《数控加工实训教程》课件第5章

单元5数控车削加工实训(二)5.1数控车削(FANUC0－TD系统)编程指令5.2FANUC0－TD系统数控车床操作面板5.3FANUC0－TD系统数控车床的基本操作5.4编程与加工训练

5.1数控车削(FANUC0－TD系统)编程指令及规则

5.1.1编程规则

1．绝对值编程与增量值编程

(1)绝对值编程。绝对值编程是根据预先设定的编程原点计算出绝对值坐标尺寸进行编程的一种方法，用地址X、Z进行编程(X为直径值)。

(2)增量值编程。增量值编程是根据与前一个位置的坐标值来表示位置的一种编程方法。即程序中的终点坐标是相对起点坐标而言的，并用地址U、W进行编程。U、W的正负由行程方向确定，行程方向与机床坐标轴正方向相同时为正，反之为负。

(3)混合编程。混合编程是绝对值编程与增量值编程混合起来进行编程的方法。

2．小数点编程数控编程时，可以采用小数点编程(小数点不能省略)，也可以采用脉冲数编程(不带小数点)。例如，从A(0，0)移动到B(50，0)，当使用小数点编程时，可表示为：X50.0或X50.，小数点后面的数超过4位时，数控系统按四舍五入处理；当使用脉冲数编程时(与机床数控系统脉冲当量有关)，如果脉冲当量为0.001，应表示为X50000。

5.1.2常用编程指令

1．辅助功能

1)主轴功能(S功能)

(1)最高转速限制(r/min)：G50S(最高主轴转速)；

(2)恒线速控制(r/min)：G96S(切削线速度)；

(3)恒线速取消(r/min)：G97S(主轴转速)。用恒线速度控制加工端面、锥度和圆弧时，由于X坐标不断变化，当刀尖逐渐靠近工件旋转中心时，主轴转速会越来越高，容易出现飞车事故，所以必须限制主轴的最高转速。

2)切削进给速度(G98，G99)(1)每分钟进给(mm/min)：G98；(2)每转进给(r/min)：G99。

3)公制/英制变换(G21，G20)在一个程序内，不能同时使用G21与G20指令，且必须在坐标系确定之前用单独语句来指定。G21与G20指令断电后仍然有效，直至重新设定。必须注意，G20和G21不能在程序运行中途进行转换。当G代码转换时，输入数据的单位就分别设定为公制的0.001mm或英制的0.0001in；当用角度编程时，其分、秒值都转化为以度为单位的十进制小数。需要提醒的是，下面值的单位也随着公、英制的转换而变化：①

进给速度值；②

位置量；③

偏置量；④

刀具补偿量；⑤

手摇脉冲发生器的刻度值；⑥

增量进给的移动量及其他有关参数。

2．G功能

1)工件坐标系设定G50工件安装在卡盘上，机床坐标系与工件坐标系是不重合的。为便于编程，应建立一个工件坐标系，使刀具在此坐标系中进行加工。指令格式：

G50X_Z_该指令是规定刀具起刀点(或换刀点)至工件原点的距离。坐标值X、Z为刀尖(刀位点)在工件坐标系中的起始点(即起刀点)位置。如图5-1所示，假设刀尖的起始点距工件原点的Z向尺寸和X向尺寸分别为β和α(直径值)，则执行程序段G50XαZβ后，系统内部即对(α，β)进行记忆，并显示在显示器上，这就相当于系统内部建立了一个以工件原点为坐标原点的工件坐标系。

图5-1工件坐标系示意图

例如，对如图5-2所示工件坐标系的设定，当以工件左端面为工件原点时，指令为G50X200.0Z263.0；当以工件右端面为工件原点时，指令为G50X200.0Z123.0；当以卡盘前端面为工件原点时，指令为G50X200.0Z253.0。

图5-2工件坐标系设定

显然，当α、β不同或改变刀具的当前位置时，所设定出的工件坐标系的工件原点位置也不同。因此在执行程序段G50XαZβ前，必须先进行对刀，将刀尖放在工件坐标系的(α、β)位置(起刀点)上。

2)暂停指令格式：

G04X_或G04U_或G04P_

X、U、P指定暂停时间，X(U)后面的数带小数点，P不带小数点，单位为秒。例如G04X2.5，或G04U2.5或G04P2500，三者都表示暂停2.5秒。

3)螺纹加工螺纹加工常用切削循环方式完成，在数控车床上加工螺纹的进刀方式通常有直进法和斜进法，如图5-3所示。直进法一般用于螺距或导程小于3mm的螺纹加工，斜进法是刀具单侧刃加工以便减轻负载，一般用于螺距或导程大于3mm的螺纹加工。螺纹的切削深度遵循后一刀的切削深度不能超过前一刀的切削深度的原则，其分配方式有常量式和递减式，递减式规律由数控系统设定，目的是使每次切削面积接近相等。

图5-3螺纹切削进刀方法

(1)螺纹尺寸的计算。①

螺纹牙型高度(螺纹总切深)。车削螺纹时，螺纹牙型高度是指在螺纹牙型上，牙顶到牙底之间垂直于螺纹轴线的距离。如图5-4所示，它是车削时螺纹车刀的总切入深度。根据GB192～197—81普通螺纹国家标准规定，普通螺纹的牙型理论高度，实际加工时，由于螺纹车刀刀尖半径的影响，螺纹实际切深有变化。根据GB197—81规定，螺纹车刀可在牙底最小削平高度处削平或倒圆，则螺纹实际牙型高度可按下式计算：

h=H-2(H/8)=0.6495P式中：为螺纹原始三角形高度，(mm)；为螺距(mm)。

②

螺纹编程大径与编程小径的确定。螺纹加工中，径向起点(编程大径)的确定决定于螺纹大径。例如要加工M30×2—6g外螺纹，由GB197—81可知，其基本偏差为es=￠0.038mm；公差为Td=0.28mm，则螺纹大径为?，所以编程大径应在此范围内选取。

