数控机床的操作与技巧

　　当前国内许多刚刚从事数控机床操作人员的分类来说，有很大一部分操作者是以前从事过一般手动机床或者半自动机床操作的技术工人，他们对机械加工非常熟悉，但对于数控机床的编程是比较陌生的；也有刚从机械专科学校毕业的学生，他们对机械加工知识，数控加工和编程的理论比较熟悉，但是缺少实际的机械加工经验；也有很多操作者是从来没有接触过机械加工和编程的，那他们要学习数控机床操作，困难是非常巨大的。对于这些初学数控机床的人员，掌握一定的数控机床操作技巧是非常重要的。一方面他们可以避免发生机床碰撞事故，导致机床损坏；二是可以在较短的时间之内，能够迅速提高操作者的数控机床操作技能，胜任本职工作，为单位创造经济效益。本文特别针对这些刚接触数控机床的操作人员，介绍了一些数控机床的操作技巧的理论知识，希望对刚刚从事的数控机床的操作者来说有一些借鉴的意义。

　　首先，操作者需对操作的数控机床有一个全面的了解。了解机床的机械结构：要了解机床的机械构造组成；要掌握机床的轴系分布；更要牢牢地掌握机床各个数控轴的正负方向；要掌握机床的各部件的功能和使用，譬如简单的气动系统原理和功能，简单的液压系统工作原理和功能；另外要掌握机床各辅助单元的工作原理和功能，譬如刀库、冷却单元、电压稳压器，电器柜冷却器等等单元的工作原理，功能和使用方法，以及机床各个安全门锁的工作原理、功能和使用方法。

　　牢牢地掌握机床的各操作按钮功能：知道怎么执行程序；怎么暂停程序后检查工件加工状态后，恢复暂停状态后继续执行程序，怎么停止程序；怎么更改程序后再执行程序，诸如此类。

　　了解你所操作机床是什么样的操作系统；简单了解数控系统的控制原理和工作方法；系统使用什么样工作语言，机床加工使用的软件及其使用的语言。如果操作者对该语言不了解或者对该语言的专业词汇不了解，那么就需要专业的培训，在培训时需要认真地做好笔记，机床软件中的每个词汇代表什么中文意思，必须死记硬背进行掌握，那么才能为以后在工作中正确使用机床。另外，操作者也需要在培训时对一般的操作报警的语句进行学习掌握，知道其中文是代表什么意思，怎么解决问题，怎么消除错误报警。另外对于操作者来说，如果有精力和能力允许的话，可以对该类语言进行学习掌握，那么对以后提高机床操作技巧有很大帮助。

　　其次，要熟练掌握控制数控机床的手动或者自动操作，熟练掌握控制机床的各数控轴的移动。操作者必须达到熟能生巧的境界，那么才能在任何情况下都能做到收放自如；才会在遇到碰撞或者故障情况下，操作者可以正确而及时的处理问题，操作者才会形成条件反射，果断采取制动手段。另外操作者对数控机床的加工程序要非常熟悉；什么样的工序和操作，机床就应该有什么样的动作，都要非常熟悉。当机床执行程序时，你才能在第一时间知道机床动作是否正确，是否需要采取制动措施。另外，每个初学操作者在操作机床的初期或多或少有一些恐惧心理，害怕机床发生撞刀、发生撞机。那么只有操作者在熟练掌握了数控机床的操作之后，才能克服类似的恐惧心理，才能在此基础之上学习掌握更高的数控机床操作技巧。

