数控机床操作入门

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1、目 录第一章 绪论近来来，数控技术的发展十分迅速，数控机床的普及率越来越高，在机械制造业中得到了广泛的应用。制造业的工程技术人员和数控机床的操作与编程技术人员对数控机床及其操作与编程技术的需求越来越大。数控机床是一种完全新型的自动化机床，是典型的机电一体化产品。数控技术集计算机技术、成组技术、自动控制技术、传感检测技术、液压气动技术以及精密机械等高新技术于一体，是现代化制造技术的基础技术和共性技术。随着数控机床的广泛应用，急需培养大批能熟练掌握现代数控机床编程、操作、维修的工程技术人员。为普及与提高数控加工新技术，本教程针对目前广泛运用的 FANUC 和 SIEMENS 两种系统进行操作介绍。

2、第二章 数控车床结构第一节 数控车床简介数控车床分为立式数控车床和卧式数控车床两种类型。立式数控车床用于回转直径较大的盘类零件的车削加工。卧式数控车床用于轴向尺寸较长或小型盘类零件的车削加工。相对于立式数控车床来说，卧式数控车床的结构形式较多、加工功能丰富、使用面广。本教程主要针对卧式数控车床进行介绍。卧式数控车床按功能可进一步分为经济型数控车床、普通数控车床和车削加工中心。1经济型数控车床 采用步进电动机和单片机对普通车床的车削进给系统进行改造后形成的简易型数控车床，成本较低，但自动化程度和功能都比较差，车削加工精度也不高，适用于要求不高的回转类零件的车削加工。2普通数控车床 根据车削加工要

3、求在结构上进行专门设计并配备通用数控系统而形成的数控车床，数控系统功能强，自动化程度和加工精度也比较高，适用于一般回转类零件的车削加工。这种数控车床可同时控制两个坐标轴，即 X 轴和 Z 轴。3车削加工中心 在普通数控车床的基础上，增加了 C 轴和动力头，更高级的机床还带有刀库，可控制 X、Z 和 C 三个坐标轴，联动控制轴可以是（X、Z） 、 （、C）或（Z、C） 。由于增加了 C 轴和铣削动力头，这种数控车床的加工功能大大增强，除可以进行一般车削外，还可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工。在卧式数控车床上可车削加工的零件如图 2l 所示。数控车床

4、由数控系统、床身、主轴、进给系统、回转刀架、操作面板和辅助系统等部分组成。图 22、图 23 所示分别为韩国大宇重工生产的立式数控车床 PUMAVIS 和卧式车削加工中心 PUMASHC3A。图21 车削加工的零件种类图22 立式数控车床图 23 卧式车削加工中心第二节 数控车床的卡盘和尾架液压卡盘是数控车削加工时夹紧工件的重要附件，对一般回转类零件可采用普通液压卡盘；对零件被夹持部位不是圆柱形的零件，则需要采用专用卡盘；用棒料直接加工零件时需要采用弹簧卡盘。对轴向尺寸和径向尺寸的比值较大的零件，需要采用安装在液压尾架上的活顶尖对零件尾端进行支撑，才能保证对零件进行正确的加工。尾架有普通液压尾

5、架和可编程液压尾架。图 24 所示分别为普通液压卡盘和液压尾架，图 25 所示为利用液压尾架进行车削加工。图24 液压卡盘和液压尾架a） 普通液压卡盘 b)液压尾架 图25 车削加工状态第三节 数控车床的刀架刀架是数控车床非常重要的部件。数控车床根据其功能，刀架上可安装的刀具数量一般为 8 把、10 把、12 把或 16 把，有些数控车床可以安装更多的刀具。刀架的结构形式一般为回转式，刀具沿圆周方向安装在刀架上，可以安装径向车刀、轴向车刀、钻头、镜刀。车削加工中心还可安装轴向铣刀、径向铣刀。少数数控车床的刀架为直排式，刀具沿一条直线安装。数控车床可以配备两种刀架：1专用刀架 由车床生产厂商自己

