《数控编程与操作》课件第7章

第7章数控车床的操作7.1数控车床的操作规程

7.2数控车床的日常维护

7.3数控车床的操作面板及控制面板简介

7.4数控车床的基本操作7.5数控车床的操作实例

思考与训练

7.1数控车床的操作规程

数控车床的安全操作规程主要包括以下方面：

(1)操作人员必须熟悉数控车床的使用说明书等有关资料，如：主要技术参数、传动原理、主要结构、润滑部位及维护保养等一般知识。

(2)开机前应对数控车床进行全面细致的检查，包括操作面板、导轨面、卡爪、尾座、刀架刀具，确认无误后方可操作。

(3)数控车床通电后，检查各开关、按钮和按键是否正常、灵活，机床有无异常现象。

(4)检查电压、油压是否正常，有手动润滑的部位先要进行手动润滑。

(5)各坐标轴手动回零。注意“回零”前机床各轴的位置要距离机械原点100mm以上。

(6)程序输入后，应仔细核对代码、地址、数值、正负号、小数点及语法是否正确。

(7)正确测量和计算工件坐标系，并对所得结果进行检查。

(8)输入工件坐标系，并对坐标、坐标值、正负号及小数点进行认真核对。

(9)未装工件前，空运行一次程序，看程序能否顺利运行，刀具和夹具安装是否合理，有无超程现象。

(10)无论是首次加工的零件，还是重复加工的零件，首件都必须对照图纸、工艺规程、加工程序和刀具调整卡，进行试切。

(11)试切时快速进给倍率开关必须打到较低挡位。

(12)试切进刀时，在刀具运行至工件表面30～50mm处，必须在进给保持状态下，验证Z轴和X轴坐标剩余值与加工程序是否一致。

(13)刃磨刀具或更换刀具后，要重新测量刀具位置并修改刀补值和刀补号。

(14)程序修改后，对修改部分要仔细核对。

(15)手动进给连续操作时，必须检查各种开关所选择的位置是否正确，运动方向是否正确，然后再进行操作。

(16)必须在确认工件夹紧后才能启动机床，严禁工件转动时测量、触摸工件。

(17)当操作中出现工件跳动、打抖、异常声音、夹具松等异常情况时，必须立即停车处理。

(18)紧急停车后，应重新进行机床“回零”操作后才能再次运行程序。

(19)工件加工完毕，将机床清理干净。 7.2数控车床的日常维护

数控车床是一种自动化程度高、结构复杂且价格昂贵的先进加工设备，在现代工业生产中发挥着巨大的作用。做好数控车床的日常维护、保养，将能降低数控车床的故障率，充分发挥数控车床的功效。

一般情况下，数控车床的日常维护和保养是由操作人员来进行。每台数控车床经过长时间使用后都会出现零部件的损坏，但是及时开展有效的预防性维护，可以延长元器件的工作寿命，延长机械部件的磨损周期，防止意外恶性事故的发生，延长机床的工作时间。具体维护保养要求在数控车床说明书中有明确规定。表7-1列出了CK7150A数控车床定期维护的内容和要求。表7-1CK7150A数控车床定期维护表续表7.3数控车床的操作面板及控制面板简介

1．数控车床的系统操作面板

数控车床的系统操作面板在整个面板的右上角，如图7-1所示。图7-1CK7150A的系统操作面板图7-2FANUC0i-T(车床)数字及符号输入

(2)编辑键。

 ALTER ：替换键，用输入的数据替换光标所在位置的数据。

 DELETE ：删除键，删除光标所在位置的数据，也可以删除一个程序或者全部程序。

 INSERT ：插入键，把输入区之中的数据插入到当前光标之后的位置。

 CAN ：取消键，消除输入区内的最后一位数据或字符。

 EOBE ：回车换行键，结束一行程序的输入并且换行。

 SHIFT ：换挡键，某些键上有两个字符，按此键可选择键上右下角的字符。

2．数控车床的控制面板

数控车床的控制面板如图7-3所示，包括各按钮及“方式选择”开关、“存储保护”锁、“手轮”、各触摸键、指示灯、“进给修调倍率”开关、“快速倍率及手动刀位号”开关等。图7-3CK7150A的控制面板

