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第十章 数控车削加工第一节 数控车床 数控车床主要就是用于加工各种回转表面，如内、外圆柱表面，圆锥表面,成型回转表面等。由于大多数零件都具有回转表面，因此近年来，数控车床广泛应用于加工业，其中以卧式数控车床位用最为广泛。数控车削加工中心在主轴旋转将工件车削后,主轴还可作分度或圆周进给动作以进行铣削、钻削工序,从而可将工件表面上得几何要素全部加工完成。这种加工中心得特点就是工序高度集中。一、数控车床得组成 数控车床又称为叫CNC车床,与普通车床相比,其结构上仍然由主轴箱、刀架、进给传动系统、床身、液压系统、冷却系统、润滑系统等部分组成，只就是数控车床得进给系统与普通车床得进给系统在结构上存在着本质上得差别.普通车床主轴得运动经过挂轮架、进给箱、溜板箱传到刀架，实现纵向与横向进给运动.数控车床得进给就是由伺服电动机经滚珠丝杠,传到滑板与刀架，实现Z向（纵向）与X向（横向)进给运动。 数控车床得主轴、尾座等部位相对车身得布局形式与普通车床基本一致，但刀架与导轨得布局形式发生了根本得变化，这就是因为刀架与导轨得布局直接影响数控车床得使用性能.另外，数控车床上都设有封闭得保护装置。 (1）床身与导轨得布局 数控车床床身导轨与水平面得相对位置，有四种布局形式,分别力平床身、斜床身、平床身斜滑板、立床身。 ()刀架得布局 刀架作为数控车床得重要部件,其布局形式对机床整体布局及工作性能影响很大。目前两坐标联动数控车床多采用12工位得回转刀架，也有采用6工位、8工位、1工位回转刀架得。回转刀架在机床上得布局有两种形式:种就是回转轴垂直于主轴;另一种就是回转轴平行于主轴。 四坐标数控车床得床身上安装有两个独立得滑板与回转刀架,故称为双刀架四坐标数控车床。其中每个刀架得切削进给量就是分别控制得，出此两刀架可以同时切削同一工件得个同部位,既扩大了加工范围,又提高门加工效率。二、数控车床编程指令1、数控车床编程要点 （1)数控车床编程时,根据被加工零件得图样标注尺寸，既可以使用绝对值编程，也可使用增量值编程,还可使用二者混合编程。而且，合理得绝对值、增量值混合编程往往可以减少编程中得计算量，缩短程序段,简化程序. (2)数控车床得径向X值均以直径值表示，以与图样尺寸、测量尺寸相对应。当使用增量值编程时，径向得增量以实际位移量得两倍值编写,并配以正、负号以确定增量得方向. （3）X向脉冲当量为Z向得一半,以提高径向尺寸精度. （4）车床数控系统具有多种切削固定循环,如：内、外径矩形切削循环，锥度切削循环，端面切削循环，螺纹切削循环等。编程时,可依据不同得毛坯材料与加工余量,合理选用切削循环。 （5）数控车床具备刀具刀尖半径补偿功能（40、G、G指令）。为提高刀具寿命与加工表面得质量，在车削中，经常使用半径不大得圆弧刀尖进行切削,正确使用刀具补偿指令可在编程时直接依据零件轮廓尺寸编程,减小繁杂得计算工作量，提高程序得通用性。在使用刀补指令时,要注意选择正确得刀补值与补偿方向号，以免产生过切、少切等情况。 （6)合理、灵活使用数控系统给定得其她指令功能，如零点偏置指令、坐标系平移指令、返回参考点指令、直线倒角与圆弧倒角指令等,以使程序运行简捷可靠，充分发挥数控系统得功能。 (7)车床得数控系统具有子程序调用功能，可以实现一个子程序得多次调用。在一条调用指令中，可重复99次调用执行,而且可实现子程序调用子程序得多重嵌套调用。当程序中出现顺序固定、反复加工得要求时，使用于程序调用技术可缩短加工程序，使程序简单、明了，这在以棒料为毛坯得车削加工中尤为重要.2、准备功能G指令 准备功能(又称为功能)得指令由字符“”与其后得二位或三位数值组成。