《数控加工编程与操作》实训指导书

《数控加工编程与操作》实训指导书

模块一安全与管理

一、数控铳工安全文明守则

数控铳床操作者不但要掌握好数控铳床的性能，细心操作，还要维护好数控铳床，养

成安全文明生产的良好工作习惯和严谨的工作作风，培训良好的职业素质和责任心，做到

安全文明生产，严格遵守数控铳床安全操作守则。

(1)进人数控实训车间必须着装整齐，工作服扣好衣扣或者拉好衣服拉链，女生必

须戴工作帽，并且头发卷在工作帽内，不能穿高跟鞋或凉鞋拖鞋进人车间。

(2)未经指导教师允许，不能随便开机操作，不能在车间内追逐打闹，不能擅自离

岗串岗，有重要事惜，必须办理请假手续。

(3)严禁佩戴吊饰、手套、围巾等操作数控车床，或者在砂轮房磨刀，为了避免砂

轮小颗粒或者铁屑飞人眼睛，必须戴防护眼镜。

(4)机床的防护门、工作台、刀架禁止放置任何杂物，特别是卡盘扳手使用后必须

随手取下，以免造成人身伤亡与设备损坏。

(5)加工过程中，必须关好防护门，以免铁屑和冷却液飞溅到身上，特别在加工过

程中不能直接用手去清除铁屑，防止割伤，必须用专门的铁钩或者刷子。

(6)加工过程中，操作者站立姿势必须要规范，不能依靠机床床身，或者爬在机床

上操作。

(7)在进行数控铳床操作时，只能允许一个人操作，严禁两个人或者两个人以上同

时操作，其他人只能在旁边指导或者学习。

(8)加工完毕必须清理机床的导轨、工作台、刀架、卡盘、尾座以及机床防护门里

面的铁屑和冷却液，用棉在将机床擦干净，机床导轨必须上油防锈.

(9)数控铳床上的气枪是帮助操作者清理机床、清理零件铁屑和冷却液的重要工具，

不能用气枪玩耍对着其他的同学吹气，以免气压过大，对人造成伤害。

二、紧急事故应急处理

在操作数控铳床时，可能由于编程、误操作、切削用量不当等因素，会导致突发事件

的发生，面对这些状况，不要慌张，须冷静处置。

出现异常状况，要及时躲避，保证自身和他人的人身安全。

发生“孔刀"”撞卡盘”“撞平口钳”等情况，应马上按“进给保持”凝或者按

“急停”键，制止机床继续运动。

机床突然断电，系统“死机”，设备不能正常工作，应马上向老师报告，不要擅自解

决问题。

三、数控铳床的日常维护和保养

(1)数控铳床由于集机、电、液于一身，良好的使用环境是保证机床使用寿命和零

件质量的前提，数控铳床不能安放在阳光直射的地方，否则，应设置适当的遮阳设备。

(2)数控铳床不能处于高粉尘环境中，那样会对数控铳床的重要部件造成磨损，导

致机床精度降低，如导轨、丝杠等；机床不能处于有腐蚀性气体的环境中，

(3)数控机床电网电压波动在+10即15%之间，否则，加装稳压设备。

(4)远离(推荐大于500m左右)各种强电磁干扰源，如电焊机、高频、中频加热

设备等；远离震源，如冲床、锻锤等；湿度、温度符合相关规定；小型数控机床用支脚起

调整和支撑作用，大中型数控机床要用地脚螺栓固定，并设置一定防震设施。

四、“6S管理”

“6S管理”由日本企业的5S扩展而来，是现代工厂行之有效的现场管理理念和方法,

其作用是：提高效率，保证质量，使工作环境整洁有序；预防为主，保证安全。6S的本

质是一种执行力的企业文化，是强调纪律性的文化，不怕困难，想到做到，做到做好，作

为基础性的6s工作落实，能为其他管理活动提供优质的管理平台。

(1)整理一一将学习、生活、实训场所的所有物品区分为“有必要的”和“没有必

要的”，除了有必要的留下来，其它的都须清除掉。

目的：腾出空间，活用空间，防止误用，塑造清爽的学习场所。

(2)整顿一一把留下来的必要用的物品依规定位置摆放整齐，并加以标示c

目的：学习场所一目了然，整整齐齐，消除寻找物品的时间。

(3)清扫一一将学习、生活、实训场所内看得见与看不见的地方都清洁干净，保持

学习场所的环境干净、亮丽。

目的：稳定品质，减少环境损害。

(4)清洁一一随时关注自己在学习、生活、实训场所的行为，自我约束。

目的：维持上述3s成果。

(5)素养一一每位学生养成良好的习惯，并遵守规范做事，培养积极主动的精神。

目的：培养有好习惯和遵守规范的索质，营造团队精神。

(6)安全——重视全员安全教育，每时每刻树立“安全第一”观念，防患于未然。

目的：建立安全的学习和生活的环境，保证学生健康成长。

模块二数控机床典型结构

一、数控机床结构组成及工作原理

1.数控机床组成：数控机床主要由控制介质、数控装置、伺服系统、机床本体和辅助部

分等五大部分组成。

2.数控机床工作原理

按照零件加工的技术要求和工艺要求，编写零件的加工程序，然后将加工程序输入到

数控装置.，通过数控装置控制机床的主轴运动、进给运动、更换刀具、工件的夹紧与松开、

润滑泵的开与关，使刀具、工件和其他辅助装置严格按照加工程序规定的顺序、轨迹和参

数进行工作，从而加工出符合图纸要求的零件。

二、数控机床分类

数控机床品种数量很多，功能各异，分类方法也较多。通常按照下面方法进行分类。

1.按照按数控机床运动轨迹分类：

点位控制运动数控机床，直线控制运动数控机床，连续（轮廓）控制运动数控机床。

2.按进给伺服系统控制方式分类：

开环控制系统数控机床，闭环控制系统数控机床，半闭环控制系统数控机床。

3.按照控制坐标轴（轴数）分类：

两轴联动数控机床，两轴半联动数控机床，三轴联动数控机床，四轴联动数控机床,

五轴联动数控机床等。

4.按照主轴与工作台的位置关系分类:

立式联动数控机床、卧室联动数控机床。

三、数控机床的主要性能指标

1.精度指标：

(1)分辨率和脉冲当量。

(2)定位精度和重复定位精度。

(3)分度精度。

2.加工性能指标

(1)最高主轴转速和最大加速度

(2)最快位移速度和最高进给速度。

3.可控轴数和联动轴数

联动轴数指机床数控装置控制的坐标轴同时到达某一点的坐标数目。如2轴联动、

3轴联动、4轴联动、5轴联动、3轴2联动等,我国目前达到7轴5联动。

4.可靠性指标

5.运动性能指标

运动性能指标包括5个：主轴转速，进给速度，坐标行程，摆角范围，刀库容量(达

到100把以上)和换刀时间。

四、主传动系统

1.主传动系统的作用：产生主切削力。

2.对主传动系统的要求：

(1)足够的转速范围，变速迅速可靠。

(2)足够的功率和拄矩。

(3)各零部件应具有足够的精度、强度、刚度和抗振性。

(4)噪声低、运行平稳。

3.主传动的变速方式：

(1)采用变速齿轮传动。

(2)采用同步齿形带传动。

(3)采用主轴电机直接驱动(一体化主轴，电主轴)。

五、数控机床进给传动系统

1.进给传动系统的作用：

接受数控系统发出的进给脉冲，经放大和转换后驱动执行元件实现预期的运动。

2.对进给传动系统的要求：

（1）有较高的工作精度。

（2）响应速度快，运动部件惯量小。

（3）调速范围宽。

（4）稳定性好。

（5）可靠性高。

六、导轨

1.导轨的作用：导轨是进给系统的重要环节，起支承和导向的作用。

机床加工精度和使用寿命很大程度上取决于机床导轨的质量。

2.对导轨的要求：高的导向精度、良好的精度保持性、良好的摩擦特性、运动平稳、

高灵敏度、寿命长以及高速进给不振动、低速进给不爬行、运动灵敏性高、可以重载下连

续运行等。

3.类型：滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。

七、加工中心自动换刀装置

1.自动换刀的刀库种类：鼓盘式刀库、链式刀库、格子盒式刀库。

2.自动选刀：常用的选刀形式有顺序选刀和任意选刀两种。

八、数控系统

1.数控系统的组成及各部分作用

（1）组成：计算机数控系统由输入/输出装置、CNC装置、可编程控制器（PLC）、主

轴驱动装置、伺服驱动装置及检测反馈装置等组成。

（2）工作原理：机床数控装置读取来自输入介质或输入设备、通信设备的数控程序

后，根据加工程序信息进行信息处理，计算出（插补方法）理想轨迹和运动速度，并将处

理的结果输出到机床的主轴及进给装置，控制机床运动部件按预定的轨迹和速度运动完成

数控加工。

2.常用数控系统

常用数控系统有德国区门子公司的SIEMENS系统，日本富士通公司的FANUC系统、

三菱公司的MELDAS系统，以及国产的武汉华中系统、广州数控系统等。

思考与练习

1.简述数控机床的特点。

2.数控机床的工作原理是什么？

3.举例说明数控机床常见的分类方式。

4.简述数控机床主传动的作用和特点。

5.简述数控机床伺服进给传动系统的作用和特点.

模块三编程基础知识

一、数控编程的概念

编程就是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹或零件尺寸数据、工艺参数等加工信

息，用规定的文字、数字、符号组成的代码，按一定格式编写成代码，并通过介质输入到

机床装置中，用以控制机床完成零件加工的程序。

二、机床坐标系与工件坐标系

1.坐标轴和运动方向的命名原则

（1）机床的运动统一按工件静止而刀具相对于工件运动来描述。

（2）基本坐标轴：坐标轴X,Y,Z用来描述机床的直线进给运动，X,Y,Z满足右

手直角笛卡尔定则。

（3）转动轴：绕X,Y和Z轴转动的轴分别用A,B,C表示，正向按右手螺旋定则

确定。

（4）运动（移动）方向的规定：刀具远离工件的方向为坐标轴正方向（参照机床原点）。

2.机床原点

机床原点是指机床上设置的一个固定点，是机床制造商设置在机床上的一个物理位置,

也是数控机床进行加工的第一基准参考点。

以机床原点为坐标原点建立的坐标系也就是机床坐标系。

数控车床坐标系原点一般位于卡盘端面和主轴中心线的交点。

数控铳床的机床原点一般设置在X,Y,Z坐标的正方向极限位置上。

3.机床参考点

指用于对机床工作台、滑板以及刀具相对运动的测量系统进行定标和控制的点，也称

为机床零点（机械零点）。

参考点相对于机床原点来讲是一个固定（已知）值，有时重合于机床原点。因此，

参考点在机床坐标系中的坐标是已知的。

数控机床工作时，先进行回机床参考点的操作，也称“回零”操作，从而建立机床坐

标系。

通常，在数控铳床上，机床原点和机床参考点是重合的，数控车床一般不重合。数控

机床机床原点、参考点与工件原点如图3.1所示。

图3.la数控铳床机床原点、参考点与工件原点

机床坐标系参考点

机床原点

V.诙,§

0

EOTV,

工件坐标系

900

图3.1b数控车床机床原点、参考点与工件原点

4.工件坐标系和工件零点

工件坐标系指用于确定工件几何图形上各几何要素的位置而建立的坐标系。工件坐标

系的原点称为工件零点。

5.编程坐标系和程序原点(编程原点)