径向终点(编程小径)的确定决定于螺纹小径。当编程大径确定后，螺纹总切深在加工中由编程小径(编程小径)来控制。螺纹小径的确定应考虑满足螺纹中径公差要求。

图5-4普通螺纹牙型高度

●内、外螺纹的基本尺寸螺纹的基本尺寸在设计的牙型上，普通螺纹的设计牙型和基本牙型相同。内、外螺纹的大径即为公称直径，故D=d。内、外螺纹的中径和小径根据基本牙型上给出的尺寸关系计算：

(

)●

内螺纹的极限尺寸

●

外螺纹的极限尺寸

例如，要加工M30×2－6g外螺纹，由于：

取编程大径，编程小径

。

③进刀、退刀距离。由于螺纹加工起始时有一个加速过程，结束前有一个减速过程，在这段距离内螺距不可能保持均匀。因此，车削螺纹时，两端必须设置升速段δ1和降速段δ2。刀具实际Z向行程为螺纹有效长度L、升速段δ1及降速段δ2之和。如图5-5所示。④

分层切削深度。如果螺纹牙型较深，螺距较大，可分几次进给。每次进给的背吃刀量用螺纹深度减精加工背吃刀量所得差按递减规律分配，如图5-3所示。

(2)螺纹切削指令G32。

G32指令可以切削直螺纹、锥螺纹、端面螺纹等单行程螺纹，车刀进给运动严格根据输入的螺距或导程进行。但是，车刀的切入、切出、返回均需编入程序。指令格式：

G32X(U)_Z(W)_F_；其中，F为螺纹导程。

例1

直螺纹切削。如图5-5所示的直螺纹切削，螺纹导程P=4mm，δ1=3mm，δ2=1.5mm，切深2mm，每次背吃刀量为1mm。切削程序：

G00U－62.0G32 W－74.5F4.0G00U62.0W74.5

U－64.0G32 W－74.5F4.0G00U64.0W74.5图5-5直螺纹切削示例图例2

锥螺纹切削。如图5-6所示锥螺纹切削，螺纹导程(Z向)P=3.5mm，δ1=2mm，δ2=1mm，切深(X向)2mm，每次背吃刀量为1mm。切削程序：

G00X12.0Z72.0G32X41.0Z29.0P3.5G00X50.0Z72.0X10.0G32X39.0Z29.0P3.5G00X50.0 Z72.0图5-6锥螺纹切削示例图螺纹切削中应注意如下几个问题：①进给速度被限制在100%时，进给倍率无效。②进给暂停时指令无效。③在螺纹切削程序段至该程序段后的第一个非螺纹切削程序段期间，按进给暂停按钮或持续按该按钮，刀具在非螺纹切削程序段停止。④如果用单段进行螺纹切削，执行第一个非螺纹切削程序段之后刀具停止。⑤

螺纹切削中，主轴倍率有效。没有特殊要求，如果使用恒线速度控制指令，改变了主轴转速，则不能切削出正确的螺纹。

(3)螺纹切削循环指令G92。指令格式：

G92X(U)_Z(W)_I(或R)_F_如图5-7所示。刀具从循环起点开始，按A、B、C、D进行自动循环，最后又回到循环起点A。图中虚线R表示按快速速度移动，实线表示按F进给速度(螺纹导程)移动。X、Z为螺纹终点(C点)的坐标值；U、W为螺纹终点坐标相对于螺纹起点的坐标增量；I(或R)为锥螺纹起点与终点X轴方向坐标的半径差，起点坐标值大于终点坐标值时，I取正值，反之取负值。加工圆柱螺纹时，I为零可省略。

图5-7圆锥和圆柱螺纹的切削(a)圆锥螺纹切削循环G92；(b)圆柱螺纹切削循环G92例3车削如图5-8所示的M30×2－6g的普通螺纹，试编制程序。

图5-8直螺纹切削循环

由于M30×2－6g螺纹大径为，取编程大径为￠29.7mm，取编程小径为￠27.45mm。程序如下：N001G97S300M03N003T0101N005G00X35.0Z104.0N007G92X28.8Z56.0F2.0N009X28.2N011X27.6N013X27.45N017G00X270.0Z260.0T0100N019M05N021M30

3．单一固定循环在某些粗车等工序的特殊加工中的切削余量较大时，此时可以利用固定循环功能简化编程。固定循环是预先给定一系列操作，用来控制机床位移和主轴运转，从而完成各项加工。在FANUC0-TD系统中只有单一形状固定循环。

1)内、外径车削循环G90

(1)圆柱面切削循环。指令格式：

G90X(U)_Z(W)_F_如图5-9所示，刀具从循环起点开始按矩形循环，最后又回到循环起点。X、Z为圆柱面切削终点坐标值；U、W为圆柱面切削终点相对循环起点的增量值。

图5-9圆柱切削循环示意图

例4加工图5-10所示的工件，其有关程序如下：…N007G90X40.0Z20.0F60 A→B→C→D→AN009X30.0 A→E→F→D→AN011X20.0 A→G→H→D→A…图5-10圆柱切削循环实例

(2)锥面切削循环。指令格式：

G90X(U)_Z(W)_I(或R)_F_如图5-11所示，I(或R)为切削始点与锥面切削终点X轴方向坐标的半径差。编程时，应注意I(或R)的符号，确定的方法是：锥面起点X坐标大于终点X坐标时为正，反之为负。

图5-11锥面切削循环示意图

例5加工图5-12所示的工件，其有关程序如下：…N007G90X40.0Z20.0I-5.0F60A→B→C→D→AN009X30.0

A→E→F→D→AN011X20.0A→G→H→D→A…

图5-12锥面切削循环实例

2)端面车削循环G94

(1)循环车削直端面。指令格式：

G94X(U)_Z(W)_F_如图5-13所示，X、Z为端面切削终点坐标值，U、W为端面切削终点相对循环起点的坐标增量。

(2)循环车削锥端面。指令格式：

G94X(U)_Z(W)_K(或R)_F_如图5-14所示，K(或R)为端面切削起点至终点Z轴方向的坐标增量。

图5-13直端面切削循环示意图

图5-14锥端面切削循环示意图

例6加工图5-15所示的工件，其有关程序如下：…N007G94X50.0Z16.0F60A→B→C→D→AN009Z13.0A→E→F→D→AN011Z10.0A→G→H→D→A…例7加工图5-16所示的工件，其有关程序如下：…N007G94X15.0Z33.48K-3.48F60A→B→C→D→AN009Z31.48A→E→F→D→AN011Z28.78A→G→H→D→A…图5-15直端面切削循环实例

