数控车削加工项目实训

11　数控车削加工与项目实训

11.1　数控车削加工项目实训

11.1.1　实训目的和要求

（1）了解数控技术概念和数控加工原理。

（2）掌握数控编程常用编程指令和规则。

（3）掌握数控车床典型零件的手工编程。

（4）掌握数控车床的基本操作。

（5）了解安全文明生产的基本知识。

11.1.2　实训安全守则

（1）进入训练场地要听从指导教师安排，安全着装，认真听讲，仔细观摩，严禁嬉戏打闹，保持场地干净整洁。

（2）数控车床为贵重精密设备，学生必须严格按机床操作规程进行操作。

（3）严禁将未经指导老师验证的程序输入数控装置进行零件加工。

（4）数控机床上严禁堆放工件、夹具、刀具、量具等物品。加工前必须认真检查工件、刀具安装是否牢固、正确。

（5）车削加工时必须关上防护门，加工过程中不得随意开启，不得擅自离开工作岗位。

（6）严禁私自修改、删除数控系统中的内容和参数。

（7）操作时必须明确系统当前状态，并按各状态的操作流程操作。

（8）加工过程出现异常或系统报警后，应及时停机并报告指导老师，待一切处理正常后方可继续操作。

（9）训练结束后关闭电源，整理好工具，擦净机床并做好机床的维护保养工作

11.1.3　项目实训内容

（1）零件的外轮廓粗、精加工。

（2）孔及内轮廓加工——钻孔、扩孔及镗孔加工。

（3）切槽与切断加工。

（4）螺纹加工——普通三角螺纹的加工。

（5）数控车床操作，中等复杂典型零件的加工与检验。

11.2　数控车床简介

11.2.1　数控车床的组成

数控车床简而言之就是装备了数控系统的车床。数控车床大致由五部分组成，具体如图11-2-1所示。

图11-2-1　数控车床构成简图

（1）车床主体，即数控车床的机械部分，主要包括床身、主轴箱、刀架、尾架、进给传动机构等。

（2）数控系统，即控制系统，是数控车床的控制核心，其中包括CPU、存储器、CRT等部分。

（3）驱动系统，即伺服系统，是数控车床切削工作的动力部分，主要实现主运动和进给运动。

（4）辅助装置，是为加工服务的配套部分，如液压、气动装置，冷却、照明、润滑、防护和排屑装置。

（5）机外编程器，是在普通计算机上安装一套编程软件，使用这套编程软件以及相应的后置处理软件，就可以生成加工程序。通过车床控制系统上的通信接口或者其他存储介质（如软盘、光盘等），把生成的加工程序输入到车床的控制系统中，完成零件的加工。

11.2.2　数控车床的分类

随着数控车床技术的不断发展，数控车床形成了品种繁多、规格不一的局面。对数控车床的分类可以采用不同的方法。

1）按数控系统的功能和机械结构的档次分

（1）经济型数控车床。

（2）全功能型数控车床。

（3）车削中心。

（4）FMC车床。

2）按主轴的配置形式分

（1）卧式数控车床：主轴轴线处于水平位置的数控车床。

（2）立式数控车床：主轴轴线处于垂直位置的数控车床。

还有具有两根主轴的车床，称为双轴卧式数控车床或双轴立式数控车床。

3）按数控系统控制的轴数分

（1）两轴控制的数控车床：机床上只有一个回转刀架或者两个排刀架，多采用水平导轨，可实现两坐标轴控制。

（2）四轴控制的数控车床：机床上有两个独立的回转刀架，多采用斜置导轨，可实现四坐标控制。

对于车削中心或柔性制造单元，还要增加其他的辅助坐标轴来满足机床的功能要求。目前我国使用较多的是中小规格的两坐标联动控制的数控车床。

11.2.3　数控车床的主要加工对象

数控车床与普通车床一样，也是用来加工轴类或者盘类的回转体零件。但是，由于数控车床具有加工精度高、能做直线和圆弧插补以及在加工过程中能自动变速的特点，因此，其工艺范围较普通车床宽得多。凡是能在数控车床上装夹的回转体零件都能在数控车床上加工。针对数控车床的特点，下列几种零件最适合数控车削加工。