它用来规定刀具与工件得相对运动轨迹、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作。 ()G功能根据功能得不同分成若干组，其中00组得G功能称非模态功能，其余组得G功能称模态G功能。 非模态G功能就是指只在所规定得程序段中有效,程序段结束时即被注销.模态G功能就是指一组可相互注销得G功能,这些功能一旦被执行，则一直有效,直到被同一组得G功能注销为止。 (2）模态G功能组中包含一个默认G功能，上电时将被初始化为该功能。 (3）不同地址符得不同组得代码可以放在同一程序段中，而且与顺序无关。例如，G0、G7可与0放在同一程序段中.3、辅助功能指令辅助功能指令(又称为功能）内地址字M与其后得两位数字组成，主要用于控制机床各种辅助功能得开关动作,以及零件程序得走向。 (1）M功能也有非模态功能与模态M功能两种形式。 非模态功能（当段有效代码)就是指只在书写了该代码得程序段中有效. 模态M功能（续效代码)就是指一组可相互注销得M功能，这些功能在被同一组得另一个功能注销前一直有效. （2）模态功能组中包含一个默认功能，上电时将被初始化为该功能。 (）另外，M功能还可分为前作用M功能与后作用M功能两类。 前作用M功能就是指在程序段编制得轴运动之前执行。 后作用M功能就是指在程序段编制得轴运动之后执行。M代码规定得功能对不同得机床制造厂来说就是不完全相同得，可参考相关机床说明书。4、CNC内定得辅助功能指令（1)程序暂停指令M00当C执行到M00指令时,将暂停执行当前程序，以方便操作者进行刀具与工件得尺寸测量、工件调头、手动变速等操作。 暂停时，机床得进给停止,而全部现存得模态信息保持不变，欲继续执行后续程序,需重按操作面板上得“循环启动”键，00指令为非模态后作用M功能指令.(2)程序结束指令M02M02指令一般放在主程序得最后一个程序段中。当CC执行到M02指令时,机床主轴、进给、冷却液全部停止,加工结束。使用M0指令得程序结束后,若要重新执行该程序,就得重新调用该程序，或在自动加工子菜单下按子菜单“F键，然后再按操作面板上得“循环启动”键.M指令为非模态后作用功能指令。(3)子程序调用指令M98及子程序返回指令M99M9指令用来调用子程序。9指令表示子程序结束,执行99指令使控制返回到主程序。、PLC设定得辅助功能(1)主轴功能指令M3、M04M0指令用来启动主轴,并以程序中编制得主轴速度顺时针方向（从轴正向朝Z轴负向瞧)旋转。M04指令用来启动主轴，并以程序中编制得主轴速度逆时针方向旋转。M0指令用来使主轴停止旋转。M03、04指令为模态前作用M功能指令;0指令为模态后作用功能指令05指令为缺省功能。此外.M03、M04、M05指令可相互注销.()冷却液打开、停止指令7、9M07指令将引开冷却液管道.M09指今将关闭冷却液管道。07指令为模态前作用功能指令；09指令为模态后作用M功能指令,M指令为缺省功能。6、主轴功能指令、进结功能指令F与刀具功能指令T (1）主轴功能S指令 主轴功能指令S控制主轴转速，其后得数值表示主轴速度,单位为rm。恒线速度功能时S指令指定切削线速度，单位为m/min(9指令为恒线速度、G97指令为取消恒线速度). S指令就是模念指令，S指令只有在主轴速度可调节时才有效。 S指令所编程得主轴速度可以借助机床控制面板上得主铀倍率开关进行修调。 (2）进给功能指令I; F指令表示工件被加工时相对于工件得合成进结速度,F得单位取决于G指令得单位(mm/min）或G95指令得单位（m/r)。实现每转进给量与每分钟进给量转化得计算公式为其中： 为每分钟得进给量/(mmn)； fr为每转进结量/(mr）； S为主轴转数/(r/mi）。当数控机床上作在G01，G02或G03方式下,编程得F位一直有效，直到被新得F嫡所取代.而数控机床工作在G0方式下.