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1、 第第10章章 典型数控机床典型数控机床 由于各院校的数控机床型号不一，系统不同，故由于各院校的数控机床型号不一，系统不同，故应根据实际应用的数控机床进行教学。这里只对西应根据实际应用的数控机床进行教学。这里只对西门子门子802D系统进行简单的介绍。系统进行简单的介绍。 10.1. SINUMERIK 802D 键符定义键符定义:10.2. 外部机床控制面板外部机床控制面板10.3 SINUMERIK 802D系统简介系统简介1. 屏幕划分屏幕划分 如图如图10-1所所示，系统屏幕示，系统屏幕可以划分为以可以划分为以下三个区域：下三个区域： (1) 状态区状态区(2) 应用区应用区(3) 说明
2、及软说明及软键区键区图图10-1 SINUMERIK 802D系统界面系统界面状态区显示：状态区显示： 说明及软键区：说明及软键区：操作区域：操作区域： 10.4 直角坐标系直角坐标系坐标系：机床中使用顺时针方向的直角坐标系。坐标系：机床中使用顺时针方向的直角坐标系。机床中的运动是指刀具和工件之间的相对运动。机床中的运动是指刀具和工件之间的相对运动。图图10-2 直角坐标系中坐标方向的规定直角坐标系中坐标方向的规定机床坐标系机床坐标系(MCS)：机床中坐标系如何建立取决于机床的类型，它可机床中坐标系如何建立取决于机床的类型，它可以旋转到不同的位置。以旋转到不同的位置。图图10-3 铣床中机床坐
3、标系铣床中机床坐标系/坐标轴坐标轴机床坐标系的原点定在机机床坐标系的原点定在机床零点，它也是所有坐标床零点，它也是所有坐标轴的零点位置。该点仅作轴的零点位置。该点仅作为参考点，由机床生产厂为参考点，由机床生产厂家确定。家确定。工件坐标系工件坐标系(WCS)：用于工件编程时对工件的几何位置进行描述。工件用于工件编程时对工件的几何位置进行描述。工件零点可以由编程人员自由选取，编程员无需了解机床零点可以由编程人员自由选取，编程员无需了解机床上的实际运行，也就是说不管是工件运动还是刀具运上的实际运行，也就是说不管是工件运动还是刀具运动，方向始终以工件不动而刀具运动来定义。动，方向始终以工件不动而刀具运
4、动来定义。图图10- 4 工件坐标系工件坐标系相对坐标系：相对坐标系：除了机床坐标系和工件坐标系之外，该系统还除了机床坐标系和工件坐标系之外，该系统还提供一套相对坐标系。使用此坐标系可以自由设提供一套相对坐标系。使用此坐标系可以自由设定参考点，并且对工件坐标系没有影响。屏幕上定参考点，并且对工件坐标系没有影响。屏幕上所显示的轴运动均相对于这些参考点而言。所显示的轴运动均相对于这些参考点而言。工件装夹：工件装夹：加工工件时工件必须夹紧在机床上。固定工件，保加工工件时工件必须夹紧在机床上。固定工件，保证工件坐标系坐标轴平行于机床坐标系坐标轴，由此证工件坐标系坐标轴平行于机床坐标系坐标轴，由此在坐标
5、轴上产生机床零点与工件零点的坐标值偏移量，在坐标轴上产生机床零点与工件零点的坐标值偏移量，该值作为可设定的零点偏移量输入到给定的数据区。该值作为可设定的零点偏移量输入到给定的数据区。当当NC程序运行时，此值就可以用一个编程的指令程序运行时，此值就可以用一个编程的指令(比比如如G54)来选择。来选择。图图10-5 工件在机床上工件在机床上当前工件坐标系：当前工件坐标系：编程时编程员可以通过编程时编程员可以通过 TRANS 指令设定一个相指令设定一个相对于工件坐标系的零点偏置，由此产生所谓的对于工件坐标系的零点偏置，由此产生所谓的“当当前工件坐标系前工件坐标系”。图图10-6 工件坐标系与当前工件
6、坐标系工件坐标系与当前工件坐标系10.5 开机和回参考点开机和回参考点说明：在给系统和机床通电以后，必须参照机床的说明：在给系统和机床通电以后，必须参照机床的操作说明，因为操作说明，因为“开机和回参考点开机和回参考点”这一功能与机床这一功能与机床的关系很大。的关系很大。机床控制面板不同，则操作有可能不完机床控制面板不同，则操作有可能不完全一样。全一样。标准机床控制面板标准机床控制面板802DMCP 的操作步骤：的操作步骤：第一步：接通第一步：接通CNC和机床电源。和机床电源。系统启动以后进系统启动以后进入入“加工加工”操作区操作区JOG运行方式。出现运行方式。出现“回参考点回参考点”窗口如图窗