（1）精度要求高的回转体零件。

（2）表面粗糙度要求高的零件。

（3）表面形状复杂的回转体零件。

（4）带特殊螺纹的回转体零件。

11.2.4　数控车床的技术参数

数控车床的技术参数是反映其性能的重要指标，以CJK6132为例作一简单介绍。CJK6132符号含义：

C——机床类别代号，车床类；

JK——机床通用性代号，简式数控；

6——组别代号，落地及卧式车床组；

1——型别代号，卧式车床型；

32——主参数，最大车削直径320。

数控车床参数如表11-2-1所示。

表11-2-1　数控车床参数

11.3　数控车床编程

11.3.1　数控车削加工基础

11.3.1.1　工艺基础

1）基本概念

（1）起刀点（对刀点）

起刀点是指在数控车床上加工零件时，刀具相对于零件运动的起点。由于程序从该点开始执行，所以起刀点又称对刀点。起刀点可选在零件上，也可选在零件外面（如选在夹具上或机床上），但必须与零件的定位基准有一定的尺寸关系。为了提高加工精度，起刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上，一般位于毛坯直径外端面的中心上。

（2）换刀点

换刀点是指刀架转位换刀的位置。换刀点应设在零件或夹具的外部，以刀架转位时不碰零件及其他部件为准。

（3）刀位点

刀位点是指在加工程序编制中，用以表示刀具位置的点。随着加工表面和刀具的不同，刀位点是不一样的，编程时一定要注意。每把刀的刀位点在整个加工中只能有一个位置。

2）数控车削加工工序制定原则

（1）先粗后精

对于粗、精加工在一道工序内进行的，先对各表面进行粗加工，全部粗加工结束后再进行半精加工，逐步提高加工精度。精加工时，零件的轮廓应由最后一刀连续加工而成，以保证加工精度。

（2）先近后远

这里所说的远与近，是按加工部位相对于对刀点的距离大小而言的。在一般情况下，离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。对于车削加工，先近后远还有利于保持毛坯件或半成品的刚性，改善其切削条件。

（3）内外交叉

对于既有内表面，又有外部面需要加工的回转体零件，安排加工顺序时，应先进行内、外表面粗加工，后进行内、外表面的精加工。切不可将零件上一部分表面加工完毕后，再加工其他表面。

（4）减少换刀次数

对于能满足加工要求的刀具，应尽可能多利用它完成工件表面的加工，缩短刀具的移动距离。有时为了保证加工精度，精加工时一定要用一把刀具完成同一表面的连续切削加工。

（5）基面先行

用作精基准的表面应优先加工出来，因为定位基准的表面越精确，装夹误差就越小。例如，轴类零件加工时，总是先加工中心孔，再以中心孔为精基准加工外圆表面和端面。

11.3.1.2　编程基础

1）编程的内容、步骤

一般说来，数控车床的编程的内容主要包括：分析零件图、工艺处理、数值计算、编写程序及仿真和试切工件。

（1）分析零件图

首先是能正确分析零件图，确定零件的加工部位，根据零件图的技术要求，分析零件的形状、基准面、尺寸公差和粗糙度要求，以及加工面的种类、零件的材料、热处理等其他技术要求。