(1)“NC通电”按钮：开通机床控制电源及液压泵电源。

(2)“NC断电”按钮：关闭机床控制电源及液压泵电源。

(3)“卡盘”按钮：按一次该按钮，卡盘松开或夹紧；再按一次该按钮，卡盘动作相反。

(4)“尾架”按钮：按一次该按钮，尾架套筒伸出或缩进；再按一次该按钮，尾架套筒动作相反。

(5)“循环启动”按钮：用于程序的启动。

(6)“进给中停”按钮：按一次该按钮，运行中的程序暂停；再按一次该按钮，程序恢复运行。

(7)“EMERGENCY”按钮：紧急情况时，用于程序的立即停止。

(8)“方式选择”开关：分别对应“程序编辑、自动循环、手动数据输入(MDI)、手轮×1、手轮×10、手轮×100、连续进给(JOG)、机床回零、对刀仪方式”各项功能。

(9)“进给修调倍率”开关：由低到高分别对应程序中给定的进给量F的百分率“0%、2%、5%、32%、200%、500%、1260%”。

(10)“快速倍率及手动刀位号”开关：左边分别对应快速移动速度的百分率“F0%、25%、50%、100%、”，右边用于选定刀架上对应刀位“1、2、3、4、5、6、7、8”的刀具。

(11)“存储保护”锁：关闭此锁，存储器内的程序及各个参数被保护，不能更改。

(12)“FANUC”手轮：即手摇脉冲发生器，用于对刀操作、手动移动机床。

(13)指示灯(LED)：循环启动、进给中停、卡盘夹紧、尾架顶紧、准备好、总报警、参考点X轴和Z轴分别对应各功能键或按钮，灯亮时对应的功能开通，灯熄灭时对应的功能关闭。

