數控車床的常用操作講課課件第1頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五6.1數控車床簡介6.1.1數控車床的結構如圖6-1所示，數控車床由數控裝置、床身、主軸箱、刀架進給系統、尾座、液壓系統、冷卻系統、潤滑系統、排屑器等部分組成圖6-1數控車床的組成1－腳踏開關；2－對刀儀；3－主軸卡盤；4－主軸箱；5－防護門；6－壓力表；7、8－防護罩；9－轉臂；10－操作面板；11－回轉刀架；12－尾座；13－滑板；14－床身第2頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五數控車床與普通車床的加工對象、機床結構以及工藝有著很大的相似之處，但由于數控系統的存在，在機床結構上也有著很大的區別。與普通車床相比，數控車床具有以下特點： （1）采用了全封閉或半封閉防護裝置 數控車床采用封閉防護裝置可防止切屑或切削液飛出，給操作者帶來意外傷害。 （2）采用自動排屑裝置 數控車床大都采用斜床身結構布局，排屑方便，便于采用自動排屑機。 （3）主軸轉速高，工件裝夾安全可靠。數控車床大都采用了液壓卡盤，夾緊力調整方便可靠，同時也降低了操作工人的勞動強度。

（4）刀架和導軌的布局形式上發生了根本的變化。一般來說，數控車床的床身和導軌有四種布局形式，床身導軌與水平面的相對位置如圖6-2所示。第3頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五其中，圖（a）為平床身，圖（b）為斜床身，圖（c）為平床身斜滑板，圖（d）為立床身。（a）平床身（b）斜床身（c）平床身斜滑板（d）立床身第4頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五

平床身機床的工藝性好，便于導軌面的加工。水平床身配上水平放置的刀架能夠提高刀架的運動精度，一般可用于大型數控車床或小型精密數控車床的布局。不過水平床身下部空間小，造成了排屑的困難。從結構尺寸上看，刀架的水平放置也使得滑板橫向尺寸較長，從而加大了機床寬度方向的結構尺寸，機床占地面積較大。如果在水平床身上配置傾斜放置的滑板以及傾斜式的導軌防護罩，那么一方面得以保留水平床身工藝性好的特點，另一方面機床寬度方向的尺寸也較水平配置滑板布局形式的尺寸有所減小，排屑也變得更為方便。斜床身配置斜滑板的布局形式與平床身配置斜滑板的布局形式一樣，常常被中、小型數控車床所采用。這是由于這兩種布局形式排屑容易，熱鐵屑不會堆積在導軌上，也便于安裝自動排屑器；操作方便，易于安裝機械手，可實現單機自動；占地面積小，外形簡潔美觀，容易實現半封閉式防護。第5頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五

（5）可實現自動換刀

數控車床都采用了自動回轉刀架，在加工過程中可自動換刀，連續完成多道工序的加工。一般數控車床可以同時安裝4、6、8、12把刀具不等，如圖6-3所示。

回轉刀架在機床上的布局有兩種形式。一種適用于加工軸和盤類零件的回轉刀架，其回轉軸與主軸平行；另一種適用加工盤類零件的回轉刀架，其回轉軸與主軸垂直。圖6-3數控車床轉位刀架第6頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五（6）主、進給傳動分離

數控車床的主傳動與進給傳動采用了各自獨立的伺服電機，使傳動鏈變得簡單、可靠，同時，各電機既可單獨運動，也可實現多軸聯動。如圖6-4所示，為某車削中心的傳動示意圖，由圖中可以看出，各軸是相互獨立的，由各自的伺服電機控制。圖6-4車削中心的傳動示意圖第7頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五6.1.2數控車床的種類 數控車床主按其功能的綜合性能大體可以分成以下幾種： （1）簡易數控車床 簡易數控車床，一般由單板機或單片機進行控制。機床主體部分由普通車床略作改進而成。此類車床結構簡單，價格低廉，但功能較低、無刀尖圓弧半徑自動補償功能。 （2）經濟型數控車床 經濟型數控車床，一般采用開環或半閉環控制系統。 （3）全功能型數控車床 全功能型數控車床，如圖6-5所示，一般采用半閉環或閉環控制系統，具有高剛度、高精度和加工高速度等特點。此類車床具備恒線速度切削和刀尖圓弧半徑自動補償功能。 （4）車削中心車削中心，如圖6-6所示，是以全功能型數控車床為主體，并配置刀庫和換刀機械手。此類車床的功能更加全面，但價格較高。第8頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五圖6-5X、Y、Z、B、C五軸控制車削中心