（2）工艺处理

在对零件图进行分析后，确定零件的装夹定位方法、加工路线（如对刀点、换刀点、进给路线）、刀具及切削用量等工艺参数。

（3）数值计算

根据零件图、刀具的加工路线和设定的编程坐标系来计算刀具运动轨迹的坐标值。

对于表面由圆弧、直线组成的简单零件，只需计算出零件轮廓上相邻几何元素的交点或切点（基点）的坐标值，得出直线的起点、终点，圆弧的起点、终点和圆心坐标值。

对于复杂的零件，计算会复杂一些，如对于非圆曲线需用直线或圆弧段来逼近。对于自由曲线、曲面等加工，要借助于计算机辅助编程来完成。

（4）编写程序以及程序仿真

根据所计算出的刀具运动轨迹坐标值和已确定的切削用量以及辅助动作，结合数控系统规定使用的指令代码及程序段格式，编写零件加工程序。

将编写好的程序输入到数控系统的方法有两种：一种是通过机床操作面板上的按钮手工直接把程序输入数控系统，另一种是通过计算机RS232接口与数控机床连接传送程序。为了检验程序是否正确，可通过数控系统的图形模拟功能来显示刀具轨迹或用机床空运行来检验机床运动轨迹，检查刀具运动轨迹是否符合加工要求。

（5）试切工件

用图形模拟功能和机床空运行来检验机床运动轨迹，只能检验刀具的运动轨迹是否正确，不能检查加工精度。因此，还应进行零件的试切。如果通过试切发现零件的精度达不到要求，则应对程序进行修改，以及采用误差补偿方法，直至达到零件的加工精度要求为止。在试切工件时可用单步执行程序的方法，即按一次按钮执行一个程序段，发现问题及时处理。

2）机床坐标系（MCS）

（1）机床原点

机床原点是机床上的一个固定点，由机床制造厂家设定，不能更改。数控车床的机床原点一般定义在主轴旋转中心线与卡盘前盘面的交点上。

（2）参考点

参考点也是机床上一固定点。参考点是为在机床设计与调试时，在各坐标轴方向上设定一些固定位置以完成特定功能而设置的参考位置。其固定位置，由X向与Z向的机械挡块及电机零点位置来确定，机械挡块一般设定在Z轴正向最大位置。当进行回参考点的操作时，装在纵向和横向拖板上的行程开关，碰到挡块后，向数控系统发出信号，由系统控制拖板停止运动，完成回参考点的操作。

（3）机床坐标系

数控机床采用右手直角笛卡儿坐标系，如图11-3-1所示。

图11-3-1　右手直角笛卡儿坐标系

数控车床的机床坐标系就是以机床原点为坐标系的原点，建立的一个Z轴与X轴的直角坐标系，它是机床固有的坐标系，一般不允许随意改动。机床坐标系是机床制造与调试的基础，也是设置工件坐标系的基础。数控车床是以其主轴轴线方向为Z轴方向，刀具远离工件的方向为Z轴正方向。X坐标的方向是在工件的径向上，且平行于横向拖板，刀具离开工件旋转中心的方向为X轴正方向。

3）工件坐标系（WCS）

（1）工件原点

对零件图的尺寸标注是以设定的设计基准点为基准而进行的，该基准点就是工件的原点，同时也是我们编程时的基准点，即编程原点。

（2）工件坐标系

工件坐标系就是编程人员在编程过程中使用的，以工件原点为坐标系原点的一个Z轴和一个X轴构成的直角坐标系。数控车床工件坐标系如图11-3-2和图11-3-3所示。

图11-3-2　工件坐标系（后置刀架）

11-3-3　工件坐标系（前置刀架）

11.3.2　常见数控系统介绍

11.3.2.1　FANUC系统

1）系统特点

FANUC系统是日本法纳克公司的产品，以其高质量、低成本、高性能、较全的功能，占据了整个数控系统市场很大的份额。

FANUC系统的主要特点体现在以下几个方面：

（1）系统设计中采用大量的模块化结构。

（2）具有很强的DNC功能，可以通过RS232传输接口执行外部程序。

（3）系统软件的功能较齐全。

（4）具有完备的防护措施。

（5）环境使用能力强，可以在环境温度为0～45℃，相对湿度75%的环境下正常工作。

2）常用指令含义

FANUC-Oi-Mate-TC数控车床编程指令如表11-3-1、表11-3-2所示。

表11-3-1　FANUC-Oi-Mate-TC数控车床编程指令（G指令）

续　表

表11-3-2　FANUC-Oi-Mate-TC数控车床编程指令（M指令）

续　表

11.3.2.2　常用复合循环指令介绍

当车削加工余量较大，需要多次进刀切削加工时，可采用循环指令编写加工程序，这样可减少程序段的数量，缩短编程时间和提高数控机床工作效率。根据刀具切削加工的循环路线不同，循环指令可分为单一固定循环指令和多重复合循环指令。

