《数控车床加工技术》毕业实习报告
摘要：随着科学技术的机械进步，数控技术也飞速发展。数控技术是现代机
械系统、机器人、FMS 、CIMS 、CAD\CAM等高新技术的基础，是典型的机电一体
化高新技术。当前，社会对数控技术人才的需求越来越多，要求越来越高。作为
当代大学生，特别是专业的大学生，我们应学习数控技术，特别是一些典型的数
控机床的操作：掌握数控编程的基础知识，增强编程的分析与解决问题的能力，
提高数控编程与加工中心的技能技巧。
关键字：数控机床； 仿真； 实际操作
Abstract: With the improvement of mechanical science and technology,
numerical control technology is also rapid development. Numerical control
technology is the modern mechanical system, robot, FMS, CIMS, CAD \ CAM,
such as the basis of high and new technology, is a typical
electromechanical integration of new and high technology. At present,
more and more social demand for talent of numerical control technology,
the demand is higher and higher. As a contemporary college students,
especially the professional college students, we should learn the
numerical control technology, in particular, some typical numerical
control machine tool operation: to master the basic knowledge of CNC
programming, analysis and problem solving skills, improve programming
skills to improve CNC programming and machining center.
Key words: the numerical control turning CNC milling machine tool the
simulation and actual operation
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学生：张伊凯 学号：[1**********]4 题目：《数控车床加工技术》
目 录
第一章 数控车床的基本组成和工作原理. .............................(3)
1.1 任务准备.....................................................(3)
1.2 工作原理.....................................................(5)
1.3 数控车床的分类...............................................(5)
1.4 数控车床的性能指标...........................................(5)
1.5 数控车床的特点...............................................(7)
第二章 数控车床编程与操作....... ...............................(7)
2.1 数控车床概述................................................(7)
2.1.1数控车床的组............................................ (8)
2.1.2数控车床的机械构成...................................... (8)
2.1.3数控系统................................................ (9)
2.1.4数控车床的特点...........................................(9)
2.1.5数控车床的分类.......................................... (10)
第三章 实训内容.................................................(10)
3.1 实训相关要求......................................... ...... (10)
3.2 了解各代码指令功能..........................................(12)
3.3 实训内容....................................................(14)
3.4 综合加工....................................................(16)
参考文献.........................................................(24)
致谢.............................................................(25)
第一章 数控车床的基本组成和工作原理
1.1任务准备
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数控机床一般由输入输出设备、CNC 装置（或称CNC 单元）、伺服单元、驱
动装置（或称执行机构）、可编程控制器PLC 及电气控制装置、辅助装置、机床
本体及测量反馈装置组成。如下图是数控机床的组成框图。
图1-1机床机构
⑴机床本体
数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床
身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。但
数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方
面都已发生了很大的变化，这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发
挥数控机床的特点。
⑵CNC 单元
CNC 单元是数控机床的核心，CNC 单元由信息的输入、处理和输出三个部分
组成。CNC 单元接受数字化信息，经过数控装置的控制软件和逻辑电路进行译码、
插补、逻辑处理后，将各种指令信息输出给伺服系统，伺服系统驱动执行部件作
进给运动。
⑶输入/输出设备
输入装置将各种加工信息传递于计算机的外部设备。在数控机床产生初期，
输入装置为穿孔纸带，现已淘汰，后发展成盒式磁带，再发展成键盘、磁盘等便
携式硬件，极大方便了信息输入工作，现通用DNC 网络通讯串行通信的方式输入。
输出指输出内部工作参数（含机床正常、理想工作状态下的原始参数，故障
诊断参数等），一般在机床刚工作状态需输出这些参数作记录保存，待工作一段
时间后，再将输出与原始资料作比较、对照，可帮助判断机床工作是否维持正常。
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⑷伺服单元
伺服单元由驱动器、驱动电机组成，并与机床上的执行部件和机械传动部件
组成数控机床的进给系统。它的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移
动部件的运动。对于步进电机来说，每一个脉冲信号使电机转过一个角度，进而
带动机床移动部件移动一个微小距离。每个进给运动的执行部件都有相应的伺服
