第二部分典型数控系统机床操作简介

1、第第2 2章章 典型数控系统机床操作简介典型数控系统机床操作简介2.1.12.1.1数控车床坐标系统的设定数控车床坐标系统的设定1 1车床坐标系统的组成车床坐标系统的组成 坐标系有坐标系有机床坐标系、编程坐标系和工件坐标系机床坐标系、编程坐标系和工件坐标系等坐标系统。等坐标系统。 2.1 2.1 华中世纪星数控系统车床操作简介华中世纪星数控系统车床操作简介 图图2-12-1右手笛卡尔坐标系右手笛卡尔坐标系三、机床坐标系、机床原点和机床参考点三、机床坐标系、机床原点和机床参考点a）2.1.2 2.1.2 数控车床的位置调整与坐标系的设定数控车床的位置调整与坐标系的设定一、手动位置调整一、手动位置

2、调整 1回参考点操作回参考点操作 对于具有参考点功能的数控车床而言，当系统接通电源、复对于具有参考点功能的数控车床而言，当系统接通电源、复位后，首先应进行机床各轴回参考点的操作，以建立机床坐标系。位后，首先应进行机床各轴回参考点的操作，以建立机床坐标系。 (1) 先检查一下各轴是否在参考点的内侧。如不在，则应手先检查一下各轴是否在参考点的内侧。如不在，则应手动回到参考点的内侧，以避免回参考点时产生超程。动回到参考点的内侧，以避免回参考点时产生超程。 (2)选择选择“回零功能回零功能” 功能键。功能键。 (3) 分别按分别按+X、+Z轴移动方向按键，使各轴返回参考点。返轴移动方向按键，使各轴返回

3、参考点。返回参考点后，相应的指示灯将点亮。回参考点后，相应的指示灯将点亮。 返回参考点后，屏幕上即显示此时刀具返回参考点后，屏幕上即显示此时刀具(或刀架或刀架)上某一参上某一参照点在机床坐标系中的坐标值。对某机床来说，该值应该是固照点在机床坐标系中的坐标值。对某机床来说，该值应该是固定的。系统将凭这一固定距离关系而建立起机床坐标系，机床定的。系统将凭这一固定距离关系而建立起机床坐标系，机床原点通常就设在车床主轴端头原点通常就设在车床主轴端头(或卡盘或卡盘)的回转中心处。的回转中心处。 2点动操作点动操作 (1) 在主菜单下选择在主菜单下选择“点动操作点动操作”，即按，即按F6功能键，此时屏幕显

4、示如图功能键，此时屏幕显示如图2-6。图图2-6点动操作时的画面点动操作时的画面 (2) 将机床操作面板上的进给修调旋钮旋转至所需的进给百将机床操作面板上的进给修调旋钮旋转至所需的进给百分比分比(自动的自动的8挡和手动的挡和手动的4挡挡)；此时，实际移动速度；此时，实际移动速度 = 最大移最大移动速度动速度进给百分比。进给百分比。 例如：若某轴的最大移动速度为例如：若某轴的最大移动速度为6 m/min，则，则5%挡时，点挡时，点动移动速度为动移动速度为0.3 m/min；100% 挡时，点动移动速度为挡时，点动移动速度为6 m/min; (3) 按机床操作面板上的按机床操作面板上的“+X”或或

5、“+Z”键，则刀具向键，则刀具向X或或Z轴的正方向移动；按机床操作面板上的轴的正方向移动；按机床操作面板上的“-X”或或“-Z”键，则刀键，则刀具向具向X或或Z轴的负方向移动。轴的负方向移动。(4) 如欲使某坐标轴快速移动，只要在按住某轴的如欲使某坐标轴快速移动，只要在按住某轴的“+”或或“-”键的同时，按住键的同时，按住“快移快移”键即可。键即可。 说明：说明： 一次只能使一个坐标轴运动。一次只能使一个坐标轴运动。 系统通电启动时，主菜单默认方式为系统通电启动时，主菜单默认方式为“点动操点动操作作”。 快速移动的速度为系统设定的该轴的最大移动速快速移动的速度为系统设定的该轴的最大移动速度度(

6、同同G00速度速度)。 机械移动的同时，计算机屏幕上的坐标显示和机械移动的同时，计算机屏幕上的坐标显示和图形追踪也跟着同步变化。图形追踪也跟着同步变化。 无论用何种移动操作方式，当某轴移动导致刀架拖板碰到无论用何种移动操作方式，当某轴移动导致刀架拖板碰到机床上的限位挡块时，限位行程开关将会产生相应的动作，数机床上的限位挡块时，限位行程开关将会产生相应的动作，数控系统将出现某轴超程的警告信息，即控系统将出现某轴超程的警告信息，即超程报警超程报警。此时，只可。此时，只可在点动方式下，同时按住操作面板上的在点动方式下，同时按住操作面板上的“超程解除超程解除”按钮和该按钮和该轴反方向的移动按钮而退出到