圖6-6全功能型數控機床第9頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五6.1.3數控車床的主要技術參數本章以CKA6150/750，配套系統為FANUC0i-mate-TC的數控車床為例。數控車床的主要技術參數包括最大回轉直徑、最大車削長度、各坐標軸行程、主軸轉速范圍、切削進給速度范圍、定位精度、刀架最大回轉直徑、刀架轉位精度以及機床的外形尺寸等，其具體內容及作用如表6-1。第10頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五

表6-1數控車床的主要技術參數第11頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五第12頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五6.2數控車床控制面板與基本操作6.2.1控制面板組成介紹數控機床所提供的各種功能可以通過操作面板上的鍵盤操作得以實現。控制面板分為數控系統控制面板與機床控制面板兩大部分。如圖6-7所示，本節一以FANUC0i-mateTC數控系統為例，介紹數控車床控制面板與基本操作第13頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五FANUC0i-mateTC數控車床控制面板第14頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五第15頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五1.系統控制面板

系統控制面板主要由LED液晶顯示器、MDI鍵盤、軟鍵和卡槽等組成。其中，LED液晶顯示器主要用于顯示各種參數和功能，如顯示機床參考點坐標、刀具起始點坐標、輸入數控系統的程序、刀具補償量數據、報警信號、滑板移動速度、演示加工輪廓、主軸轉速以及圖像功能。

MDI鍵盤主要用機床系統復位、程序輸入、修改、翻頁查找等，如圖6-8所示。具體功能如表6-2。

屏幕軟鍵的功能不確定，往往隨著主功能的狀態不同而各異。屏幕軟鍵如圖6-9所示。第16頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五

圖6-8MDI鍵盤

圖6-9屏幕軟鍵第17頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五第18頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五第19頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五2。FANUC-0i數控系統機床控制面板

機床操作面板由位于液晶顯示器左側和下側的操作面板組成，如圖

6-10。面板上各按鈕、旋鈕、指示燈功能如表6-3所示。

圖6-10FANUC-0i數控系統機床控制面板第20頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五

表6-3系統控制面板按鍵功能表第21頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五第22頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五6.2.2控制面板的基本操作

1。電源的接通與切斷 電源接通前的檢查 操作機床的第一步就是接通電源。接通電源時，必須對以下內容進行檢查。 （1）檢查機床防護門，控制柜門等是否關閉。 （2）檢查機床潤滑油、切削液的液面位置是否符合要求。 （3）檢查機床卡盤的夾持方向是否正確，并注意遵守機床制造廠發行的說明書接通電源。第23頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五

（4）確定接通電源后，按下操作面板上的

按鈕，系統自檢后顯示器上出現位置顯示畫面，如圖6-11所示，且指示燈亮。圖6-11開機位置顯示畫面第24頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五 （5）確認風扇電機轉動正常后開機結束。 電源切斷 （1）檢查操作面板上的LED，指示循環啟動應在停止狀態。 （2）檢查CNC機床的所有可移動部件都處于停止狀態。 （3）如果便攜式軟盤機等外部輸入/輸出設備已連接到CNC，則關閉外部輸入/輸出設備。 （4）按下“緊急停止”旋鈕。 （5）切斷機床電源。第25頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五 手動返回參考點 （1）按下工作方式中的

按鍵。 （2）為了減小速度按一個快速移動倍率開關。 （3）按與返回參考點相應的進給軸選擇按鍵和方向選擇按鍵

，刀具以快速移動速度移動到減速點，然后按參數中設定的速度移動到參考點；當刀具返回到參考點后，

指示燈亮。第26頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五

2。手動操作

JOG進給在JOG方式，按機床操作面板上的進給軸和方向選擇開關，機床沿選定軸的選定方向移動。手動連續進給速度可用手動連續進給速度倍率刻度盤調節按快速移動開關，以快速移動速度移動機床，而不顧JOG進給速度倍率旋鈕的位置，此功能稱之為手動快速移動。手動操作通常一次移動一個軸，也可選擇同時多軸運動。第27頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五 （1）按下工作方式中的