　　第三，要熟练掌握程序编辑，各个工序的参数补偿和刀具或者砂轮的直径和长度的补偿。首先经过培训掌握你所要操作数控机床的编程语言，编程方法和各参数补偿方法。现在大多数先进的数控机床都配有编程或仿真的PC工作站。那么初学者可以在工作站上先进行软件编辑和机床切削的仿真学习。在学习编程过程中，不要只注重模拟结果，更重要是要学习模拟加工的过程，要明白工件的加工需要使用什么样的刀具或者砂轮，机床数控轴通过怎样的运动轨迹完成了切削加工；机床在执行具体某个工序加工时，机床内各相关部件移动的位置和方向；注意在执行加工时各个轴的运动方向和切入方向，包括怎样进刀，怎样退刀，注意在机床加工时各个工步的快进速度和位移，各个工步的工进的速度和位移。在通过仿真软件进行加工，注意在模拟过程中所有参数都必须正确输入，不要因为模拟就随意输入马虎了事，这样可能出现仿真加工的结果不正确；或者造成以后实际加工时的碰撞事故，或者零件报废。如果仿真软件有防碰撞测试的功能，那么就要使用该功能，检查编程的正确性。另外，操作者需要特注意：仿真加工只是理论上的一个结果，并不代表机床在实际切削加工过程中就不会发生碰撞，也不代表就能加工出合格的产品。仿真模拟的目的是为了节省编程时间，提高机床实际利用率，减少加工工件时的调试时间，并不代表实际的零件加工。完成完美的工件加工是和数控机床操作者的智慧和汗水密不可分的。

　　第四，实际加工过程中的加工技巧，认真做好准备工作，先将图纸读懂，确认要加工工件的位置，确认要加工工件部位的精度公差，然后编辑加工程序。要将加工中需要的工件和刀具或者砂轮准备好，将加工过程中需要的检测仪器都准备好，将加工过程中需要的辅助工装和夹具都准备齐全。

　　加工第一件工件时，机床应该使用单步工作状态进行试切削。当机床程序每调用一个新的刀具或者砂轮时应该先进行对刀，检查程序动作是否正确。

　　工件加工时尽量采取一次装夹，完成工件加工；如果需要进行测量或者其他原因需要工件的二次装夹，那么就必须保证第二次装夹与第一次装夹的定位和加工基准的统一。如果采取机床的自动定位装置，那么需要保持自动测量系统的测量速度一致性。在对工件的加工精度进行检测时，最好能够在机床上完成，这样可以减少二次装夹的定位误差。另外，机床在加工工件的某些部位，其尺寸公差的精度要求较高时，操作者在每次加工完成后，都需要进行精度检查，检查合格后再去加工工件下一个的位置；如果工件上某个部位的形状是由两个或者多个方向加工合成的，那么每个方向的加工都会影响该部位形状的位置或者形状的公差，那么加工时应先加工对工件精度影响较小的一个方向，然后再加工工件公差要求较高的方向，最后反复加工，最后逼近所要求的精度。如果在机床上使用标准的测量仪器不能对工件进行测量，同时又不能把工件从机床上取下进行测量，否则影响工件的加工精度，那么可以使用特殊的卡规、塞规、量规等手段来检测，如果机床本身软件带有测量功能，那么可以使用机床本身来测量工件。在完成整个工件的加工后，再对工件进行全面的检测。

　　对于成批量工件的加工。当初次程序调试完成后，那么需要优化加工程序。优化的基本原则如下：保证加工质量的前提，优化切削参数，譬如工进速度、刀具或砂轮转速、横向进给量，加工深度等等；优化加工步骤，优化加工基准，提高加工效率，使用高寿命刀具或砂轮，减少换刀次数或者砂轮修正次数；建立合理的加工程序的数学模型，编辑有效可靠程序，合理设置粗精加工的余量和次数和使用适当的成型刀具或者砂轮，对于提高效率，保证加工质量具具有较为显著的效果。

　　对于保证被加工工件的加工质量应该注意以下几方面：加工时要对机床进行热机一段时间，保持机床各机械轴在工作期间的热平衡，尽量保持机床加工过程的被加工工件温度稳定，并且尽量保持工作头、机床主轴、丝杠导轨，光栅尺，刀具夹头或者砂轮接杆的冷热平衡。如果机床使用冷却油和冷却液，要保持其温度恒定，冷却液的温度是影响工件加工的精度的重要因素之一，通过机床的冷却系统来保证冷却液的恒定温度。

