《数控车工技能实训》课件下篇基础篇-7 对刀、参数设定及自动加工训练

下篇实训篇7对刀、参数设定及自动加工训练7对刀、参数设定及自动加工训练本章主要训练工件的安装与找正、数控车削刀具的安装及对刀、自动加工、空运行及首件试切等方面的内容。7.1实训程式7.2实训技术指导7.1实训程式7.1.1实训目的7.1.2实训内容7.1.3实训步骤7.1.4实训注意事项7.1.5实训思考题7.1.6实训报告要求7.1.1实训目的熟悉工件在数控车床上的安装与找正、数控车床的对刀、参数设定及自动加工的操作步骤，提高操作数控车床的专业技术能力。7.1.2实训内容在数控车床上加工实训技术指导中图7-9所示工件，按照数控车床的加工步骤及有关安全操作规程，逐步完成整个操作，实训时间为8~10小时。7.1.3实训步骤（1）工件的安装与找正（现场操作）

根据装夹工件的形状、尺寸，选择卡爪、夹紧方向及夹紧力。根据加工工件的形状及精度要求，进行找正。（2）刀具的选择与安装（现场操作）（3）数控车床的对刀及参数设定（现场操作）程序中所用的每把刀都必须要进行对刀操作，以保证每把刀具刀尖相互重合。在对刀的同时，将有关参数输入到设定的坐标系中，建立工件坐标系。7.1.3实训步骤（4）数控车床的自动加工（现场操作）常见的自动加工方式有全自动循环、机床锁住循环、倍率开关控制循环、机床空运转循环、单段执行循环、跳段执行循环等。对于初学者，应多使用单段执行循环，并将有关倍率开关打到最低处，便于边加工边分析，以避免某些错误。加工前必须完成机床回零、程序的输入、工件装夹、对刀、图形模拟、程序试运行。（5）实例操作（现场操作）7.1.4注意事项（1）安全第一，学生的实训必须在教师的指导下，严格按照数控车床的安全操作规程，有步骤的进行。（2）工件装夹的可靠性。（3）刀具装夹的可靠性。（4）机床在试运行前必须进行图形模拟加工，避免程序错误、刀具碰撞工件或卡盘。7.1.5实训思考题（1）数控车床上如何正确安装刀具？（2）如何正确对刀？怎样设定刀尖半径补偿？怎样检验对刀的正确性？（3）如何修改刀偏量？在什么时候修改最好？（4）怎样进行工件原点的偏置？（5）怎样进行工件坐标系的偏置？（6）简述数控加工的步骤。7.1.6实训报告要求1.实训目的2.实训设备3.实训内容（由指导教师指定）4.分析总结在数控车床上进行工件的安装与找正，刀具的安装、对刀、参数的设定，自动加工的方法和步骤。7.2实训技术指导本节重点介绍数控车床的对刀操作和自动加工。工件的安装与找正和数控车削刀具的安装请参考第3章的内容。7.2.1对刀操作7.2.2图形模拟加工7.2.3自动加工7.2.4数控车床加工操作实例7.2.1对刀操作对刀操作又称为刀偏量的设置。数控车床常用的对刀方法有三种：试车对刀法、机械对刀仪对刀法、光学对刀仪对刀法。这里我们着重介绍第一种。不同数控车床的对刀方法有差异，可查阅机床说明书，但其原理及目的是相同的，即通过对刀操作，计算出刀偏量后输入数控系统，或把对刀时屏幕显示的有关数值直接输入数控系统，由系统自动计算出刀偏量，存入数控系统并建立工件坐标系。7.2.1.1刀偏量直接输入的步骤

将编程时用的刀具参考位置(标准刀具的刀尖或转塔中心等)与加工中实际使用刀具的刀尖位置之间的差值设定为刀偏量，并直接输入到刀偏存储器。刀偏量直接输入的步骤如下所述。7.2.1.1刀偏量直接输入的步骤（1）Z轴的设定a.设定工件坐标系的坐标原点位于工件右端面的回转轴心处，如图7-1所示。在手动方式中用一把刀具切削工件端面。b.将刀具沿X方向退离工件后，使主轴停转，注意不要移动Z轴。图7-1试车对刀