7、口如图10-7所示。所示。图图10-7 JOG方式回参考点状态图方式回参考点状态图第二步：按机床控制面板上的回参考点键第二步：按机床控制面板上的回参考点键 ，启，启动动“回参考点回参考点”功能。功能。在在“回参考点回参考点”窗口中窗口中(图图10-7)显示了该坐标轴是否显示了该坐标轴是否必须进行回参考点操作。必须进行回参考点操作。 显示该坐标轴未回参考点，故必须进行回参考显示该坐标轴未回参考点，故必须进行回参考点操作。点操作。 显示该坐标轴已经到达参考点。显示该坐标轴已经到达参考点。第三步：按机床控制面板上的坐标轴方向键第三步：按机床控制面板上的坐标轴方向键给每个坐标轴逐一回参考点。给每个坐标
8、轴逐一回参考点。各轴回参考点完成后，可通过选择另一种运行方式各轴回参考点完成后，可通过选择另一种运行方式(如如MDA、AUTO或或JOG)结束该功能。结束该功能。注意：注意：（1）“回参考点回参考点”只有在只有在JOG方式下才可以进行。方式下才可以进行。（2）如果选择了错误的回参考点方向，则不会产）如果选择了错误的回参考点方向，则不会产生运动。生运动。10.6 手动控制运行手动控制运行手动控制运行指手动控制运行指JOG方式和方式和MDA方式。方式。1. JOG运行方式运行方式JOG(点动点动)方式包括三种：方式包括三种：JOG(点动点动)运行运行方式、增量运行方式和手轮运行方式三种。方式、增量
9、运行方式和手轮运行方式三种。 （1）JOG（点动）运行方式（点动）运行方式操作步骤：操作步骤： 按机床控制面板上的按机床控制面板上的JOG（点动）键（点动）键 ，选择，选择JOG运行方式；运行方式； 按机床控制面板上的按机床控制面板上的 键，移动相应的键，移动相应的坐标轴。坐标轴。只要相应的方向键一直按着，坐标轴就一直连续不断地以只要相应的方向键一直按着，坐标轴就一直连续不断地以“设设定数据定数据”（在界面中）中规定的速度运行，如果（在界面中）中规定的速度运行，如果“设定数据设定数据”中中此值为此值为“零零”，则按照机床数据中存储的值运行。，则按照机床数据中存储的值运行。需要时可以使用修调开关
10、需要时可以使用修调开关 来调节运行来调节运行速度。速度。若同时按住相应的坐标轴键若同时按住相应的坐标轴键 和和“快快进进”键键 ，则坐标轴以快进速度运行。，则坐标轴以快进速度运行。（2）增量运行方式）增量运行方式操作步骤：操作步骤： 按机床控制面板上的按机床控制面板上的“增量选择增量选择”键键 ，选择增量运行方式；，选择增量运行方式； 每按一次每按一次 键，则相应的坐标轴以步进键，则相应的坐标轴以步进增量运行。增量运行。（3）手轮运行方式）手轮运行方式 操作步骤：操作步骤： 按机床控制面板上的按机床控制面板上的JOG（点动）（点动） 键，键，进入进入JOG运行方式；运行方式； 按软键按软键 ，
11、显示如图，显示如图10-8所示所示,移动光移动光标选择要移动的手轮轴，然后按动相应的坐标轴标选择要移动的手轮轴，然后按动相应的坐标轴软键来移动坐标轴。软键来移动坐标轴。图图10-8 “手轮手轮”窗口窗口10.7 参数设定参数设定(对刀对刀)在在CNC进行工作之前，必须在进行工作之前，必须在NC上通过参数的输上通过参数的输入和修改对机床、刀具等进行调整：入和修改对机床、刀具等进行调整：* 输入刀具参数及刀具补偿参数输入刀具参数及刀具补偿参数* 输入输入/修改零点偏置修改零点偏置* 输入设定数据输入设定数据1. 输入刀具参数及刀具补偿参数输入刀具参数及刀具补偿参数刀具参数包括刀具几何参数、磨损量参
12、数和刀具刀具参数包括刀具几何参数、磨损量参数和刀具型号参数。型号参数。不同类型的刀具均有一个确定的参数数量，每个不同类型的刀具均有一个确定的参数数量，每个刀具有一个刀具号刀具有一个刀具号 (T-号号)。操作步骤：操作步骤： 按此键，打开刀具补偿参数窗口，显示所按此键，打开刀具补偿参数窗口，显示所使用的刀具清单如图使用的刀具清单如图10-9所示。可以通过光标键所示。可以通过光标键和和“上一页上一页”、“下一页下一页”键选出所要求的刀具。键选出所要求的刀具。图图10-9 刀具参数设定刀具参数设定可通过以下步骤输入补偿参数：可通过以下步骤输入补偿参数：（1） 移动光标定位于输入区；移动光标定位于输入