驱动系统，整个机床的性能主要取决于伺服系统。
⑸驱动装置
驱动装置把经放大的指令信号变为机械运动，通过简单的机械连接部件驱动
机床，使工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动， 最后加工出图纸
所要求的零件。和伺服单元相对应，驱动装置有步进电机、直流伺服电机和交流
伺服电机等。
伺服单元和驱动装置可合称为伺服驱动系统，它是机床工作的动力装置，CNC
装置的指令要靠伺服驱动系统付诸实施，所以，伺服驱动系统是数控机床的重要
组成部分。
⑹可编程控制器
可编程控制器 (PC，Programmable Controller) 是一种以微处理器为基础
的通用型自动控制装置，专为在工业环境下应用而设计的。由于最初研制这种装
置的目的是为了解决生产设备的逻辑及开关控制， 故把称它为可编程逻辑控制
器( PLC， Programmable Logic Controller)。当PLC 用于控制机床顺序动作
时，也可称之为编程机床控制器( PMC ， Programmable Machine Controller ) 。
PLC 己成为数控机床不可缺少的控制装置。CNC 和PLC 协调配合，共同完成对数
控机床的控制。
⑺测量反馈装置
测量装置也称反馈元件，包括光栅、旋转编码器、激光测距仪、磁栅等。通
常安装在机床的工作台或丝杠上，它把机床工作台的实际位移转变成电信号反馈
给CNC 装置，供CNC 装置与指令值比较产生误差信号，以控制机床向消除该误差
的方向移动。
1.2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
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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。
1.3数控车床的分类
数控车床的品种和规格繁多，一般可以用下面三种方法分类。
⑴按控制系统分
目前市面上占有率较大的有法拉克、华中、广数、西门子、三菱等。
⑵按运动方式分类
①点位控制数控机床
②点位/直线控制数控机床
③连续控制数控机床
⑶按控制方式分类
按控制方式分类可以分为开环控制数控机床、闭环控制数控机床和半闭环控
制数控机床。
1.4数控车床的性能指标
⑴主要规格尺寸
数控车床主要有床身与刀架最大回转直径、最大车削长度、最大车削直径
等。
⑵主轴系统
数控车床主轴采用直流或交流电动机驱动，具有较宽调速范围和较高回转精
度，主轴本身刚度与抗振性比较好。现在数控机床主轴普遍达到5000～10000r
／min 甚至更高的转速，对提高加工质量和各种小孔加工极为有利；主轴可以通
过操作面板上的转速倍率开关调整转速；在加工端面时主轴具有恒线切削速度
(恒线速单位：mm/min)，是衡量车床的重要性能指标之一。
⑶进给系统
该系统有进给速度范围、快速(空行程) 速度范围、运动分辨率(最小移动增
量) 、定位精度和螺距范围等主要技术参数。
进给速度是影响加工质量、生产效率和刀具寿命的主要因素，直接受到数控
装置运算速度、机床动特性和工艺系统刚度限制。数控机床的进给速度可达到
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10～30m ／min 其中最大进给速度为加工的最大速度，最大快进速度为不加工时
移动的最快速度，进给速度可通过操作面板上的进给倍率开关调整。
脉冲当量(分辨率) 是CNC 重要的精度指标。有其两个方面的内容，一是机床
坐标轴可达到的控制精度(可以控制的最小位移增量) ，表示CNC 每发出一个脉冲
时坐标轴移动的距离，称为实际脉冲当量或外部脉冲当量；二是内部运算的最小
单位，称之为内部脉冲当量，一般内部脉冲当量比实际脉冲当量设置得要小，为
的是在运算过程中不损失精度，数控系统在输出位移量之前，自动将内部脉冲当
量转换成外部脉冲当量。
实际脉冲当量决定于丝杠螺距、电动机每转脉冲数及机械传动链的传动比，
其计算公式为
实际脉冲当量＝传动比⨯丝杠螺距
电动机每转脉冲数
数控机床的加工精度和表面质量取决于脉冲当量数的大小。普通数控机床的
脉冲当量—，般为0.001mm ，简易数控机床的脉冲当量一般为0.01mm ，精密或超
精密数控机床的脉冲当量一般为0.0001mm ，脉冲当量越小，数控机床的加工精
度和表面质量越高。
定位精度和重复定位精度，定位精度是指数控机床各移动轴在确定的终点所
能达到的实际位置精度，其误差称为定位误差。定位误差包括伺服系统、检测系
统、进给系统等的误差，还包括移动部件导轨的几何误差等。它将直接影响零件
加工的精度。
重复定位精度是指在数控机床上，反复运行同一程序代码，所得到的位置精
度的一致程度。重复定位精度受伺服系统特性、进给传动环节的间隙与刚性以及
摩擦特性等因素的影响。一般情况下，重复定位精度是呈正态分布的偶然性误差，
它影响一批零件加工的一致性，是一项非常重要的精度指标。一般数控机床的定
位精度为0.001mm ，重复定位精度为±0.005mm 。
⑷刀具系统
数控车床包括刀架工位数、工具孔直径、刀杆尺寸、换刀时间、重复定位精
度各项内容。加工中心刀库容量与换刀时间直接影响其生产率，换刀时间是指自
动换刀系统，将主轴上的刀具与刀库刀具进行交换所需要的时间，换刀一般可在
5～20s 的时间内完成。
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数控机床性能指标还有电机、冷却系统、机床外形尺寸、机床重量等。
1.5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：
⑴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。
⑵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好，且质量稳定。
⑶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100m/min以上，最小分辨率达0.01um 。一般来说，数控机床的生产能力
约为普通机床的三倍，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％。
⑷精度高
数控机床有较高的加工精度，一般在0.005mm ～0.1mm 之间。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。
⑸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。
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。
第二章 数控车床编程与操作
2.1数控车床概述
数控车床作为当今使用最广泛的数控机床之一，主要用于加工轴类、盘套类
等回转体零件，能够通过程序控制自动完成内外圆柱面、锥面、圆弧、螺纹等工
序的切削加工，并进行切槽、钻、扩、铰孔等工作，而近年来研制出的数控车削
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中心和数控车铣中心，使得在一次装夹中可以完成更多得加工工序，提高了加工
质量和生产效率，因此特别适宜复杂形状的回转体零件的加工。
2.1.1数控车床的组成
数控车床由床身、主轴箱、刀架进给系统、冷却润滑系统及数控系统组成。
与普通车床所不同的是数控车床的进给系统与普通车床有质的区别，它没有传统
的走刀箱溜板箱和挂轮架，而是直接用伺服电机或步进电机通过滚珠丝杠驱动溜
板和刀具，实现进给运动。数控系统由NC 单元及输入输出模块，操作面板组成。
从机械结构上看，数控车床还没有脱离普通车床的结构形式，即由床身、主
轴箱、刀架进给系统，液压、冷却、润滑系统等部分组成。与普通车床所不同的
是数控车床的进给系统与普通车床有质的区别，它没有传统的走刀箱、溜板箱和
挂轮架，而是直接用伺服电机通过滚珠丝杠驱动溜板和刀具，实现运动，因而大
大简化了进给系统的结构。由于要实现CNC ，因此，数控车床要有CNC 装置电器.