图5-16锥端面切削循环实例

4．子程序在编制程序时，有时会遇到一组程序段在一个程序中多次出现，或者在几个程序中都要用到，这时可以将这组程序段做成单独程序并单独命名，称为子程序。

1)子程序的调用

FANUC0—TD系统子程序调用格式：

M98P_L_其中，M98为子程序调用指令；P为子程序名；L为子程序重复调用次数(可重复调用999次)，省略时表示L1。

2)子程序的格式FANUC0—TD系统子程序格式：O××××…M99 ；子程序结束并返回主程序M98的下一程序段，继续执行主程序例如：主程序 子程序

N020… N820……

N030M98P0810L2；调用结束后执行N040 N830……

N040… N840……

N050M98P0810；调用结束后执行N060 N850……

N060… N860M995.2FANUC0—TD系统数控车床操作面板

5.2.1数控系统操作面板及功能

CKA6136数控车床的数控系统操作面板如图5-17所示。

图5-17CRT/MDI单元

1．CRT显示器

CRT显示器可以显示机床的各种参数和功能。如显示机床参考点坐标、刀具起始点坐标、输入数控系统的指令和数据、刀具补偿量的数值、报警信号、自诊断结果、滑板快速移动速度以及间隙补偿值等。

2．MDI链盘

1)RESET复位键该键用于解除报警，CNC复位。当机床自动运行时，按下此键，则机床的所有操作都停止。此状态下若恢复自动运行，滑板需返回参考点，程序也需从头重新执行。

2)START启动键按下此键，便可执行MDI命令或自动运行已存在的程序，即MDI运行或自动运行的循环启动键。

3)INPUT输入键按下此键，可输入参数或补偿值等，也可以在MDI方式下输入命令数据。

4)CAN撤销键(相当于退格键)用于撤销已输入到缓冲器里的字符或符号。例如：当输入了G01后又按下“CAN”键，则G01被逐字删去。

5)光标移动键(CURSOR)↓键将光标向下移，↑键将光标向上移。

6)翻页键(PAGE)↓键向后翻页，↑键向前翻页。

7)程序编辑键ALTER用于程序修改；INSRT用于程序插入；DELET用于程序删除。8)EOB键程序段结尾键。

9)功能键及软键

POS：显示机床当前的位置。

PRGRM：在EDIT方式下，编辑、显示存储器里的程序；在MDI方式下，输入、显示MDI数据；在机床自动操作时，显示程序内容。

MENU/OFSET：用于设定、显示补偿值和宏程序变量。

DGNOS/PARAM：用于参数的设定、显示及自诊断数据的显示。

OPR/ALARM：用于报警号的显示和软操作面板的显示。

AUX/GRAPH：用于图形的显示。为了显示更详细的画面，在按了功能键之后，可根据画面的提示再按软键，以进行进一步的操作。

10)数据输入键数据输入键有13个，用来输入字母、数字及其他符号。每次输入的字符都显示在CRT显示屏上。根据已选择的状态，CNC可自动进行地址和数字的转换。例如：用MDI键盘输入X123。①选择MDI方式，按PRGRM按钮，CRT屏幕底部显示ADRS，表示可以键入地址了。②按“←4X”键，X被键入，显示出NUM，可以键入数字。③依次按“1U”、“↓2W”、“3R”键，数字123被键入。④

按INPUT键，上述字符及数字被输入至存储器。

5.2.2机械操作面板及功能图5-18为CKA6136数控车床机械操作面板。

图5-18CKA6136数控车床操作面板

1．超程解除按钮当X、Z轴方向的移动超过该机床加工范围时，会压下机床所设置的硬极限限位开关，同时CRT会提示报警。将超程解除按钮按下，不松开，再按X、Z轴向移动键使X、Z轴向相反方向移动，使所压下的硬极限限位开关脱开后，松开此按钮，方可解除超程。

2．跳选跳选即选择“1”，当程序执行到前面带有“/”码的程序段时跳过不执行；选择“0”，程序跳选功能失效。

3．程序保护钥匙开关选择“1”，存储器内的程序不能改变；选择“0”，可进行加工程序的编辑、存贮等操作。

4．工作方式(MODE)选择机床可供选择的工作方式共有7种：

(1)“EDIT”编辑方式：用于建立、编辑零件加工程序。可将零件加工程序手动输入到存储器中，可以对存储器内的程序进行修改、插入和删除。

(2)“AUTO”自动方式：选择加工程序并调整好机床后，按循环启动按钮，机床开始自动运行所制定的加工程序。

(3)“MDI”手动数据输入方式：用MDI键盘将程序段输入到MDI存储器中，并立即运行，此方法称为MDI工作方式。

(4)“手摇/单步”方式：可实现滑板步进进给或微量进给，每次只能移动一个坐标轴。

(5)“回零”方式：分别按+X、+Z按钮后，工作台快速进给到减速点，之后以一定速度移向参考点。返回参考点后指示灯亮。

必须回零的情况有4种：①关闭机床电源，重新上电后。②按下急停按钮后。③按下机床锁住按钮后。④滑板超程后。

(6)“JOG”点动方式：选择手动连续进给。通过按压移动方向按钮使滑板作相应的移动，手一松开，运动停止，进给速度由进给倍率开关设定。

(7)“快速”方式：可实现滑板X轴、Z轴方向的快速移动。

5．手摇脉冲发生器手摇脉冲发生器通常被称为手摇轮或手轮，通过其右侧的轴选择开关可指定滑板移动的坐标轴。在手摇/步进方式，将步进进给倍率开关选择为某一倍率，同时选择X轴或Z轴，使用手摇脉冲发生器就可以使滑板沿X轴或Z轴移动。手摇轮顺时针转动使滑板沿坐标轴的正向移动，手摇轮逆时针转动使滑板沿坐标轴的负向移动。