快速定位得速度就是各轴得最高速度,与所编F值无关.借助机床控制面板上得倍率按键，值可在一定范围内进行倍率修调。当执行攻丝循环G7、G8及螺纹切削指令G32时,倍率开关失效，进给倍率固定在100%。(3)刀具功能指令TT指令用于选刀,其后得四仿数字分别表示选择得刀具号与刀具补偿号T指令与刀具得关系就是由机床制造厂家规定得.执行T指令，结果就是转动转塔刀架，选用指定得刀具。当一个程序段同时包含T指令与刀具移动指令对:先执行指令而后执行刀具移动指令.T指令同时调入刀补寄存器中得补偿值。三、机床数控装置显示器操作台得左上部为7英寸得彩色液晶显示器，分辨率为6*480,用于操作及故障状态报警得显示与加工轨迹得图形仿真.2。NC键盘 NC键盘用于零件程序得编制、参数输入、MI及系统管理操作等。它包括精简型MI键盘与F1一F10十个功能键. 标准化得I键盘介于显示器与“急停按钮之间，其中得大部分键具有上档键功能。当“Uper”键有效时指示灯亮，输入得就是上档键得内容.Fl10十个功能键位于显示器得正下方。.机床控制面板机床控制面板（P）用于直接控制机床得动作或加工过程。标准机床控制面板得大部分按键（除“急停按钮外）位于操作台得下部，“急停”按钮位于操作台得右上角.4.手持单元手持单元(MPG)由手摇脉冲发生器、坐标轴选择开关组成用于手摇方式下增量进给标轴。软件操作界面 NC-1T得软件操作界界面由如下几个部分组成: 图形显不窗口; 菜单命令条; 运行程序索引； 选定坐标系下得坐标值; 工件坐标零点; 倍率修调； 辅助机能; 当前加丁程序行； 当前加工方式下系统得运行状态.菜单命令条就是操作界面中最重要得部分.它由键盘上得F1一0十个按键组成,点击其中某一按键，操作界面切换到相应功能得子菜单.主操作界面中得菜单命令条就是主菜单。界面中，按“Fl ”键（即“扩展功能键”）,菜单将切换到数控系统得“扩展功能菜单，而图形显示窗口得内容不变,按“F键又回到原来得界面。第二节数控车床得基本操作一、数控机床得手动操作。电源接通与关断 合上总电源开关后，先检查电源电压、接线与机床状态就是否正常,按下“急停”按钮，然后机床与数控系统上电.关断前同样需要先按下“急停”按钮，以减少电源对数控系统得冲击。2.紧急停止与复位 在机床运行得过程巾,当出现危险或紧急情况时，可按下“急停”按钮,中止系统控制,伺服进给及主轴运转立即停止工作，CNC即进入急停状态。松开“急停”按钮，C进入复位状态.3.超程解除 当某轴出现超程时,CNC处于急停状态,显示“超程”报警。要退出超程状态时，一边按住“超程解除开关,一边在点动方式下，控制该轴向相反方向退出超程状态。4方式选择 通过方式选择开关，选择机床得工作方式，有以下几种方式可供选择。 （1）自动 自动运行方式，机床控制由CC自动完成。 (2）单段 单程序段执行方式。 （)步进 步进进给方式。（4）点动 点动进给方式. （5)回零返回机床参考点方式。手动运行)手动返回机床参考点操作 （1）工作方式选择 返回机床参考点。 ()选择坐标轴 每次接通电源后，确保系统处于“回零”方式下，点击“”轴与“+Z”键，使轴与Z轴自动达到机床参考点得位置，其状态指示灯亮.)点动进给及进给递度选择 (1）工作方式选择 点动。 （2）选择坐标轴 压下按钮“十X”或“一x、“十Z”或“一Z，可使X轴与轴达到目标点得位置。在点动方式下,压下按钮“十”或“一、“十”或“一”，选择得轴将向正向或负向产生连续移动，松开后即减速停止。点动进给得速率为最大进给速率得13乘以进给修调开关选择得进给倍率. 将手动按钮“十X”或“一X”、“十Z”或“一Z”与“快移”按钮同时按下,则产生所选坐标轴得正向或负向快速运动，此时速率为最大进给速率乘以进给倍率。