第二部分典型數(shù)控系統(tǒng)機床操作簡介

本章重點介紹華中數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控機床的面板和操作，并以機床的對刀操作為例來介紹各數(shù)控系統(tǒng)的主要操作步驟?！局R目標】

熟悉華中數(shù)控系統(tǒng)車床的機床面板，掌握各種機床控制方式.【技能目標】

掌握華中數(shù)控系統(tǒng)車床的基本對刀操作.

第2章典型數(shù)控系統(tǒng)機床操作簡介2.1.1數(shù)控車床坐標系統(tǒng)的設(shè)定1．車床坐標系統(tǒng)的組成坐標系有機床坐標系、編程坐標系和工件坐標系等坐標系統(tǒng)。

2.1華中世紀星數(shù)控系統(tǒng)車床操作簡介

2、機床坐標系及運動方向圖2-1右手笛卡爾坐標系一、坐標和運動方向命名的原則

在數(shù)控機床中統(tǒng)一規(guī)定采用右手直角笛卡兒坐標軸命名，如上圖所示。圖中大拇指的指向為X軸的正方向，食指指向為Y軸的正方向，中指指向為Z的正方向。

坐標系中的各個坐標軸與機床的主要導(dǎo)軌相平行。

機床在加工過程中不論是刀具移動，還是被加工工件移動，都一律假定被加工工件相對靜止不動，而刀具在移動，并規(guī)定刀具遠離工件的運動方向為坐標軸的正方向。

旋轉(zhuǎn)運動：在圖中，圍繞X，Y，Z

軸旋轉(zhuǎn)的圓周進給坐標軸分別用A，B，C

表示，其正方向用右手螺旋法則確定，以大姆指指向+X，+Y，+Z方向，則食指、中指等的指向是圓周進給運動的+A，+B，+C，如圖2-1所示。二、坐標運動的規(guī)定

1、Z坐標運動

Z坐標的運動由傳遞切削動力的主軸所決定：

（1）與主軸軸線平行的標準坐標軸即為Z坐標。如數(shù)控車床、數(shù)控立式鏜銑床等。

（2）若機床有幾個主軸，可選擇一垂直于工件裝夾面的主要軸作為主軸，并以它確定Z標，如數(shù)控龍門銑床。

（3）Z坐標的正方向是增加刀具和工件之間距離的方向如在鉆鏜加工中，鉆入或鏜入工件的方向是Z的負方向。

2、

X坐標的運動X坐標運動是水平的，它平行于工件裝夾面，是刀具或工件定位平面內(nèi)運動的主要坐標。（1）在沒有回轉(zhuǎn)刀具和沒有回轉(zhuǎn)工件的機床上（如牛頭刨床）X坐標平行于主要切削方向，并且以該方向為正方向。（2）在有回轉(zhuǎn)工件的機床上，如車床、磨床等，X坐標方向是在工件徑向，而且平行于橫向滑座，對于安裝在橫向滑座的主要刀架上的刀具，離開工件回轉(zhuǎn)中心的方向是X的正方向。

3、在有刀具回轉(zhuǎn)的機床上（如銑床），若Z坐標是水平的（主軸是臥式的），當(dāng)由主要刀具主軸向工件看時，X運動的正方向指向右方。如Z坐標是垂直的（主軸是立式的），當(dāng)由主要刀具主軸向立柱看時，X運動的正方向指向右方。

Y坐標的運動：正向Y坐標的運動，根據(jù)X和Z的運動，按照右手笛卡兒坐標系來確定。

機床坐標系的原點：機床坐標系的原點位置是任意選擇的，由生產(chǎn)廠家調(diào)定的。A，B，C的運動原點（0°的位置）也是任意的，但A，B，C原點的位置最好選擇為與Y，Z，X坐標平行。工件的運動：對于移動部分是工件而不是刀具的機床，必須將前面所介紹的移動部分是刀具的各項規(guī)定，在理論上作相反的安排。若用+X、+Y、+Z表示刀具相對于工件正向運動的指令，則如果是工件移動則用加“′”的字母表示，按相對運動的關(guān)系，工件運動的正方向恰好與刀具運動的正方向相反，即有：+X=-X′,+Y=-Y′,+Z=-Z′+A=-A′,+B=-B′,+C=-C′同樣兩者運動的負方向也彼此相反,如圖所示。1、機床坐標系機床坐標系是機床上固定有的坐標系，并設(shè)有固定的坐標原點，就是機床原點，又稱機械原點，即x=0、y=0、z=0的點。對某一具體機床來說，在經(jīng)過設(shè)計、制造和調(diào)整后，這個原點便被確定下來，它是機床上固定的點。三、機床坐標系、機床原點和機床參考點2、機床參考點為了正確地建立機床坐標系，通常在每個坐標軸的移動范圍內(nèi)設(shè)置一個機床參考點作為測量起點，它是機床坐標系中一個固定不變的極限點，其固定位置由各軸向的機械擋塊來確定。一般數(shù)控機床開機后，通常要進行機動或手動回參考點以建立機床坐標系。