(14)“单程序段”触摸键：用于单程序段的运行。在自动运行方式下，每按一次“循环启动”按钮，NC执行一个程序段后自动停止。

(15)“空运行”触摸键：用于启动程序的快速空运行，接通此键，程序中的F代码无效。

(16)“选择停止”触摸键：与程序中的M01配合使用，接通此键，当程序运行到M01时，暂停运行，主轴停转，冷却停止；再按下“循环启动”按钮，一切恢复运行。

(17)“选择跳读”触摸键：与程序段前有“/”符号的程序配合使用，接通此键，对于开头有“/”符号的程序段被跳过不执行。

(18)“机床锁住”触摸键：接通此键，程序运行时，刀架不移动。

(19)“辅助功能锁住”触摸键：机床的“M、F、S、T”功能被锁住。

(20)“按钮1”触摸键：备用。

(21)“换刀启动”触摸键：与“手动刀位号”开关配合使用。选定好“手动刀位号”开关上的刀号之后，按此键，实现换刀。

(22)“主轴正转”触摸键：在“MDI”方式已初始化主轴转速的情况下，按此键，主轴按给定速度正转。

(23)“主轴停止”触摸键：按此键，主轴停止。

(24)“主轴反转”触摸键：在“MDI”方式已初始化主轴转速的情况下，按此键，主轴按给定速度反转。

(25)“主轴倍率+10%”触摸键：主轴转动时，按此键，主轴转速增加10%。

(26)“主轴倍率－10%”触摸键：主轴转动时，按此键，主轴转速减少10%。

(27)“中心架”触摸键：备用。

(28)“接料”触摸键：备用。

(29)“按钮2”触摸键：备用。

(30)“机床照明”触摸键：按此键，机床照明灯点亮；再按此键，机床照明灯熄灭。

(31)“冷却”触摸键：按此键，机床冷却液开启；再按此键，机床冷却液关闭。

(32)“排屑器正转”触摸键：备用。

(33)“排屑器停止”触摸键：备用。

(34)“排屑器反转”触摸键：备用。

(35)“X”触摸键：手动操作时，选定“X”轴。

(36)“Z”触摸键：手动操作时，选定“Z”轴。 7.4数控车床的基本操作

7.4.1数控车床的启动和停止

1．数控车床的启动

启动数控车床前，必须检查机床的外部设施，如刀架、导轨、卡爪、防护门、电柜门等，观察其是否正常，然后才能启动。

1)电源接通前的检查操作

在机床主电源开关接通之前，操作者必须做好以下检查工作：

(1)检查机床的防护门、电箱门等是否关闭。

(2)检查各润滑装置上油标的液面位置是否充足。

(3)检查切削液是否充足。

(4)检查所选择的液压卡盘的夹持方向是否正确。

(5)检查切屑槽内的切屑是否已清理干净。

2)开机

当电源接通前的各项检查均符合要求时，即可正式开机。

(1)接通供给电源：首先确定设备的供给电源是否接通，如未接通，应合上刀闸接通供给电源。

(2)开启机床电源：面对机床，在其左后侧处(电器柜上)为电源开关。将开关手柄拨到启动挡，开启机床电源。此时电器柜的冷却风扇(电器柜的侧上方)随之启动，仔细听，可听到其运转的声音。

(3)接通NC电源：按下操作面板上的NC通电按钮(绿色)，操作面板上的电源指示灯亮，等待位置画面的显示，位置画面显示正常前，请勿动任何按钮。此时，机床液压泵也随之启动，操作者可明显感觉到其启动的声音。

3)电源接通后的检查操作

机床通电之后，操作者应做好以下检查工作：

(1)检查冷却风扇是否启动，液压系统是否启动。

(2)检查操作面板上各指示灯是否正常，各按钮、开关是否正确。

(3)显示屏上是否有报警显示，若有应及时予以处理。

(4)液压装置的压力表指示是否在正常的范围内。

(5)回转刀架夹紧是否可靠，刀具是否有损伤。

4)机床运转后的检查

(1)机床运转中，主轴、卡爪、刀架、滑板处是否有异常。

(2)有无其它异常现象。

2．数控车床的停止

(1)检查循环情况：控制面板上循环启动指示灯LED熄灭，循环启动应在停止状态。

(2)检查可移动部件：车床的所有可移动部件都应处于停止状态。

(3)检查外部设备：如有外部输入/输出设备，应全部关闭。

(4)关闭机床操作电源：按操作面板上电源断电按钮(红色)，此时操作面板上电源的指示灯熄灭，机床液压泵也随之关闭。

(5)关闭机床电源：将电源开关的手柄拨到关闭挡，关闭机床电源。此时电器柜的冷却风扇随之关闭。

如果较长时间不用机床，可关闭机床供给电源。7.4.2手动操作

手动操作主要有手动操作回参考点、手动连续进给、手轮进给方式。

1．手动操作回参考点

数控机床开机后，必须进行回参考点操作。机床回参考点操作又称回零操作。机床参考点是数控机床上的一个固定基准点。

开机后回参考点的操作可消除屏幕显示的随机动态坐标，使机床有个绝对的坐标基准。在连续重复加工以后，回参考点的操作可消除进给运动部件的坐标累积误差。回参考点一般有手动操作回参考点及指令回参考点两种方法。

1)手动操作回参考点

手动操作回参考点的操作步骤如下：

(1)转动“方式选择”开关到“回零”处。

(2)转动“快速倍率”选择开关到较低挡(共有×F0、×25、×50、×100挡)。其目的是降低移动速度，避免“超程”现象的出现。图7-4手摇脉冲发生器图7-5删除程序段的步骤