7.2.1.1刀偏量直接输入的步骤c.按功能键和软键[补正]显示刀具补正画面(如图7-2所示)。如果几何补正值和磨损补正值需分别设定，就显示与其相应的画面。7.2.1.1刀偏量直接输入的步骤d.将光标移动至欲设定的偏置刀号处。e.按地址键Z进行设定。f.键入测量值(0)。g.按软键[测量]。7.2.1.1刀偏量直接输入的步骤（2）X轴的设定a.如图7-1所示，在手动方式中切削工件外圆面。b.将刀具沿Z方向退离工件后，使主轴停转，注意不要移动X轴。c.按功能键和软键[补正]显示刀具补正画面(如图7-2所示)。如果几何补正值和磨损补正值需分别设定，就显示与其相应的画面。d.将光标移动至欲设定的偏置刀号处。e.按地址键X进行设定。7.2.1.1刀偏量直接输入的步骤f.测量工件外圆面的直径d。g.键人测量值(d)。h.按软键[测量]。对所有使用的刀具重复以上步骤，则其刀偏值可自动计算并设定。如果在刀具几何尺寸补正画面设定测量值，所有的补正值变为几何尺寸补正值并且所有的磨损补正值被设定为0。如果在刀具磨损补正画面设定测量值，则所测量的补正值和当前磨损补正值之间的差值成为新的补正值。7.2.1.2刀偏量的修改

不论用哪种对刀法，都存在一定的对刀误差。当试车后，发现工件尺寸不符合要求时，可根据工件的实测尺寸进行刀偏量的修改。如测得工件外圆尺寸偏大0.4mm，可在刀具补正画面的形状补正中，将对应刀具号的X方向刀偏量改小0.2mm。利用[INPUT]软键重新输入数据，或利用[+INPUT]软键修改原参数。

7.2.1.3假想刀尖

在刀尖半径补偿执行前，假想刀尖轨迹与编程轨迹相同，刀尖半径补偿执行后刀尖中心偏移工件轮廓一个刀具半径，刀尖圆角与工件轮廓接触，进行正确的车削加工。对于假想刀尖方向，不同的车刀其形状和位置是不一样的，我们用T来表示刀尖方向，从刀尖中心看假想刀尖的方向由车削中刀具的方向确定。各种刀尖方向有相应的编号与其对应，其值分别对应为0～9。当刀尖中心与起始点一致时，假想刀尖编号为0和9，如图7-3所示。为了进行正确的刀补设置，必须预先在“刀具几何尺寸补偿画面”中设定好刀尖的方向T。图7-3假想刀尖方向及其编号7.2.1.4工件原点偏置量的设定

对于多件或批量零件的加工，由于工件毛坯长度不一，安装后其伸出卡爪长度不同，应进行原点偏置(G54、G55等)设定。加工第一个工件时，因为原点偏置为零，此项可以省略。显示和设定工件原点偏置量的步骤如下：（1）按功能键。（2）按软键[坐标系]，显示工件坐标系设定画面，如图7-4所示。7.2.1.4工件原点偏置量的设定（3）工件原点偏置量的画面有几页，通过以下方法显示所需的页面。按翻页键。输人工件坐标系号(0：外部工件原点偏置，1～6工件坐标系G54~G59)，按操作选择软键[NO搜索]。（4）打开数据保护键以便允许写入。（5）移动光标到所需改变的工件原点偏置量处。（6）用数字键输入所需值，然后按软键[INPUT]，输入的值被指定为工件原点偏置量。或者用数字键输入所需值，然后按软键[+INPUT]，则输入值与原有值相加。（7）重复步骤（5）和（6）以改变其他偏置量。（8）关闭数据保护键以禁止写入。7.2.1.5工件坐标系偏置量的设定

