數(shù)控銑床操作與調(diào)試7日通

第1天 初識數(shù)控機床

1.1 數(shù)控機床的組成

1.2 數(shù)控機床加工過程

1.3 數(shù)控機床的坐標(biāo)系統(tǒng)

1.3.1 機床坐標(biāo)系

1.3.2 編程坐標(biāo)系

1.3.3 工件坐標(biāo)系

1.4 FANUC 0i系統(tǒng)G代碼和M代碼

1.4.1 FANUC 0i系統(tǒng)G代碼

1.4.2 FANUC 0i系統(tǒng)M代碼

1.5 人機界面

1.5.1 LCD顯示屏

1.5.2 MDI鍵盤

1.5.3 畫面各部分的含義

1.5.4 操作面板

第2天 數(shù)控加工常用工具和量具

2.1 機用平口虎鉗

2.2 杠桿百分表

2.3 游標(biāo)卡尺

2.4 光電式尋邊器

2.5 本書中使用的數(shù)控刀具和刀柄

2.6 Z軸對刀儀

第3天 數(shù)控機床的基本操作

3.1 開機和關(guān)機

3.1.1 開機前的準(zhǔn)備

3.1.2 開機操作

3.1.3 開機操作說明

3.1.4 關(guān)機操作

3.2 手動操作

3.2.1 手動返回機床參考點（手動回零）

3.2.2 手動連續(xù)進(jìn)給（JOG）

3.2.3 手輪進(jìn)給

3.3 MDI操作

3.3.1 使主軸旋轉(zhuǎn)的MDI操作

3.3.2 結(jié)束MDI操作

3.3.3 重啟MDI自動運行

3.3.4 MDI操作說明

3.4 緊急停止操作

3.4.1 緊急停止按鈕

3.4.2 解除緊急停止操作

3.4.3 緊急停止操作說明

3.5 解除超程操作

3.5.1 超程

3.5.2 解除超程操作說明

3.6 刀具的裝卸操作

第4天 數(shù)控機床的重要操作

4.1 平面找正操作

4.1.1 XY平面找正

4.1.2 XZ平面找正

4.1.3 YZ平面找正

4.2 找圓心／孔心坐標(biāo)操作

4.3 設(shè)置刀具半徑補償值

4.3.1 刀具半徑補償概念

4.3.2 刀具半徑補償值設(shè)置操作

4.4 設(shè)置刀具長度補償值

4.4.1 刀具長度補償概念

4.4.2 刀具長度補償值的測量／設(shè)置

4.5 設(shè)置G54工件坐標(biāo)系

4.5.1 對刀的任務(wù)

4.5.2 百分表對刀操作

4.5.3 光電式尋邊器對刀

4.5.4 刀具對刀

4.5.5 圓柱體百分表對刀

4.6 冷卻液操作

第5天 數(shù)控加工程序格式及常用G代碼

5.1 程序格式

5.1.1 一個完整的零件加工主程序結(jié)構(gòu)

5.1.2 主程序部分的構(gòu)成

5.1.3 子程序及其調(diào)用

5.2 常用G代碼功能

5.2.1 直線插補指令G01

5.2.2 圓弧插補G02／G03

5.2.3 返回參考點G28

5.2.4 刀具半徑補償指令G41／G42／G40

5.2.5 刀具長度補償

5.3 編制零件加工程序

5.3.1 加工對象

5.3.2 加工前的準(zhǔn)備

5.3.3 零件加工程序

第6天 程序的創(chuàng)建、編輯和檢查

6.1 程序的創(chuàng)建、檢索和刪除

6.1.1 用MDI面板創(chuàng)建一個空白程序

6.1.2 查看已有程序列表

6.1.3 檢索內(nèi)存中已有程序

6.1.4 刪除內(nèi)存中一個已有程序

6.1.5 刪除內(nèi)存中所有程序

6.1.6 刪除指定范圍內(nèi)的多個程序

6.2 程序的編輯1——字的插入、刪除和替換

6.2.1 一個字一個字的輸入

6.2.2 一次輸入整行內(nèi)容

6.2.3 SHIFT鍵的使用

6.2.4 在某個字后插入一個字

6.2.5 使用取消鍵CAN刪除字符

6.2.6 字的檢索

6.2.7 檢索一個地址

6.2.8 使光標(biāo)跳到程序頭

6.2.9 字的刪除

6.2.10 字的替換

6.3 輸入零件加工程序

6.4 順序號檢索

6.5 程序的編輯2——程序段的刪除

6.5.1 刪除一個程序段

6.5.2 一次刪除多個程序段

6.6 擴展零件程序的編輯功能

6.6.1 拷貝一個完整的程序

6.6.2 拷貝程序的一部分

6.6.3 移動程序的一部分

6.6.4 合并程序

6.6.5 拷貝、移動和合并的補充說明

6.7 程序檢查

6.7.1 圖形顯示

6.7.2 機床鎖住和輔助功能鎖住

6.7.3 進(jìn)給倍率

6.7.4 快速移動倍率

6.7.5 空運行（試運行）

6.7.6 單段運行

第7天 程序調(diào)試綜合實例

7.1 程序調(diào)試

7.1.14圓弧外輪廓程序調(diào)試

7.1.24圓弧外輪廓精度和余量控制

7.1.3 四角余料的去除

7.1.4 工藝孔的加工

7.1.5 橢圓內(nèi)輪廓調(diào)試

7.2 其他有用操作

7.2.1 背景編輯

7.2.2 參數(shù)的顯示和設(shè)定

7.2.3 PC機與CNC的數(shù)據(jù)傳輸

7.2.4 DNC運行

第1天 初識數(shù)控機床

1.1 數(shù)控機床的組成

1.2 數(shù)控機床加工過程

1.3 數(shù)控機床的坐標(biāo)系統(tǒng)