控制和CRT 操作面板。。
2.1.2数控车床的机械构成
(1)主轴箱
数控车床主轴箱的构造，主轴伺服电机的旋转通过皮带轮送刀主轴箱内的变
速齿轮，以此来确定主轴的特定转速。在主轴箱的前后装有夹紧卡盘，可将工件
装夹在此。
(2)主轴伺服电机
主轴伺服电机有交流和直流。直流伺服电机可靠性高，容易在宽范围内控制
转矩和速度，因此被广泛使用，然而，近年来小型、高速度、更可靠的交流伺服
电机作为电机控制技术的发展成果越来越多地被人们利用起来。
(3)夹紧装置
这套装置通过液压自动控制卡爪的开/合。
(4)往复拖板
在往复拖板上装有刀架，刀具可以通过拖板实现主轴的方向定位和移动，从
而同Z 轴伺服电机共同完成长度方向的切削。
(5)刀架
此装置可以固定刀具和索引刀具，使刀具在与主轴垂直方向上定位，并同Z
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轴伺服电机共同完成截面方向的切削。
(6)控制面板
控制面板包括CRT 操作面板（执行NC 数据的输入/输出）和机床操作面板（执行机床的手动操作）。
2.1.3数控系统
数控车床的数控系统是由CNC 装置、输入/输出设备、可编程控制器（PLC ）、主轴驱动装置和进给驱动装置以及位置测量系统等几部分组成, 如图2-4所示。
图2-4 CNC系统构成
数控车床通过CNC 装置控制机床主轴转速、各进给轴的进z 给速度以及其他辅助功能。
2.1.4数控车床的特点
（1）传动链短
数控车床刀架的两个方向运动分别由两台伺服电机驱动。伺服电机直接与丝杠联结带动刀架运动，伺服电机与丝杠也可以按控制指令无级变速，它与主轴之间无须再用多级齿轮副来进行变速。随着电机宽调速技术的发展，目标是取消变速齿轮副，目前还要通过一级齿轮副变几个转速范围。因此，床头箱内的结构已比传统车床简单得多。
（2）刚性高
与控制系统的高精度控制相匹配，以便为了拖动轻便，数控车床的润滑都比较充分，大部分采用油雾自动润滑。适应高精度的加工。
（3）轻拖动
刀架移动一般采用滚珠丝杠副，
为了提高数控车床导轨的耐磨性，一般采用镶钢导轨，这样机床精度保持的时间就比较长，也可延长使用寿命。另外，数控车床还具有加工冷却充分、防护
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严密等结构特点，自动运转时都处于全封闭或半封闭状态。数控车床一般还配有自动排屑装置。
2.1.5数控车床的分类
数控车床品种繁多，按数控系统功能和机械构成可分为简易数控车床（经济型数控车床）、多功能数控车床和数控车削中心。
(1）简易数控车床（经济型数控车床）。是低档次数控车床，一般是用单板机或单片机进行控制，机械部分是在普通车床的基础上改进设计的。
(2）多功能数控车床。也称全功能型数控车床，由专门的数控系统控制，具备数控车床的各种结构特点。
(3)数控车削中心。在数控车床的基础上增加其他的附加坐标轴。
第三章 实训内容
3.1 实训相关要求
一、实习时间安排
本次实习自2014年3月17日起至2014年4月25日止，共计6周。
二、安全教育
1、工作时应穿工作服、并且工作服衣边和袖口应系紧，女同志操作时要带工
作帽。
2、穿好安全防护鞋以防铁屑飞溅伤及皮肤，保证操作安全。
3、车床上操作严禁戴手套。
4、机床周围环境应保持干燥整洁，光线适宜，附近不能堆放垃圾。
5、工作人员必须熟悉所有数控机床的使用环境、条件及工作参数等，严格按
照开关及步骤操作，加工过程应按相关要求正确合理操作机床。
6、熟练掌握数控车床面板按键的名称和功能，特别记住急停按钮的位置以便
在紧急情况下快速按下，确保人身和设备的安全。
7、避免电源不稳定给电子元件造成损坏，数控车床应采取专线供电或增设稳
压装置。
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8、接通电源后必须进行各轴的返回参考点操作，然后在进入其他进行方式，
以确保各轴坐标的正确性。
9、车刀必须装夹牢固，以防飞出伤人。
10、车床主轴启动并开始切学前要关闭防护门，程序正常运行过程中可通过防
护玻璃进行观察，手不得接近旋转工件，更不允许对旋转工件进行测量。 11、车床正常运行过程中不允许打开电气柜门。
12、加工程序必须经过严格的校验，无误后方可操作运行。
13、手动车削时应选择合适的切削速度，手动换刀时，刀架应移至安全位置，
方可进行操作。
14、残留在刀盘里以及掉入排屑装置里的铁屑不应用手清理，清理应停机。 15、工作中若发现车床电气设备出现故障，应及时上报，由专业人员检修。 16、不得随意拆卸数控车床零部件，不得随意改动数控系统内部厂家设定的参
数。
17、经常润滑机床导轨，做好机床清洁保养工作。
18、认真填写数控车床工作日志，做好交接工作，消除事故隐患。 三、实习目的
1、接受有关的生产劳动纪律及安全生产教育，培养良好的业务素质，提高自身的专业技能。
2、了解数控车床的一般结构和基本工作原理。 3、了解CJK6140H 型数控车床的功能及操作使用方法。 4、掌握常用代码指令的含义及使用方法。 5、学会简单程序的简单编程方法。
6、了解数控加工中编程坐标系（工件坐标系）与机床坐标系的含义及区别。 7、学习工件的对刀方法，掌握相关刀具知识和加工工艺知识。 8、能够正确使用外径千分尺进行轴零件的测量； 9、能根据加工要求，合理选择切削用量和切削液； 10、能够正确选择加工程序方案，编制加工程序。
11、能主动获取有效信息，展示工作成果，对学习与工作进行反思总结，并
能与他人开展良好合作，进行有效的沟通
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12、综合加工后，达到中级或高级数控车工水平。
四、实习条件
1、场地条件：宝鸡技师学院数控车工实训教室。 2、设备条件：CJK6140H 型数控车床1台。 3、工具及材料条件
①工具：装拆工件专用扳手、装拆刀具专用扳手、垫片若干。 ②量具：游标卡尺一套（50cm 0.02mm）
千分尺两套（0－25mm 0．01mm 、25-50mm 0.01mm）
③刀具：90°外圆车刀、60°螺纹车刀、3mm 切槽刀、4mm 切槽刀、5mm
切槽刀、镗刀、Φ23麻花钻。
④材料：Φ45mm 、Φ50mm 的45钢棒料若干。
五、相关要求
1、要求每人都能独立操作机床，完成简单工件加工。 2、强化手工编程和实际操作技能。 3、要求每人独立完成实习报告。 3.2了解各代码指令功能 M 代码指令
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G 代码指令
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3.3 实训内容
1、面板操作练习
①工作方式（功能键）
增量方式 单位：mm
反向开关、X 或Z ）、
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。
菜单键（软功能键）
数字键、字母键
删除键（删
除后面的字符）
空运行键
急停键（按完此键后必须按回零键）
2、程序编辑练习
①程序建立
②查看程序
③删除程序
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④对刀
对外圆：
12cm
左右时调节进给修调至
10%→刀尖接近外圆1-2mm 左右时按增量键选择
2）F10扩展→F2刀偏表→光标移至“试切直径” →Enter →输
入测得值→Enter
对端面：1）手动→主轴正转→刀尖接近端面2cm 左右时调节进给修调至
10%→刀尖接近端面
1-2mm 左右时按增量键选择
2
3.4 综合加工