5.3FANUC0—TD系统数控车床的基本操作

5.3.1返回参考点

1．手动返回机床参考点由于机床采用增量式测量系统，一旦机床断电后，数控系统就失去了对参考点坐标的记忆。所以，当再次接通数控系统的电源后，操作者必须首先进行返回参考点的操作，使机床有个绝对的坐标基准。另外，在连续重复的加工以后，回零可消除进给运动部件的坐标累积误差。一般机床在操作过程中遇到急停信号或超程报警信号，待故障排除后，恢复机床工作时，也必须进行返回机床参考点的操作。具体操作步骤如下：

(1)将MODE选择开关置于“回零”方式。提醒操作者注意：当滑板上的挡块距参考点开关不足30mm时，要首先用“手摇/单步”或“JOG”方式使滑板向参考点的负方向移动，直到距离大于30mm，然后再返回参考点。

(2)分别按下+X轴和+Z轴按钮，使滑板沿X轴或Z轴正向返回参考点。直到参考点返回指示灯亮。

2．编程操作返回机床参考点

1)回参考点检验G27指令格式：

G27X(U)_Z(W)_

G27用于检查X轴与Z轴是否能正确返回参考点。执行G27指令的前提是机床在通电后必须返回过一次参考点(手动返回或用G28指令返回)。执行G27指令时，各轴按指令中给定的坐标值快速定位，且系统内部检测参考点的行程开关信号。如果定位结束后检测到开关信号发令正确，参考点的指示灯亮，说明滑板能够正确回到参考点位置；如果检测到的信号不正确，系统报警，说明程序中指令的参考点坐标值不对或机床定位误差过大。在该指令之后，如欲使机床停止，须加入一辅助功能M00指令。否则机床将继续执行下一个程序段。

2)自动返回参考点G28指令格式：

G28X(U)_Z(W)_执行该指令时，刀具先快速移动到中间点(X，Z)位置，然后自动返回参考点，如图5-19所示。到达参考点后，相应坐标方向的指示灯亮。注意使用G27、G28指令时，须预先取消刀补量，否则会发生不正确的动作。例如，如图5-20所示，可写成如下程序段：

G28U40.0W40.0；

A→B→R图5-19自动返回参考点

图5-20返回参考点编程示例图

5.3.2手动操作与对刀

1．手动操作

1)主轴操作

(1)将MODE选择开关置于“MDI”方式。

(2)按PRGRM键进入MDI程式。

(3)手动输入指令M03后按INPUT键，再输入指令S××后按INPUT键。

(4)按START键，主轴启动。

(5)按RESET键，主轴停止。

2)滑板手动进给手动进给方式有三种，分别是点动或连续手动进给、快速移动及手摇轮进给。

(1)点动或连续手动进给方式，操作步骤如下：①首先将MODE选择开关置于“JOG”方式；②用进给倍率开关选择滑板移动的速度；③按下X、Z轴方向按钮，使刀架点动或连续手动进给。

(2)快速移动方式，操作步骤如下：①首先将MODE选择开关置于“快速”方式；②用进给倍率开关选择滑板快速移动的速度；③

按下X、Z轴方向按钮，使刀架快速移动到预定位置。

(3)手摇轮进给方式。手动调整刀具时，要用手摇轮确定刀尖的正确位置，或是试切削时，一边用手摇轮微调进给速度，一边观察切削情况。操作步骤如下：①将MODE选择开关置于“手摇/单步”方式；②选择步进进给倍率，即手摇轮每转动1格滑板的移动量。步进进给倍率为1时，手摇轮转动1格可使滑板移动0.001mm；③使手摇轮右侧的X、Z轴选择开关扳向滑板要移动的坐标轴；④

转动手摇脉冲发生器，使刀架按指定的方向和速度移动。

3)刀架转位装卸刀具，测量切削刀具的位置以及对工件进行试切削时，都要靠手动操作实现刀架的转位，操作步骤如下：

(1)首先将MODE选择开关置于“MDI”方式；

(2)按PRGRM键进入MDI程式；

(3)手动输入指令T××后按INPUT键；

(4)按START键，刀架转位，使指定的刀具置于加工位置。

4)MDI运转从CRT/MDI操作面板输入一个(或几个)程序段的指令并执行该程序段。例如执行下列程序段：T0101M03S500G01U10.5W25.0F20操作步骤如下：

(1)将MODE选择开关置于“MDI”方式。

(2)按PRGRM键。

(3)按PAGE键，使屏幕的左上角显示“MDI”。

(4)由数据输入键键入“T0101”，按INPUT键，T0101数据被输入并显示。如果发现键入有误，按CAN键，可以重新键入正确的地址符及数字。按START键或机床操作面板上的循环启动按钮，将01号刀具置于加工位置。

(5)再由数据输入键键入“M03S500”，按INPUT键，M03S500数据被输入并显示。按START键或机床操作面板上的循环启动按钮，主轴以500r/min的转速正转。

(6)同样键入“G01U10.5W25.0F20”数据并显示，按START键或机床操作面板上的循环启动按钮，01号刀具的刀尖以指定的速度(进给倍率100%)移至增量坐标为(10.5，25.0)的位置。

2．试切法对刀

1)用G50指令建立工件坐标系的试切法对刀在图5-1中，当α、β不同或改变刀具的当前位置时，所设定出的工件坐标系的工件原点位置也不同。因此在执行程序段G50XαZβ前，必须先进行对刀：

(1)回零操作，机床坐标值显示(0，0)。

(2)主轴正转，标刀T1试切端面时(如图5-21(a)所示)，记录下的机床坐标值是(X-145.211，Z?345.862)，且此端面作为工件坐标系Z0处。

(3)主轴正转，标刀T1试切外圆时(如图5-21(b)所示)，记录下的机床坐标值假设是(X－156.778，Z－355.726)，主轴停止并量得试切外圆直径，假设是42mm。

图5-21工件坐标系设定

由此，可计算出工件原点的机床坐标值为：Z-345.862-0=Z-345.862；X-156.778--42=X-198.778如果以参考点为起刀点(自动加工之前再次回零)，则起刀点在工件坐标系下的坐标值应是X-198.778，Z-345.862，即参考点在工件坐标系下的坐标值，编程指令应写成