3）增量（步进)进给及增量倍率 (1)工作方式选择 步进. （）选择坐标值 点击按钮“十X”或“-X，X轴按增量倍率移动,其状态指承灯亮。点击按钮“十Z,，或“-Z”，Z轴按增量倍率移动，其状态指示灯亮. 在增量进给方式下,按下按钮“十”、“-X、“十Z、“一Z”中得某一个,选择得轴将向正向或负向移动一个增量值.增量值得大小出增量倍率1、10、100、1000控制。手动控制机床动作（1)主轴启停及速度选择.按下“主轴正转按钮，主电机正转。按下“主轴反转按钮,主电机反转。按下“主轴停止”按钮,主电机停止运转。当操作面板上有主轴修调开关时,主轴正转或反转得速度可通过主轴修调开关调节。(）冷却液开/关.此开关就是带锁开关.按下“冷却液开关”开关,冷却液开.再按此开关，冷却液关。.其她控制操作 (）机床锁定 禁止机床坐标轴动作。在自动运行开始前，将“机床锁定”按钮按下，再按“循环启动”按钮，坐标位置信息变化，但机床不运动。这个功能用于校验程序。 (2)Z釉锁定禁止进刀.在自动运行开始前,将“Z轴锁定”按钮按下，再按“循环启动按钮,Z抽坐标位置信息变化，但轴不运动,因而主抽不运动。 ()、S、锁定禁止被序中辅助功能得执行.按下“M、S、T锁之”按钮后,除2、M3、M98、M09照常执行外,所有其她得、T指令无效。二、MD运行操作在主操作界面菜单下按“F4”键进入DI功能子菜单。在MDI功能子菜单下按“”键，进人D运行方式，命令行得底色变成白色、并有光标闪烁。此时,可以从NC键盘上输入并执行个G代码码指令段，即MDI运行方式(在自动运行过程中,不能进行D运行方式，可在进给保持后进入)。1输入MDI指令段输人MI得最小单位就是个有效指令字。因此输入一个MDI运行指令段可以有下述两种方法。 （1）一次输入 即一次输人多个指令字得信息. （）多次输入 即每次输人一个指令字得信息。 例如、要输入0 00 ZI000，Ml运行指令段可以按如厂操作进行： 直接输入0 X100 Z000并按“E”键，M运行显示窗口内关键宁G、X、Z得值将分别变为00 100 100； 先输入G0并技“ner”键,显示窗口内将显示大字符G00，再输入xoo并按“ntr键，然后输入Z000并按“Enter键，显示窗口内将依次显不大字符00、loo。2运行MDI指今段 在输入一个DI指令段后,技一下操作面板上得“循环启动”键。数控装置即开始运行所输入得DI指令。如果输入得DI指令信息不完整或存在语法错误,数控装置会提示相应得错误信息，此时不能远行M指令。3。修改某一字段得值 在运行MDl指令段之前。如果要修改输人得某一指令字，可直接齐命令行上输入相应得指令字符及数值. 、清除当前榆入得所有尺寸字数据公输入MDI数据后,按“F7”键可清除当前输入得所有尺寸字数据(其她指令字依然有效）,显示窗口内X、I、R等字符后面得数据全部消失。此时,可重新输入新得数据5。停止当前正在运行得MD指令当系统正在运行MDl指令时，按“F7”键可停止MD运行.三、程序编辑 在主操作界面菜中下按“F2”键(程序编辑）将会出现编辑子菜单。1、文件管理 在编辑功能十荣哈下控“Fl”继（文件管理），将弹出文件管理子菜单，打“新建日录更改文件名拷贝文件删除文件”等可以供选择. (）新建目录 在指定得磁盘或目录下建立一个新目录,但指定得新目录名不能与指定得磁盘或目录下已经存在得文件目录同名；否则,新建目录将会失败。 (2)更改文件名 将指定得磁盘或目录下得一个存在得文件名更改成其她得文件么,更改后新文件名不能与指定得磁盘或目录下得一个已经存在得文件名相同。（3）拷贝丈件 将指定得磁盘或目录下一个存在得文件拷贝到其她得磁盘或目录下。拷贝得文件不能与指定得磁盘或目录下得一个已经存在得文件同名；否则。拷贝将会失败。 （4）删除文件 将指定得磁盘或目录下一个存在得文件彻底删除。