当用G50指令或自动坐标系设定的坐标系与编程时使用的工件坐标系不同时，所设定的坐标系可被偏置。设定工件坐标系偏置量的步骤如下：（1）按功能键。（2）连续按菜单扩展键两次，直至显示[工件移]软键的画面(如图7-5所示)。7.2.1.5工件坐标系偏置量的设定（3）按下[工件移]软键。（4）将光标移至坐标系需要偏置的轴上。（5）输入偏置量并按下软键[INPUT]，如图7-6所示。图7-6坐标系的偏置7.2.2图形模拟加

图形模拟加工前，必须设定图形坐标，设定值和坐标的对应关系如图7-7所示。（1）按功能键GRAPH，显示绘图参数画面，如图7-7所示(如果不显示该画面，按软键[参数])。7.2.2图形模拟加（2）将光标移动到所需设定的参数处。（3）输入数据，然后按INPUT键。（4）重复第②和第③步直到设定完所有需要的参数。（5）旋转方式选择开关到“自动循环”。（6）按下软键[图形]，再按下软键[EXEC]，于是机床开始图形模拟加工，并且在显示屏上绘出刀具的运动轨迹。图形可整体放大或局部放大。（7）按功能键GRAPH，然后按软键[放大]以显示放大图，放大图画面有两个放大光标(■)。用两个放大光标定义的对角线的矩形区域将被放大到整个画面。7.2.2图形模拟加（8）按软键[上／下]，激活放大光标，激活后的放大光标会闪烁不停，用光标键↓、↑、→、←，移动放大光标。（9）为使原来图形消失，按[ERASE]键。（10）恢复前面的操作，通过放大光标所定义的绘图部分将被放大。7.2.3自动加工7.2.3.1存储器运行操作方式7.2.3.2自动加工运行中断及恢复7.2.3.3机床锁住循环7.2.3.4倍率开关控制循环

7.2.3.5机床空运转循环7.2.3.6单段执行循环

7.2.3.7跳段执行循环

7.2.3.1存储器运行操作方式程序预先存在存储器中。当选定了一个程序并按下机床操作面板上的循环起动按钮时,程序开始自动运行，而且循环起动灯(LED)点亮。在自动运行期间当按下机床操作面板上的进给暂停时,自动运行停止。再按一次循环启动按钮时，自动运行恢复。按下MDI操作面板上的键，自动运行结束并进入复位状态。7.2.3.1存储器运行操作方式存储器运行的操作步骤：（1）按工作状态控制按键。（2）从存储的程序中选择一个程序。为此，按下面步骤进行：a.按功能键,显示程序画面。b.按地址键“O”。c.用数字键输入程序号。d.按［OSRH］软键。（3）按机床操作面板上循环启动按钮，自动运行起动，而且循环起动灯(LED)点亮。当自动运行结束时，循环起动灯灭。7.2.3.1存储器运行操作方式（4）存储器运行停止方法：指令一个停止指令或按下机床操作面板上的键。a.程序停机(M00)：执行了有M00指令的程序段之后存储器运行就停止。当程序停止之后,所有的模态信息保持不变如同单程序段运行一样。可用循环起动按钮恢复存储器运行。b.任选停机(M01)：同M00一样，在执行了有M01指令的程序段之后存储器运行停止。这一指令代码只有在机床操作面板上的任选停机按钮置于接通时才有效。7.2.3.1存储器运行操作方式c.程序结束(M02，M30)：当读入M02或M30(在主程序结尾处指令)时，存储器运行结束并进入复位状态。d.进给暂停：在存储器运行期间按下操作面板上的进给暂停按钮，刀具减速停止。e.复位：用MDI操作面板上的复位键来停止自动运行并使系统进入复位状态。当刀具移动时使系统复位，运动将减速然后停止。7.2.3.2自动加工运行中断及恢复数控车床在按程序自动循环加工零件过程中，可以任意暂停加工程序并将刀具退离工件，停止主轴转动，以便检查和测量被加工的零件，以及进行其他的操作。在恢复原工作状态和刀具位置后可以继续启动运行程序。中断及恢复操作步骤：（1）正常加工中，按“进给保持”按钮，机床进给停止，中断运行程序；（2）将状态按键由状态，改变到状态；