G50X198.778Z-345.862；标刀的刀补值为X0Z0

(4)非标刀T2对刀：该刀具试切同一端面和同一外圆时，记录下的机床坐标值假设分别是(X-150.261，Z-346.968)和(X-159.567，Z-360.744)。由此，可计算出非标刀的刀补值为：Z-346.968-Z-345.862=Z-1.106；X-159.567-X-156.778=X-2.789即非标刀T2的刀补值为X-2.789Z-1.106。

(5)其他刀具的对刀过程同标刀T1。

2)用T指令自动进行刀具补偿来建立工件坐标系的试切法对刀在FAUNC0—TD系统中，实际编程时可以不使用G50指令设定工件坐标系，而是将任一位置作为加工的起始点，当然该点的设置要保证刀具与卡盘或工件不发生干涉。对刀操作过程如下：

(1)手动返回机床参考点。

(2)卡盘夹紧工件毛坯。

(3)选择要对刀的刀具，即在MDI方式下，选择要对刀的刀号。如输入T0101后按INPUT键和START键，则选择的刀具置于加工位置。

(4)启动主轴使工件以某转速旋转。如：M03→INPUT→S300→INPUT→START，则主轴带动工件以300r/min的转速旋转。

(5)用手摇轮方式移动刀架，轻轻车一刀工件端面，沿+X向退刀(Z向不准动)，刀尖脱离工件端面后停止主轴(MDI方式下按下RESET键)。

(6)按下OFSET键，调出“形状”画面，将光标移动到该刀具行，输入MZ0，按INPUT键输入完成。此时，工件坐标原点设定于工件右端面，如图5-21(a)所示(当取工件左端面O′为工件原点时，需要测量从内端面到加工面的长度尺寸δ，此时对刀输入为“MZδ”)。

(7)启动主轴，继续用手摇轮方式移动刀架，轻轻车一刀工件外圆，如图5-21(b)所示，沿+Z向退刀(X向不准动)，刀尖脱离工件外圆后停止主轴。

(8)测量工件已加工外圆的直径-X值，按下OFSET键，调出“形状”画面，将光标移动到该刀具行，输入MX-X值，按INPUT键输入完成。

(9)其他的刀具，同样只需先在MDl方式下将刀具置于加工位置，重复执行以上的操作，直到所有刀具的偏置值输入完毕。

3．刀具位置补偿值的修改当我们使用带有刀具补偿的车刀加工工件时，如果测得加工后的工件尺寸比图纸要求的尺寸大，说明刀具磨损了，这就需要修改已存储在刀具补偿存储器中的该刀具的补偿值，以便加工出合格的工件(或者为了某种需要修改刀具的补偿值)。修改刀具补偿值的步骤如下：

(1)按下OFSET键，调出“磨耗”画面；

(2)将光标移到刀具的补偿号上；

(3)输入X、Z的补偿值；

(4)按下INPUT键，修改后的刀补值取代了原刀补值。5.3.3程序编辑

1．新程序输入

1)手动输入

(1)将程序保护钥匙开关置于“0”。

(2)将MODE选择开关置于“EDIT”方式。

(3)按PRGRM键，进入“程式”画面，用数据输入键输入程序号O××××之后按EOB键；再按INSRT键，则程序号被输入。

(4)输入程序指令，每输入一个指令，按INSRT键，则指令被输入。

(5)一个程序段输完后按EOB键，再按下INSRT键，则程序段结束符号“*”被输入。

(6)重复上面(4)、(5)步骤，直到整个加工程序输入完成并自动保存。

2)通信方式输入采用数控车床自动编程软件，生成数控加工代码，通过RS232串行口进行通信，接收数控程序。注：通信输入的具体操作及注意事项参考相应的操作说明。

2．程序检查对于已输入到存储器中的程序必须进行检查，并对检查中发现的程序指令错误、坐标值错误、几何图形错误等必须进行修改，待加工程序完全正确，才能进行空运行操作。程序检查的方法是对工件图形进行模拟加工。在模拟加工中，逐段地执行程序，以便进行程序的检查。其操作过程如下：

(1)按前面讲述的方法，进行手动返回机床参考点的操作；

(2)不装夹工件；

(3)将MODE选择开关置于“AUTO”方式；

(4)将空运行选择开关置于“1”位置；

(5)按PRGRM键，输入待检查程序的程序号，CRT显示存储的程序；

(6)将光标移到程序号下面，按START键，机床开始自动运行；

(7)CRT屏幕上显示正在运行的程序。

3．程序修改

(1)将MODE选择开关置于“EDIT”方式。

(2)按PRGRM键，输入需要修改程序的程序号，CRT显示该程序。

(3)移动光标到要编辑的位置，当输入要更改的字符后按ALTER键，输入的新字符代替原有的字符。输入新的字符，然后按INSRT键，则插入该字符。当要删除字符时，光标移到字符位置，按DELET键，则删除相应的字符。

4．程序号检索存储器中存入多个程序时，可以检索其中的任一个。

(1)将MODE选择开关置于“EDIT”或“AUTO”方式；

(2)按PRGRM键；

(3)按地址符“O”；

(4)键入要检索的程序号；

(5)按“CURSO↓”键进行检索；

(6)检索结束时，在CRT屏幕的右上方，显示已检索出的程序号。

5．删除程序(1)将MODE选择开关置于“EDIT”方式；(2)按PRGRM键；(3)按地址符“O”；(4)键入要删除的程序号；(5)按DELET键，该程序被删除。

6．删除全部程序将存储器中的程序全部删除。操作步骤如下：(1)将MODE选择开关置于“EDIT”方式；(2)按PRGRM键；(3)按地址符“O”；(4)键入9999；(5)按DELET键，则全部程序被删除。