機床參考點可以與機床零點重合也可以不重合，通過參數(shù)指定機床參考點到機床零點的距離。機床回到了參考點位置也就知道了該坐標軸的零點位置，找到所有坐標軸的參考點，機床坐標系就建立起來了。機床參考點在數(shù)控機床出廠時，就已經(jīng)調(diào)好并記錄在機床使用說明書中供用戶編程使用，一般情況下，不允許隨意變動。3、工件坐標系與原點工件坐標系是編程人員在編程時使用的，編程人員選擇工件上的某一已知點為原點（也稱工件原點、程序原點），建立一個新的坐標系，稱為工件坐標系。工件坐標系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐標系所取代。

工件坐標系的原點是人為設(shè)定的，設(shè)定的依據(jù)是要盡量滿足編程簡單、尺寸換算少、引起的加工誤差小等條件。一般情況下，程序原點應(yīng)選在尺寸標注的基準或定位基準上。對稱零件或以同心圓為主的零件，編程原點應(yīng)選在對稱中心線或圓心上；Z軸的程序原點通常選在工件的表面。

a）

數(shù)控車床坐標系的表示形式如圖2-4所示，機床原點為主軸軸線與卡盤后端面的交點，如圖2－4中的o點。機床參考點為刀具退離到一個固定不變的極限點，如圖2－4中的o′點，其位置由機械擋鐵或行程開關(guān)確定。

4、起刀點和換刀點的確定

起刀點是指在數(shù)控機床上加工工件時，刀具相對于工件運動的起始點。起刀點應(yīng)選擇在不妨礙工件裝夾、不會與夾具相碰及編程簡單的地方。對于數(shù)控車床一般選在靠近參考點附近。數(shù)控車床在加工時常需換刀，故編程時還要設(shè)置一個換刀點。換刀點應(yīng)設(shè)在工件的外部，避免換刀時碰傷工件。一般換刀點選擇在第一個程序的起刀點或機床參考點上。2.1.2數(shù)控車床的位置調(diào)整與坐標系的設(shè)定一、手動位置調(diào)整

1．回參考點操作對于具有參考點功能的數(shù)控車床而言，當(dāng)系統(tǒng)接通電源、復(fù)位后，首先應(yīng)進行機床各軸回參考點的操作，以建立機床坐標系。

(1)先檢查一下各軸是否在參考點的內(nèi)側(cè)。如不在，則應(yīng)手動回到參考點的內(nèi)側(cè)，以避免回參考點時產(chǎn)生超程。

(2)選擇“回零功能”功能鍵。

(3)分別按+X、+Z軸移動方向按鍵，使各軸返回參考點。返回參考點后，相應(yīng)的指示燈將點亮。返回參考點后，屏幕上即顯示此時刀具(或刀架)上某一參照點在機床坐標系中的坐標值。對某機床來說，該值應(yīng)該是固定的。系統(tǒng)將憑這一固定距離關(guān)系而建立起機床坐標系，機床原點通常就設(shè)在車床主軸端頭(或卡盤)的回轉(zhuǎn)中心處。

2．點動操作

(1)在主菜單下選擇“點動操作”，即按F6功能鍵，此時屏幕顯示如圖2-6。圖2-6點動操作時的畫面

(2)將機床操作面板上的進給修調(diào)旋鈕旋轉(zhuǎn)至所需的進給百分比(自動的8擋和手動的4擋)；此時，實際移動速度=最大移動速度×進給百分比。例如：若某軸的最大移動速度為6m/min，則5%擋時，點動移動速度為0.3m/min；100%擋時，點動移動速度為6m/min;(3)按機床操作面板上的“+X”或“+Z”鍵，則刀具向X或Z軸的正方向移動；按機床操作面板上的“-X”或“-Z”鍵，則刀具向X或Z軸的負方向移動。(4)如欲使某坐標軸快速移動，只要在按住某軸的“+”或“-”鍵的同時，按住“快移”鍵即可。說明：①一次只能使一個坐標軸運動。②系統(tǒng)通電啟動時，主菜單默認方式為“點動操作”。③快速移動的速度為系統(tǒng)設(shè)定的該軸的最大移動速度(同G00速度)。④機械移動的同時，計算機屏幕上的坐標顯示和圖形追蹤也跟著同步變化。無論用何種移動操作方式，當(dāng)某軸移動導(dǎo)致刀架拖板碰到機床上的限位擋塊時，限位行程開關(guān)將會產(chǎn)生相應(yīng)的動作，數(shù)控系統(tǒng)將出現(xiàn)某軸超程的警告信息，即超程報警。此時，只可在點動方式下，同時按住操作面板上的“超程解除”按鈕和該軸反方向的移動按鈕而退出到非超程區(qū)，然后才可進行其他操作。自動運行時，若出現(xiàn)超程報警的話，運行狀態(tài)無法持續(xù)，程序執(zhí)行將中止。所以，當(dāng)要用某程序進行自動加工控制前，必須先進行空程校驗，確保無誤后方可進行實際加工。