10．复制、移动、合并程序的步骤

将程序号为XXXX的程序通过复制建立一个程序号为YYYY的新程序。由复制操作建立的程序，除程序号外，其它均与原程序一样。

1)复制整个程序的步骤

如图7-6所示，复制整个程序的步骤如下：

(1)进入EDIT(程序编辑)方式。图7-6程序复制步骤图7-7参数设置画面图7-8程序段号的自动设定图7-9MDI程序画面

(5)为了执行程序，须将光标移到程序头(也可以从中间开始)。按操作面板上的循环启动按钮，程序开始执行。当执行到程序结束代码(M02，M30)或ER(％)时，程序自动删除而且结束运行。用M99指令，程序执行后返回到程序的开头。

(6)如果中途停止或结束MDI运行，可按下述步骤操作。

①停止MDI运行。按机床控制面板上的“进给中停”按钮，进给中停灯亮而循环启动灯灭。机床的响应如下：7.4.5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：试切对刀法、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方法。

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，或将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。

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中。

刀偏量直接输入的步骤如下：

(1) Z轴的设定。

①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7-10所示。在手动方式状态用一把刀具切削工件端面A。图7-10试车对刀法图7-11对刀参数形状补正画面对所有使用的刀具重复以上步骤，则其刀偏值可由CNC系统自动计算并设定。

如果在刀具几何尺寸补正画面设定测量值，则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。

2．刀偏量的修改

无论用哪种对刀法，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。

3．假想刀尖

在刀尖半径补偿指令执行前，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7-12(a)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7-12假想刀尖方向及其编号②输入工件坐标系号(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)将光标移动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后被指定为工件原点偏置量。

(7)重复步骤(5)和(6)以改变其它偏置量。

(8)关闭数据保护键以禁止写入。图7-13工件原点偏置的设定图7-14工件坐标系偏置量的设定图7-15坐标系的偏置图7-16图形坐标系设定7.4.7自动加工

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。

1．全自动加工循环

全自动加工循环是指在自动加工状态下，机床可完成选定程序的执行。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“循环启动”按钮后，机床开始自动运行，此时循环启动灯(LED)点亮。

2．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。机床锁住有二类，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。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。有些机床每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)按操作面板上辅助功能锁住开关，M、S和T代码无效，不被执行。

3．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。

4．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7-17所示。图7-17机床空运行

5．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，在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。

6．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…)，且控制面板上按下“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，该段程序被执行。 7.5数控车床的操作实例

在数控车床上加工如图7-18所示零件，零件材料为45钢。图7-18零件图

1．准备工作

在进行零件加工之前，必须作好一些准备工作，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：

(1)工艺的分析。

①选用f28的棒料，材质为45钢。

②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编程原点。

③该零件的加工面有外圆面、锥面、螺纹、槽。对带公差值的尺寸，取中间值进行加工，可采用G71与G70组合加工。工序安排为粗车外圆面、锥面→精车外圆面、锥面→车槽→车螺纹→切断。