7.2.3.2自动加工运行中断及恢复（3）用“点动”或“手摇”操作方式将刀具退离工件；（4）按“主轴停”按键，使主轴停止转动；（5）进行工件的检测及其他工作；（6）按主轴启动按键，启动主轴旋转，使其转向与原转向一致；（7）用“点动”或“手摇”将刀具返回原来位置；（8）将状态按键由状态，改变到状态；（9）按“循环启动”按钮。解除进给保持状态，中断的程序将重新启动继续进行零件加工。7.2.3.3机床锁住循环

机床锁住循环是指数控系统工作时，显示屏动态显示机床的运动情况，但不执行主轴、进给、换刀、冷却液等动作(有的机床仅锁住进给运动)。此功能可用于全自动循环加工前的程序调试。机床锁住有两类，一是锁住所有轴，停止全部轴的移动；二是锁住指定轴，仅停止指定轴移动。另外，还有辅助功能锁住，能使M、S和T指令锁住。

7.2.3.3机床锁住循环机床锁住和辅助功能锁住步骤如下：（1）按控制面板上“机床锁住”触摸键，机床不移动，但显示器上各轴位置在改变。有些机床各个轴都有一个机床锁住开关。对于这类机床，按各轴的锁住开关，相应轴不动。（2）按下操作面板上辅助功能锁住开关后，M、S和T代码无效，不被执行。在自动运行操作中,使用机床锁住之后，由于各轴均被锁住不移动,坐标位置发生变化。此时，执行机床锁住操作后,机床必须执行返回参考点（回零）操作来确定工件坐标系。7.2.3.4倍率开关控制循环

自动加工时，可用倍率开关将转速、快速进给速度和切削进给速度调整到最佳数值，而不必修改程序。编程的进给速度可通过选择倍率刻度盘的百分值(％)来减小或增加，这个特性用于检查程序。例如，程序中指定进给速度为100mm／min，如果设定倍率刻度为50%，则机床按50mm／min速度移动。改变进给倍率的步骤是：在自动运行之前或运行中，将机床控制面板上“进给修调倍率”刻度盘设定到希望得到的百分值(％)。在螺纹切削期间，倍率无效并且维持由程序指定的进给速度。7.2.3.5机床空运转循环

自动加工前，不将工件或刀具装上机床，进行机床空运转，以检查程序的正确性。空运转时的进给速度与程序无关，为系统设定值。空运行步骤如下：（1）旋转方式选择开关到“自动循环”处。（2）按机床控制面板上的“空运行”触摸键，机床便快速移动，速度大小可用快速移动开关来改变，如图7-8所示。图7-8机床空运行

7.2.3.6单段执行循环

在试切时，出于安全考虑，可选择单段方式执行加工程序。单段运行步骤如下：（1）按机床控制面板上的“单程序段”触摸键，当前程序段被执行之后机床停止。（2）按“循环启动”按钮执行下一个程序段，程序段执行完后机床停止。（3）直至加工程序结束或取消单程序段运行方式。（再按单程序段按键，至灯灭）7.2.3.7跳段执行循环

自动加工时，系统可跳过某些指定的程序段，称跳段执行。如在某程序段首加上“／”(如／N0050G01…)，并在操作面板上按下“跳段”触摸键，则在自动加工时，该程序段被跳过不执行；而当释放此开关后，“／”不起作用，则该段程序可被执行。