按鍵，選擇機床的工作方式為手動操作方式。

（2）選擇移動軸，機床沿相應的軸的相應方向移動。在開關被按期間機床按設定的進給速度移動，再按鍵釋放機床就停止。

（3）手動進給速度可以由進給速率旋鈕進行

調節。

（4）若在按進給軸按鍵期間同時按下

按鍵，則機床按快速移動速度運動（一般在工件遠離工件時，可以按下“快速移動”按鍵）。第28頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五

手輪進給 在手輪方式下，轉動機床操作面板上的手搖脈沖發器，實現機床滑板連續不斷地移動。當手搖脈沖發生器旋轉一個刻度時，刀具移動的最小距離等于最小輸入增量。手搖脈沖發生器轉一個刻度時，刀具移動距離可被放大10倍或由參數確定的二種放大倍率的一種。 （1）按下工作方式中的

按鍵。

（2）選擇一個機床要移動的軸。 （3）分別按下“×1”、“×10”、“×100”按鍵

，選擇機床移動的倍率。當手搖脈沖發生器轉過一個刻度時機床移動的最小距離等于最小輸入增量。第29頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五 3。程序的輸入、存儲與編輯 輸入程序 （1）按下工作方式中的“編輯”按鍵。 （2）按功能鍵，

出現程序目錄顯示畫面，如圖6-12所示；或程序內容顯示畫面，如圖6-13所示。 （3）輸入程序號，鍵入地址O，再鍵入數字0001。 （4）按

鍵。

（5）則程序號O0001為輸入。第30頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五

圖6-12程序目錄顯示

圖6-13程序內容顯示第31頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五

刪除程序 （1）按下工作方式中的“編輯”按鍵。

（2）按

顯示程序畫面；

（3）鍵入要求的程序號；

（4）按

鍵，鍵入程序號的程序被刪除。第32頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五

插入字 （1）在插入字之前檢索或掃描字。 （2）鍵入要插入的地址。 （3）鍵入數據。

（4）按

鍵。第33頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五

替換字 （1）檢索或掃描要修改的字。 （2）鍵入要插入的地址。 （3）鍵入數據。

（4）按

鍵。第34頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五

刪除字 （1）檢索或掃描要刪除的字。 （2）按

鍵。

刪除一個程序段 （1）檢索或掃描要刪除程序段的地址，如N0120。 （2）鍵

入。

（3）按。第35頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五 刪除多個程序段，如從目前位置N0160刪除到N0200程序段為止。 （1）檢索或掃描要刪除部分的第一個程序段的字。 （2）鍵入地址字，光標移動到該程序段號N0160下方， （3）鍵入要刪除部分最后一個程序段的順序號。如N0200。 （4）按

鍵。第36頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五 4。MDI手動數據輸入方式 在MDI方式下，在MDI面板上的程序畫面最多可建立10行程序，它與普通程序的格式一樣，且可以從MDI面板執行。 （1）按下工作方式中的“MDI”按鍵。

（2）按MDI面板上

功能鍵選擇程序畫面，出現如圖6-14所示畫面，自動進入程序號O0000。（3）輸入要執行的程序段，如圖6-15所示。若在最后一程序段中指定M99，可在運行結束之后返回到程序的開頭。在MDI方式中建立的程序，對字的插入、修改、刪除、字檢索、地址檢索以及程序檢索都是有效的。第37頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五 （4）為了刪除MDI方式中建立的程序，輸入地址O，然后按MDI面板上

鍵。

（5）為了執行程序，須將光標移到程序頭（也可以從中間開始），按操作板上的循環起動按鈕

，于是程序開始執行。當執行到程序結束代碼（M02、M30）或ER（%）時，程序自動刪除而且運行結束。用M99指令，程序執行后返回到程序的開頭。 （6）按下MDI面板上的

鍵，自動運行結束并進入復位狀態。第38頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五

圖6-14MDI顯示畫面圖6-15“MDI”方式下輸入程序段第39頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五

6.程序自動運行 （1）按下工作方式中的

按鍵。 （2）如果程序預先存在存儲器中，先將程序從存儲器中調出，當選定了一個程序并將光標停在程序起始段處，再按下機床操作面板上的

按鈕，機床開始自動運行，而且循環起動燈（LED）點亮。在自動運行期間當按了機床操作面板上的進給暫停時，自動運行暫時停止；當再按一次循環啟動按鈕時，自動運行恢復。 （3）按下MDI面板上的

