第3章 数控机床的操作
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【教学目标】 通过本章节的理论教学：使学生熟悉数控机床的控制面板、操作方法及刀具补偿设置。
【教学重点】 控制面板、操作方法及刀具补偿设置
【教学难点】 操作方法及刀具补偿设置
【教学时数】 理论6学时，实验4学时
【课程类型】 理论与实践课程
【教学方法】 讲授、仿真、现场教学、理论联系实际
【教学内容】
3.1 数控车床的操作
3.1.1 数控车床控制面板及操作面板（以CYNCP-320型数控车床采用的是FANUC O-TD-II型数控系统为例）
方式译码开关
图3.1方式译码开关
EDIT 程序编辑方式，编辑一个已存储的程序。
AUTO 程序自动运行方式，自动运行一个已存储的程序。
MDI 手动数据输入方式，直接运行手动输入的程序。
INC 增量进给方式
HANDLE 手摇脉冲方式，使用手轮，步进的值由手轮开关来选择。
JOG 手动进给方式，使用点动健或其他手动开关。
ZRN 回零方式，手动返回参考点。
CRT/MDI控制面板
图3.2 数控系统控制面板
各功能键说明如 ：
POS： 显示坐标的位置。
PRGRM： 显示程序的内容。
MENU/OFSET： 显示或输入刀具偏置量和磨耗值。
DGNOS/PQRAM： 显示诊断数据或进行参数设置。
OPR ALARM： 显示报警和用户提示信息。
AUX GRAPH： 显示或输入设定，选择图形模拟方式。
PAGE↑ ↓ ：按该键可以进行显示器的翻页。
要进行操作必须按相应的上述6个功能键。
INPUT：数据的输入键。
START：程序启动键或数据的输出键。
机床操作面板
图3.3 数控车床操作面板
ST启动开关；SP停止开关。
KEY开关是写保护开关。
TRST开关是手动换刀开关。
ON水泵启动开关、OFF水泵停止开关。
NOR开关：是手动主轴正转开关。
REV开关：是手动主轴反转开关。
STOP是手动主轴停止开关。
DRN：空运行开关。
BDT：程序跳转开关。
SBK：程序单段开关。
进给倍率开关。
急停按钮开关。
回参考点及手动操作
1、回参考点操作
在程序运行前，必须先对机床进行参考点返回操作，即将刀架返回机床参考点。有手动参考点返回和自动参考点返回两种方法，通常情况下，在开机时采用手动参考点返回方法，其操作方法如下：
（1）将机床操作模式开关设置在ZRN手动方式位置上。
（2）操作机床面板上的“X”方向按钮，进行X轴回零操作。
（3）X轴回零后，操作机床面板上的“Z”方向按钮，进行Z轴回零操作。
（4）当坐标轴返回参考点时，刀架返回参考点，确认灯亮后，操作完成。
2、手动操作
手动连续进给。
快速进给。
步进进给（STEP）可实现步进移动。
对刀及刀具补偿设置
1.对刀
在数控车削工艺中，刀尖运动轨迹是自始至终要控制的，所以“对刀”是很有学问的一项工作，必须掌握它。
(1)试切对刀。用G50 X Z设定工件坐标系，则在执行此程序段之前必须先进行对刀，通过调整机床，将刀尖放在程序所要求的起刀点位置（X、Z）上，其方法如下：
①回参考点操作。
②试切测量。
③计算坐标增量。
④对刀。
⑤建立工件坐标系。
2、刀具补偿
直接输入刀具偏置值。
偏置量的计数器输入。
3.2 数控铣床的操作
3.2.1 数控铣床控制面板及操作面板
华中世纪星(HNC-21T)数控系统的操作控制面板如图3.10所示。
图3.10 HNC-21M铣床数控系统操作控制面板
软件操作界面如图3.11所示。其界面由以下几个部分组成：
(1)图形显示窗口。
(2)菜单命令条。
(3)运行程序索引。
(4)选定坐标系下的坐标值。
(5)工件坐标零点显示。