1、领取工作任务图。 2、工艺分析。 3、计算相关点坐标。 4、确定切削用量 5、选择刀具。 6、编制加工程序。 7、加工注意事项 8、工件检测。 9、质量分析报告。 （1）、领取工作任务图。
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（2）、工艺分析
①钻Φ23孔，孔深30mm 。 ②镗孔至加工要求。 ③粗精车外圆。
路径：圆角R0.5→外圆Φ38→圆弧R23→圆弧R3→外圆Φ30→圆弧R3
→外圆Φ29→圆弧R20→外圆Φ10→圆弧R5→端面→圆角R0.5→外圆Φ33→倒角C1
④切断。
（3）、计算相关点坐标
A（38,0）、B （39，-0.5）、C （39，-1）、D （30，-10）、E （30，-14.5） F（30，-25.5）、G （30，-28.5）、H （29，-32.5）、I （10，-46） J（10，-59,5）、K （21，-64.5）、L （30，-64.5）、M （33，-66）
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N（33，-68）、P （31，-69） （4）、确定相关切削用量
（5）、选择刀具
（6）、编制加工程序 ①定位程序 %0001
N10 G90 G95 G00 X100 Z100 T0303 N20 X0 Z0 N30 M30
②镗孔程序 %0002
N10 G90 G95 G00 X100 Z100 T0404 M03 N20 X22 Z2
N30 G71 U1 R0.3 P1 Q2 X-0.5 Z0 F0.2 N40 G01 X37 Z0
N50 G02 X26 Z-18 R30 F0.1 N60 G01 Z-32
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N70 X23 N80 G00 Z100 N90 X100 ③主程序 %0003
N10 G90 G95 G00 X100 Z100 T0101 M03 N20 X41 Z2
N30 G71 U0.75 R0.3 P40 Q160 X1 Z0 F0.2 N40 G01 X38 Z0
N50 G03 X39 Z-0.5 R0.5 F0.1 N60 G01 Z-1
N70 G02 X30 Z-10 R23 N80 G02 X30 Z-14.5 R3 N90 G01 Z-25.5
N100 G02 X30 Z-28.5 R3 N110 G01 Z-32.5 N120 G03 X10 Z-46 R15 N130 G01 Z-59.5 N140 G02 X21 Z-64.5 R5 N150 G01 X30
N160 G03 X33 Z-66 R1.5 N170 G01 Z-68 N180 X31 Z-69.3 N190 X41
N200 G00 X100 Z100 ④切断程序 %0004
N10 G90 G95 G00 X100 Z100 T0202 M03
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N20 X45 N30 Z0
N40 G01 X13 F0.1 N50 X4 F0.05 N60 G00 X100 N70 Z100 N80 M30 （7）、加工注意事项
①加工前将机床回零后方可进行后续操作。
②加工时严禁戴手套，衣领、袖口要系紧，女同志要戴工作帽。 ③主轴旋转后降低主轴修调和进给修调。 ④钻孔时要用冷却液降温。
⑤钻孔、镗空前要调整主轴转速，结束后继续调整满足下一步工序要求的主轴转速，方可进行粗精车外圆以及切断。 ⑥切断时切至Φ4即可结束。
（8）、工件检测
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（9）、质量分析报告
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参 考 文 献
张耀宗. 机械加工实用手册编写组. 机械工业出版社，1997 李军. 数控机床参考点的设定间. 制造技术与机床，1994 许镇宇. 机械零件. 北京：高等教育出版社,1983 濮良贵 纪名刚. 机械设计. 北京：高等教育出版社，2011 杨后川 梁炜，机床数控技术及应用. 北京：北京大学出版社2010
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[1] [2] [3] [4] [5]
致谢
通过本次实训，使我对数控机床得到了很大的认识，数控机床不仅功能强大，而且很实用，只要输入正确的程序，它就可以通过机床车出你想要的工件来，之前我对数控这门知识掌握的还不够，在这次实习中也遇到了很多问题：比如，程序出现错误、系统故障、车刀没有对好等等问题，这些问题不仅是对我们学习知识的检验，而且使我们更充分的学习到数控加工的精髓。
在此期间要非常的感谢带班老师给予我们的莫大帮助，老师的一丝不苟与耐心指导才让我们学习到了真正的知识。因此我们要再接再厉，努力学习好数控知识，为以后的工作做好充分的准备，这次实训只有短短的6周，但是相信对我今后的工作会带来了很大的帮助。
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《数控车床加工技术》毕业实习报告
摘要：随着科学技术的机械进步，数控技术也飞速发展。数控技术是现代机
械系统、机器人、FMS 、CIMS 、CAD\CAM等高新技术的基础，是典型的机电一体
化高新技术。当前，社会对数控技术人才的需求越来越多，要求越来越高。作为
当代大学生，特别是专业的大学生，我们应学习数控技术，特别是一些典型的数
控机床的操作：掌握数控编程的基础知识，增强编程的分析与解决问题的能力，
提高数控编程与加工中心的技能技巧。
关键字：数控机床； 仿真； 实际操作
Abstract: With the improvement of mechanical science and technology,
numerical control technology is also rapid development. Numerical control
technology is the modern mechanical system, robot, FMS, CIMS, CAD \ CAM,
such as the basis of high and new technology, is a typical
electromechanical integration of new and high technology. At present,
more and more social demand for talent of numerical control technology,
the demand is higher and higher. As a contemporary college students,
especially the professional college students, we should learn the
numerical control technology, in particular, some typical numerical
control machine tool operation: to master the basic knowledge of CNC
programming, analysis and problem solving skills, improve programming
skills to improve CNC programming and machining center.
