数控车床编程_制造工程训练

11　数控车削加工与项目实训

图11-3-16　螺纹切削循环

图示螺纹加工程序如下：

11.4　数控车床操作

各种类型的数控车床的操作方法基本上相同，都包括数控系统面板的操作和机床的操作。但对于不同型号的数控车床，由于机床的结构以及操作面板、数控系统的差别，操作方法也会有所区别。下面就以FANUC-Oi-Mate-TC数控车床为例介绍数控车床的基本操作。

11.4.1　数控系统操作面板

CRT显示器如图11-4-1左侧数据、刀具补偿所示，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值的数值、报警信号、自诊断内容、滑板快速移动速度以及间隙补偿值等。

如图11-4-1右侧所示，主要用于系统设置和程序编辑。MDI键盘包括功能键、复位键、数据输入键、编辑键、输入/输出键、光标移动键、翻页键、“CAN”删除键、“EOB”键和软键。

“POS”键显示当前机床刀具在坐标系中的位置。

“PRGRM”键在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；在机床自动运行时，显示程序指令值。

“MANU/OFSET”键用于设定、显示补偿值和宏程序。

“DGNOS/PARAM”键用于参数的设定、显示及自诊断数据的显示。

“OPR/ALARM”键用于显示报警号。

“AUX/GRARPH”键用于图形的显示（图形显示属选择功能）。

（2）“RESET”复位键　程序复位，报警解除。

由数字、字母和符号键组成，每次输入的数据都显示在CRT屏幕上。

（4）编辑键　“ALTER”键用于指令更改。“INSRT”键用于指令插入。“DELET”键用于指令删除。

按下“INPUT”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。

在“自动”和“MDI”状态下，按下“START”键，便启动机床运行。

（6）“CAN”删除键　用于删除已输入到里的最后的程序字。例如，当输入了G00后，又按下“CAN”键，则G00被删除。

（7）“EOB”键　程序段结束键。

软键的功能不确定，其含义显示于当前CRT屏幕下方与软键对应的位置，随功能键状态不同而有着若干个不同的子功能。

11.4.2　数控车床操作面板

FANUC-Oi-Mate-TC数控车床操作面板如图11-4-2所示。该面板包括急停、系统启动、系统关闭、方式选择、进给倍率、主轴倍率、空运转以及机床锁住等25个按钮。