1）单一固定循环指令

对于加工几何形状简单、走道路线单一的工件，可采用固定循环指令编程，即只需用一条指令、一个程序段完成刀具的多步动作。固定循环指令中刀具的运动分四步：进刀、切削、退刀与返回。

（1）外圆切削循环指令G90

指令格式：G90X（U）＿Z（W）＿R＿F＿　　（圆锥）

G90X（U）＿Z（W）＿F＿　　　（圆柱）

图11-3-4　外圆柱切削循环走刀路线

图11-3-5　外圆椎切削循环走刀路线

X、Z表示切削终点坐标值；U、W表示切削终点相对循环起点的坐标值；R表示切削始点与切削终点在X轴方向的坐标增量（半径值），即车削外锥面时R＞0，车削内锥面时R＜0。外圆柱切削循环时R为零，可省略。外圆柱切削循环走刀路线如图11-3-4所示，外圆锥切削循环走刀路线如图11-3-5所示；F表示进给速度。图中（R）表示快速移动，（F）表示切削加工，具体进给速度由代码指定。

【指令训练1】试按图11-3-6所示，运用外圆柱切削循环指令编程。



G90X40Z20F0.3　A-B-C-D-A

X30　　　　　　　A-E-F-D-A

X20　　　　　　　A-G-H-D-A

（2）端面切削循环指令G94

指令格式：　G94X（U）＿Z（W）＿R＿F＿　（带锥度）G94X（U）＿Z（W）＿F＿　（不带锥度）

X、Z表示端平面切削终点坐标值；U、W表示端平面切削终点相对循环起点的坐标分量；R表示端面切削始点至切削终点位移在Z轴方向的坐标增量，不带锥度端面切削循环时R为零，可省略；F表示进给速度。带锥度端面切削循环走刀路线如图11-3-7所示，不带锥度端面切削循环走刀路线如图11-3-8所示。

图11-3-6　例题图

图11-3-7　带锥度端面切削循环走刀路线

11-3-8　不带锥度端面切削循环走刀路线

2）多重复合循环指令

运用这组G代码，可以加工形状较复杂的零件，编程时只需制定精加工路线和粗加工背吃刀量，系统会自动计算出粗加工路线和加工次数，因此编程效率更高。

（1）外圆粗加工复合循环指令G71

指令格式：G71　U（Δd）＿R（e）＿

　　　　　G71　P（ns）＿Q（nf）＿U（Δu）W（Δw）F（f）S（s）T（t）

使用该指令可以切除棒料毛坯大部分加工余量，切削沿着平行Z轴方向进行，如图11-3-9所示。

A为循环起点，A-A′-B为精加工路线；Δd表示每次背吃刀量（半径值），无正负号；e表示退刀量（半径值），无正负号；ns表示精加工路线第一个程序段的顺序号；nf表示精加工路线最后一个程序段的顺序号；Δu表示X轴方向的精加工余量（直径值）；Δw表示Z轴方向的精加工余量。F、S、T含义同前，但在顺序号ns和nf之间的程序段中所包含的任何F、S、T功能都被忽略，而在G71程序段中的F、S、T功能有效。

图11-3-9　外圆粗加工复合循环走刀路线

图11-3-10　端面粗加工复合循环走刀路线

（2）端面粗加工复合循环指令G72

指令格式：G72　W（Δd）＿R（e）＿

　　　　　G72　P（ns）＿Q（nf）＿U（Δu）W（Δw）F（f）S（s）T（t）

使用该指令切削沿着平行X轴方向进行，如图11-3-10所示。Δd、e、ns、nf、Δu、Δw含义与G71指令相同。F、S、T含义同前，但在顺序号ns和在nf之间的程序段中所包含的任何F、S、T功能都被忽略，而在G72程序段中的F、S、T功能有效。