7、非超程区，然后才可进行其他操轴反方向的移动按钮而退出到非超程区，然后才可进行其他操作。作。 自动运行时，若出现超程报警的话，运行状态无法持续，自动运行时，若出现超程报警的话，运行状态无法持续，程序执行将中止。所以，程序执行将中止。所以，当要用某程序进行自动加工控制前，当要用某程序进行自动加工控制前，必须先进行空程校验，确保无误后方可进行实际加工。必须先进行空程校验，确保无误后方可进行实际加工。 3 3步进功能步进功能 (1) 在主菜单下，按在主菜单下，按F7选择选择“步进功能步进功能”。 (2) 将机床操作面板上的进给倍率修调旋钮旋至所需的倍将机床操作面板上的进给倍率修调旋钮旋至所需的倍率率(

8、增量增量1. 10. 100. 1000等等4挡挡)； 例如：例如：1挡即表示移动单位为挡即表示移动单位为1个脉冲当量个脉冲当量(本系统一个本系统一个脉冲对应脉冲对应0.001 mm)； 100挡即表示移动单位为挡即表示移动单位为100个脉冲当量，即个脉冲当量，即0.1 mm； 10、1000挡即分别为移动挡即分别为移动0.1 mm、1 mm。 (3) 按机床操作面板上的按机床操作面板上的“+X”或或“+Z”键，则向键，则向X或或Z轴的轴的正向移动相应脉冲当量的距离；按机床操作面板上的正向移动相应脉冲当量的距离；按机床操作面板上的“-X”或或“-Z”键，则向键，则向X或或Z轴的负向移动相应脉冲

9、当量的距离。轴的负向移动相应脉冲当量的距离。 说明：说明： 一次只能使一个坐标轴运动。一次只能使一个坐标轴运动。 通常步进功能是以按键触发的次数来进行脉冲计数的，通常步进功能是以按键触发的次数来进行脉冲计数的，即按下某轴向按键后无论持续多久都只视为按动一次。即按下某轴向按键后无论持续多久都只视为按动一次。 在机械移动的同时，计算机屏幕上的坐标显示和图形追在机械移动的同时，计算机屏幕上的坐标显示和图形追踪也跟着同步变化。踪也跟着同步变化。 和点动不同的是其坐标变化是以倍率当量为单位跳变的。和点动不同的是其坐标变化是以倍率当量为单位跳变的。 4 4手摇操作手摇操作 如果机床配置了如果机床配置了MP

10、G手持单元，即可进行手摇操作控制。手持单元，即可进行手摇操作控制。MPG手持单元由手摇脉冲发生器和坐标轴选择开关组成，如图手持单元由手摇脉冲发生器和坐标轴选择开关组成，如图2-7所示。手摇操作时：所示。手摇操作时： (1) 在主菜单下，按在主菜单下，按F4键选择键选择“手摇进给手摇进给”。 (2) 将手持单元上的增量倍率修调旋钮旋至所需的倍率将手持单元上的增量倍率修调旋钮旋至所需的倍率(增量增量1、10、100等等3挡，分别对应于挡，分别对应于0.001、0.01、0.1 mm的增的增量值量值)。 (3) 将手持单元的坐标轴选择开关置于所要移动的将手持单元的坐标轴选择开关置于所要移动的“X”轴

11、或轴或“Z”轴挡。轴挡。 (4) 顺时针顺时针/逆时针旋转手摇脉冲发生器一格，可控制相应的逆时针旋转手摇脉冲发生器一格，可控制相应的轴向正向或负向移动一个增量值。轴向正向或负向移动一个增量值。 注：手摇移动小刀架或手摇旋动各轴端把手是无法进行坐标注：手摇移动小刀架或手摇旋动各轴端把手是无法进行坐标计数的。计数的。图2-7 MPG手持单元 5MDI操作操作 MDI操作就是指命令行形式的程序执行方法，即当场输入操作就是指命令行形式的程序执行方法，即当场输入一段程序指令后，立即就可令其执行。从本义上讲，它属于自动一段程序指令后，立即就可令其执行。从本义上讲，它属于自动运行的范畴，但一般都习惯将它作为