鍵，自動運行結束并進入復位狀態。第40頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五

7.圖形顯示 可以在畫面上顯示程編的刀具軌跡，通過觀察屏顯的軌跡可以檢查加工過程。按下功能鍵

，顯示屏顯示“圖形參數”畫面，如圖6-16所示。

圖6-16“圖形參數”畫面第41頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五 （2）用光標箭將光標移動到所需設定的參數處。 （3）輸入數據然后按

鍵。 （4）重復第2和3步，直到設定完所有需要的參數。 （5）按下軟鍵［圖形］，進入圖形顯示畫面，如圖6-17所示。第42頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五圖6-17圖形顯示畫面第43頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五

（6）按下［操作］軟鍵，進入圖形顯示操作畫面，如圖6-18所示。 （7）按下工作方式中的按鍵，按下軟鍵［執行］，顯示屏上繪出刀具的運動軌跡，如圖6-19所示。圖6-18操作畫面圖6-19執行畫面第44頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五

8.設置刀具補償值 （1）按下編輯鍵

，進入編輯運行方式。 （2）按下偏置/設置鍵

。

（3）顯示工具補正界面。如果顯示屏幕上沒有顯示該界面，可以按“補正”軟鍵打開該界面，如圖6-20所示。例如，我們要設定W03號刀的X值為2，可以使用翻頁鍵

和

光標鍵將光標移到需要設定刀補的地方，使用地址鍵和輸入數值。在輸入數字鍵的同時，屏幕上出現輸入鍵。 （4）按輸入鍵

，或者按軟鍵中的［輸入］鍵，這時該值顯示為新輸入的數值，如圖所示。第45頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五

圖6-20刀補界面

圖6-21刀補值輸入（5）如果要修改輸入的值，如圖6-21可以直接輸入新值，然后按輸入鍵或者［輸入］軟鍵。也可以輸入一個將要加到當前補償值的值（負值將減小當前的值），然后按下“+輸入”軟鍵。第46頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五6.3對刀與坐標系設定6.3.1數控車床基本坐標系 在數控車床的操作與編程過程中，弄清楚數控車床的幾個基本坐標關系和對刀原理是兩個非常重要的環節。這對我們更好地理解機床的加工原理，以及在處理加工過程中修改尺寸偏差有很大的幫助。

1。數控車床的坐標系數控車床坐標系統分為機床坐標系和工件坐標系（也稱為編程坐標系）。無論哪種坐標系統都規定與車床主軸軸線平行的方向為Z軸，且規定從卡盤中心至尾座頂尖中心的方向為正。在水平面內與車床主軸軸線垂直的方向為X軸，且規定刀具遠離主軸旋轉中心的方向為正方向。第47頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五

（1）機床坐標系 以機床原點為坐標原點建立起來的X、Z軸直角坐標系，稱為機床坐標系。機床坐標系是機床固有的坐標系，它是制造和調整機床的基礎，也是設置工件坐標系的基礎。機床坐標系在出廠前已經調整好，一般情況下，不允許用戶隨意變動，如圖6-22所示。 （2）工件坐標系（編程坐標系） 工件坐標系是編程時使用的坐標系，所以又稱為編程坐標系。數控編程時，應該首先確定工件坐標系和工件原點。零件在設計中有設計基準，在加工時有工藝基準，設定工件坐標系時要盡量將工藝基準與設計基準統一。為了計算和編程方便，我們通常將程序原點設定在工件右端面的回轉中心上。 （3）加工坐標系加工坐標系是指以確定的加工原點為基準所建立的坐標系，加工原點也稱為程序原點，是指零件被裝夾好后，相應的編程原點在機床坐標系中的位置。如圖6-23所示。第48頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五圖6-22機床坐標系和加工坐標系

圖6-23參考點第49頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五

2。數控車床上幾個重要的點 （1）機床原點 數控車床的機床原點一般為主軸旋轉中心與卡盤后的端面之交點。如圖6-22所示。 （2）參考點 參考點，也稱之為零點。它是機床上的一個固定點，該點是刀具退離到一個固定不變的極限點。如圖6-23所示。 考點是機床出廠時就已經設定好的一個固定點，這個參考點的作用主要是用來給機床本身一個定位。因為每次開機后無論刀架停留在哪個位置，系統都把當前位置設定為(0，0)，這樣勢必造成基準的不統一，所以每次開機的第一步操作總為返回參考點，也稱之為回零。回零其實就是那機床有一個基準，通過這個基準來確定機床原點坐標系，找到機床原點，從而給機床定位。 （3）換刀點所謂換刀點，即加工過程中，自動換刀的位置。如從1號刀轉位更換至3號刀位，換刀時，應使刀具在一個合適的位置上，該點可以是固定點（如加工中心一般采用固定換刀點），也可以是任意點，如車床一般由編程設定。第50頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五