(2)工艺路线的确定。

①车右端面→粗车锥面→粗车f14外圆→粗车M20×1.5螺纹外圆→粗车f20外圆→粗车R2.5圆弧面→粗车f25外圆。

②精车上述各外表面(先后次序同上)。

③车f16处退刀槽。

④车M20×1.5螺纹。

⑤切断。

(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。

① 90°外圆车刀T0101：副偏角小，用于粗加工。

② 90°外圆车刀T0202：副偏角大，用于精加工。

③切槽刀T0303：宽4mm，用于切槽、切断。

④ 60°螺纹车刀T0404：用于车螺纹。

(4)确定车削用量。

各工序的切削用量见表7-2。表7-2切削用量的选择(5)编程如下：

O2345 输入程序号

N1G54G97G99； 建立工件坐标系

N2M03S500T0101； 主轴正转，调用1号刀

N3G00X35Z0； 快进至近工件端面处

N4G01X0F0.1； 车端面，进给量为0.1mm/r

N5G00Z1；

N6X35；

N7G71U2R1； 外圆粗车固定循环

N8G71P9Q19U0.3W0.2F0.3；

N9G00X10；

N10G01Z0；

N11X14.01Z-10； 车锥面

N12W-6； 车f14外圆

N13X16； 车端面

N14X19.9W-2； 倒角2×45°

N15W-22； 车螺纹外表面

N16X20.01； 车台阶

N17W-8.5； 车f20外表面

N18G02X25W-2.5R2.5； 车R2.5圆弧

N19G01W-10； 车f25外圆

N20G00X150；

N21Z150；

N22T0202M03S1200F0.1； 换精车刀并指定转速及方向等

N23G00X35Z2；

N24G70P9Q19； 精车

N25G00X150；

N26Z150； N27M01； 停车检验

N28T0303M03S600F0.1； 换切槽刀

N29G00X30Z-40； 车槽定位

N30G01X16； 车槽到f16

N31G00X150；

N32Z150；

N33T0404M03S500； 换螺纹刀

N34G00X30Z-38； 车螺纹定位

N35G92X19.2Z-14F1.5； 第一刀

N36X18.6； 第二刀

N37X18.2； 第三刀

N38X18.04； 第四刀N39G00X150；

N40Z150；

N41M01； 停车检验

N42T0303M03S500F0.1； 换车槽刀

N43G00X30Z-60； 切断定位

N44G01X5； 切断

N45X35； 退刀

N46G00X150；

N47Z150；

N48M05； 主轴停转

N49M30； 程序结束

2．数控车床的开机

机床在开机前，应先进行开机前检查。

(1)检查刀架、刀具、导轨、卡爪、防护门、电柜门没有问题之后，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)检查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。

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。操作时，将刀柄的侧向压块螺钉先松至一定程度，将斜铁从端面抽出后。可先后将刀柄放入刀槽，斜铁从端面塞入压块下面，这时应保证刀柄的底面、侧面，紧靠刀架的两个面，伸出长度要适当，然后再拧紧刀柄的侧向压块的螺钉。

6．装夹工件

踩踏下液压卡盘开关，将已准备好的棒料放入卡盘内，再次踩踏液压卡盘开关以夹紧工件，检查工件是否被夹紧及旋转时有无跳动，直到符合要求为止。否则会影响后续加工的进行。

10．自动加工

(1)选择要执行的零件程序并指向程序头(或程序号处)。

(2)按下控制面板上的“循环启动”按钮，启动程序，使其自动运行。一般显示屏(CRT)自动转换为程序检视状态。如没有显示检视状态，可按显示屏(CRT)下的“检视”软键，即可以显示机床的各种动态参数和状态，如显示刀具执行的坐标变化情况，各种M、S、T、F参数的实际运行数据等。

(3)在自动加工中，如遇可疑事件，应按下“进给暂停”按钮，检查排除故障后，再次按“自动循环”按钮，可恢复加工。若改变了参数，应复位后重新启动加工。

(4)在自动加工中，如遇突发事件，应立即按下急停按钮“EMERGENCY”。

11．工件加工完毕

工件加工完毕后，程序结束，主轴停转。取下工件，进行清洁，然后对工件进行全面检验，看是否符合图纸要求。如不符，应修改程序及有关参数。

12．关闭机床电源

关闭机床电源前，应全面清扫机床，并手动润滑机床导轨面及液压卡盘，然后关闭机床电源。

思 考 与 训 练

一、选择题(请将正确答案的序号填写在括号内)

1．要做好数控车床的维护与保养工作，必须()清除导轨副和防护装置的切屑。

(A)每周 (B)每天 (C)每小时 (D)每月

2．试切零件时的快速倍率开关要置于()。

(A)较高挡 (B)最高挡 (C)较低挡 (D)最低挡

3．试切和加工中，()要重新测量刀具位置并修改刀补值和刀补号。

(A)刃磨刀具后(B)更换刀具后 (C) A和B

4．要做好数控车床的维护与保养工作，必须()检查一次滚珠丝杠。

(A