Key words: the numerical control turning CNC milling machine tool the
simulation and actual operation
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学生：张伊凯 学号：[1**********]4 题目：《数控车床加工技术》
目 录
第一章 数控车床的基本组成和工作原理. .............................(3)
1.1 任务准备.....................................................(3)
1.2 工作原理.....................................................(5)
1.3 数控车床的分类...............................................(5)
1.4 数控车床的性能指标...........................................(5)
1.5 数控车床的特点...............................................(7)
第二章 数控车床编程与操作....... ...............................(7)
2.1 数控车床概述................................................(7)
2.1.1数控车床的组............................................ (8)
2.1.2数控车床的机械构成...................................... (8)
2.1.3数控系统................................................ (9)
2.1.4数控车床的特点...........................................(9)
2.1.5数控车床的分类.......................................... (10)
第三章 实训内容.................................................(10)
3.1 实训相关要求......................................... ...... (10)
3.2 了解各代码指令功能..........................................(12)
3.3 实训内容....................................................(14)
3.4 综合加工....................................................(16)
参考文献.........................................................(24)
致谢.............................................................(25)
第一章 数控车床的基本组成和工作原理
1.1任务准备
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数控机床一般由输入输出设备、CNC 装置（或称CNC 单元）、伺服单元、驱
动装置（或称执行机构）、可编程控制器PLC 及电气控制装置、辅助装置、机床
本体及测量反馈装置组成。如下图是数控机床的组成框图。
图1-1机床机构
⑴机床本体
数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床
身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。但
数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方
面都已发生了很大的变化，这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发
挥数控机床的特点。
⑵CNC 单元
CNC 单元是数控机床的核心，CNC 单元由信息的输入、处理和输出三个部分
组成。CNC 单元接受数字化信息，经过数控装置的控制软件和逻辑电路进行译码、
插补、逻辑处理后，将各种指令信息输出给伺服系统，伺服系统驱动执行部件作
进给运动。
⑶输入/输出设备
输入装置将各种加工信息传递于计算机的外部设备。在数控机床产生初期，
输入装置为穿孔纸带，现已淘汰，后发展成盒式磁带，再发展成键盘、磁盘等便
携式硬件，极大方便了信息输入工作，现通用DNC 网络通讯串行通信的方式输入。
输出指输出内部工作参数（含机床正常、理想工作状态下的原始参数，故障
诊断参数等），一般在机床刚工作状态需输出这些参数作记录保存，待工作一段
时间后，再将输出与原始资料作比较、对照，可帮助判断机床工作是否维持正常。
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学生：张伊凯 学号：[1**********]4 题目：《数控车床加工技术》
⑷伺服单元
伺服单元由驱动器、驱动电机组成，并与机床上的执行部件和机械传动部件
组成数控机床的进给系统。它的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移
动部件的运动。对于步进电机来说，每一个脉冲信号使电机转过一个角度，进而
带动机床移动部件移动一个微小距离。每个进给运动的执行部件都有相应的伺服
驱动系统，整个机床的性能主要取决于伺服系统。
⑸驱动装置
驱动装置把经放大的指令信号变为机械运动，通过简单的机械连接部件驱动
机床，使工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动， 最后加工出图纸
所要求的零件。和伺服单元相对应，驱动装置有步进电机、直流伺服电机和交流
伺服电机等。
伺服单元和驱动装置可合称为伺服驱动系统，它是机床工作的动力装置，CNC
装置的指令要靠伺服驱动系统付诸实施，所以，伺服驱动系统是数控机床的重要
组成部分。
⑹可编程控制器
可编程控制器 (PC，Programmable Controller) 是一种以微处理器为基础
的通用型自动控制装置，专为在工业环境下应用而设计的。由于最初研制这种装
置的目的是为了解决生产设备的逻辑及开关控制， 故把称它为可编程逻辑控制
器( PLC， Programmable Logic Controller)。当PLC 用于控制机床顺序动作
时，也可称之为编程机床控制器( PMC ， Programmable Machine Controller ) 。
PLC 己成为数控机床不可缺少的控制装置。CNC 和PLC 协调配合，共同完成对数
控机床的控制。
⑺测量反馈装置