換刀時，刀具和工件應保持一定的距離，應當保證刀具轉位時不碰撞工件和夾具以及其它部件。如圖6-24所示。

圖6-24換刀點位置的設定第51頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五6.3.2加工坐標系的設定、對刀

1。數控車床的對刀 對刀是確定工件在機床上的位置，也就是確定工件坐標系與機床坐標系的相互位置關系。對刀過程一般是從各坐標方向分別進行，它可理解為通過找正刀具與一個在工件坐標系中有確定位置的點(即對刀點)來實現。 對刀是數控加工操作中十分重要并且比較費時的一項基本工作。對刀的好與差，將直接影響到加工程序的編制及零件的尺寸精度。第52頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五

（1）刀位點 刀位點是指在加工程序編制中，用以表示刀具特征的點，也是對刀和加工的基準點。各類車刀的刀位點如圖6-25所示。

圖6-25各類車刀的刀位點

第53頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五 （2）對刀點 對刀點指采用刀具加工零件時，刀具相對零件運動的起點。確定對刀點應注意以下的原則： 盡量與零件的設計基準或工藝基準一致； 便于用常規量具的車床上進行找正； 該點的對刀誤差應較小，或可能引起的加工誤差為最小；盡量使加工程序中的引入或返回路線短，并便于換刀。第54頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五軸類零件對刀點的設定如圖6-26所示。

圖6-26軸類零件對刀點的設定第55頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五 （3）對刀的基本方法 對刀一般分為手動對刀和自動對刀兩大類。目前，絕大多數的數控車床采用手動對刀，其基本方法有：

a.定位對刀法。其實質上按接觸式設定基準重合原理進行的一種粗定位對刀方法，它的定位基準由預設的對刀基準點來體現。對刀時，將各號刀的刀位點調整至與對刀基準點重合即可。此方法簡便，易行，精度不太高，應用廣泛。

b.光學對刀法。其實質是按非接觸式設定基準重合原理而進行的一種定位對刀方法，它的定位基準通常由光學顯微鏡（或投影放大鏡）上的十字基準刻線交點來體現。此方法精度高，不會損壞刀尖。

c.ATC對刀法。ATC對刀法是通過一套將光學對刀鏡與CNC組合在一起，從而具有自動刀位計算功能的對刀裝置，也稱為半自動對刀法。對刀時，需要將由顯微鏡十字刻線交點體現的對刀基準點調整到機車的固定原點位置上，以便于CNC進行計算和處理。第56頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五 以上三種對刀方法，由于手動和目測等多種誤差的影響，對刀精度十分有限。

d.試切對刀法。通過試切對刀，其對刀精度更加準確，結果更為可靠，實際生產中廣泛采用。第57頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五

2。數控車床加工坐標系的設定 實際生產中要使編程坐標系與機床坐標系的零點完全重合，既不方便也不可能十分準確，這樣將給加工帶來麻煩。實際生產中為解決這個問題一般利用數控系統的零點偏置功能。其原理圖如圖6-27所示。 工件安裝后，先測得工作坐標系的零點即編程原點在機床坐標系中的位置，并將該位置坐標值預存到數控系統，數控系統即可按機床坐標系來確定加工零件的各相應坐標值，它相當于使工作坐標系的原點偏移到了機床原點。現代的數控機床所采用的數控系統大多數都具有零點偏置功能，利用數控系統的零點偏置功能，編程人員不必考慮工件在機床上的安裝位置和精度。第58頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五 （1）用G50設置加工坐標系 用G50設定坐標系，對刀時先對基準刀，其它刀的刀偏都是相對于基準刀的。

a.程序格式：G50X～Z～ 其中，X、Z的值表示刀具在加工坐標系中的坐標值，如圖6-28所示，G50X100Z80。

b.用G50設定加工坐標系后，開始加工前必須將刀移動到某一個設定的位置才能自動執行程序加工。這一位置可以通過對刀測得。第59頁，共68頁，2023年，2月20日，星期五圖6-27零點偏置對刀原理圖

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