13、区；（2） 输入数值；输入数值；（3）按输入键）按输入键 。注意：最多可以建立注意：最多可以建立48个刀具。个刀具。2. 建立新刀具建立新刀具操作步骤：操作步骤：(1)按键按键 ，如图，如图10-9所示；所示；(2)按键按键 ，如图，如图10-10所示；所示；(3)选择刀具类型，按选择刀具类型，按 键（或键（或 键键 ），如图），如图10-11所示；所示；图图10-10 新刀具窗口新刀具窗口 图图10-11 新刀具号输入新刀具号输入 (4) 填入相应的刀具号。填入相应的刀具号。(5) 按键按键 确认输入，在刀具清单中自动生确认输入，在刀具清单中自动生成数据组成数据组-零。零。3. 确定刀具补偿
14、值（对刀）确定刀具补偿值（对刀）功能：功能： 利用此功能可以计算刀具利用此功能可以计算刀具TXX 未知的几何未知的几何长度。长度。前提条件：前提条件： 换入该刀具。在换入该刀具。在JOG方式下移动该刀方式下移动该刀具，使刀尖到达一个已知坐标值的机床位置，这可具，使刀尖到达一个已知坐标值的机床位置，这可能是工件上的一个已知位置能是工件上的一个已知位置(比如工件零点比如工件零点)。过程：过程：输入参考点坐标输入参考点坐标X0，Y0或者或者Z0。注意：注意：铣刀要计算长度铣刀要计算长度l和半径，车刀则仅须计算和半径，车刀则仅须计算长度长度l。利用利用F点的实际位置点的实际位置(机床坐标机床坐标)和刀
15、尖所在的参考和刀尖所在的参考点点(已知坐标值已知坐标值)，系统可以在所预选的坐标轴方向计，系统可以在所预选的坐标轴方向计算出刀具补偿值长度算出刀具补偿值长度l或刀具半径如图或刀具半径如图10-12所示。所示。说明：可以使用一个已经计算出的零点偏置说明：可以使用一个已经计算出的零点偏置(比如比如G54值值)作为已知的机床坐标。在这种情况下，可以作为已知的机床坐标。在这种情况下，可以使刀沿运行到工件零点。如果刀沿直接位于工件零点，使刀沿运行到工件零点。如果刀沿直接位于工件零点，则偏移值则偏移值Offset为零。为零。图图10-12 计算钻头的长度补偿：长度计算钻头的长度补偿：长度l(Z轴轴)对刀操
16、作步骤：对刀操作步骤：（1）换入该刀具。在）换入该刀具。在JOG方式下移动该刀具，方式下移动该刀具，使刀尖到达一个已知坐标值的机床位置，这可能是使刀尖到达一个已知坐标值的机床位置，这可能是工件上的一个已知位置工件上的一个已知位置(比如工件零点比如工件零点)。（2）按键）按键 ，如图，如图10-9所示；所示；（3）移动光标到该刀具号所在行；）移动光标到该刀具号所在行；（4）按软键）按软键 ，打开刀具补偿值窗口，自动，打开刀具补偿值窗口，自动进入位置操作区，如图进入位置操作区，如图10-13所示；所示；图图10-13 选择手动或半自动测量选择手动或半自动测量（5）按）按 软键，打开补偿值窗口，如图
17、软键，打开补偿值窗口，如图10-14所示；所示；图图10-14 “对刀对刀”窗口窗口长度测量长度测量刀具直径测量刀具直径测量（6）在）在X0，Y0或者或者Z0处登记一个刀具当前所在处登记一个刀具当前所在位置的数值，该值可以是当前的机床坐标值，也可位置的数值，该值可以是当前的机床坐标值，也可以是一个零点偏置值。如果使用了其它数值，则补以是一个零点偏置值。如果使用了其它数值，则补偿值以此位置为准。偿值以此位置为准。（7）按软键）按软键“设置长度设置长度”或者或者“设置直径设置直径”，系统根据所选择的坐标轴计算出它们相应的几何长系统根据所选择的坐标轴计算出它们相应的几何长度度l或直径。所计算出的补偿值被存储。或直径。所计算出的补偿值被存储。如果在刀具和工件之间装有间隔物，可以在如果在刀具和工件之间装有间隔物，可以在“清清除除”区定义它的厚度。区定义它的厚度。 10-1 数控机床的控制面板数控机床的控制面板?10-2 数控机床的开机过程数控机床的开机过程?10-3 数控机床的手动操作？数控机床的手动操作？10-4 数控机床的刀具设置与对刀过程？数控机床的刀具设置与对刀过程？思思 考考 题题