测量装置也称反馈元件，包括光栅、旋转编码器、激光测距仪、磁栅等。通
常安装在机床的工作台或丝杠上，它把机床工作台的实际位移转变成电信号反馈
给CNC 装置，供CNC 装置与指令值比较产生误差信号，以控制机床向消除该误差
的方向移动。
1.2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
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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。
1.3数控车床的分类
数控车床的品种和规格繁多，一般可以用下面三种方法分类。
⑴按控制系统分
目前市面上占有率较大的有法拉克、华中、广数、西门子、三菱等。
⑵按运动方式分类
①点位控制数控机床
②点位/直线控制数控机床
③连续控制数控机床
⑶按控制方式分类
按控制方式分类可以分为开环控制数控机床、闭环控制数控机床和半闭环控
制数控机床。
1.4数控车床的性能指标
⑴主要规格尺寸
数控车床主要有床身与刀架最大回转直径、最大车削长度、最大车削直径
等。
⑵主轴系统
数控车床主轴采用直流或交流电动机驱动，具有较宽调速范围和较高回转精
度，主轴本身刚度与抗振性比较好。现在数控机床主轴普遍达到5000～10000r
／min 甚至更高的转速，对提高加工质量和各种小孔加工极为有利；主轴可以通
过操作面板上的转速倍率开关调整转速；在加工端面时主轴具有恒线切削速度
(恒线速单位：mm/min)，是衡量车床的重要性能指标之一。
⑶进给系统
该系统有进给速度范围、快速(空行程) 速度范围、运动分辨率(最小移动增
量) 、定位精度和螺距范围等主要技术参数。
进给速度是影响加工质量、生产效率和刀具寿命的主要因素，直接受到数控
装置运算速度、机床动特性和工艺系统刚度限制。数控机床的进给速度可达到
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学生：张伊凯 学号：[1**********]4 题目：《数控车床加工技术》
10～30m ／min 其中最大进给速度为加工的最大速度，最大快进速度为不加工时
移动的最快速度，进给速度可通过操作面板上的进给倍率开关调整。
脉冲当量(分辨率) 是CNC 重要的精度指标。有其两个方面的内容，一是机床
坐标轴可达到的控制精度(可以控制的最小位移增量) ，表示CNC 每发出一个脉冲
时坐标轴移动的距离，称为实际脉冲当量或外部脉冲当量；二是内部运算的最小
单位，称之为内部脉冲当量，一般内部脉冲当量比实际脉冲当量设置得要小，为
的是在运算过程中不损失精度，数控系统在输出位移量之前，自动将内部脉冲当
量转换成外部脉冲当量。
实际脉冲当量决定于丝杠螺距、电动机每转脉冲数及机械传动链的传动比，
其计算公式为
实际脉冲当量＝传动比⨯丝杠螺距
电动机每转脉冲数
数控机床的加工精度和表面质量取决于脉冲当量数的大小。普通数控机床的
脉冲当量—，般为0.001mm ，简易数控机床的脉冲当量一般为0.01mm ，精密或超
精密数控机床的脉冲当量一般为0.0001mm ，脉冲当量越小，数控机床的加工精
度和表面质量越高。
定位精度和重复定位精度，定位精度是指数控机床各移动轴在确定的终点所
能达到的实际位置精度，其误差称为定位误差。定位误差包括伺服系统、检测系
统、进给系统等的误差，还包括移动部件导轨的几何误差等。它将直接影响零件
加工的精度。
重复定位精度是指在数控机床上，反复运行同一程序代码，所得到的位置精
度的一致程度。重复定位精度受伺服系统特性、进给传动环节的间隙与刚性以及
摩擦特性等因素的影响。一般情况下，重复定位精度是呈正态分布的偶然性误差，
它影响一批零件加工的一致性，是一项非常重要的精度指标。一般数控机床的定
位精度为0.001mm ，重复定位精度为±0.005mm 。
⑷刀具系统
数控车床包括刀架工位数、工具孔直径、刀杆尺寸、换刀时间、重复定位精
度各项内容。加工中心刀库容量与换刀时间直接影响其生产率，换刀时间是指自
动换刀系统，将主轴上的刀具与刀库刀具进行交换所需要的时间，换刀一般可在
5～20s 的时间内完成。
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数控机床性能指标还有电机、冷却系统、机床外形尺寸、机床重量等。
1.5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：
⑴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。
⑵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好，且质量稳定。
⑶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100m/min以上，最小分辨率达0.01um 。一般来说，数控机床的生产能力
约为普通机床的三倍，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％。
⑷精度高
数控机床有较高的加工精度，一般在0.005mm ～0.1mm 之间。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。
⑸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。
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。
第二章 数控车床编程与操作
2.1数控车床概述
数控车床作为当今使用最广泛的数控机床之一，主要用于加工轴类、盘套类
等回转体零件，能够通过程序控制自动完成内外圆柱面、锥面、圆弧、螺纹等工
序的切削加工，并进行切槽、钻、扩、铰孔等工作，而近年来研制出的数控车削
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学生：张伊凯 学号：[1**********]4 题目：《数控车床加工技术》
中心和数控车铣中心，使得在一次装夹中可以完成更多得加工工序，提高了加工
质量和生产效率，因此特别适宜复杂形状的回转体零件的加工。
2.1.1数控车床的组成
数控车床由床身、主轴箱、刀架进给系统、冷却润滑系统及数控系统组成。
与普通车床所不同的是数控车床的进给系统与普通车床有质的区别，它没有传统
的走刀箱溜板箱和挂轮架，而是直接用伺服电机或步进电机通过滚珠丝杠驱动溜
板和刀具，实现进给运动。数控系统由NC 单元及输入输出模块，操作面板组成。
从机械结构上看，数控车床还没有脱离普通车床的结构形式，即由床身、主
轴箱、刀架进给系统，液压、冷却、润滑系统等部分组成。与普通车床所不同的
是数控车床的进给系统与普通车床有质的区别，它没有传统的走刀箱、溜板箱和
挂轮架，而是直接用伺服电机通过滚珠丝杠驱动溜板和刀具，实现运动，因而大
大简化了进给系统的结构。由于要实现CNC ，因此，数控车床要有CNC 装置电器.