编程时，在图纸上选择一个适当位置作为程序原点(也叫编程原点或程序零点)，以

此建立起来的坐标系称为编程坐标系。编程坐标系也就是编程人员根据零件图样及加工工

艺，并考虑到编程的方便性而建立的坐标系。

6.机床坐标系、编程坐标系和工件坐标系的关系

(1)三个轴的正方向定义的原则相同：笛卡尔直角坐标系。

(2)机床坐标系是工件坐标系的基础;

(3)就某一零件的加工而言，编程坐标系、工件坐标系服务的对象都是被加工零件;

编程坐标系和机床坐标系通过工件坐标系联系起来。

(4)不管编程坐标系设置在工件上哪个位置或工件外，都必须明确编程坐标系与工

件坐标系位置关系。

对于简单零件，使程序零点重合于工件零点，这时编程坐标系就与工件坐标系一致。

对于形状复杂的零件，需要编制几个程序或子程序，为了编程方便和减少许多坐标值的计

算，可以设置多个编程零点，这样就与工件零点不重合，而设在便于程序编制的位置。

(4)编程坐标系、工件坐标系设定

a在确定编程坐标系时，不必考虑工件在机床的位置，而应尽量把编程原点设在零件

设计的基准或工艺基准上，并且坐标轴方向同机床坐标系一致。编程坐标系设置位置只会

影响零件编程情况，选择适当可以大大简化编程。

b工件坐标系设定：零件被装夹好后，通过对刀操作，结合编程原点的位置，通过测

量或计算找到工件坐标系原点，而设定工件坐标系。

三、程序与程序段的结构

1.程序的结构

程序可分为主程序和子程序，它们都是由程序号、程序内容和程序结束三部分组成,

结构如下图所示。

•程序名

主

••••

程

程序内容若干程序段

程

序

(

程序结束

序

完

若干指

整程序名

),

子•••

程程序内容

序

•••

程序结束

下面是一个完整的程序。

程序段由一个或多个指令字构成，每个指令字由地址符和数字组成，它代表机床的一

个位置或一个动作，每一程序段结束用号。其一般结构如下:

NGXYZF_MST；一

程序凌准备尺寸字进给辅助主轴刀具程序段“

顺序号功能功能功能功能功能结束"

四、基础编程指令

1.绝对编程与增量编程

绝对编程：指令轮廓终点坐标是相对于工件原点的编程方式。

增量编程：指令轮廓终点是相对于轮廓起点坐标的编程方式。

在铳床和加工中心编程时，绝对编程用指令G90设定，增量编程由指令G91设定。

指令格式：一XYZ；，

G91-------

在车床和车削中心编程时，绝对编程采用X/Y/Z定义，增量编程采用u/v/w定义。

2.坐标系指令

(1)工件坐标系设定G92

指令格式：G92X_Y_Z_

才、KZ、为当前刀位点在工件坐标系中的坐标。

G92指令指通过刀具当前所在的位置(即刀具的起点)来设定工件坐标系。例如

G92X—50Y20Z—10,其确立的工件坐标系原点在距离刀具起始点X=50,Y=—10,7=

—10的位置上。

(2)工件坐标系选择。54〜G59

将通过对刀并计竟好的工件原点坐标值(相对于机床坐标系)，通过面板输入到G54〜

G59的地址中，即设定零点偏置的G54〜G59对应的工件坐标系。再在程序中调用相应的

指令G54〜G59指令时，工件坐标系就在程序使用中建立。

G54〜G59为模态指令，没有缺省方式，可相互注销。

3.快速定位指令G00/G0

指令格式：GOOX_Y_Z_

其中，X、Y、Z、为快速定位终点，在绝对编程方式时为终点在工件坐标系中的坐标；

在增量编程方式时为终点相对于起点的位移量。

例如：刀具从起点到终点(图3.2所示)的定位程序与移动路径。

图3.2G00走刀路径

GOOG90X200Y100

GOOG91X150Y80

说明：

(1)G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀，不能用于切削加工c

(2)在定位时，为避免干涉，通常的做法是：

一般不轻易进行三轴联动：先移动一个轴，再在其它两轴构成的面内联动。

如：进刀时，先在安全高度Z上，移动(联动)X、Y轴，再下移Z轴到工件附近。

退刀时，先抬Z轴，再移动X/Y轴。

(3)G00为模态功能,可由G01、G02、G03功能注销。

4.直线插补指令(G01/G1)

G01表示刀具从当前位置开始以给定的切削速度F,沿直线移动指令给出的目标位置。

格式：G01X_Y_Z_F_

其中，X、Y、Z为终点，

在G90时为终点在工件坐标系中的坐标；

在G91时为终点相对于起点的位移量。

例如：刀具从起点到终点(图3.3所示)的插补移动程序与移动路径。

图3.3G01走刀路径

G01G90X130Y80F300

G01G91X80Y60F300

说明：

(1)指令G01刀具从当前位置以程序段中F指令规定进给速度，按直线轨迹移动到

程序段所指定的终点。

(2)G01与坐标平面的选择无关。

(3)实际进给速度等于指令速度F与进给速度修调倍率的乘积。

(4)G01是模态代码，如果后续的程序段不改变加工的线型和进给速度，可以不再

书写这些代码。可由G00、302、G03功能注销。

G01与G00的区别：

(1)在零件加工过程中，G00用于刀具非切削的定位；G01用于刀具切削移动。

(2)进给速度F对GOO无效；G01必须有进给速度F指定走刀速度。

(3)G00控制的刀具路径不一定是一条直线；G01控制的刀具路径始终是一条直线。

5.圆弧插补指令G02/G03

指令格式：

或,]