1）NC系统电源接通按钮（POWER　ON）

当按下此键1～2s后，屏幕会显示READY字样，表示控制系统已准备好，此时液压泵电机转动，液压系统启动。

2）NC系统电源断开按钮（POWER　OFF）

按此按钮，控制系统电源被切断，屏幕显示消失，控制系统关闭。

在紧急状态下按此键，机床各部将全部停止运动，NC控制系统清零。有回零要求和软件超程保护的机床按急停按钮后，必须重新进行回零操作，否则，刀架的软件限位将不起作用。

4）方式选择开关（MODE）

用此开关可选择机床下列某一种，将开关旋至所要求的工作方式时，才能操作机床。

（1）编辑状态（EDIT）

在此状态下，可以把工件程序读入NC控制系统，可以对编入的程序进行修改插入和删除。

（2）自动运行状态（AUTO）

在此状态下，机床可按照存储的程序进行加工，可按照存储程序的顺序号进行检索。

（3）手动数据输入状态（MDI）

在此状态下，可以通过NC控制面板上的键盘把数据送入数控系统中，所送入的数据均能在屏幕上显示出来。按循环启动“CYCLE　START”按钮执行所送入的程序。

（4）手脉发生器（HANDLE）

在此状态下，可摇动手摇轮使机床滑板沿着X向或者Z向移动。

在此状态下，可用“＋X”或“-X”、“＋Z”或“-Z”按钮使滑板沿着X轴或者Z轴正负方向移动。

在此状态下，按“点动”按钮，机床可回到参考点位置。

用此开关可以改变程序中刀架进给速度。在点动方式下，也可调整进给速度，但在车削螺纹时，不允许调整进给倍率。

用此开关可以改变主轴的转速。可以改变程序中给定的S代码速度，使之按50%～120%之间的倍率变化，此开关在任何状态下都起作用。

此开关可以改变刀架快速移动的速度，当选择100%时，快移速度为设定的速度；选择其他位置时，快移速度按比例变化。

按此按钮，自动执行数控系统内的某个程序。在执行程序时，该按钮内的指示灯亮，执行完毕后指示灯熄灭。

（1）循环启动按钮在下列情况下起作用：

①当机床在自动循环工作中按了“进给保持”（FEED　HOLD）按钮，机床刀架运动暂停，循环启动灯熄灭，进给保持灯亮。用循环启动按钮可让刀架继续运行。

②在选择停止按钮被按下状态，自动循环中遇到M01指令时，机床就停止工作。按“循环启动”按钮可使机床继续程序的执行动作。

（2）循环启动按钮在下列情况下不起作用：

①急停状态。②复位状态。③程序顺序号检索时。④报警状态。⑤在“状态选择”开关选在“手动数据输入”或“自动”状态以外的位置时。

在自动循环操作时，按此按钮刀架运动立即停止，红色指示灯亮。要使机床继续工作，必须按“循环启动”按钮来消除“进给保持”。在“进给保持”状态，可以对机床进行任何的手动操作。但使用G32、G34、G92和G96代码进行螺纹切削时“进给保持”按钮无效。

冷却按钮按下时，指示灯亮，冷却液开；再按之，指示灯熄灭，冷却液停。可在任何工作状态下随时控制冷却液的开和停。

在手动工作方式下，按此按钮可以实现转塔旋转换刀。

此按钮有两个工作状态：

（1）当按一下此按钮时，指示灯亮，表示空运转功能有效。此时，运行程序中的全部F码无效，机床的进给按“进给倍率”开关所选定的进给量（mm/min）来执行。

（2）通常机床的进给是mm/r（即F码），置“空运行”后机床的进给变为mm/min。再按此按钮，指示灯熄灭，“空运行”功能取消。

注意：“空运行”只能在不装工件的情况下快速检验运行程序，不能用于实际的零件切削加工中。

此按钮有两个工作状态：

（1）当按一下此按钮时，指示灯亮，表示“机床锁住”功能有效。此时机床刀架不能移动。但其他的执行和显示都正常。

（2）再按此按钮，指示灯熄灭，“机床锁住”功能取消。

此按钮有两个工作状态：

（1）当按一下此按钮时，指示灯亮，表示“单段程序运行”功能有效。

（2）再按此按钮，指示灯熄灭，表示取消了“单段程序运行”功能。

当“单段程序运行”有效时，按一下“循环启动”按钮，机床只执行一个程序段的指令。

此按钮有两个工作状态：

（1）当按一下此按钮时，指示灯亮，表示“程序段跳转”功能有效。

（2）再按此按钮，指示灯熄灭，表示取消了“程序段跳转”功能。

在程序段跳转功能有效时，运行程序中带有“/”符的程序段不执行，也不进入缓冲寄存器，程序执行转到跳过程序段的下一段，即无“/”符的程序段。在“程序段跳转”功能无效时，“/”符也无效，因而程序中的程序段被依次执行。

此按钮有两个工作状态：

（1）当按一下此按钮时，指示灯亮，表示“选择停止”功能有效。

（2）再按此按钮，指示灯熄灭，表示取消了“选择停止”功能。

当“选择停止”机能有效时，程序中的M01指令有效，当执行完含有M01的程序段后，自动循环停止。要使机床继续按程序运行，必须按“循环启动”按钮。当“选择停止”功能取消时，程序中的M01指令不起作用。在自动运行中需要对工件的尺寸进行检验或是插入必要的手工操作时，使用此按钮功能非常方便。

17）点动按钮（＋X，-X，＋Z，-Z）以及点动加速按钮（RAPID）

将“方式选择开关”（MODE）选到“回零”（ZERO　RETURN）、“点动”（JOG）位置，按点动按钮之一，就可以实现刀架向某一正或负方向运动。若再同时按住“点动加速按钮”（RAPID），则刀架按NC参数设定的快移速度快速移动。

（1）主轴正转按钮（SPINDLE CW）；（2）主轴反转按钮（SPINDLE CCW）；（3）主轴停止按钮（SPINDLE STOP）；此三按钮只在手动状态（包括点动、手脉）有效。