【指令训练2】试按图11-3-11所示给定的尺寸采用G72循环指令编写加工程序。

图11-3-11　例题



N020G50X220.0Z190.0；

N030G00X176.0Z112.0；

N040G72W7.0R1.0；

N050G72P060Q110U4.0W2.0F0.3S550；

N060G00Z38.0S700；

N070G01X120.0W12.0F0.15；

N080　　W10.0；

N090　　X80.0W10.0；

N100　　W20.0；

N110　　X36.0W22.0；

N120　　G70P060Q110；



（3）固定形状切削复合循环指令G73

指令格式：G73　U（Δi）＿　W（Δk）　R（d）＿

　　　　　G73　P（ns）＿Q（nf）＿U（Δu）W（Δw）F（f）S（s）T（t）

该指令适合加工铸造、锻造成形的一类工件时使用，如图11-3-12所示。

Δi表示X轴方向总退刀量（半径值）；Δk表示Z轴总退刀量；d表示循环次数；ns表示精加工路线第一个程序段的顺序号；nf表示精加工路线最后一个程序段的顺序号；Δu表示X轴方向的精加工余量（直径值）；Δw表示Z轴方向的精加工余量。F、S、T含义同前，但在顺序号ns和nf之间的程序段中所包含的任何F、S、T功能都被忽略，而在这G73程序段中的F、S、T功能有效。

图11-3-12　固定形状切削复合循环走刀路线

图11-3-13　例题

【指令训练3】试按图11-3-13所示给定的尺寸采用G73循环指令编写加工程序。

G00X200.0Z160.0；

G73U8.0W8.0R3；

G73P10Q20U4.0W2.0F0.3S180；

N10G00X30.0W-40.0；

G01W-20.0F0.15S600；

U10.0W-5.0S400；

W-20.0S600；

G02X50.0W-5.0R5.0；

N20G01X60.0W-10.0S280；G70P10Q20；



（4）精加工复合循环指令G70

指令格式：G70　P（ns）＿Q（nf）＿

该指令是在G71、G72、G73指令执行完粗加工之后使用，用以进行精加工。其中ns表示精加工路线第一个程序段的顺序号；nf表示精加工路线最后一个程序段的顺序号。注意：G70～G73循环指令不能在MDI方式下使用，只能调用N（ns）至N（nf）之间的程序段，其中程序段不能调用子程序。

11.3.2.3　SIEMENS系统

SIEMENS系统是德国SIEMENS公司的产品，该公司是生产数控系统的著名厂家，以其较好的稳定性和性价比，在我国数控机床市场上被广泛使用。目前，SIEMENS系统主要以SIEMENS　802S/C/D系列为主。

SIEMENS　802S/C系统常用指令如表11-3-3所示。

表11-3-3　SIEMENS　802S/C系统常用指令

当车削加工余量较大，需要多次进刀切削加工时，可采用工艺子程序循环加工，这样可减少程序段的数量，缩短编程时间和提高数控机床工作效率。

SIEMENS　802S/C系统常用复合循环指令如表11-3-4所示。

表11-3-4　SIEMENS　802S/C系统常用复合循环指令

下面就LCYC95毛坯切削循环和LCYC97螺纹切削循环为例作简单介绍。

1）毛坯切削循环——LCYC95

LCYC95循环可以在坐标轴平行方向加工由子程序编程的轮廓，可以进行横向和纵向加工，也可以进行内外轮廓加工。同时也可以选择不同的加工方式：粗加工、精加工或者综合加工。其走刀轨迹如图11-3-14所示。