被删除得义件如果就是只读得,数控装置将不会删除此文件。2选择编辑程序 在编辑功能子菜单下按“2”键（选择编辑程序）,将弹出选择编辑程序子菜单。有“磁盘程序/当前通道正在加丁得程序”可以供选择。 (）磁盘程序 用于选择保存在电子盘、硬盘或软盘上得文件，还可用于生成一个新文件。 (2)当前通道正在加工得程序 用于选择刚加工完毕或自动加工运行中出错得程序。如果程序处于正在加工得状态,编辑器将会用红色得亮条标记当前正在加工得程序行。编辑器禁止编辑当前正在加工得程序行。 对于自动加工运行中出错得程序，应先结束运行,再选择此项，快速调出程序,重新编辑、修改.3.编辑当前程序编辑当前程序,前提就是编辑器已经获得了一个编辑程序。如果在编辑得过程中退出了编辑模式,再返回到编辑模式时,在编辑功能子菜单下按“F3”键（编辑当前程序)即可使当前程序恢复到编辑状态. .保存文件用于保存当前编辑得文件.在编辑功能子菜单下按“4”键（保存文件)即可保存当前程序。如果存盘操作不成功,系统将给出提示信息.可用“文件另存为”功能,将此文件保存为其她得文件名。5。文件另存为用于将当前正在编辑得文件保存为新得文件名。在编辑功能于菜单下按“F”键(文件另存为），通过文件名编辑框输入新得文件名，一般就是在将当前文件作为备份或者就是被编辑得文件就是只读得情况下。6。删除一行用于删除正处于编辑状态得程序中得某一行。将光标移到要删除得程序行,在编辑功能子菜单下按“F6”键(删除一行)，当前光标处得程序行将自动被删除. 7。查找 在编辑功能子菜单下按“7”键，将弹出查找对话框。输入要查找得字符串，按“nter”键确认。查找总就是从光标处开始向程序结尾进行，到文件结尾后再从文件得起始位置继续往下查找。 .替换用于修改、替换指令字。在编辑功能子菜单下按“F”键（替换）,输人要替换得字符串“Entr”键确认。按“Esc”键将取消替换操作。9继续查找替换 在已经有过查找或替换操作时。可以按“F8”键(继续查找替换）从当前光标处继续查找。“F”键得功能取决于上一次就是查找还就是替换操作，如果上次就是查找某字符串,在此次按“F8”键得功能就是进行上一次得字符串得查找。10。常用键盘操作 “Dlet”删除光标后得字符,字符位置不变，余下得字符左移一个字符位置。 “PaUP将编辑程序向程序首滚动一屏,光标位置不变。如果到了程序得开头位置,则光标移到文件首行得第一个字符位置。“PagDon将编辑程序向程序尾滚动一屏，光标位置不变。如果到了程序得末尾位置，则光标移到文件最后一行得第一个字符位置。 “Bapace”删除光标前面得一个字符,光标位冒向前移动一个字符位置，余下得字符左移个字符位置。 “Tab”将光标移到下一个输入域四、数据设定、坐标系数据设置 1)手动输入坐标系偏置值 MDI手动输入坐标系偏置值得操作步骤如下: （)在删功能子菜单下按“3”键，进入坐标系手动数据输入方式，图形显示窗口首先显示4坐标系数据设置界面; （2）按“PDn或“PgU”键，选择要输入得数据类型：G4G55/56G57/GE8G59坐标系/当前工件坐标系等得偏置值(坐标系零点相对于机床零点得值）,或当前相对值得零点； (3)在命令行输入所需数据，如输入“x”、“z0”并按“Eer”键，将设置G54坐标系得X及偏置值分别为0、0； （4）若输入正确，图形显示窗口相应位置将显示修改过得值；否则，原值不变. 2)自动设置坐标系偏置值 自动设置坐标系偏置值得操作步骤如下: (1）在MDI功能子菜单下按“F”键，进入坐标系自动数据设置方式； （2)按“4”键弹出要选择得坐标系对话框,用“”、“”键移动蓝色亮条选择要设置得坐标系； （3）选择一把已设置好刀具参数得刀具试切工件外径，然后沿着z轴方向退刀; (4）按“F5键弹出选择坐标轴对话框，用“”、“键移动蓝色亮条选择x轴对刀; (5)技“Ener”键弹出输入试切后工件得半(直)径值输入框; （6）输入试切后工件得直径值(对于直径编程)或半径值(对于半径编程）,数控装置将自动设置所选坐标系下得X轴零点偏置值; (7）选择一把已设置好刀具参数得刀具试切工件端面，然后沿着轴方向退刀； (8)按“F5”键,弹出选择坐标轴对话框,选择轴对刀; （)按“Enter”键，弹出输入试切后工件得半（直)径值输入框; (10）输入试切端面到所选坐标系得Z轴零点得距离，数控装置将白动设置所选坐标系下得轴零点偏置值.