6、开发，所使用的刀柄也是专用的。这种刀架的优点是制造成本低，但缺乏通用性。 2通用刀架 根据一定的通用标准内 VDI，德国工程师协会）而生产的刀架，数控车床生产厂商可以根据数控车床的功能要求进行选择配置。图 26 和图 27 所示分别为一种专用刀架和 VDI 通用刀架。图26 专用刀架 图27 VDI刀架第四节 数控车床的刀具在数控车床或车削加工中心上车削零件时，应根据车床的刀架结构和可以安装刀具的数量，合理、科学地安排刀具在刀架上的位置，并注意避免刀具在静止和工作时，刀具与机床、刀具与工件以及刀具相互之间的干涉现象。数控车床上常用的刀具如图 28 所示。图28 数控车床常用刀具第三章 FANU

7、C 系统数控车床操作第一节 FANUC O-TD 数控系统简介FANUCO-D 系列是具有与 O-C 系列同等的高可靠性的 CNC 系统是世界上是最成功的CNC，精确的测试和完整质量控制确保其故障率很低 ，O-D 系列配置高可靠性的 FANUC C系列和 系列 AC 伺服电机，机床主轴可配置高速，大功率的 FANUC AC 主轴电机系列。O-D系列以功能包的方式提供给用户，它包括 CNC 单元、控制电机、主轴电机和控制电机放大器。O-TD 有 O-TD 和 O-TD 两种配置，OMD 有 O-MD -种配置。用户可根据具体应用选择最佳的系统配置。FANUC O-TD 车床仿真系统是一个基于 W

8、INDOWS 操作系统的应用软件，可根据各种电脑排版软件生成的 G 代码进行加工，如 MASTCAM，还可以根据手写 G 代码数控程序进行加工。 该系统是基于 WINDOWS 应用软件，并对 BEIJING-FANUC Series O-TD 数控系统进行高度仿真，具有良好的人机界面和简便的操作性能；具有同 FANUC O-Series CNC 控制器相同的屏幕、面板组成和功能，加载 NC 文件时，自动对程序进行语法检查；具有自动、编辑、MDI、MPG、JOG 等模式和 Dry、M01 等开关；编辑模式中，实时提供 G 代码功能与格式提示信息系统实时处理 NC 代码，生成机床移动指令。第二节

9、控制面板与操作FANUC O-TD 主界面如下图所示：界面上的部件可以分为四个区域：1 数控机床电源2 屏幕显示3 屏幕字符输入键区4 控制按钮和旋钮区下面详细介绍界面的各个部分：1数控机床电源 为电源开关和电源指示灯，“ON”按钮表示开电源，“OFF”按钮表示关电源。右边边的是一个指示灯，当启动电源时，指示灯变成红色，当关闭电源，指示灯恢复原来的颜色。2屏幕显示屏幕显示如下图所示： 屏幕主显示区： 主要显示当前的加工状态，如当前机床系和工件系的 X,Z 坐标值，主轴转速，进给速度，以及输入各种参数的值，当系统读入加工文件后，此区域还可以显示加工的 G 代码。 屏幕下方显示菜单，菜单的选择依靠

10、下方的菜单软键，菜单有嵌套，一个菜单下可能有若干个子菜单，通过菜单，我们能访问到系统所有的功能和设置。操作菜单依靠下面介绍的菜单功能键。屏幕的最下面是菜单功能区，即软键，各软键的具体名称随按下的功能键而改变。 菜单功能键区： 中间的五个按钮对应着屏幕中的五个菜单，按下菜单软键即选择了相对应的菜单命令。左边第一个按钮 的功能是向左滚动菜单。 按钮的功能是向右滚动菜单。3屏幕字符输入键区屏幕字符键区如下图所示： 屏幕字符键主要在撰写和修改程序时用到： 键为上档键，当按下此键后，在屏幕中将有 显示，表示现在处于上档 2 状态。再按下此键后，在屏幕中将有 显示，表示现在处于上档 3 状态。对于按钮来说

11、，当上档键没有按下时，输入屏幕的将是“K”字符，而当上档键按下 一次时，输入则为“J”，而当上档键按下两次时，输入则为“I”。 键为退格键，用于删除前一字符，相当于键盘上的 BackSpace 键。 键用于输入在“插入”和 “替换”间切换。 键用于删除当前文本。 用于光标向前和光标向后定位。则是向上翻页和向下翻页。 用于输入空格。 是回车键，相当于键盘上的 Enter 键。 键在程序编辑状态下用于输出当前编辑的文件。 键用于显示当前绝对坐标和相对坐标屏幕。 显示程序编辑屏幕。 显示坐标偏置设置屏幕。显示刀具参数的设置屏幕。 显示选项菜单。各功能键的作用如下：1位置功能键 POS按功能键 后，按