控制和CRT 操作面板。。
2.1.2数控车床的机械构成
(1)主轴箱
数控车床主轴箱的构造，主轴伺服电机的旋转通过皮带轮送刀主轴箱内的变
速齿轮，以此来确定主轴的特定转速。在主轴箱的前后装有夹紧卡盘，可将工件
装夹在此。
(2)主轴伺服电机
主轴伺服电机有交流和直流。直流伺服电机可靠性高，容易在宽范围内控制
转矩和速度，因此被广泛使用，然而，近年来小型、高速度、更可靠的交流伺服
电机作为电机控制技术的发展成果越来越多地被人们利用起来。
(3)夹紧装置
这套装置通过液压自动控制卡爪的开/合。
(4)往复拖板
在往复拖板上装有刀架，刀具可以通过拖板实现主轴的方向定位和移动，从
而同Z 轴伺服电机共同完成长度方向的切削。
(5)刀架
此装置可以固定刀具和索引刀具，使刀具在与主轴垂直方向上定位，并同Z
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轴伺服电机共同完成截面方向的切削。
(6)控制面板
控制面板包括CRT 操作面板（执行NC 数据的输入/输出）和机床操作面板（执行机床的手动操作）。
2.1.3数控系统
数控车床的数控系统是由CNC 装置、输入/输出设备、可编程控制器（PLC ）、主轴驱动装置和进给驱动装置以及位置测量系统等几部分组成, 如图2-4所示。
图2-4 CNC系统构成
数控车床通过CNC 装置控制机床主轴转速、各进给轴的进z 给速度以及其他辅助功能。
2.1.4数控车床的特点
（1）传动链短
数控车床刀架的两个方向运动分别由两台伺服电机驱动。伺服电机直接与丝杠联结带动刀架运动，伺服电机与丝杠也可以按控制指令无级变速，它与主轴之间无须再用多级齿轮副来进行变速。随着电机宽调速技术的发展，目标是取消变速齿轮副，目前还要通过一级齿轮副变几个转速范围。因此，床头箱内的结构已比传统车床简单得多。
（2）刚性高
与控制系统的高精度控制相匹配，以便为了拖动轻便，数控车床的润滑都比较充分，大部分采用油雾自动润滑。适应高精度的加工。
（3）轻拖动
刀架移动一般采用滚珠丝杠副，
为了提高数控车床导轨的耐磨性，一般采用镶钢导轨，这样机床精度保持的时间就比较长，也可延长使用寿命。另外，数控车床还具有加工冷却充分、防护
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严密等结构特点，自动运转时都处于全封闭或半封闭状态。数控车床一般还配有自动排屑装置。
2.1.5数控车床的分类
数控车床品种繁多，按数控系统功能和机械构成可分为简易数控车床（经济型数控车床）、多功能数控车床和数控车削中心。
(1）简易数控车床（经济型数控车床）。是低档次数控车床，一般是用单板机或单片机进行控制，机械部分是在普通车床的基础上改进设计的。
(2）多功能数控车床。也称全功能型数控车床，由专门的数控系统控制，具备数控车床的各种结构特点。
(3)数控车削中心。在数控车床的基础上增加其他的附加坐标轴。
第三章 实训内容
3.1 实训相关要求
一、实习时间安排
本次实习自2014年3月17日起至2014年4月25日止，共计6周。
二、安全教育
1、工作时应穿工作服、并且工作服衣边和袖口应系紧，女同志操作时要带工
作帽。
2、穿好安全防护鞋以防铁屑飞溅伤及皮肤，保证操作安全。
3、车床上操作严禁戴手套。
4、机床周围环境应保持干燥整洁，光线适宜，附近不能堆放垃圾。
5、工作人员必须熟悉所有数控机床的使用环境、条件及工作参数等，严格按
照开关及步骤操作，加工过程应按相关要求正确合理操作机床。
6、熟练掌握数控车床面板按键的名称和功能，特别记住急停按钮的位置以便
在紧急情况下快速按下，确保人身和设备的安全。
7、避免电源不稳定给电子元件造成损坏，数控车床应采取专线供电或增设稳
压装置。
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8、接通电源后必须进行各轴的返回参考点操作，然后在进入其他进行方式，
以确保各轴坐标的正确性。
9、车刀必须装夹牢固，以防飞出伤人。
10、车床主轴启动并开始切学前要关闭防护门，程序正常运行过程中可通过防
护玻璃进行观察，手不得接近旋转工件，更不允许对旋转工件进行测量。 11、车床正常运行过程中不允许打开电气柜门。
12、加工程序必须经过严格的校验，无误后方可操作运行。
13、手动车削时应选择合适的切削速度，手动换刀时，刀架应移至安全位置，
方可进行操作。
14、残留在刀盘里以及掉入排屑装置里的铁屑不应用手清理，清理应停机。 15、工作中若发现车床电气设备出现故障，应及时上报，由专业人员检修。 16、不得随意拆卸数控车床零部件，不得随意改动数控系统内部厂家设定的参
数。
17、经常润滑机床导轨，做好机床清洁保养工作。
18、认真填写数控车床工作日志，做好交接工作，消除事故隐患。 三、实习目的
1、接受有关的生产劳动纪律及安全生产教育，培养良好的业务素质，提高自身的专业技能。
2、了解数控车床的一般结构和基本工作原理。 3、了解CJK6140H 型数控车床的功能及操作使用方法。 4、掌握常用代码指令的含义及使用方法。 5、学会简单程序的简单编程方法。
6、了解数控加工中编程坐标系（工件坐标系）与机床坐标系的含义及区别。 7、学习工件的对刀方法，掌握相关刀具知识和加工工艺知识。 8、能够正确使用外径千分尺进行轴零件的测量； 9、能根据加工要求，合理选择切削用量和切削液； 10、能够正确选择加工程序方案，编制加工程序。
11、能主动获取有效信息，展示工作成果，对学习与工作进行反思总结，并
能与他人开展良好合作，进行有效的沟通
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12、综合加工后，达到中级或高级数控车工水平。
四、实习条件
1、场地条件：宝鸡技师学院数控车工实训教室。 2、设备条件：CJK6140H 型数控车床1台。 3、工具及材料条件
①工具：装拆工件专用扳手、装拆刀具专用扳手、垫片若干。 ②量具：游标卡尺一套（50cm 0.02mm）
千分尺两套（0－25mm 0．01mm 、25-50mm 0.01mm）
③刀具：90°外圆车刀、60°螺纹车刀、3mm 切槽刀、4mm 切槽刀、5mm
切槽刀、镗刀、Φ23麻花钻。
④材料：Φ45mm 、Φ50mm 的45钢棒料若干。
五、相关要求
1、要求每人都能独立操作机床，完成简单工件加工。 2、强化手工编程和实际操作技能。 3、要求每人独立完成实习报告。 3.2了解各代码指令功能 M 代码指令