(6)倍率修调。
(7)辅助机能。
(8)当前加工程序行。
(9)当前加工方式、系统运行状态及当前时间。
图3.11 软件操作界面
图3.12 菜单层次
3.2.2 手动操作
手动操作主要包括手动移动机床坐标轴，手动控制主轴，机床锁住、Z轴锁住，刀具松紧、冷却液启停。机床手动操作主要由手持单元和机床控制面板共同完成，机床控制面板如图3.13所示。
图3.13 机床控制面板
3.2.3 MDI操作
在图3.11所示的主操作界面下，按F4键进入MDI功能子菜单。命令行与菜单条的显示如图3.14所示。
图3.14 MDI功能子菜单
输入MDI指令段
运行MDI指令段
修改某一字段的值
清除当前输入的所有尺寸字数据
停止当前正在运行的MDI指令
3.2.4 坐标系数据设置
在图3.11所示的主操作界面下，按F4键进入MDI功能子菜单。命令行与菜单条的显示如图3.14所示。
MDI输入坐标系数据的操作步骤如下：
（1）在MDI功能子菜单（图3.14）下按F3键，进入坐标系手动数据输入方式，图形显示窗口首先显示G54坐标系数据，如图3.16所示；
图3.16 MDI方式下的坐标系设置
（2）按Pgdn或Pgup键，选择要输入的数据类型：G55、G56、G57、G58、G59坐标系、当前工件坐标系的偏置（坐标系零点相对于机床零点的值）、或当前相对值零点；
（3）在命令行输入所需数据，如在图3.16所示情况下输入“X200 Y300”，并按Enter键，将设置G54坐标系的X及Y偏置分别为200、300；
（4）若输入正确，图形显示窗口相应位置将显示修改过的值，否则原值不变。
注意：编辑过程中，在按Enter键之前，按Ese键可退出编辑，但输入的数据将丢失，系统将保持原值不变。
3.2.5 刀具库及刀具参数的输入
1、刀库表
在MDI功能子菜单下(图3.14)输入刀库数据，操作步骤如下：
（1）在MDI功能子菜单下按F1键，进行刀库设置，图形显示窗口将出现刀库数据，如图3.17所示；
图3.17 刀库表
（2）用?、?、▲、▼、Pgup、Pgdn移动蓝色亮条选择要编辑的选项；
（3）按Enter键，蓝色亮条所指刀库数据颜色和背景都发生变化，同时有一光标在闪烁；
（4）用?、?、BS、Del键进行编辑修改；
（5）修改完毕，按Enter键确认；
（6）若输入正确，图形显示窗口相应位置将显示修改过的值，否则原值不变。
2、刀具表
在MDI功能子菜单下(图3.14) 按F2键，进行刀具设置，图形显示窗口将出现刀具数据，如图3.18所示。在输入刀具数据时，其操作步骤同刀具库数据的设置相同，可以参考刀具库数据的设置方式进行。
图3.18 刀具数控的输入与修改
3.3 加工中心的操作
在这一节里，我们选用SINUMERIK来介绍加工中心的操作功能。
加工中心控制面板及操作面板
1、控制面板及操作面板各功能键
XH714B型加工中心的数控系统采用了SINUMERIK 802S/C系统，该系统的操作面板如图3.19所示，控制面板如图3.20所示。
操作面板上各键功能如下：
控制面板上各键功能如下：
2、屏幕显示
显示屏幕按功能分为十二个部分，如图3.21所示。数控机床在加工过程中，按动不同的功能键，将在屏幕上显示出不同的缩略符，屏幕中缩略符的含义如表3.2所示。
表3.2 屏幕中缩略符的含义
图中元素
缩略符
含义
（1）当前操作区域
MA
加工
PA
参数
PR
程序
DI
通讯
DG
诊断
（2）程序状态
STOP
程序停止
RUN
程序运行
RESET
程序复位
（3）运行方式
JOG
点动方式
MDA
手动输入，自动执行
AUTO
自动方式
（4）状态显示
SKP
程序段跳跃
跳步的程序段在其段号之前用一斜线表示，这些程序段在程序运行时跳过不执行。