G02:顺时针圆可明,GO*虑色版如朴

说明：电i'Z

G03RF

(1)1,J,K分别装示M,Y,Z轴圆4、%僚标以去圆弧起点的坐标，如图3.4所示。

某项为零时可以省略。

图3.4各平面圆心计算方法

(2)R为圆弧半径，Siemens数控系统使用“CR二”表示半径。

(3)圆弧插补只能在某平面内进行。如图3.5所示，G17代码进行XY平面的指定,

省略时就被默认为是G17；当在ZX(G18)和YZ(G19)平面上编程时，平面指定代码不

能省略。

图3.5圆弧方向判断

(4)当圆弧圆心角小于180°时，R为正值，当圆弧圆心角大于180°时，R为负值。

用一个程序段进行整圆编程时，不可以使用R,只能用1、J、Ko使用R进行整圆编

程时，须将整圆分为两个或两个以上的圆弧进行分别编程。

(5)G02、G03螺旋线编程。

例如：编制如图3.6所不，从点起点到终点螺旋线程序段。

G91编程：

G91G17F300G03X-3OY3O

R3OZ1O；

G90编程：

图3.6螺旋线编程

（6）F为编程的两个轴的合成进给速度。

例如：编制从点A到点B圆弧插补程序段，如同3.7所示。

图3.7圆弧编程

大圆弧AB小圆弧AB

G17G90G03XOY25R-25F80G17G90G03XOY25R25F80

G17G90G03XOY2510J25F80G17G90G03XOY251-25JOF80

G91G03X-25Y25R-25F80G91G03X-25Y25R25F80

G91G03X-25Y2510J25F80G91G03X-25Y251-25JOF80

5.F、S、T、D功能

（1）F功能：控制刀具插补移动速度的进给速度指令，为模态指令。

有两种单位：mm/min（在铳削加工中常用的模式，由G98指令定义）

mm/r（在车削加工中常用的模式，由G99指令定义）

（2）S功能：指定主轴转速，模态指令。

有两种单位：rpm（在铳削加工中常用，由G97指令定义）--------恒转速

米/分钟（在车削加工中常用，由G96指令定义）---------恒线速

这时往往用G50限制最高转速。

例如：G96S300M03

G50S2000

表示切削点的恒定线速度为300m/min,但主轴的最高转速为2000r/mino

(3)T、D功能

指令格式有两种：

TXXXXTXXDXX

工一刀补存储器号J刀补存储器号

--------刀具号--------刀具号

例如:

T0103T02D01

工一刀补存储器号为a

刀补存储器号为01

--------------014刀具--------------02#刀具

6.暂停指令G04

该指令的功能是使刀具作短暂的无进给加工(主轴仍然在转动)，经过指令的暂停时

间后再继续执行下一程序段。G04指令为非模态指令。

其程序段格式为：G04X(或P)

例如：

N05G90G1F120Z—50S2000M03

N10G04X2.5；暂停2.5秒

N15Z70

N20G04P30；暂停0.030秒

N30GOOX0Y0；进给率和主轴转速继续有效

N40...