3．步進功能

(1)在主菜單下，按F7選擇“步進功能”。

(2)將機床操作面板上的進給倍率修調(diào)旋鈕旋至所需的倍率(增量×1.10.100.1000等4擋)；例如：×1擋即表示移動單位為1個脈沖當(dāng)量(本系統(tǒng)一個脈沖對應(yīng)0.001mm)；

×100擋即表示移動單位為100個脈沖當(dāng)量，即0.1mm；

×10、×1000擋即分別為移動0.1mm、1mm。

(3)按機床操作面板上的“+X”或“+Z”鍵，則向X或Z軸的正向移動相應(yīng)脈沖當(dāng)量的距離；按機床操作面板上的“-X”或“-Z”鍵，則向X或Z軸的負向移動相應(yīng)脈沖當(dāng)量的距離。說明：①一次只能使一個坐標軸運動。②通常步進功能是以按鍵觸發(fā)的次數(shù)來進行脈沖計數(shù)的，即按下某軸向按鍵后無論持續(xù)多久都只視為按動一次。③在機械移動的同時，計算機屏幕上的坐標顯示和圖形追蹤也跟著同步變化。和點動不同的是其坐標變化是以倍率當(dāng)量為單位跳變的。

4．手搖操作如果機床配置了MPG手持單元，即可進行手搖操作控制。MPG手持單元由手搖脈沖發(fā)生器和坐標軸選擇開關(guān)組成，如圖2-7所示。手搖操作時：

(1)在主菜單下，按F4鍵選擇“手搖進給”。

(2)將手持單元上的增量倍率修調(diào)旋鈕旋至所需的倍率(增量×1、×10、×100等3擋，分別對應(yīng)于0.001、0.01、0.1mm的增量值)。

(3)將手持單元的坐標軸選擇開關(guān)置于所要移動的“X”軸或“Z”軸擋。

(4)順時針/逆時針旋轉(zhuǎn)手搖脈沖發(fā)生器一格，可控制相應(yīng)的軸向正向或負向移動一個增量值。注：手搖移動小刀架或手搖旋動各軸端把手是無法進行坐標計數(shù)的。圖2-7MPG手持單元

5．MDI操作

MDI操作就是指命令行形式的程序執(zhí)行方法，即當(dāng)場輸入一段程序指令后，立即就可令其執(zhí)行。從本義上講，它屬于自動運行的范疇，但一般都習(xí)慣將它作為手動調(diào)整操作的手段。2.1.3數(shù)控車床的控制面板及其功能

用PC電腦作控制系統(tǒng)的數(shù)控車床，其程序輸入、數(shù)據(jù)設(shè)定和NC控制等操作均可由PC鍵盤進行，文字和圖形信息由顯示器顯示。CK400數(shù)控車床操作面板的布局如圖2-8所示。1、CRT顯示器