12、对应的软键可以显示以下内容。（1）全部坐标 按软键“全部”后会显示如上图所示的全部坐标显示画面。该画面中的 X、Z 是刀具在工件坐标系中当前位置的相对坐标和绝对坐标。这些坐标值随刀具的移动而改变。在该画面中还显示下列的内容：当前位置指示；当前程序名称；各个软键名称；当前运行方式；当前运行时间。（2）绝对坐标 当按软键“绝对”后会显示绝对坐标显示画面，如下图所示：(3)当按下软键“相对”后，所显示的内容除坐标为相对坐标值外，其余与绝对位置显示画面相同。如下所示：2程序功能键PRGRM按功能键 后，出现如下所示的当前执行程序画面：按对应的软键：（1）软键菜单左滚键“” 显示右边还有的菜单按钮。按下

13、以后显示如下：（8）软键【删除】 删除选中的程序指令。（9）软键【程序】 显示当前执行程序文件的属性。再按 就又回到前面的程序显示状态。（10）软键【当前】 显示当前的加工代码，并把当前的加工代码行高度变亮显示。3零点设置OFSET按该功能键 以后可以进行工件坐标系设置和显示。如下所示：如下图所示：当把刀具地刀位点移动到工件的最外圆一点时，输入刀位点的坐标数值，按下软键【确定】就确定了工件坐标系。4刀具参数设置键 TOOL PARAM按下该功能键 后可以进行刀具补偿值的设置和显示，即进行对刀操作。显示如下：按对应的软键：（1）软键【对刀】 当刀具的刀位点移动到对刀参考点以后，按下这个软键就会自

14、动的屏幕上显示出刀具的长度补偿值。（2）软键【向前】 显示前一把刀具的参数设置屏幕。（3）软键【向后】 显示后一把刀具的参数设置屏幕。（4）软键【确认】 确认输入的刀具的参数设置。（4）软键【返回】 返回到主菜单屏幕。 所谓对刀，就是要获知车刀与一把设定的基准刀在X轴和Z轴方向上的距离，也就是求刀补。刀具正确安装后，接着要进行对刀。下面介绍的对刀法，优点是无需特殊对刀工具，简便快速，有时12min就能对出一把刀，而且较为正确有效。通常设定第1把进行车削的刀具为基推刀。一般情况下，钻头、中心钻及复杂刀具不作基准刀，在安排工步时应予考虑。例中认定外圆刀(1号刀)为基准刀。将一根直径2030mm的棒

15、料夹在三爪自定心卡盘上，手动进给，先试切毛坯，把端面和外圆光一刀。把刀具的刀尖移到工件的最外一点O（如下图所示），这样子就建立了如图所示的直角坐标系。此时按软键【对刀】就设置了刀具补偿，完成了对刀。如果2号刀是外螺纹刀，通过慢速点动，小心翼翼地将外螺纹刀刀尖刚刚接触上棒料地外圆最外一点，并最终使刀具处于图2所示位置。这样子第二把刀就对好了，其他的刀具以此类推。5设置键MENU按下 按钮，将出现 选项菜单设置屏幕，如下图所示： 默认显示的是【参数】子菜单屏幕，此时可以修改的系统参数有： 1 进给率 默认为 400mm/min，进给速度最低为零，最大值由具体的机床决定。 2 主轴转速范围 默认为 1000rpm。范围由具体的机床决定。 3JOG 进给率默认为 400mm/min。范围由具体的机床决定。加工前可能还要设置这些加工参数。修改了参数后要记得按下【确认】，使修改生效，否则修改将不起作用。4控制按 钮和旋钮区 控制按钮和旋钮区如下图所示： 下面分别介绍： 为运行模式选择旋钮， 左起，“zero return ”为返回参考点模式，“AUTO”为自动加工模式，是最常用的加工方式，“MDI”为手动程序输入模式，“JOG”为手动连续进给模式，“STEP”为单步加工模式。0.1-1-10-100 表示点动进给的距离增量