图11-3-14　毛坯切削循环

LCYC95循环的参数如表11-3-5所示。

表11-3-5　LCYC95循环的参数

其中R105表示加工类型，由纵向/横向加工、内部/外部加工、粗/精/综合加工三个方面决定，取值有12种，分别代表的含义如表11-3-6所示。

表11-3-6　R105参数含义

【指令训练1】试按图11-3-15所示的轮廓点位尺寸，采用LCYC95毛坯切削循环编写加工程序。

（1）主程序

MX01.MPF

N10　T1D1G0G23G95S550M03F0.4

N20　X150Z180

＿CNAME＝“SUB01”

R105＝9R106＝1.2R108＝5R109＝7

R110＝105R111＝0.4R112＝0.25

N30　LCYC95

N40　G90G00X150

N50　　　　Z200

N60　M02

（2）子程序

SUB01.SPF

N10　G01X40Z120

N20　　　Z105

N30　　　X54

N40　　　X70Z97

N50　　　Z60

N60　G02X80Z55CR＝5

N70　G01X96

N80　G03X120Z43CR＝12

N90　G01Z20

N100M17

图11-3-15　例题

2）螺纹切削循环——LCYC97

LCYC97螺纹切削循环可以按纵向或横向加工形状为圆柱体或圆锥体的外螺纹或内螺纹，并且能加工单头螺纹也能加工多头螺纹。在加工螺纹时，其旋向（左旋/右旋）由主轴的旋转方向决定。

LCYC97循环的参数如表11-3-7所示。

表11-3-7　LCYC97循环的参数

其中，加工参数R105用来确定加工外螺纹还是内螺纹，故取值有2种。当R105＝1时，表示外螺纹；当R105＝2时，表示内螺纹。其余参数如图11-3-16所示。

【指令训练2】试按图11-3-17所示的尺寸采用LCYC97螺纹切削循环编写螺纹加工程序。

图11-3-16　螺纹切削循环

图11-3-17　例题

图示螺纹加工程序如下：

MX02.MPF

N10G23G95F0.3G90

N20T1D1S600M04

N30G00X120Z100

R100＝42R101＝85R102＝42R103＝42R104＝2R105＝1R106＝1

R109＝12R110＝6R111＝4R112＝0R113＝3R114＝1

N40LCYC97

N60G00X80Z130

N70M02

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控制面板的操作。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

FANUC-Oi-Mate-TC系统操作面板如图11-4-1所示。它由CRT显示器和MDI键盘两部分组成。

1）CRT显示器

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。

2）MDI键盘

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。

（1）功能键

“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。

图11-4-1　FANUC-Oi-Mate系统操作面板

“MANU/OFSET”键用于设定、显示补偿值和宏程序变量。

“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。

（3）数据输入键

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。

（5）输入、输出键

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　用于删除已输入到缓冲器里的最后的程序字。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。

（8）软键

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。

图11-4-2　FANUC-Oi-Mate-TC数控车床操作面板

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。

3）急停按钮（EMERGENCY）

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工作方式，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。

（5）点动（JOG）

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。

（6）回零（ZERO RETURN）

在此状态下，按“点动”按钮，机床可回到参考点位置。

5）进给倍率（FEEDRATE OVERRIDE）

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。

6）主轴倍率（SPINDLE SPEED OVERRIDE）

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。

7）快速移动倍率（RAPID OVERRIDE）

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。

8）循环启动按钮（CYCLE START）

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。

9）进给保持按钮（FEED HOLD）

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。

10）冷却按钮（COOLANT ON）

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。

11）转塔转位（CHANGE　TOOL）

在手动工作方式下，按此按钮可以实现转塔旋转换刀。

12）空运行按钮（DRY RUN）

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。

13）机床锁住按钮（MOTION INHIBIT）

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。

14）单段运行按钮（SINGLE BLOCK）

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。

15）程序段跳转按钮（BLOCK SKIP）

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。

16）选择停按钮（OPTIONAL STOP）

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。

18）主轴控制按钮

（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。

19）程序保护开关（PROGRAM　PROTEST）

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。

（4）输入数据。例如，主轴正转800r/min：依次输入S800（INPUT）M03（INPUT）。

（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。

2）EDIT状态输入

例如，将下列程序输入系统内存：

O0001；

G50X60.Z80.；

G00G96S600T0101M03；

……

M30；

%

（1）将方式选择按钮选为编辑EDIT状态。

（2）按PRGRM键，出现PROGRAM画面。

（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：

O0001［EOB］G50［INPUT］X60.［INPUT］Z80.［EOB］……M30［EOB］

（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。

3）程序编辑

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。

（1）字的修改

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）。

（2）删除字

例如，将“G00G96Z80.S1000T0202M03；”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：