12、手动调整操作的手段。运行的范畴，但一般都习惯将它作为手动调整操作的手段。2.1.3 2.1.3 数控车床的控制面板及其功能数控车床的控制面板及其功能 用用PC电脑作控制系统的数控车床，其程序输入、数据设电脑作控制系统的数控车床，其程序输入、数据设定和定和NC控制等操作均可由控制等操作均可由PC键盘进行，文字和图形信息由显键盘进行，文字和图形信息由显示器显示。示器显示。CK400数控车床操作面板的布局如图数控车床操作面板的布局如图2-8所示。所示。1、CRT显示器显示器 2、菜单条、菜单条 3、操作面板、操作面板 4、MDI键盘键盘 5、打开键盘按钮、打开键盘按钮 6、打开手轮按钮、打开手轮按钮

13、 7、紧急停止按钮、紧急停止按钮 控制面板控制面板 超程解除超程解除当当Z轴正负方向出现硬性行程超界时，可轴正负方向出现硬性行程超界时，可同时按此钮和同时按此钮和Z轴相反方向的按钮以解除超程。轴相反方向的按钮以解除超程。 进给保持和循环启动进给保持和循环启动用于自动运行中暂停进给和持用于自动运行中暂停进给和持续加工。续加工。 单段执行单段执行-在自动运行方式下，若按下此钮，则每执行在自动运行方式下，若按下此钮，则每执行一段程序后都将暂停等待，需按循环启动方可执行下一段程序。一段程序后都将暂停等待，需按循环启动方可执行下一段程序。 机床锁住机床锁住若此按钮按下，则程序执行时只是数控系若此按钮按下

14、，则程序执行时只是数控系统内部进行控制运算，可模拟加工校验程序，但机械部件被锁统内部进行控制运算，可模拟加工校验程序，但机械部件被锁住而不能产生实际的移动。住而不能产生实际的移动。 主轴正转、反转和停转主轴正转、反转和停转用于手动控制主轴的正转、用于手动控制主轴的正转、反转和停转。反转和停转。2.1.4 控制软件界面和菜单结构控制软件界面和菜单结构 华中数控加工仿真系统的操作界面中最重要的一块是菜单华中数控加工仿真系统的操作界面中最重要的一块是菜单命令条。系统功能的操作主要通过菜单命令对应的软键命令条。系统功能的操作主要通过菜单命令对应的软键F1F10F1F10来完成。来完成。 由于每个功能包

15、括不同的操作，菜单采用层次结构，即在由于每个功能包括不同的操作，菜单采用层次结构，即在主菜单下选择一个菜单项后，操作。主菜单下选择一个菜单项后，操作。 数控装置会显示该功能下的子菜单，操作者可根据子菜单数控装置会显示该功能下的子菜单，操作者可根据子菜单的内容选择所需按的内容选择所需按F10“返回返回”软键就会回到主菜单。软键就会回到主菜单。主菜单与子主菜单与子“程序编辑程序编辑”子菜单之间的关系如图。子菜单之间的关系如图。2.1.62.1.6对刀调整对刀调整 数控车床的对刀可分为基准车刀的对刀和各个刀具相对位数控车床的对刀可分为基准车刀的对刀和各个刀具相对位置偏差的测定两部分。先从所需用到的众

16、多车刀中选定一把作置偏差的测定两部分。先从所需用到的众多车刀中选定一把作为基准刀具，进行对刀操作，再分别测出其他各刀具与基准刀为基准刀具，进行对刀操作，再分别测出其他各刀具与基准刀具刀位点的位置偏差值具刀位点的位置偏差值(这可通过分别测量各刀具相对于刀架这可通过分别测量各刀具相对于刀架中心或相对于刀座装刀基准点在中心或相对于刀座装刀基准点在X、Z方向的偏置值来得到方向的偏置值来得到)，不必对每把刀具都进行对刀操作。不必对每把刀具都进行对刀操作。 1) 基准车刀的对刀基准车刀的对刀 基准车刀的对刀就是在加工前测定出加工起始点基准车刀的对刀就是在加工前测定出加工起始点(起刀点起刀点)处，刀具刀位点

17、处，刀具刀位点(如刀尖如刀尖)在预想的工件坐标系在预想的工件坐标系(编程坐标系编程坐标系)中中的相对坐标位置。对刀操作通常是在建立工件坐标系以前进行的相对坐标位置。对刀操作通常是在建立工件坐标系以前进行的，只有通过对刀才可确保建立一个和编程坐标系一致的工件的，只有通过对刀才可确保建立一个和编程坐标系一致的工件坐标系。坐标系。 对于具有参考点功能的数控车床而言，在经过回参考点操对于具有参考点功能的数控车床而言，在经过回参考点操作后，由于机床原点是已知的、固定不变的，因此在参考点处作后，由于机床原点是已知的、固定不变的，因此在参考点处显示的是刀架上某参照点显示的是刀架上某参照点(如刀架中心如刀架中