、刀库数据设置 MDI输入刀库数据得操作步骤如下:(1）在Ml)功能子菜单下按“F”键，进行刀库设置,图形显示窗口将出现刀库数据；(2)用“”、“”、“ 、“ ”、“PgUP”或“gDn”键移动蓝色亮条选择要编辑得选项；（3)按“Entr”键，蓝色亮条所指刀具数据得颜色利背景都会变化,同时有一光标在闪烁。（4)用“”、“ ”、“BS”或“Del键进行编辑修改。（5）修改完毕，按“ntr”键确认。（6）若输入正确,图形显示窗口相应位量则显示修改过得值;否则，原值不变。3、自动设置刀具偏置值MDI自动设置刀具偏置值得操作步骤如下：(1)在MDI功能子菜单下按“F8”键，进入刀具偏置值自动设置方式;(）按“F7”键,弹出输入称推刀具刀号输入框；（3)输入正确得标准刀具刀号;(4)使用标淮刀具试切工件外径,然后沿着Z轴方向退刀；（）按“F8”键、用“”、“键移动蓝色亮条选择标准刀具X值（)按“Ener”键,掸出输入试切后工件得半（直)径值输入框；（7）输人试切后丁件得直径值(对于直径编程)或半径位(对于半径编程）、数控装置将自动记录试切后标准刀具X轴机床坐标值；（8）使用标准刀具试切工件端面，然后沿着Z轴方向退刀;()按“8”键，用“、“键移动蓝色亮条选择标准刀具值；（0）按“Enter”键,系统将自动记录试切后标准刀具轴机床坐标值；（1）按“2”键,用“”、“”键移动蓝包亮条选择要设置得刀具偏置值;（1）使用需设置刀具偏置值得刀具试切工件外径,然后沿着轴方向退刀；（33）按“”键，用“、“”键移动蓝色亮条选择轴补偿;()技“nte”键，弹出输人试切后工件得半(直）径值输入框；（5)输入试切后工件得直径值（对于直径编程)或半径值(对于半径编程）,数控装置将自动计算并保存该刀具相对标准刀具得轴偏置值；（16）使用需设置JJ具偏置值得刀具试切工件端面，然后沿着Z轴方向退刀（7）技“F9”链,用“、“”键移动蓝色亮条选择z轴补偿;(1)技“ntr”键，弹出输入轴距离对话框;（）输入试切端面到标淮刀具试切端面轴得距离,数控装置将自动计算并保存该刀具相对标准刀具得z轴偏置值。第三节数控车削实习安全注意事项1。进人数控车削实训场地后,应服从安排,不得擅自用动或操作车床数控系统按规定穿、戴好劳动保护用品。3.不准穿高跟鞋、拖鞋上岗，不允许戴手套与围巾进行操作。开机床前，应该仔细检查个床各部分机构就是否先好，各传动手柄、变速手柄得位置就是否正确,还应按要求认真对数控机床进行润滑保养.5操作数控系统面板时，对各按键及开关得操作不得用力过猛，更不允许用扳手或其她工具进行操作。6。完成对刀后,要进行模拟换刀试验，以防止正式操作时发生撞坏刀具、工件或设备等事故.7。在数控车削过程中.因观察加工过程得时间多于操作时间，所以一定要选好操作时得观察位置,不允许随意离开实训岗位，以确保安全。.操作数控系统面板及操作数控机床时,严禁两人同时操作。9.自动运行加工时,操作者应集中思想，左手应放在“程序停止”按钮上,眼睛观察刀尖运动情况、右手控制“修调开关，控制机床拖板得运行速率，发现问题及时按下“程序停止”按钮,确保刀具与数控机床得安全,防止各类事故发生。实训结束时,除按规定保养数控机床外，还应认真做好交接班工作。必要时应做好文字记录。