DRY
空运行
轴在运行时将执行设定数据“空运行进给率”中规定的进给值。
ROV
快进修调，修调开关对于快速进给也生效。
SBL
单段运行
此功能生效时工件程序按每个程序段逐段解码运行，此功能只有处于程序复位状态时才可以选择。
MO1
程序计划停止
此功能生效时程序运行到有M01指令的程序段时停止运行，此时屏幕上显示“停止M00/M01有效”。
1…1000INC增量选择
步进增量
系统处于JOG运动方式时不显示程序控制而是显示所选择的步进增量。
（5）操作信息
1
停止：没有NC-Ready
3
停止：急停生效
4
停止：报警并同时停止
5
停止：M00/M01生效
6
停止：单段运行程序段结束
7
停止：NC-STOP生效
8
等候：缺少读入使能
9
等候：缺少进给使能
10
等候：停留时间生效
11
等候：缺少辅助功能应答
12
等候：缺少轴使能
13
等候：准停窗口未到达
15
等候：等待主轴
17
等候：进给-修调为0%
18
停止：NC程序段出错
21
等候：程序段搜索生效
22
等候：缺少主轴使能
（6）程序名
（7）报警显示行
只有在NC或PLC报警时才显示报警信息。在此显示的是当前报警的报警号以及其删除条件。
（8）工作窗口
工作窗口和NC显示
（9）返回键
软键菜单中出现此键时表明存在上一级菜单，按下返回键后，不存储数据直接返回到上一级菜单。
（10）扩展键
出现此符号时表明同级菜单中还有其它菜单功能。按下扩展键后，可以选择这些功能。
（11）软件区
（12）垂直菜单
出现垂直菜单符号时表明存在其它菜单功能，按下垂直菜单键后这些菜单显示在屏幕上，并可用光标进行选择。
从图3.21和表3.2中，我们都可以发现有一个（11）软件区，这是比较重要的一个操作区域，其中最重要的软件功能如图3.22所示。
参数设定
参数的设定包括刀具参数及刀具补偿参数、零点偏置等参数的设定。
下面简单介绍参数的设定步骤。
刀具参数及刀具补偿参数
打开软键功能中的参数栏后，按刀具补偿软键，屏幕上显示出刀具补偿数据。按软键<<T或>>T选择刀具号，>>D或<<D选择刀沿号，离开此窗口后，所设定的状态不会改变。
刀具补偿分为刀具长度补偿和刀具半径补偿。在设定时，移动光标到所要设定或修改的区域后输入数值，再按输入键确认。
零点偏置
在回参考点之后，实际值存储器以及实际值的显示均以机床零点为基准，而工件的加工程序则是以工件零点为基准的，机床零点与工件零点之间所存在的差值就是零点的偏移量，这个偏移量就是我们要设定的零点偏置参数。
通过选择软键“参数”和“零点偏移”后，在屏幕上出现零点偏置窗口。使用光标移动键将光标移动到待修改的范围后输入数值，零点偏置就设定好了。
利用“测量”软键功能还可以根据机床坐标系的原点计算出零点偏移量。具体方法是把刀具运行到所选择的零点位置，按软键“计算”键计算出偏移量，数控系统会将计算出的偏移量登记到操作者所选定的相应的区域中。按软键“确认”键可以关闭此窗口。
操作要点
·开机通电后，必须执行手动返回参考点的操作。否则机床不执行任何指令动作。
·在操作时，首先选择机床的工作方式。再根据所选择的工作方式，确定下一步的操作内容。
·在调试加工程序进行试切时，一般选择比较小的进给倍率。如5%，10%等。
·在进行加工之前，必须在NC上通过参数的输入和修改对机床、刀具进行调整。如输入刀具参数及刀具补偿参数、输入或修改零点偏置、输入设定数据。
3.4 本章小结：
1、数控机床品种繁多，结构各异，操作功能和方法也不尽相同，在这一章里主要选择了几种常用机床、常用系统的操作方法及刀具设置方式。在系统选用中、数控车床选用了FUNAC系统，数控铣床选用了华中数控系统，加工中心选用了SIEMENS系统。