7.公制尺寸/英制尺寸指令

工程图纸中的尺J标注有公制和英制两种形式。同样进给率F的单位也分别为

mm/niin(in/min)或mm/r(in/r)。

FANUC数控系统：G20：英制，单位：in

G21：公制，单位：mm

Siemens数控系统：G70：英制，单位：in

G71：公制，单位：mm

两者换算：

1mm=0.0394in

lin=25.4mm

8.跳转指令/

意义：在程序段的最前面加上该指令，并且将机床操作面板上的跳转开关打开，则该

程序段被跳转而不执行。例如：

N05G90G1F120Z—50S300M03

/N10G04X2.5；暂停2.5秒（该程序段可能被跳转）

N15Z70

/N20G04P30；暂停0.030秒（该程序段可能被跳转）

N30GOOX0Y0；进给率和主轴转速继续有效

N40……

9.注释指令：或（）

意义：在程序段的最前面加：或把程序段内容用小括号括起来，则该程序段只起注释

作用（对程序或程序段解释说明），而程序内不执行。

例如：

：DI2rl（注释刀具情况）

N05G90GOOG54F120Z50S300M03

N10G0X30Y40

N15Z10

（D8）（注释刀具情况）

N30GOOX0Y0；

N40……

10.常见的辅助功能M代码

（1）M00：程序停止指令

M00指令是一个暂停指令。功能是执行此指令后，机床停止一切轴向移动。再次按下

“数控启动”键后，机床重新启动，继续执行后面的程序

（2）M01：计划停止指令/选择性停止指令

M01指令的功能与M00相似，不同的是，M01只有在预先按下控制面板上“选择停止

开关”按钮的情况下，程序才会停止。

(3)M03、M04、M05：主轴正转、反转、停止指令

M03表示主轴正转；

M04表示主轴反转；

M05表示主轴停止转动。

(4)M06：自动换刀指令

M06为自动换刀指令。当执行M06指令时，进给停止，主轴轴向定位、切削液不停。

(5)M07、M08、M09：冷却液开关指令

M07表示2号冷却液或雾状冷却液开；

M08表示1号冷却液或液状冷却液开；

M09表示关闭冷却液开关。

(6)M02/M30：程序结束指令

M02/M30指令的功能是程序全部结束。此时主轴停转、切削液关闭，数控装置和机

床复位。

(7)M98、M99：子程序调用与返回指令

M98为调用子程序指令；

M99为子程序结束并返回到主程序的指令。

常用M功能代码一览表。

代码是否模态功能说明代码是否模态功能说明

M00程序停止M03主轴正转起动

M01选择停止M04主轴反转起动

M02程序结束M05主轴停止转动

非模态模态

M30程序结束并返回M07切削液打开

M98调用子程序M08切削液打开

M99子程序结束M09切削液停止

五、思考与练习

(一)、简答

1.简述编程的概念。

2.简述机床坐标系、工件坐标系、编程坐标系的含义以及相互关系。

3.简述参考点的意义。

4.简述GOO与G01的异同。

5.简述指令MOO、M01>G04的意义与区别。

6.举例说明模态功能与非模态功能的区别。

（二）、填空

1.坐标系是编写零件数控加工程序时在零件图样上建立的坐标系；坐标系

是零件数控加工时，在工件或毛坯上根据编程坐标系建立的坐标系。编程坐标系和机床坐

标系通过—坐标系联系起来。（编程/工件）

2.直线进给运动的直角坐标系采用X、Y、Z坐标轴（以下简称为轴）表示，常称

为，其正方向遵循笛卡尔坐标系原则；围绕X、Y、Z轴旋转的圆周进给坐标轴

分别用表示，其正方向根据右手螺旋定则确定。

3.程序是由程序号、和程序结束三部分组成。由若干程序段组成，

程序段是由若干程序字组成，每个程序字又由地址符和带符号或不带符号的数值组成，程

序字是程序指令中的最小有效单位。

4.在铳削加工中，G9G为，每个轴的编程值是相对于;G91

为，每个轴的编程值是相对于而言的，该值等于沿轴移动的距离。

5.G54〜G59为模态指令，指令的目的是建立。没有缺省方式，可相互注

箱；一般的机床，使用该组指令前，应该先回参考点c

讨论：在一个程序中，若没有建立工件坐标系，那么程序中的坐标值是相对零点是什

么？

6.指令GOO/GO其指令格式为GOOX_Y_Z_,其中X、Y、Z为快速定位终点坐

标值；指令的含义是“快速”+“定位”，一般用于加工前刀具的快速定位或加工后快速

退刀定位；执行指令时，主轴轨迹并不总是<.

7.直线插补（线性进给）指令GO1/G1其指令格式为GO1/G1XYZF,其中，X、Y、

Z为直线插补的坐标值，在G90方式下为插补终点在工件坐标系中的坐标；在G91

方式下为终点相对于当前点的位移量。在插补移动到终点的过程中，主轴移动的轨迹总

是，移动的速度由程序段中（或继承前面）的指定的速度决定（忽略机

床进给倍率调整）

8.顺时针圆弧插补，逆时针圆弧插补。圆弧插补只能在某平面内进

行，X—Y平面由指令进行指定。

9.圆弧插补指令格式中，R的含义为,I的含义

为，二的含义为的含义为。

10.在圆弧插补中，使用“终点坐标+圆弧半径”指令方式时，只能对圆心角360°

的圆弧进行插补，当圆弧圆心角小于180°时，R为,当圆弧圆心角大于1800时，

R为（正值/负值）。

11.对整圆进行编程时，编程的方法有

或两种。

12.G00、GOkG02、G03为同组别指令，在程序中可以相互注销（模态/

非模态）。

13.主轴转速功能指令为oFANUC数控系统对其的控制方式有

和,其中G96为,G97为o

14.恒线速度功能，一股在车削加工中工件直径变化（较大/较小）使用。在

铳削加工中一般不使用这种主轴转速功能方式，而使用主轴转速功能方式，在车

削加工中工件直径变化（较大/较小）也常常使用。

15.刀具功能指令格式有两种即TXXXX和TXXDXX（X表示阿拉伯数字）。

对于TXXXX指令格式，前两位X表示»后两位X表示（车

床多使用的方式）。

对于TXXDXX指令格式，T乂乂中乂表示,D乂乂中乂表示

（铳床加工中心多使用的方式）。

16.FANLC数控系统公制尺寸指令为,英制尺寸指令为；

Siemens数控系统公制尺寸指令为,英制尺寸指令为。

17.G60指令的功能为；

G64指令的功能为o

18.暂停指令—、计划（选择）停止指令一等指令执行后，机床移动停

止，而主轴的转动、切削液的开关等保持不变。

19.M03表示（顺时针方向旋转），M04表示（逆时针方向旋转）。对于

铳削刀具而言，一把刀具只能有一个旋向，通常根据刀具螺旋槽的伸角来判断，伸角为右

旋时刀具切削采用，伸角为刀具切削采用左旋时;对于车削刀具，

由于同一把刀具可以正装，也可以反装，因此主轴正转还是反转是根据切削的线速度垂直

于刀具前刀面确定。

（三）编程训练

1.已知待加工零件轮廓如图3.8所不，加工路径为A-BfCfD-EfFfG-HfA,要

求铳削深度为2加〃。分别采用绝对、相对坐标编程。

图3.8G00/G01编程练习

程序：

绝对坐标编程相对坐标编程

2.训练

用绝对、增量坐标编程方式完成图3.9所示零件的数控加工程序的编制，要求铳削深

度为2〃〃%,并图示刀具路径。

图3.9绝对与增量编程练习

绝对坐标编程增量坐标编程

3.采用不同的方法（绝对方式、增量方式、终点+半径方式以及终点+圆心坐标方式）

编制图3.10所示圆弧程序,

图3.10圆弧编程练习

大圆弧AB小圆弧AB

4.完成图3.11所示圆弧的编程，其中B点为圆弧的起点，E为圆弧的终点。

25

图3.11圆弧编程综合练习

模块四数控铳床（XK713）操作

一、操作面板与控制面板的认识

1.操作面板

XK713数控铳床的操作面板如图4.1所示。

液晶显示器MDI键盘“急停”按钮

功能键机床控制面板

图4.1XK713操作面板

2.控制面板

XK713数控铳床的控制面板如图4.2所示。

［方式弋］［冷却牛］松紧］唯调］动按键:

趣又声。国雷瀛畿喀宣解酒叁鬣

田国图卷懿国国圈翳■国晚03窗

由弹”倒曲国展］阴器・理NS滓电固需

增量倍［锁住按钮］।［主轴控制］［进给修「快速修调

图4.2XK713控制面板

二、开机回参考点操作

1.操作指导

开关，若有时，也需随后将该开关打开）；

2）机床准备：将“急停”旋钮口■按指定的方向旋起（有的机床还要求进行液压

准备、伺服准备、主轴电机上电准备等）；

3）回参考点。开机后的缺省的运动方式为“回参考点”国，若在其它运动方式下需

要回参考点时，需将运动方式切换到“回参考点”。先回Z轴，待Z轴抬高到足够的高度

后，确保主轴或主轴上的刀具不会与工作台上的工件、工装发生碰撞时，再回X、Y轴。

2.思考问题

1）机床正向/负向回参考点，通常指轴和一轴的回参考点方向，而Z轴的回

参考点只有______UE向/负向）；你所操作的数控铳床采用（正向/负向）方式。

2）数控铳床机床回参考点应先回轴，其目的是：

0

3）铳床机床回参考点后，机床坐标系中X、Y、Z值为o

三、运动方式操作

L操作指导

1）手动画：机床处于手动运动方式，可以手动连续移动。在手动运动方式可以实

现轴的移动、机床锁住、Z轴锁住、刀具松紧、冷却液启停、主轴的正转/停止/反转等。

轴移动的快慢，可以通过“进给修调”的倍率进行调整。

2）增量回I：当手轮的坐标轴选择波段开关置于“Off”档时，在“增量”运动方

式下，可增量移动机床坐标轴，脉冲量的大小由选择“X1”、“X10”、“X100”、“X1000”

决定。当手轮的坐标轴选择波段开关置于X/Y/Z档时，系统处于手摇进给方式，此时可手

摇进给机床坐标轴，手摇进给的增量值（手摇脉冲发生器每转一格的移动量）由手持单元

的增量倍率波段开关“XI”、“X10”、“X100”控制c

3）自动回：此按钮被按下后，系统进入自动加工运动方式。在自动运行方式，通

过CNC自动执行调入到缓冲区的程序完成对机床的控制。在自动运行过程中，按一-下“进

给保持”按键（指示灯亮），程序执行暂停，机床运动轴减速停止，辅助功能M、主轴功

能S、刀具功能T保持不变。

4）单段叵1此按钮被按下后，运行程序时每次执行一段数控指令。在单段自动运

行方式，程序执行的方式为：

（1）按一下“循环启动”按键，运行一程序段后，机床轴运动停止，辅助功能M、

主轴功能S、刀具功能T保持不变。

（2）再按一下“循环启动”按键，又执行下一程序段，执行完后又再次停止。

在单段运行方式下，适用于自动运行的按键依然有效。

5）MDI：在MDI功能子菜单下按F6,进入“皿［”运行方式，命令行的底色变成了

白色，并且有光标在闪烁。这时可以从NC键盘输入程序段，按Enter完成程序输入，选

择“自动”运行方式，按“循环启动”，即可执行输入的程序内容。

2.操作训练

1）在“手动”方式下，将主轴移动到点（一100,-200,-100）附近，再移动到点

（—200,—100,—100）附近，再移动到点（一80,—40,—100）附近。换用“手轮”

重复上面的操作。

要求：两个同学一组，一个操作机床，另一个监督。操作同学连续完成两次操作并且

每次移动轴的方向始终正确无误时（否则，继续操作，直到弄清楚轴的移动方向为止），

两人交换角色。

2）在“增量”方式下，手脉上的轴选择关闭，操作“轴手动按键”并变换增量倍率

为XI、X10、X100,观察坐标的变化。比较与在“手动”方式轴移动的区别。

3）在“手动”方式将“Z轴锁住”，并移动Z轴，观察：Z轴坐标值是否变化,

Z轴的位置是否发生变化o再移动X、Y轴观察坐标值是否变化,位置是否

发生变化。将“机床锁住”重复上面的操作，观察的结果

为：。

对于初学者，通常在调试运行程序时，需启动“Z轴锁住”，机床执行程序的时候，

只移动X、Y轴，而Z轴不移动。这样可以充分保证机床的安全。

四、速度修调操作

1.操作指导

1）S3：“手动”方式下轴移动速度的调节；“自动”方式下执行程序时，对程序中

插补进给速度进行调节。调节范围：0〜200机

|快闽

2）陛到：“自动”方式下执行程序时，对程序中快速定位速度进行调节。调节范围：

0〜100%。

3）BU：对主轴转速进行调节。调节范围：0~150%。

2.操作训练

1）在“手动方式”下，移动“X—”，调节“进给修调”到10%、100%,150%,观察

主轴移动快慢变化（注意X轴移动超程）、显示器右下角的显示内容和右上角”工件指令

坐标"窗口中坐”的变化c将“进给修调”调节到50%,移动坐一”轴，同时调节“快

速修调”，观察主轴移动快慢变化。由此可以得出结论：在“手动”方式下，进行轴移

动时，可以通过调节来调节机床轴移动的速度。

------“自动”方式下执行程序时，也可以通过调节“进给修调”的值从而对程

序中插补进给速度进行调节。

2）在“MDI”方式下，将主轴正传lOOOrmp,变换“主轴修调”为10%.100%^150%,

观察主轴旋转快慢变化和显示器右下角的显示内容的变化，并观察显示器右下角“辅助机

能”窗口中“S”的变化。

Smin为rmpSmax为rmpo

3）在“MDI”方式下，将主轴移动到（—180,—40,—100）

讨论：能否将主轴移动到机床的（一180,40,—100）?