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G 代码指令
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3.3 实训内容
1、面板操作练习
①工作方式（功能键）
增量方式 单位：mm
反向开关、X 或Z ）、
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。
菜单键（软功能键）
数字键、字母键
删除键（删
除后面的字符）
空运行键
急停键（按完此键后必须按回零键）
2、程序编辑练习
①程序建立
②查看程序
③删除程序
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④对刀
对外圆：
12cm
左右时调节进给修调至
10%→刀尖接近外圆1-2mm 左右时按增量键选择
2）F10扩展→F2刀偏表→光标移至“试切直径” →Enter →输
入测得值→Enter
对端面：1）手动→主轴正转→刀尖接近端面2cm 左右时调节进给修调至
10%→刀尖接近端面
1-2mm 左右时按增量键选择
2
3.4 综合加工
1、领取工作任务图。 2、工艺分析。 3、计算相关点坐标。 4、确定切削用量 5、选择刀具。 6、编制加工程序。 7、加工注意事项 8、工件检测。 9、质量分析报告。 （1）、领取工作任务图。
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（2）、工艺分析
①钻Φ23孔，孔深30mm 。 ②镗孔至加工要求。 ③粗精车外圆。
路径：圆角R0.5→外圆Φ38→圆弧R23→圆弧R3→外圆Φ30→圆弧R3
→外圆Φ29→圆弧R20→外圆Φ10→圆弧R5→端面→圆角R0.5→外圆Φ33→倒角C1
④切断。
（3）、计算相关点坐标
A（38,0）、B （39，-0.5）、C （39，-1）、D （30，-10）、E （30，-14.5） F（30，-25.5）、G （30，-28.5）、H （29，-32.5）、I （10，-46） J（10，-59,5）、K （21，-64.5）、L （30，-64.5）、M （33，-66）
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N（33，-68）、P （31，-69） （4）、确定相关切削用量
（5）、选择刀具
（6）、编制加工程序 ①定位程序 %0001
N10 G90 G95 G00 X100 Z100 T0303 N20 X0 Z0 N30 M30
②镗孔程序 %0002
N10 G90 G95 G00 X100 Z100 T0404 M03 N20 X22 Z2
N30 G71 U1 R0.3 P1 Q2 X-0.5 Z0 F0.2 N40 G01 X37 Z0
N50 G02 X26 Z-18 R30 F0.1 N60 G01 Z-32
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N70 X23 N80 G00 Z100 N90 X100 ③主程序 %0003
N10 G90 G95 G00 X100 Z100 T0101 M03 N20 X41 Z2
N30 G71 U0.75 R0.3 P40 Q160 X1 Z0 F0.2 N40 G01 X38 Z0
N50 G03 X39 Z-0.5 R0.5 F0.1 N60 G01 Z-1
N70 G02 X30 Z-10 R23 N80 G02 X30 Z-14.5 R3 N90 G01 Z-25.5
N100 G02 X30 Z-28.5 R3 N110 G01 Z-32.5 N120 G03 X10 Z-46 R15 N130 G01 Z-59.5 N140 G02 X21 Z-64.5 R5 N150 G01 X30
N160 G03 X33 Z-66 R1.5 N170 G01 Z-68 N180 X31 Z-69.3 N190 X41
N200 G00 X100 Z100 ④切断程序 %0004
N10 G90 G95 G00 X100 Z100 T0202 M03
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N20 X45 N30 Z0
N40 G01 X13 F0.1 N50 X4 F0.05 N60 G00 X100 N70 Z100 N80 M30 （7）、加工注意事项
①加工前将机床回零后方可进行后续操作。
②加工时严禁戴手套，衣领、袖口要系紧，女同志要戴工作帽。 ③主轴旋转后降低主轴修调和进给修调。 ④钻孔时要用冷却液降温。
⑤钻孔、镗空前要调整主轴转速，结束后继续调整满足下一步工序要求的主轴转速，方可进行粗精车外圆以及切断。 ⑥切断时切至Φ4即可结束。
（8）、工件检测
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（9）、质量分析报告
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参 考 文 献
张耀宗. 机械加工实用手册编写组. 机械工业出版社，1997 李军. 数控机床参考点的设定间. 制造技术与机床，1994 许镇宇. 机械零件. 北京：高等教育出版社,1983 濮良贵 纪名刚. 机械设计. 北京：高等教育出版社，2011 杨后川 梁炜，机床数控技术及应用. 北京：北京大学出版社2010
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[1] [2] [3] [4] [5]
致谢
通过本次实训，使我对数控机床得到了很大的认识，数控机床不仅功能强大，而且很实用，只要输入正确的程序，它就可以通过机床车出你想要的工件来，之前我对数控这门知识掌握的还不够，在这次实习中也遇到了很多问题：比如，程序出现错误、系统故障、车刀没有对好等等问题，这些问题不仅是对我们学习知识的检验，而且使我们更充分的学习到数控加工的精髓。
在此期间要非常的感谢带班老师给予我们的莫大帮助，老师的一丝不苟与耐心指导才让我们学习到了真正的知识。因此我们要再接再厉，努力学习好数控知识，为以后的工作做好充分的准备，这次实训只有短短的6周，但是相信对我今后的工作会带来了很大的帮助。
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