注意：在主轴正、反转切换前必须先按“主轴停止按钮”，使主轴停止再行切换。

它是一钥匙开关，用以防止破坏内存程序。

当在“1”（ON）位置时，内存程序将被保护起来，即不能进行程序编辑；“0”（OFF）位置时，内存程序不受保护。

11.4.3　加工程序的输入与编辑

1）MDI状态输入（手动数据输入）

在MDI状态下，可以直接输入程序指令，控制机床的运行方式，具体方法如下：

（1）将方式选择按钮选为MDI方式。

（2）按PRGRM键，出现程序画面。

（3）画面左上角没有MDI标志时按PAGE键，直至出现MDI标志。

（5）按下循环启动按钮或START键，主轴开始回转。

（6）要使主轴回转停止，输入M05（INPUT），再按启动键或START键。

注意：这种方式下输入，最多可输入10个程序段，即10行程序。

例如，将下列程序输入系统内存：

（1）将方式选择按钮选为编辑EDIT状态。

（3）将程序保护开关置为无效OFF状态。

（4）在NC操作面板上依次输入：

（5）将程序保护开关置为有效。

（6）按RESET键，光标返回程序的起始位置。

程序编辑必须在EDIT状态下，按PRGRM键，出现PROGRAM画面，并将程序保护设为无效方可进行。

当对输入的程序需作改动时，可以在程序修改的操作界面上进行。

①将光标移至Z的位置。②键入字Z20.0。③置程序保护为无效（OFF）。④按ALTER键。⑤置程序保护为有效（ON）。

例如，将“G00G96Z80.S；”中的字“Z80.”删除，其步骤如下：

①将光标移至Z80.的位置。②置程序保护为无效（OFF）。③按DELET键，Z80.即被删除，光标自动移至S1000的位置。④置程序保护为有效（ON）。

（3）删除一个程序段（1行）

例如，将下列程序中“N30”这一行删除，其步骤如下：

①将光标移至要删除的程序段的第一个字的位置。②按“EOB”键。③置程序保护为无效（OFF）。④按“DELET”键。⑤置程序保护为有效（ON）。

例如，将“G00Z80.S；”改为“G00Z80.S；”其步骤如下：①将光标移至要插入字的前面字的位置。②键入要插入的字M03。③置程序保护为无效（OFF）。④按INSRT键，出现“G00Z80.S；”，插入成功。⑤置程序保护为有效（ON）。

11.4.4　数控车床基本操作

1）电源接通前后的检查

电源接通前操作者必须做好下面几项检查工作：

（1）检查机床的防护门、电箱门是否关闭。

（2）检查润滑装置上油标的液面位置。

（3）检查切削液的液面是否高于水泵吸入口。

（4）检查是否遵守了《机床使用说明书》中规定的注意事项。

当以上各项检查都符合要求时，方可给机床上电，机床工作灯亮，风扇、润滑泵等启动。此时，按下NC装置电源启动按钮，即“POWER　ON”按钮，机床控制系统启动。

打开机床后，必须先做回参考点操作。由于该系统采用增量式位置检测器，一旦机床断电后，其上的数控系统就失去了参考点坐标的记忆，故开机后必须先做回参考点操作。另外，在“急停”或“超程报警”等故障排除后，也应先做回参考点操作。

（1）选择“JOG”方式，分别按“-X”、“-Z”向X轴、Z轴负方向移动适当距离。

（2）将方式旋钮置于“回零”位置。

（3）将快移倍率开关选为50%左右。

（4）按住按钮，使滑板沿X轴正向移动，待CRT屏幕上出现回到参考点的图标时再松开按钮。同理，按住“＋Z”按钮，完成Z轴回零操作。

主轴的操作包括主轴的正、反转启动和停止。具体操作步骤如下：

（1）将“MODE”开关置于手动方式“MANU”中的任意一个位置。

（2）分别按“SPINDLE　CW”、“SPINDLE　STOP”、“SPINDLE　CCW”按钮，可以依次实现主轴正转、停止、反转。

（3）在主轴转动时，可以通过主轴倍率开关改变主轴转速。

（4）通过“SPINDLE　STOP”或“RESET”（复位键）实现主轴旋转停止。

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。其操作步骤如下：

（1）首先将“MODE”开关置于“MANU”方式的任意一个位置。

（2）将“TOOL　SELECTION”开关置于指定的刀具号位置。

（3）按下“INDEX”按钮，则回转刀架上的刀盘顺时针转动到指定的位置。

手动调整刀具时，要用手轮确定刀尖的正确位置，还可在试切削时，一面用手轮微调进给速度，一面检查切削情况，手轮的操作步骤如下：

（1）将方式选择开关选为手轮方式。

可选择3个位置：将方式选择开关指向手轮×10，手轮每转1格则滑板移动0.01mm；指向×100，手轮每转1格则滑板移动0.1mm；指向×1　000，手轮每转1格则滑板移动1mm。