5.3.4试运行工件的加工程序输入到数控系统后，经检查无误，且各刀具的补偿值已输入到相应的存储器中，便可进行机床的空运行。

1．机床锁住当机床操作面板上的“机床锁住”开关接通，自动运行加工程序时，机床刀架并不移动，只是在CRT上显示各轴的移动位置。该功能可用于加工程序的检查。

2．机床的空运行数控车床的空运行是指在不装夹工件的情况下，自动运行加工程序。

(1)手动返回机床参考点；

(2)根据加工程序装夹相应的刀具及工件；

(3)通过试切法对刀，将各刀具的补偿值输入数控系统；

(4)取下工件；

(5)调用加工程序；

(6)将“空运行”开关接通；

(7)按“循环启动”按钮，开始空运行。

3．单程序段运行若将“单程序段”选择开关置于“1”，执行一个程序段后，机床停止。其后，每按一次“循环启动”按钮，CNC都会执行一个程序段。

4．在自动运行的中途插入手动操作

(1)自动运转中，按“循环暂停”按钮或将“单程序段”开关置于接通状态，可使自动运行暂停；

(2)观察位置显示，记录停止位置的坐标值；

(3)进行相应的手动操作；

(4)返回手动操作前停止位置记录的坐标值(手动操作的起始点)；

(5)使MODE选择开关变为原来的状态(暂停前的状态)以便恢复自动运行；

(6)按“循环启动”按钮，恢复自动运行。

5.3.5机床的急停

1．按下急停按钮按下“急停”按钮后，除润滑油泵外，机床的动作及各种功能均被立即停止。同时CRT屏幕上出现“CNC数控未准备好”(NOTREADY)的报警信号。待故障排除后，顺时针旋转“急停”按钮，被压下的按钮弹起，则急停状态解除。但此时要恢复机床的工作，必须首先进行返回机床参考点操作。

5.3.6自动加工当机床的空运行完成，且由加工程序控制的机床加工过程正确时，就可以进行工件的自动加工。其操作步骤为：

(1)手动返回机床参考点(回零)；

(2)装夹所要加工工件毛坯；

(3)装夹加工工件所用刀具；

(4)进行加工刀具的试切对刀及补偿数据的输入；

(5)将MODE选择开关置于“AUTO”方式；

(6)调出工件的自动加工程序；

(7)按“循环启动”按钮，进入自动加工工件程序。

5.3.7报警显示及处理

1．报警显示发生报警，在CRT的最下行显示“ALARM”，通过以下操作可以得知报警的内容：按ALARM键，在画面中显示错误的代码，其意义可查阅机床数控系统的《操作说明书》。

2．报警处理系统不能正常运转时，应针对不同的情况进行相应的处理。

(1)在CRT上显示错误代码。若显示出错误代码，则可通过查阅机床数控系统的《操作说明书》查找原因并处理。若错误代码有“PS”标志，则是程序或设定数据的错误，通过修改程序或重新设定数据来处理。

(2)在CRT上没有显示错误代码。此时可能是由于机床执行了一些故障操作，可通过查阅机床数控系统的《维修手册》查找原因并处理。

5.4编程与加工训练

5.4.1端面及外圆车削加工

1．训练目的、要求及注意事项

1)训练目的

(1)了解端面及外圆车削加工的过程，针对不同加工零件，确定合理的工艺方案，选择刀具与切削用量，编制加工程序。

(2)能够正确设置刀偏值、调整补偿参数、操作机床加工工件。

(3)能够对零件进行精度检验，拟写实训报告。

2)训练要求

(1)零件图工艺分析，包括零件尺寸标注的正确性、轮廓描述的完整性及必要的工艺措施等。

(2)确定工件装夹方案。

(3)确定加工顺序及走刀路线。

(4)选择刀具与切削用量。

(5)拟订数控加工刀具卡及数控加工工艺卡。

2．加工实例如图5-22所示工件，毛坯为-45×120mm棒材，材料为45钢，数控车削端面及外圆。

图5-22车削端面、外圆示例图

1)工艺方案及加工路线的确定根据零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线。

(1)该零件为短轴类零件，轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持-45外圆，使工件伸出卡盘80mm，一次装夹完成粗、精加工。

(2)工步顺序如下：①粗车端面及-40mm外圆，留1mm精车余量。②

精车-40mm外圆到尺寸。

2)选择机床设备根据零件图样要求，选用CKA6136型数控车床。

3)选择刀具根据加工要求，选用两把刀具，T01为90°粗车刀，T03为90°精车刀。同时把两把刀具在刀架上安装好，且都对好刀，把它们的刀偏值输入相应的刀具参数中。数控加工刀具卡片见表5-1。

表5-1数控加工刀具卡

4)确定切削用量切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。

5)确定工件坐标系、对刀点和换刀点确定以工件右端面与轴心线的交点O为工件原点，建立XOZ工件坐标系，如图5-22所示。采用手动试切对刀法把工件右端面与毛坯外圆面的交点A作为对刀点，如图5-22所示。换刀点设置在工件坐标系下(X60，Z45)处。

表5-2数控加工工艺卡

6)参考程序O0001N001T0101 ；取01号90°粗车刀N003M03S600N005G00X60.0Z45.0 ；设置换刀点N007G00X46.0Z0N009G01X0F80 ；车端面N011G00 Z1.0N013X43.0N015G01 Z-64.0F80 ；第一刀粗车-40外圆至-43N017G00X46.0N019 Z1.0N021X41.0N023G01 Z-64.0F80.0 ；第二刀粗车-40至-41N025G00X60.0N027 Z45.0T0100；回换刀点N029M05N031T0303；取3号90°精车刀N033M03S800N035G00X40.0Z1.0N037G01Z-64.0F40；精车-40外圆至尺寸N039G00X60.0N041Z45.0T0300；回换刀点N043M05N045M025.4.2螺纹加工