五、换刀操作

1.功能作用

实现主轴上刀具的更换。

2.操作指导

选中“换刀允许”，左手握住刀柄，将刀柄锥面端伸进主轴锥孔，右手启动主轴防尘

罩前面的“刀具夹紧/松开”按钮，当主轴端的端面铤插入到刀柄上的键槽时，再次启动

“刀具夹紧/松开”按钮，最后关闭“换刀允许”功能。若以上操作不能实现刀具的交换，

检查气路得压缩空气的气压是否符合要求（一•般的数控机床要求气压在0.6MPa左右）。

3.注意事项

1）换刀时，握刀柄的手尽量不要接触刀具切削刃，以免误操作造成对手的伤害；

2）换刀时，不需要用力把刀柄往主轴孔中推或从主轴上拔下！！

3）换刀后，如果主轴不能正常转到，请检查是否关闭“换刀允许”功能。

讨论：若主轴端的端面键未插入到刀柄上的键槽，这样该刀具在加工观察中会出现什

么问题？

六、主轴控制操作

1.功能作用

在手动方式下，当“主轴制动”无效时（指示灯灭），实现主轴的转动与停止。

2.操作指导

（1）按一下“主轴正转”按键（指示灯亮），主电机以机床参数设定值（上电后第

一次转动主轴时）或以最后一次主轴转动时的速度正转；

（2）按一下“主轴反转”按键（指示灯亮），主电机以机床参数设定值（上电后第

一次转动主轴时）或以最后一次主轴转动时的速度反转；

（3）按一下“主轴停止”按键（指示灯亮），主电机停止运转。

友情提示：当前主轴转向为正传，如果要切换为反转时，须先启动“主轴停止”停止

主轴转动；再启动“主轴正转”，实现主轴正转。

七、程序操作

1.功能作用

实现有关程序文件和程序内容的所有操作。包括程序文件的更名、删除，新程序的建

立、编辑、保存等。

2.操作指导

1）程序建立：

在主菜单下，依次操作“程序”一“编辑程序”一“新建程序”，在输入窗口输入文

件名00001,回车确认，即可通过MDI键盘输入程序。文件名要求以字母0开头，后跟

四个（或多个）数字或字母组成。

程序也可以从软盘读入到机床硬盘，也可以通过DNC的方式传输到机床硬盘，还可以

通过网络读入机床硬盘，具体操作方法见附录一（数控程序网络传输方法）。

2）程序编辑：

在“程序”一“编辑程序”中，可以对窗口中打开的程序进行编辑。编辑完成后须再

次对程序进行保存。

注意：在程序编辑窗口中，红色的程序段内容是不能修改的！！若要修改应进行如下

操作：先推出编辑窗口，执行“停止运行”，再进入编辑窗口，便可对它们进行修改。

3）程序保存：

对于新建、修改或从软盘读入的程序，需（再次）保存到机床硬盘中。在“程序”一

“保存程序”或“程序”一“编辑程序”一“保存程序”中都可以对程序进行保存。

程序的文件名的修改：对保存程序时，在左下角的“文件保存为“输入窗口输入新的

文件名称，回车确认，即实现文件名的修改。

4）程序校验：

在“手动”下启动“主轴锁住”，将运动方式切换到“自动”；操作“显示切换”，使

显示器窗口显示加工图形，选中“程序校验”，启动“循环启动”，观察零件加工的走刀路

径。

显示图形中的线条有两种颜色（白色和红色）插补指令（G01/G02/G03）的路径为

颜色，G00指令的路径为颜色。

注意观察X—Z/Y—Z视图中的Z坐标路径有无异样。若有最可能的原因：Z轴坐标数

字错误（如将Z50误输为Z-50）或XY坐标轴指令误输为Z（如将X80Y—40误输为X80Z

-40）,这样非常危险！！程序校验时，当X—Z/Y—Z视图出现这样的现象，须认真细致的

检查程序。

3.注意事项

“程序校验”将“主轴锁住”，“程序校验”完成后，若要自动运行程序，须重新回

参考点。

八、参数设置

1.功能作用

实现坐标系数据设置和刀具表数据设置。

2.操作指导

1）坐标系的设置

在主菜单中，依次操作“设置”一“坐标系设定”，进入坐标系的设置窗口，进行对

于坐标系的设置。

注意：坐标系的设置应与程序使用坐标相对应；检查确认所输入的值正确无误。

讨论与思考：

•如果坐标值输入错误，会发生什么后果？

•如果坐标系设置与程序使用坐标不一致，会发生什么后果？

2）刀补参数的设置

在“主菜单”中，依次操作“刀具补偿”一“刀补表”，进入刀补参数设置窗口。在

程序指定补偿地址内进行补偿值的设定。

在“设置”菜单下，还可以进行相对坐标清零、坐标显示等设置。

九、故障诊断

窗口最上方一行显示的内容为“当前加工方式+系统运行状态+当前时间”。系统工

作状态在运行正常和出错间切换。当工作状态出错时，运行状态显示“出错”，并伴随黄

灯闪烁。通常称这种现象为“机床报警”。不论在什么情况下，出现机床报警，都应作如

下的操作：按键F6“故障诊断”一F6“报警显示”，查看报警内容，再对症作相应处理。

如果程序出现问题，注意人机对话内容，有助于故障的排除。

十、急停按钮的使用

