运转。

4.负荷试验

用户准备好典型零件的图纸和毛坯，在制造厂调试人员指导下编程和输入程序，选择切削刀具和切削用量。负荷试验可按如下三步进行，粗车、重切削、精车。每一步又分单一切削和循环程序切削。每一次切削完成后检验零件已加工部位实际尺寸并与指令值进行比较，检验机床在负荷条件下的运行精度、即机床的综合加工精度，转塔刀架的转位精度。

5. 验收

机床开箱验收，功能试验，空运转试验、负荷试验完成后，加工出合格产品，即可办理验收移交手续。如有问题，制造厂应负责解决。

数控车床由数控装置、床身、主轴箱、刀架进给系统、尾座、液压系统、冷却系统、润滑系统、排屑器等部分组成。数控车床分为立式数控车床和卧式数控车床两种类型。

立式数控车床用于回转直径较大的盘类零件车削加工。

卧式数控车床用于轴向尺寸较长或小型盘类零件的车削加工。

卧式数控车床按功能可进一步分为经济型数控车床、普通数控车床和车削加工中心。

(1)经济型数控车床:采用步进电动机和单片机对普通车床的车削进给系统进行改造后形成的简易型数控车床。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，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，适用于一般回转类零件的车削加工。这种数控车床可同时控制两个坐标轴，即x轴和z轴。

车削中心

(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，更高级的机床还带有刀库，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外，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。

2.液压卡盘和液压尾架

液压卡盘是数控车削加工时夹紧工件的重要附件，对一般回转类零件可采用普通液压卡盘;对零件被夹持部位不是圆柱形的零件，则需要采用专用卡盘;用棒料直接加工零件时需要采用弹簧卡盘。

数控轴承车床对轴向尺寸和径向尺寸的比值较大的零件，需要采用安装在液压尾架上的活顶尖对零件尾端进行支撑，才能保证对零件进行正确的加工。尾架有普通液压尾架和可编程液压尾架。

通用刀架

3.数控车床的刀架

数控车床可以配备两种刀架:

(1)专用刀架 由车床生产厂商自己开发，所使用的刀柄也是专用的。这种刀架的优点是制造成本低，但缺乏通用性。

(2)通用刀架根据一定的通用标准(如VDI，德国工程师协会)而生产的刀架，数控车床生产厂商可以根据数控车床的功能要求进行选择配置。

4.铣削动力头

数控车床刀架上安装铣削动力头后可以大大扩展数控车床的加工能力。如:利用铣削动力头进行轴向钻孔和铣削轴向槽。

5.数控车床的刀具

在数控车床或车削加工中心上车削零件时，应根据车床的刀架结构和可以安装刀具的数量，合理、科学地安排刀具在刀架上的位置，并注意避免刀具在静止和工作时，刀具与机床、刀具与工件以及刀具相互之间的干涉现象。

数控车床的正常使用必须满足如下条件，机床所处位置的电源电压波动小，环境温度低于30摄示度，相对温度小于80%。

机床的位置应远离振源、应避免阳光直接照射和热辐射的影响，避免潮湿和气流的影响。如机床附近有振源，则机床四周应设置防振沟。否则将直接影响机床的加工精度及稳定性，将使电子元件接触不良，发生故障，影响机床的可靠性。

一般数控车床安装在机加工车间，不仅环境温度变化大，使用条件差，而且各种机电设备多，致使电网波动大。因此，安装数控车床的位置，需要电源电压有严格控制。电源电压波动必须在允许范围内，并且保持相对稳定。否则会影响数控系统的正常工作。

数控车床的环境温度低于30摄示度，相对温度小于80%。一般来说，数控电控箱内部设有排风扇或冷风机，以保持电子元件，特别是中央处理器工作温度恒定或温度差变化很小。过高的温度和湿度将导致控制系统元件寿命降低，并导致故障增多。温度和湿度的增高，灰尘增多会在集成电路板产生粘结，并导致短路。

用户在使用机床时，不允许随意改变控制系统内制造厂设定的参数。这些参数的设定直接关系到机床各部件动态特征。只有间隙补偿参数数值可根据实际情况予以调整。

用户不能随意更换机床附件，如使用超出说明书规定的液压卡盘。制造厂在设置附件时，充分考虑各项环节参数的匹配。盲目更换造成各项环节参数的不匹配，甚至造成估计不到的事故。

使用液压卡盘、液压刀架、液压尾座、液压油缸的压力，都应在许用应力范围内，不允许任意提高。

确定加工路线

加工路线是指数控机床加工过程中，刀具相对零件的运动轨迹和方向。

1.应能保证加工精度和表面粗糙要求;

2. 应尽量缩短加工路线，减少刀具空行程时间。

加工路线与加工余量的联系

在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时，则需注意程序的灵活安排。

3 夹具安装要点

液压卡盘和液压夹紧油缸的连接是靠拉杆实现的，液压卡盘夹紧要点如下:首先用搬手卸下液压油缸上的螺帽，卸下拉管，并从主轴后端抽出，再用搬手卸下卡盘固定螺钉，即可卸下卡盘。

数控车程序可以分成程序开始、程序内容和程序结束三部分内容。

第一部分 程序开始部分

主要定义程序号，调出零件加工坐标系、加工刀具，启动主轴、打开冷却液等方面的内容。