1．训练目的、要求及注意事项

1)训练目的

(1)了解螺纹加工的过程，针对不同加工零件，确定合理的工艺方案，选择刀具与切削用量，编制加工程序。

(2)能够根据图纸要求正确计算外螺纹、内螺纹等相关加工尺寸，合理选择切削进给次数及背吃刀量。

(3)能够正确设置刀偏值，调整补偿参数，操作机床加工螺纹。

(4)能够对零件进行精度检验，拟写实训报告。

2)训练要求

(1)零件图工艺分析，包括零件尺寸标注的正确性、轮廓描述的完整性及必要的工艺措施等。

(2)确定工件装夹方案。

(3)确定加工顺序及走刀路线。

(4)选择刀具与切削用量。

(5)拟订数控加工刀具卡及数控加工工艺卡。

3)注意事项

(1)首先要能够依据数控机床操作说明书的规定及注意事项操作机床。

(2)正确操作机床回零，设置刀偏值，调整补偿参数。

(3)注意设置合理的起刀点及换刀点。

(4)编写螺纹加工程序段时，应设置合理的升速进刀段及降速退刀段。

(5)空运行检验换刀及刀具运行轨迹等，符合编程规定后才可进行自动加工。

(6)加工结束后应检验工件是否符合图纸要求，如有问题，应重新确定工艺方案或修改程序。

2．加工实例如图5-23所示工件，毛坯为-62mm棒材，左右两端面和外圆已加工过，材料为45钢。

图5-23螺纹加工示例图

1)工艺及路线的确定根据零件图样要求、毛坯及前道工序加工情况，确定工艺方案及加工路线。

(1)该零件为典型的车床加工零件，轴心线及左端面为工艺基准，用三爪及工件左端面定位工件，用三爪自定心卡盘夹持外圆，一次装夹完成所有工序加工。

(2)工步顺序如下：①手动钻中心孔及-30孔；②粗加工螺纹底孔；③切螺纹退刀槽；④精加工螺纹底孔；⑤

车螺纹。

2)选择机床设备根据零件图样要求，选用CKA6136型数控车床。

3)选择刀具根据加工要求，选用四把刀具，T01为盲孔车刀，粗加工M48×1.5－6G螺纹底孔；T02为精加工M48×1.5－6G螺纹底孔用盲孔车刀；T03为内槽车刀，刀宽为5mm；T04为60°内螺纹车刀；T05为中心钻，钻中心孔；T06为-30mm的钻头。把T01、T02、T03、T04四把刀具在自动换刀刀架上安装好，且都对好刀，把它们的刀偏值输入相应的刀具参数中。数控加工刀具卡见表5-3。

表5-3数控加工刀具卡

4)确定切削用量详见加工程序。

5)确定工件坐标系、对刀点和换刀点确定以工件右端面与轴心线的交点O为工件原点，建立XOZ工件坐标系。采用手动试切对刀法把工件右端面与毛坯外圆面的交点A作为对刀点，如图5-23所示。换刀点设置在工件坐标系X80、Z65处。将以上各项内容综合成如表5-4所示的数控加工工艺卡。

表5-4数控加工工艺卡

6)螺纹编程尺寸的计算螺纹大径：

螺纹小径：

取编程大径f48 mm，编程小径D1=f46.38mm。

7)参考程序O0002N001T0101 ；换粗加工用盲孔车刀N003G00X80.0Z65.0；设置换刀点N005M03S600N007M08；冷却液开N009G00X32.0Z2.0N011G01Z-18.0F80；加工M48×1.5－6G螺纹底孔N013G00Z2.0N015X34.0N017G01Z-18.0F80N019G00Z2.0N021X36.0N023G01Z-18.0F80N025G00Z2.0N027X38.0N029G01Z-18.0F80N031G00Z2.0N033X40.0N035G01Z-18.0F80N037G00Z2.0N039X42.0N041G01Z-18.0F80N043G00Z2.0N035X44.0N037G01Z-18.0F80N039G00Z2.0N041X46.0N045G01Z-18.0F80N047G00Z2.0N049X80.0Z65.0T0100 ；回换刀点

N051M05N053T0303；换内槽车刀N055M03S400N057G00X28.0Z2.0N059Z-20.0N061G01X50.0F50；切螺纹退刀槽N063G00X28.0N065Z2.0N067X80.0Z65.0T0300；回换刀点N069M05N071T0202；换精加工用盲孔车刀N073M03S800N077G00X46.38Z2.0N079G01Z-16.0F50 ；精加工M48×1.5－6G螺纹底孔N081G00X42.0N083Z2.0N085X80.0Z65.0T0200 ；回换刀点

N087M05N089T0404 ；换内螺纹车刀N091M03S200N093G00X46.98Z3.0N095G32Z-16.5F1.5；车削内螺纹N097G00X42.0N099Z3.0N101X47.58N103G32Z-16.5F1.5N105G00X42.0N107Z3.0N109X48.0N111G32Z-16.5F1.5N113G00X42.0N115Z3.0N117X80.0Z65.0T0400；回换刀点N119M09 ；切削液关N121M05N123M025.4.3镗孔加工

1.训练目的、要求及注意事项

1)训练目的

(1)针对镗孔加工的零件，确定合理的工艺方案，选择刀具与切削用量，编制加工程序。

(2)能够正确设置刀偏值，调整补偿参数，操作机床加工工件。

(3)能够对零件进行精度检验，拟写实训报告。

2)训练要求

(1)零件图工艺分析，包括零件尺寸标注的正确性、轮廓描述的完整性及必要的工艺措施等。

(2)确定工件装夹方案。

(3)确定加工顺序及走刀路线。

(4)选择刀具与切削用量。

(5)拟订数控加工刀具卡及数控加工工艺卡。

3)注意事项

(1)首先要能够依据数控机床操作说明书的规定及注意事项操作机床。

(2)正确操作机床回零，设置刀偏值，调整补偿参数。

(3)注意设置合理的起刀点及换刀点。

(4)空运行检验换刀及刀具运行轨迹等，符合编程规定后才可进行自动加工。

(5)加工结束后应检验工件是否符合图纸要求，如有问题，应重新确定工艺方案或修改程序。

2．加工实例如图5-24所示工件，毛坯为-62×65mm棒材，材料为45钢。

图5-24镗孔加工示例图

1)确定工艺方案及加工路线根据零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线。

(1)该零件为车床典型加工零件，轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持-62外圆，一次装夹完成粗、精加工。

(2)工步顺序如下：

①手动平右端面、钻中心孔及-30mm孔；

②粗车-60mm外圆；

③自右向左精车右端面及外圆面：精车右端面→倒角→精车-60mm外圆；

④镗孔；⑤切断。

2)选择机床设备根据零件图样要求，选用CKA6136型数控车床。

3)选择刀具根据加工要求，选用四把刀具，T01为端面及外圆加工刀具，选90°外圆车刀；T02为盲孔车刀，用于-50mm孔加工；T03为切断刀，刀宽为4mm，T05为中心钻，钻中心孔；T06为-30mm的钻头。数控加工刀具卡见表5-5。