机床运行过程中在危险或紧急情况下按下急停按钮，CNC即进入急停状态，伺服进给

及主轴运转立即停止工作，进给驱动电源被切断。松开急停按钮（左旋此按钮自动跳起）

CNC进入复位状态。解除紧急停止前先确认故障原因是否排除，且紧急停止解除后应重新

执行回参考点操作，以确保坐标位置的正确性。

注意：在上电和关机之前应按下“急停”按钮，以减少设备掉电冲击！

十一、超程解除

在伺服轴行程的两端各有一个极限开关。作用是防止伺服机构碰撞而损坏。每当伺服

机构碰到行程极限开关时就会出现超程。当某轴出现超程“超程解除”按键内指示灯亮

E寸，系统视其状况为黄急例A要退出超程状态，必须进行如下操作：

（1）松开急停按钮置工作方式为手动或手摇方式；

（2）一直按压着超程解除按键控制器会暂时忽略超程的紧急情况；

（3）在手动（手摇）方式下使该轴向相反方向退出超程状态；

（4）松开超程解除按键若显示屏上运行状态栏运行正常取代了出错表示恢复正常可

以继续操作。

讨论：在手动（手摇）方式下操作机床退出超程状态时，移动方向与超程的方向一致

时，会出现什么后果？

十二、关机操作

按下控制面板上的急停按钮（断开伺服电源和断开数控电源），断开机床电源即可。

但在进行上面操作前，还有首先完成下面的操作：将主轴刀具抬高到安全高度，将工作台

移动到X轴中间位置。一般情况主轴上应该装配一把刀柄。

模块五对刀操作练习

一、对刀的种类和常见的方法。

对刀是通过刀具或对刀工具确定工件坐标系与机床坐标系之间的空间位置关系，并将

对刀数据输入到相应的存储位置，对刀包括X/Y方向和Z方向对刀。

常用X/Y方向的对刀方法有：试切（碰刀）对刀、芯棒对刀、百分表（千分表）对刀

法等。本环节熟练掌握试切（碰刀）对刀方法。

二、试切（碰刀）对刀

（1）操作要领：

①将铳刀（任意一把或即将加工使用的）安放在主轴上，使刀具以适当的速度（不宜

太高，推荐不超过500rpm）转动；

思考：有哪些方法可以使主轴获得400rp威lOOOrpm?

获得400rpm的方法：

O

获得lOOOrpm的方法：

O

②移动X或Y方向，把刀具移到工件对刀一侧的上方，再让刀具Z方向向下移动。刀具

下移过程中，不能碰到工件（若刀具要铳到工件，须再次移动X或Y方向），直到将刀具下

端面移到低于对刀处工件表面。

③若对刀工件某边X轴坐标，则调整移动X轴，使刀具圆周刃口刚好接触工件的对刀侧

面，记下此时刀具在机床坐系中的X坐标Xa；

④按X轴移动方向键使刀具离开工件侧面（注意移动方向），再向上抬高刀具到安全

高度，也可以直接再向上抬高刀具到安全高度；

⑤如果需要对刀X方向的另一侧面，重复上面③、④动作；

⑥Y方向的对刀与X方向对刀的操作方法类似。

操作技巧：当刀具距离工件较远时，可以较快移到刀具使用手动方式或手轮X100挡位

并连续旋转手轮手柄。

当刀具距离工件不太远时，在手动方式下，将进给倍率调节10—30乐并采用点动方

法移到（即按下一松开一按下一松开。；或手轮X100挡位并两指头拨动手轮

手柄，让刀具以较安全可控地靠近工件。

当刀具距离工件较近时，手轮X100或X10挡位并两指头一格一格拨动手轮手柄：或

采用步进方式x100或X10揩，使刀具以较安全可控地靠近工件，当看到切削飞出时立即

停止移动刀具。

注意：在这个过程中，眼睛始终看着刀具，而不是紧盯面板。

（2）操作练习

练习一：

图5.1无余量的试切对刀

试切对刀如图5.1所示，此时B点的坐标为（XI,Y1）,常常说的工件某点的坐标就是

刀具中心处在该点时的坐标；工件右上角点A的坐标即为（Xl+r,Yl—r）,需要在点B的基

础上沿X+方向和Y一方向平移一个刀具半径r。

对刀记录：对刀刀具半径mm,点A坐标为（,）o

练习二：

如图5.2所示：在毛坯边缘对刀，毛坯边缘距离零件边缘的切削余量分别为a和b,B

点的坐标为（XI,Y1）时，工件右上角点A的坐标为（Xl+r+a,Yl—r—a）：需要在点B的

基础上沿X+方向刀具半径r和切削余量a,沿Y一方向平移半径r和切削余量b。

注：切削余量大小根据该方向毛坯尺寸大小与零件尺寸大小确定。一般情况，在某方

向上：切削余量大小二（毛环尺寸一零件尺寸）/2。

图5.2有余量的试切对刀

用试切对刀方法，求出图5.3所示工件四个角点A、B、C、D以及中点E的坐标。

图5.3有余量的试切对刀练习

对刀记录（对刀后数据处理后的数据）：

A点：XaYaB点：XbYb

C点：XcYdD点：XaYaE点:

XeYe（中点怎样对刀？）

并将对刀值作为工件原点输入到坐标系（G54）中。

当对刀处没有切削余量或不允许有切削痕迹时，往往不再采用试切对刀，而采用芯棒

对刀、寻边器对刀等。

三、使用芯棒对刀（对刀如图5.4所