2、菜單條

3、操作面板

4、MDI鍵盤

5、打開鍵盤按鈕

6、打開手輪按鈕

7、緊急停止按鈕控制面板●超程解除——當(dāng)Z軸正負方向出現(xiàn)硬性行程超界時，可同時按此鈕和Z軸相反方向的按鈕以解除超程?！襁M給保持和循環(huán)啟動——用于自動運行中暫停進給和持續(xù)加工。●單段執(zhí)行--在自動運行方式下，若按下此鈕，則每執(zhí)行一段程序后都將暫停等待，需按循環(huán)啟動方可執(zhí)行下一段程序?！駲C床鎖住——若此按鈕按下，則程序執(zhí)行時只是數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部進行控制運算，可模擬加工校驗程序，但機械部件被鎖住而不能產(chǎn)生實際的移動?！裰鬏S正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)——用于手動控制主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)。2.1.4控制軟件界面和菜單結(jié)構(gòu)（1）圖形顯示窗口可以根據(jù)需要，用功能鍵F9設(shè)置窗口的顯示內(nèi)容。（2）菜單命令條通過菜單命令條中的功能鍵Fl-F10來完成系統(tǒng)功能的操作。（3）運行程序索引自動加工中的程序名和當(dāng)前程序段行號。（4）選定坐標系下的坐標值可以使顯示的坐標系在機床坐標系、工件坐標系、相對坐標系之間切換。（5）工件坐標系零點在機床坐標系下的坐標。（6）倍率修調(diào)主軸修調(diào)顯示的是當(dāng)前主軸修調(diào)倍率，進給修調(diào)顯示的是當(dāng)前進給修調(diào)倍率，快速修調(diào)顯示的是當(dāng)前快進修調(diào)倍率。（7）輔助功能顯示的是自動加工中的M,S,T代碼。（8）當(dāng)前加工程序行顯示當(dāng)前正在或?qū)⒁庸さ某绦蚨巍＃?）當(dāng)前加工方式、系統(tǒng)運行狀態(tài)及當(dāng)前時間顯示當(dāng)前工作方式:系統(tǒng)工作方式根據(jù)機床控制面板上相應(yīng)按鍵的狀態(tài)，可在自動運行、單段運行、手動運行或增量運行、回零緊急停止復(fù)位等之間切換。系統(tǒng)運行狀態(tài)在運行正常和出錯間切換。系統(tǒng)顯示當(dāng)前時間。

2.1.5操作功能鍵華中數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的操作界面中最重要的一塊是菜單命令條。系統(tǒng)功能的操作主要通過菜單命令對應(yīng)的軟鍵F1—F10來完成。由于每個功能包括不同的操作，菜單采用層次結(jié)構(gòu)，即在主菜單下選擇一個菜單項后，操作。數(shù)控裝置會顯示該功能下的子菜單，操作者可根據(jù)子菜單的內(nèi)容選擇所需按F10“返回”軟鍵就會回到主菜單。主菜單與子“程序編輯”子菜單之間的關(guān)系如圖。2.1.6對刀調(diào)整數(shù)控車床的對刀可分為基準車刀的對刀和各個刀具相對位置偏差的測定兩部分。先從所需用到的眾多車刀中選定一把作為基準刀具，進行對刀操作，再分別測出其他各刀具與基準刀具刀位點的位置偏差值(這可通過分別測量各刀具相對于刀架中心或相對于刀座裝刀基準點在X、Z方向的偏置值來得到)，不必對每把刀具都進行對刀操作。

1)基準車刀的對刀基準車刀的對刀就是在加工前測定出加工起始點(起刀點)處，刀具刀位點(如刀尖)在預(yù)想的工件坐標系(編程坐標系)中的相對坐標位置。對刀操作通常是在建立工件坐標系以前進行的，只有通過對刀才可確保建立一個和編程坐標系一致的工件坐標系。對于具有參考點功能的數(shù)控車床而言，在經(jīng)過回參考點操作后，由于機床原點是已知的、固定不變的，因此在參考點處顯示的是刀架上某參照點(如刀架中心)在機床坐標系中的位置坐標。對刀操作在機床坐標系控制下進行，當(dāng)?shù)毒哐b夾好后，刀架中心和刀具刀位點之間的距離即是固定的，因此，可以通過刀架中心在機床坐標系中的坐標變化來推測出刀具刀位點在設(shè)想的工件坐標系中的坐標?？梢哉f，刀架中心點是用于對刀的參照點。其試切對刀的過程大致如下：①先進行手動返回參考點的操作。②試切外圓。用MDI方式操縱機床將工件外圓表面試切一刀，然后保持刀具在X軸方向上的位置不變，沿Z軸方向退刀，記下此時顯示器上顯示的刀架中心在機床坐標系中的X坐標值Xt，并測量工件試切后的直徑D，此即當(dāng)前位置上刀尖在工件坐標系中的X值。(通常X零點都選在回轉(zhuǎn)軸心上。)③試切端面。用同樣的方法再將工件右端面試切一刀，保持刀具Z坐標不變，沿X方向退刀，記下此時刀架中心在機床坐標系中的Z坐標值Zt，且測出試切端面至預(yù)定的工件原點的距離L，此即當(dāng)前位置處刀尖在工件坐標系中的Z值，如圖2-15所示。圖2-15利用機床坐標數(shù)據(jù)試切對刀④對刀。根據(jù)上述得到的四個數(shù)據(jù)，可用如下兩種方法進行對刀。方法一若已經(jīng)在將要運行的程序中寫好了“G92Xa

Zb；”的程序行，那么就應(yīng)該用手動或MDI方法移動刀具，將刀具移至使顯示器上所顯示的刀架中心在機床坐標系中的坐標值為(Xt+a?D