表5-5数控加工刀具卡

4)确定切削用量详见加工程序。

5)确定工件坐标系、对刀点和换刀点确定以工件右端面与轴心线的交点O为工件原点，建立XOZ工件坐标系。采用手动试切对刀法把工件右端面与毛坯外圆面的交点A作为对刀点，如图5-24所示。换刀点设置在工件坐标系X80、Z65处。

表5-6数控加工工艺卡

6)参考程序O0003N001T0101；取01号90°车刀N003G00X80.0Z65.0；设置换刀点N005M03S500N007G00X60.5Z2.0N009G01Z-42.0F100；粗车-60mm外圆N011G00X62.5N013M05N015M03S800N017G00X62.5Z-0.5N019G01X0F50；精车右端面N021G00Z0.5N023X58.0N025G01Z-0.5F50N027X60.0Z-1.5 ；倒角N029Z-42.5 ；精车-60mm外圆N031G00X80.0N033Z65.0T0100 ；回换刀点N035M05N037T0202 ；换盲孔车刀N039M03S320N041M08 ；冷却液开N043G00X34.0Z2.0N045G01Z-35.2F40 ；粗镗-50mm内孔N047X28.0N049G00Z2.0N051X38.0N053G01Z-35.2F40N055X28.0N057G00Z2.0N059X42.0N061G01Z-35.2F40N063X28.0N065G00Z2.0N067X46.0N069G01Z-35.2F40N071X28.0N073G00Z2.0N075X49.8.N077G01Z-35.2F40N079X28.0N081G00Z2.0N083M05N085M03S400N087G00X50N089G01Z35.5F25 ；精镗-50mm内孔

N091X28.0N093G00Z2.0N095X80.0Z65.0T0200 ；回换刀点N097M05N099T0303 ；换切断刀N101M03S500N103G00X62.0Z-44.5N105G01X0F60 ；切断N107G00X80.0Z65.0T0300 ；回换刀点N109M09 ；冷却液关N111M05N113M025.4.4轴类零件车削加工

1．训练目的、要求及注意事项

1)训练目的

(1)针对轴类加工零件，确定合理的工艺方案，选择刀具与切削用量，编制加工程序。

(2)能够正确设置刀偏值，调整补偿参数，操作机床加工工件。

(3)能够对零件进行精度检验，拟写实训报告。

2)训练要求

(1)零件图工艺分析，包括零件尺寸标注的正确性、轮廓描述的完整性及必要的工艺措施等。

(2)确定工件装夹方案。

(3)确定加工顺序及走刀路线。

(4)选择刀具与切削用量。

(5)拟订数控加工刀具卡及数控加工工序卡。

3)注意事项

(1)首先要能够依据数控机床操作说明书的规定及注意事项操作机床。

(2)正确操作机床回零，设置刀偏值，调整补偿参数。

(3)注意设置合理的起刀点及换刀点。

(4)空运行检验换刀及刀具运行轨迹等，符合编程规定后才可进行自动加工。

(5)加工结束后应检验工件是否符合图纸要求，如有问题，应重新确定工艺方案或修改程序。

2．加工实例如图5-25所示工件，毛坯为-25×65mm棒材，材料为45钢。

图5-25轴类零件车削加工示例图

1)确定工艺方案及加工路线根据零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线。

(1)该零件为短轴类零件，轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持-25mm外圆，一次装夹完成粗、精加工。

(2)工步顺序如下：①粗车端面及外圆：采用阶梯切削路线，为编程时数值计算方便圆弧部分可用同心圆车圆弧法，分三刀切完；②自右向左精车右端面及各外圆面：车右端面→倒角→切削螺纹外圆→车-16mm外圆→车R3mm圆弧→车-22mm外圆；③切槽；④车螺纹；⑤

切断。

2)选择机床设备根据零件图样要求，选用CKA6136型数控车床。

3)选择刀具根据加工要求，选用四把刀具，T01为粗加工刀，选90°外圆车刀；T02为精加工刀，选尖头车刀；T03为切槽刀，刀宽为4mm；T04为60°螺纹刀。数控加工刀具卡见表5-7。

表5-7数控加工刀具卡

4)确定切削用量详见加工程序。

5)确定工件坐标系、对刀点和换刀点确定以工件右端面与轴心线的交点O为工件原点，建立XOZ工件坐标系。采用手动试切对刀法把工件右端面与毛坯外圆面的交点A作为对刀点，如图5-25所示。换刀点设置在工件坐标系X60、Z55处。

6)螺纹编程尺寸计算该螺纹大径尺寸为，取螺纹编程大径为-15.85mm，由于：

取编程小径

表5-8数控加工工艺卡

7)参考程序O0004N001T0101；取01号90°粗车刀N003M03S500N005G00X60.0Z55.0 ；设置换刀点N007G00X24.0Z0.5N009G01X0Z0.5F100；粗车右端面N011G00X22.5N013G01Z-47.0F100；第一刀粗车-22mm外圆N015G00X24.0N017Z1.0N019X19.0N021G01Z-32.0F100.0 ；粗车外圆至-19mmN023G02X20.5Z-33.5I1.5K0F100 ；粗车得R1.5mm圆弧N025G00X24.0Z1.0N027X17.0N029G01Z-32.0F100 ；粗车外圆至-17mmN031G02X21.5Z-34.5I2.5K0F100 ；粗车得R2.5mm圆弧N033G00X60.0Z55.0T0100 ；回换刀点N035M05N037T0202 ；换精车刀N039M03S800N041G00X18.0Z0N043G01X0F50 ；精车右端面N045G00X14.0N047G01X16.0Z-1.0F50 ；倒角N049Z-32.0 ；精车-16mm外圆

N051G02X22.0Z-35.0I3.0K0F50 ；精车R3mm圆弧N053G01Z-47.0F50 ；精车-22mm外圆N055G00X24.0N057Z2.0N059X15.85N061G01Z-16.0F50 ；精车螺纹大径N063G00X60.0Z55.0T0200 ；回换刀点N065M05N067T0303 ；换切槽刀N069M03S300N071G00X18.0Z-19.0N073G01X11.0F60 ；切螺纹退刀槽N075G00X60.0N077