7.2.4数控车床加工操作实例7.2.4.1准备工作7.2.4.2数控机床的开机

7.2.4.3手动润滑机床导轨

7.2.4.4数控机床的“回零”操作7.2.4.5安装刀具

7.2.4.6装夹工件

7.2.4.7加工程序的输入与编辑

7.2.4.8对刀(刀具位置参数的设置)及工件坐标系的建立7.2.4.9图形模拟加工7.2.4.10自动加工7.2.4.11工件加工完毕7.2.4.12关闭机床电源

7.2.4.1准备工作在数控车床上加工如图7-9所示零件，零件材料为45号钢。在进行零件加工之前，必需做好准备工作。如零件图的审核、工艺的分析、加工工艺路线的确定、刀具的选择、切削用量的确定、程序的编制等。具体操作步骤如下：7.2.4.1准备工作（1）工艺的分析a.选用φ28的棒料，材质为45号钢。b.以工件左端面及外圆为安装基准，并取工件右端面回转中心为工件坐标系零点。c.该零件的加工面有外圆面、锥面、螺纹、槽。对带公差值的尺寸，取中间值加工。可采用G71与G70组合加工。工序安排如下：先粗车外圆面、锥面；再精车外圆面、锥面；接着车槽、车螺纹；最后车断。7.2.4.1准备工作（2）工艺路线的确定a.车右端面粗车锥面—粗车φ14外圆—粗车M20×1.5螺纹外圆—粗车φ20外圆—粗车R2.5圆弧面—粗车φ25外圆。b.精车上述各外表面(先后次序同上)。c.车φ16处退刀槽。d.车M20×1.5螺纹。e.切断。7.2.4.1准备工作（3）刀具的选择根据加工要求选用以下刀具各一把，其编号分别为01、02、03、04，材料采用硬质合金。a.90º外圆车刀T0101：副偏角小，用于粗加工。b.90º外圆车刀T0202：副偏角大，用于精加工。c.切槽刀T0303：宽4mm，切槽，切断。d.60º螺纹车刀T0404：车螺纹。7.2.4.1准备工作（4）确定车削用量各工序的切削用量见表7-1。表7-1切削用量的选择

切削用量工序切削速度v（m/min）主轴转速S（r/min）进给量F（mm/r）粗车805000.3精车12012000.1车槽、切断606000.1车螺纹805001.57.2.4.1准备工作（5）编程略7.2.4.2数控机床的开机

机床在开机前，应先进行机床的开机前的检查。（1）刀架、刀具、导轨、卡爪、防护门、电柜门一切没有问题之后，先打开机床总电源，然后打开控制系统(NC)电源，此时显示屏(CRT)上应出现机床的初始位置坐标。（2）检查操作面板上的各指示灯(LED)是否正常，各按钮、开关是否处于正确位置；显示屏上是否有报警显示，若有问题应及时予以处理。（3）液压装置的压力表是否在所要求的范围内。若一切正常，就可以进行后面的操作。7.2.4.3手动润滑机床导轨

在机床正面的右下侧有一个润滑油杯，其上有一个杠杆式手把，只要轻轻将其按到底，即可完成机床导轨的润滑。

7.2.4.4数控机床的“回零”操作（1）将控制面板上的“方式选择”开关旋转到“回零”位置。（2）选定进给轴X，按下触摸键“+X”，刀架沿X轴回到机床的机械零点；接着选定进给轴Z，按下触摸键“+Z”，刀架沿Z轴回到机床的机械零点。这时操作面板上参考点的指示灯(LED)亮，同时显示屏上的机械零点也会出现零点标志，表明机床已回到机床零点位置。7.2.4.5安装刀具

根据加工程序的需要，选定各有关刀具的刀号，并将刀具装入刀盘对应刀号的刀槽内。

7.2.4.6装夹工件

用三爪卡盘夹紧工件，检查工件是否被夹紧，旋转时有无跳动。否则，应重新装夹，一直到符合要求为止。不然会影响后续加工的进行。7.2.4.7加工程序的输入与编辑

将控制面板上的“方式选择”开关旋转到“程序编