（2）通过选择键，选择要移动的坐标轴X或Z。

（3）转动手轮，使刀架按指定的方向和速度移动。

如果机床上配置的是气动或是液压卡盘，则在手动方式下通过相关的按钮实现卡盘的夹紧和松开。如果配置的是手动卡盘，则在机床主轴“STOP”状态都可通过卡盘扳手实现对卡盘的操作，以达到工件的松开或者夹紧。

机床无论是在手动还是在自动状态下，遇到非正常情况，需要急停时，可通过下面的一种操作来实现。

（1）按下紧急停止（EMERG　STOP）按钮。按下“EMERG　STOP”按钮后，除外，机床的动作及各种功能均被立即停止。待故障排除后，顺时针旋转按钮，被压下的按钮跳起，则急停状态解除。但此时要恢复机床的工作，必须先做回参考点操作。

（2）按下复位键（RESET）。机床在自动运转过程中，按下此键机床全部工作立即停止。

（3）按下NC装置电源断开按钮。

（4）按下进给保持按钮（FEED　HOLD）。

11.5　典型零件的数控车削实例

如图11-5-1所示，这是一个由球面、圆弧面、外圆锥面、外圆柱面、螺纹构成的外形比较复杂的典型的轴类零件。

φ25直径处不加工，结合零件用途特点，采用45＃钢，毛坯尺寸为：φ25mm×L90mm。

依图分析，得出加工路线如图11-5-2所示。

T1：90度硬质合金刀，用于粗、精车削加工。

T2：硬质合金机夹切断刀，刀片宽度为4mm，用于切槽、切断。

T3：60度硬质合金机夹螺纹刀，用于螺纹车削加工。

O0001　　　　　　　　　　　　　　　程序名

N20S600M03T0101；　　　　　　　　　主轴正转，调用1号刀，刀补号1

N30G00X26.0Z0；　　　　　　　　　　快速点定位

N40G01X0.0F0.2；　　　　　　　　　　车削右端面

N50G00Z1.0；　　　　　　　　　　　　快速点定位

N80　　X25.0；　　　　　　　　　　　　车削台阶

N90G00Z1.0；　　　　　　　　　　　　　快速点定位

N120　　X21.5；　　　　　　　　　　　　车削台阶

N130G00Z1.0；　　　　　　　　　　　　快速点定位

N160　　X18.5；　　　　　　　　　　　　快速点定位

N220　　X16.0；　　　　　　　　　　　退刀

N230G00Z0.0；　　　　　　　　　　　　快速点定位

N280　　W-3.0；　　　　　　　　　　　精车外圆柱面φ15mm

N290　　X15.85；　　　　　　　　　　车削台阶

N310　　Z-45.0；　　　　　　　　　　　精车螺纹大径

N320　　X19.0；　　　　　　　　　　　车削台阶

N330　　Z-50.0；　　　　　　　　　　　精车外圆柱面φ21mm

N335　　X23.0；　　　　　　　　　　　车削台阶

N350G00X100.0Z100.0；　　　　　　　快速回退到起始点，准备换刀N360T0202；　　　　　　　　　　　　　调用2号刀，刀补号2

N380G01X15.0；　　　　　　　　　　　切槽

N390G04X1.0；　　　　　　　　　　　　暂停1s

N400G00X22.0；　　　　　　　　　　　退刀

N410G00X100.0Z100.0；　　　　　　　快速回退到起始点，准备换刀

N420T0303；　　　　　　　　　　　　　调用3号刀，刀补号3

N490M05；　　　　　　　　　　　　　　主轴停止

N500M30；　　　　　　　　　　　　　　程序结束

1.绝对坐标系和增量坐标系的区别是什么？举例说明。

2.简述数控编程的步骤。

3.数控车床的坐标轴是怎样规定的？试按右手笛卡儿坐标系确定数控车床中Z轴和X轴的位置及方向。