O0001；

N10G50X60.Z80.；

N20G00G96S600T0101M03；

N30G01X20.Z30.；

……

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）。

（4）插入字

例如，将“G00Z80.S1000T0202；”改为“G00Z80.S1000T0202M03；”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.S1000T0202M03；”，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，即刻机床工作灯亮，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。

2）回参考点操作

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。

回参考点操作的步骤：

（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。

3）主轴操作

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。

4）刀架转位操作

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。

5）手轮操作

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。

6）卡盘操作

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。

7）机床急停操作

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，除润滑油外，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。

工艺分析：

1）毛坯选择

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。

图11-5-1　例题

图11-5-2　加工路线

2）加工路线

依图分析，得出加工路线如图11-5-2所示。

3）刀具选择

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。

4）编写程序

按照FANUC-Oi-Mate-TC系统规范编程如下：

O0001　　　　　　　　　　　　　　　程序名

N10G50X100.0Z100.0；　　　　　　　　工件坐标系设定

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

N60X21.5；

N70G01Z-50.0；　　　　　　　　　　　粗车外圆面φ21.5mm

N80　　X25.0；　　　　　　　　　　　　车削台阶

N90G00Z1.0；　　　　　　　　　　　　　快速点定位

N100　　X18.5；

N110G01Z-45.0；　　　　　　　　　　粗车外圆面φ18.5mm

N120　　X21.5；　　　　　　　　　　　　车削台阶

N130G00Z1.0；　　　　　　　　　　　　快速点定位

N140　　X15.5；

N150G01Z-31.0；　　　　　　　　　　粗车外圆面φ15.5mm

N160　　X18.5；　　　　　　　　　　　　快速点定位

N170G00Z0.5；

N180　　X0.0；

N190G03X13.5Z-11.31R7.75；　　　　粗车球面

N200G02X13.5Z-19.16R7.75；　　　　粗车圆弧面

N210G01X15.5Z-28.0；　　　　　　　粗车锥面

N220　　X16.0；　　　　　　　　　　　退刀

N230G00Z0.0；　　　　　　　　　　　　快速点定位

N240　　X0.0；

N250G03X13.0Z-11.24R7.5；　　　　精车球面

N260G02X13.0Z-19.22R8.0；　　　　精车圆弧面

N270G01X15.0Z-28.0；　　　　　　　精车锥面

N280　　W-3.0；　　　　　　　　　　　精车外圆柱面φ15mm

N290　　X15.85；　　　　　　　　　　车削台阶

N300　　X17.85W-1.0；　　　　　　　倒角

N310　　Z-45.0；　　　　　　　　　　　精车螺纹大径

N320　　X19.0；　　　　　　　　　　　车削台阶

N325　　X21.0W-1.0；　　　　　　　　倒角

N330　　Z-50.0；　　　　　　　　　　　精车外圆柱面φ21mm

N335　　X23.0；　　　　　　　　　　　车削台阶

N340　　X25.0W-1.0；　　　　　　　　倒角

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

N370G00X22.0Z-45.0；　　　　　　　快速点定位

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

N430G00X20.0Z-28.0；　　　　　　　快速点定位

N435　　X17.0；

N440G92X17.0Z-42.0F1.5；　　　　螺纹切削

N450　　X16.5；

N460　　X16.2；

N470　　X16.05；

N480G00X100.0Z100.0；　　　　　　快速回退到起始点

N490M05；　　　　　　　　　　　　　　主轴停止

N500M30；　　　　　　　　　　　　　　程序结束

复习思考题

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。