　　一般工厂晚上都需要关机，第二天需要再开机床，所以每天机床工作前都需要进行热机。为了提高的机床利用率，现有两种方法可以实现机床加工。一是开机后对原始程序稍许修改，在所有的加工工序中做一个远离工件的补偿量，那么加工过程中，机床的在机床加工时根据测量结果更改修正值，当机床处于热平衡状态后，修正值就可以不需要再更改。另外一种方法是，那么在开机后的一段时间先加工工件公差较大的部位，然后经过一段时间后等到机床达到热平衡后，再来加工工件上某些公差要求较高的位置；或者先用机床进行粗加工，等机床工作达到热平衡后，再进行工件的精加工。

　　对于一个具有多基准，有多处精度要求较高的尺寸的工件。那么应先加工工件上有一个基准仅定义一个或两个尺寸，但尺寸精度要求较高的位置，而对同一基准有多个尺寸的部位，应先加工精度最高的部位，然后再加工精度较低的位置。因为机床在加工高精度的部位时工件容易产生废品，那工件其余的部位就可以不加工，这样节省了加工成本。

　　总之，加工的 基本原则：先粗加工，把工件的多余材料去掉，然后精加工；加工中应避免振动的发生；避免工件加工时的热变性。造成的振动发生有很多原因，可能是负载过大，可能是机床和工件的共振，或者可能是机床的刚性不足，也可能是刀具或砂轮钝化后造成的。我们可以通过下述方法来减小振动：减小横向进给量和加工深度，检查工件装夹是否牢靠，提高刀具的转速或者降低转速可以降低共振，另外查看是否有必要的更换新的刀具。

　　对于数控机床操作的初学者，经常发生碰撞。常听别人说，不碰机床，就学不会机床操作，这是一种非常错误和有害的认识。机床碰撞对机床的精度是很大的损害，对于不同类型机床影响也不一样。一般来说，对于刚性不强的机床影响较大，对于刚性较强的龙门结构的机床，在同等的撞击力下影响较小。如果机床是悬臂式得结构，以及机床主轴是装在一回转轴上的机床结构，一旦机床发生碰撞的话，对机床的精度影响是致命的。所以对于高精度数控机床来说，碰撞绝对要杜绝。只要操作者细心和掌握一定的防碰撞的方法，碰撞是完全可以预防和避免。 以下几点心得或许对数控机床初学者预防碰撞有所帮助。

　　碰撞发生的最主要的原因：一是对刀具或者砂轮 的直径和长度输入错误；二是对工件的尺寸和其他相关的几何尺寸输入错误以及工件的初始位置定位错误；三是机床的工件坐标系设置错误，或者机床零点在加工过程中被重置，而产生变化。机床碰撞大多发生在机床快速移动过程中，这时候发生的碰撞的危害也最大，应绝对避免。所以操作者要特别要注意机床在执行程序的初始阶段和机床在更换刀具或砂轮的时候，此时一旦程序编辑错误，刀具或砂轮的直径和长度输入错误，那么就很容易发生碰撞。在程序结束阶段，各数控轴的退刀动作顺序错误，那么也可能发生碰撞。为了避免上述碰撞，在第一次使用刀具和砂轮时，要仔细进行对刀，不能轻视该问题。为了避免碰撞，操作者在操作机床时，要充分五官的功能，观察机床有无异常动作，有无火花，有无噪音和异常响动，有无震动，有无焦味。发现异常情况应立即停止程序，待机床问题解决后，机床才能继续工作。同时在操作之前，操作者应该接受机床操作的安全培训，每类机床应有安全操作规程，操作人员应经系统的操作和安全培训，持有培训合格的上岗证后才能上机床工作。工作前，应知道灭火器的位置，并且操作者要掌握灭火器的方法，机床的气压开关的位置，机床的输入电源的开关的位置，液压工作站的位置，都因掌握应急的关闭的方法，对于使用冷却油的磨床应将灭火器的放置在机床的三米之内。

　　总之，掌握数控机床的操作技巧是一个循序渐进的过程，并不能一蹴而就。它是建立在掌握了机床基本操作、基础的机械加工知识和基础的编程知识之上的。数控机床操作技巧也不是一成不变的。它是需要操作者成分发挥想象力和动手能力的有机组合，是具有创新性的劳动。

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