2、无论是数控车床，数控铣床，还是加工中心，无论是选用的那一种数控系统，在开机后一般都必须要进行回零操作。回零操作就是建立机床坐标系。
3、对刀及设置刀具补偿(刀具数据设置)是刀具轨迹正确的前提，在数控程序运行前必须进行的刀具数据操作。各种机床的对刀方式都差不多，对刀的手段也各不相同。
4、在调试加工程序进行试切时，一般选择比较小的进给倍率。如5%，10%等。
实验教案
实验四 数控车床基本操作
实验名称： 数控车床基本操作
实验目的：
1、了解数控车床的基本操作。
2、学习数控系统的基本操作方法。
实验仪器及设备：
配HNC—21T车床数控系统的CJK6032卧式数控车床一台。
实验要求：
1、实验前，要求学生预习相关的知识内容，并作相关的实验准备。
2、为保证实验效果，将全班学生分为五组，每组3人，每组安排一名组长负责设备的维护及登记领用工具原材料，清理现场等。
3、实验完成后，要求写出实验总结并完成实验报告。
4、实验前，指导老师讲解本实验的要求及注意事项，并作示范操作，然后由学生按照实验指导书的要求完成该实验。
实验内容：
1、现场了解数控机床的组成及功能
2、接通电源，启动系统，进行手动“回零”、“点动”、“步进”操作。
3、用MDI功能控制机床运行（程序指令：G91 X-10-Y-10 Z-20），观察程序轨迹及机床坐标变化。
4、在数控车床系统中输入以下程序，进行程序校验和仿真加工。
％000l
Nl G92 X70 Z12
N2 G9l G00 X-70 Z-10 M03
G3 G0l Z-2 F300
N4 X20
N5 G03 X28 Z-14 R-14
N6 G01 Z-14
N7 G90 X70 Z12
N8 M05
N9 M30
实验报告：
1、数控车床由哪几部分组成?
2、为什么每次启动系统后要进行“回零”操作?
3、执行程序段“G9l X-10 Z-20”过程中，机床进给速度是多少？为什么？
4、绘出运行程序的仿真轨迹，并标出轨迹各段所对应的程序段号。
实验五 数控铣床基本操作
实验名称： 数控铣床基本操作
实验目的：
1、了解数控铣床的基本操作。
2、学习数控系统的基本操作方法。
实验仪器及设备：
配HNC—21M铣床数控系统的ZJK7532A正式数控钻铣床一台。
实验要求：
1、实验前，要求学生预习相关的知识内容，并作相关的实验准备。
2、为保证实验效果，将全班学生分为五组，每组3人，每组安排一名组长负责设备的维护及登记领用工具原材料，清理现场等。
3、实验完成后，要求写出实验总结并完成实验报告。
4、实验前，指导老师讲解本实验的要求及注意事项，并作示范操作，然后由学生按照实验指导书的要求完成该实验。
实验内容：
1、现场了解数控机床的组成及功能
2、接通电源，启动系统，进行手动“回零”、“点动”、“步进”操作。
3、用MDI功能控制机床运行（程序指令：G91 X-10-Y-10 Z-20），观察程序轨迹及机床坐标变化。
4、在数控铣床系统中输入以下程序，进行程．序校验和仿真加工。
％0002
N1 G92 X0 Y0 Z10
N2 G0l X-30 Y-25 F200
N3 Z-5 M03
N4 X-10
N5 X10 Y-25
N6 G03 X10 Y25 R25
N7 G0l X-10 Y25
N8 G03 X-10 Y-25 R25
N9 X30
N10 Z10
N1l X0 Y0
N12 M05
N13 M30
实验报告：
1、数控铣床由哪几部分组成?
2、为什么每次启动系统后要进行“回零”操作?
3、执行程序段“G9l X-10 Z-20”过程中，机床进给速度是多少？为什么？
4、绘出运行程序的仿真轨迹，并标出轨迹各段所对应的程序段号。