考 生 答 题 不 准 超 过 此匕 线 《数控车削编程与操作加工》理论模拟试题一 注意事项 请在试卷的标封处填写您的工作单位、姓名和准考证号 请仔细阅读题目，按要求答题；保持卷面整洁，不要在标封区内填写无关内容 考试时间为120分钟 题号 -一一 -二- 三 四 五 总分 审核人 分数 得分 评分人 、判断题（将判断结果填入括号中。正确的填“V” ，错误的填“x” 。每题2分。满分20分） TOC \o "1-5" \h \z 随着零件复杂程度的提高，数控机床显得更加适用。 （） 工件被夹紧后其位置不动了，我们就称工件定位了。 （） 在编写圆弧插补程序时，若用半径 R指定圆心位置，不能描述整圆。 （） 回转体零件加工前尺寸为① 30mm加工后为①20mm则本道工序的工序余量是 10mm （ ） 对于所有的数控系统，其 G M功能的含义与格式完全相同。 （） 数控车床刀尖圆弧半径补偿参数包括刀尖圆弧半径 R和刀尖方位代码 To （） 液压传动中，溢流阀属于压力控制阀，节流阀属于方向控制阀。 （） 一般的数控机床主要由控制介质、数控装置、机床本体和辅助装置组成。 （） 全闭环数控机床的检测装置，通常安装在伺服电机上。 （） 粗加工过程中使用的定位基准为粗基准。 （） 得分 评分人 TOC \o "1-5" \h \z 、选择题（选择正确的答案，将相应的字母填入题内的括号中。每题 1分。满分20分） 标准麻花钻有2条主切削刃和（ ）条副切削刃。 （A） 1 条； （B） 2 条； （C） 3 条； （D） 4 条。 B类宏程序用于开平方根的字符是（ ）o （A） ROUND； （B） SQRT ； （C） ABS ； （D） FIX 。 3 ?零件图的真实大小是以图样上的（ ）为依据。 （A）比例；（B） 尺寸数值；（C）技术要求 ；（D）尺寸及技术要求。 考 生 答 题 不 准 考 生 答 题 不 准 超 过 此匕 线 ?车细长轴时，可使用中心架和跟刀架来增加工件的（ ）。 （A）刚性；（B） 韧性；（C） 强度；（D） 硬度。 ?在车床上车内孔时，若车刀装得高于工件中心，则车刀的工作（ ）。 （A） 丫增大a减小；（B） 丫减小a增大；（C） 丫减小a减小；（D） 丫增大a增大。 ?液压系统中油缸属于（ ）。 （A）动力部分；（B） 执行部分；（C） 控制部分；（D） 辅助部分； 7 ?切削（ ）材料易产生鳞刺 （A） 50 钢；（B） 淬火钢；（C） 20 钢； （D） 合金铝。 8 ?数控编程中常用的插补方法有（ ）。 （A）逐点比较法；（B） 数字积分法； (C) 时间分割法； （D） 以上三种都是 9. 1952年美国麻省理工学院研制成功的第一台数控机床为（ （A）数控车床；（B） 数控铣床；（C） 数控钻床；（D） 数控磨床。 10.切削塑性金属材料时，在刀具前角较大、切削厚度较小的情况下, 容易产生（ （A）带状切屑； （B）节状切屑; 11 ? 45钢铰孔时常用（ ）做切削液。 （C）崩碎切屑; （D）粒状切屑。 （A）水；（B） 乳化液；（C） 煤油;（D）机油。 12 ?车削加工中，工件的旋转运动是（ 13.14.15.（A）主运动；（B） 进给运动;一般在精车时，刃倾角应该取（（A） 0 值；（B）负值；（C）(C) 13. 14. 15. （A）主运动；（B） 进给运动; 一般在精车时，刃倾角应该取（ （A） 0 值；（B）负值；（C） (C) 正值; 旋转运动；（D） 辅助运动。 （D）任意值。 数控车床能进行螺纹加工，主要是因为主轴上安装了（ （A）测速发电机； （B）脉冲编码器; 不能保证零件相互位置精度的是（ （C）温度控制器; ）。 （D）光电管。 （A）工件安装精度； （B） 机床精度; (C) 夹具精度; （D） 刀具精度。 16.轴心线、中心线在制图中规定画法是（ （A）细实线（B） （A）细实线（B） 点划线（C） 虚线 (D) 双点划线 17 ?在建立笛卡儿直角坐标系时一般规定（ （A）工件运动，刀具静止 （B） 刀具运动，工件静止(C)工件和刀具都运动 （D） 工件和刀具都静止 （A）工件运动，刀具静止 （B） 刀具运动，工件静止 (C) 工件和刀具都运动 （D） 工件和刀具都静止 18 ?在数控机床上，执行机构的动作是由（ ）控制的 （A）数控介质；（B） 机床；（C） 数控装置；（D） 伺服机构。 19 ?我国经济型数控车床常采用（ （A）两轴联动；（B） 两轴半联动;（C） 三轴联动;（D） 四轴联动。20 （A）两轴联动；（B） 两轴半联动; （C） 三轴联动; （D） 四轴联动。 20 ?在车床数控编程时，常用（ ）表示增量编程。 (A) U 、W (B)