18、心)在机床坐标系中的位置在机床坐标系中的位置坐标。对刀操作在机床坐标系控制下进行，当刀具装夹好后，坐标。对刀操作在机床坐标系控制下进行，当刀具装夹好后，刀架中心和刀具刀位点之间的距离即是固定的，因此，可以通刀架中心和刀具刀位点之间的距离即是固定的，因此，可以通过刀架中心在机床坐标系中的坐标变化来推测出刀具刀位点在过刀架中心在机床坐标系中的坐标变化来推测出刀具刀位点在设想的工件坐标系中的坐标。可以说，刀架中心点是用于对刀设想的工件坐标系中的坐标。可以说，刀架中心点是用于对刀的参照点。其试切对刀的过程大致如下：的参照点。其试切对刀的过程大致如下： 先进行手动返回参考点的操作。先进行手动返回参考点的

19、操作。 试切外圆。用试切外圆。用MDI方式操纵机床将工件外圆表面试切一方式操纵机床将工件外圆表面试切一刀，然后保持刀具在刀，然后保持刀具在X轴方向上的位置不变，沿轴方向上的位置不变，沿Z轴方向退刀，轴方向退刀，记下此时显示器上显示的刀架中心在机床坐标系中的记下此时显示器上显示的刀架中心在机床坐标系中的X坐标值坐标值Xt，并测量工件试切后的直径，并测量工件试切后的直径D，此即当前位置上刀尖在工件，此即当前位置上刀尖在工件坐标系中的坐标系中的X值。值。(通常通常X零点都选在回转轴心上。零点都选在回转轴心上。) 试切端面。用同样的方法再将工件右端面试切一刀，保试切端面。用同样的方法再将工件右端面试切

20、一刀，保持刀具持刀具Z坐标不变，沿坐标不变，沿X方向退刀，记下此时刀架中心在机床坐方向退刀，记下此时刀架中心在机床坐标系中的标系中的Z坐标值坐标值Zt，且测出试切端面至预定的工件原点的距，且测出试切端面至预定的工件原点的距离离L，此即当前位置处刀尖在工件坐标系中的，此即当前位置处刀尖在工件坐标系中的Z值，如图值，如图2-15所所示。示。图2-15 利用机床坐标数据试切对刀LZtbXWXMZtbLDXtaXtaDZMW 对刀。根据上述得到的四个数据，可用如下两种方法进行对刀。根据上述得到的四个数据，可用如下两种方法进行对刀。对刀。 方法一方法一 若已经在将要运行的程序中写好了若已经在将要运行的程

21、序中写好了“G92 Xa Zb；”的程序行，那么就应该用手动或的程序行，那么就应该用手动或MDI方法移动刀具，将刀具移至方法移动刀具，将刀具移至使显示器上所显示的刀架中心在机床坐标系中的坐标值为使显示器上所显示的刀架中心在机床坐标系中的坐标值为(Xt+aD，Zt+bL)的位置。这样就实现了将刀尖放在程序所要求的位置。这样就实现了将刀尖放在程序所要求的起刀点位置的起刀点位置(a，b)上的对刀要求。上的对刀要求。 方法二方法二 将刀具移到工件外可作为起刀点的任意某位置，记下将刀具移到工件外可作为起刀点的任意某位置，记下此时刀架中心在机床坐标系中的坐标如此时刀架中心在机床坐标系中的坐标如(X0，Z0

22、)，可以算出该位，可以算出该位置在工件坐标系中的坐标值应该是置在工件坐标系中的坐标值应该是(D+X0Xt，L+Z0Zt)。在运行。在运行程序前保持此起刀点位置不变的情况下，根据此计算结果值改写程序前保持此起刀点位置不变的情况下，根据此计算结果值改写程序中程序中“G92 X_ Z_”，指令为，指令为“G92 X (D+X0Xt) Z (L+Z0Zt)”。 2) 其他各刀具的对刀其他各刀具的对刀 其他各刀具的对刀就是测定出每一把刀具转位到加工方位其他各刀具的对刀就是测定出每一把刀具转位到加工方位时，其刀位点相对于基准车刀刀位点在时，其刀位点相对于基准车刀刀位点在X、Z两方向上的位置偏两方向上的位置偏差；然后，将偏差值存入对应的刀具数据库即可。这样，只需差；然后，将偏差值存入对应的刀具数据库即可