1.4 FANUC 0i系統(tǒng)G代碼和M代碼

1.5 人機界面

在第一天，我們首先要認(rèn)識一臺數(shù)控機床。數(shù)控機床的類型千差萬別，多種多樣，我們的學(xué)習(xí)旅程從一臺3軸立式銑床開始，來學(xué)習(xí)數(shù)控機床的基本操作和程序調(diào)試。通過今天的學(xué)習(xí)，您將會掌握數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)、坐標(biāo)系統(tǒng)、鍵盤與操作界面。這些是學(xué)習(xí)數(shù)控技術(shù)最基礎(chǔ)的內(nèi)容，考慮到本書主要針對初學(xué)者，因此，書中略去專業(yè)性很強的理論知識，只從一個操作者和程序調(diào)試人員的角度闡述數(shù)控機床的各個功能和操作方法。這是我們學(xué)習(xí)旅程的第一步，俗話說，一個好的開始=成功的一半。

可以粗略地認(rèn)為，一臺數(shù)控機床=機械系統(tǒng)（機床）+數(shù)控系統(tǒng)，一臺傳統(tǒng)的機床裝配上數(shù)控系統(tǒng)就變成了一臺數(shù)控機床，所以數(shù)控機床的核心在于數(shù)控系統(tǒng)。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)控機床結(jié)構(gòu)（機械系統(tǒng)）和數(shù)控系統(tǒng)都獲得了長足的發(fā)展。目前新型數(shù)控機床，是機械和數(shù)控技術(shù)的高度完美的結(jié)合，先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)如果沒有先進(jìn)的機床結(jié)構(gòu)，數(shù)控系統(tǒng)的先進(jìn)功能就無法發(fā)揮出來，同樣的，先進(jìn)的機床結(jié)構(gòu)，如果不裝配先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)，機械系統(tǒng)良好的性能就無法得以體現(xiàn)。這也是目前國際上高檔數(shù)控機床都有其特定性能的數(shù)控系統(tǒng)和特殊的機床結(jié)構(gòu)的原因之一。

在各類的數(shù)控機床中，3軸立式數(shù)控銑床的應(yīng)用較為普遍，它的性能已經(jīng)可以滿足絕大多數(shù)一般類零件和模具的加工。另外，它也是數(shù)控技術(shù)初學(xué)者入門最典型的一類機床。所以，我們就從認(rèn)識一臺3軸立式數(shù)控銑床開始學(xué)習(xí)。

1.1 數(shù)控機床的組成

數(shù)控機床是由數(shù)控系統(tǒng)和機床本體（即機械系統(tǒng)）組成的。

數(shù)控機床的機械系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)合如圖1.1（a）所示，與之對應(yīng)的實際機床如圖1.1（b）所示。

數(shù)控機床的運動是控制系統(tǒng)和機械系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作的結(jié)果，在圖1.1（a）中，編程人員通過操作面板1將數(shù)控程序輸入至CNC裝置2，CNC裝置2對程序進(jìn)行必要的處理(如譯碼、插補運算等)后，將處理結(jié)果以脈沖的形式傳遞給主軸驅(qū)動單元及進(jìn)給伺服單元3，主軸驅(qū)動單元及進(jìn)給伺服單元3對接收的脈沖進(jìn)行變換和放大后控制主軸電機5及X軸伺服電機(圖中未畫出)、Y軸伺服電機11和Z軸伺服電機4。主軸驅(qū)動單元控制主軸電機5的旋轉(zhuǎn)運動，通過齒輪傳動鏈最終驅(qū)動刀具7做旋轉(zhuǎn)運動。工作臺的直線運動，以Y軸運動為例（X和Z軸的運動類似），伺服電機11在進(jìn)給伺服單元的控制下，以設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)運動通過聯(lián)軸器10傳遞給Y軸滾軸絲杠9，滾軸絲杠9的轉(zhuǎn)動會驅(qū)動與其配合的螺母的直線運動，螺母固定在工作臺8上，從而驅(qū)動工作臺做直線運動。

圖1.1（a）中的很多部件在成品機床中是被封裝起來的，從外部是看不見的，所看見的機床各組成部分如圖1.1（b）所示，由床身、工作臺、立柱、主軸箱、主軸、冷卻液箱、電器柜和控制面板等部分組成。

床身是整個數(shù)控機床的基座，工作臺上裝夾被加工零件，立柱是主軸箱的依托部件，主軸箱是在立柱上做直線運動，主軸是機床的關(guān)鍵部件之一，刀具安裝在主軸上，冷卻液箱盛有冷卻液，電氣柜中安裝了很多電器元器件，操作面板供操作者控制機床。

需要注意的是，圖1.1（a）和1.1（b）的各部件是對應(yīng)的，結(jié)合這兩張圖片，讀者務(wù)必要很好的理解數(shù)控機床的運動原理。

數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的靈魂，是數(shù)控機床最為關(guān)鍵的部分。數(shù)控機床的進(jìn)步和先進(jìn)性，一方面體現(xiàn)在其機床結(jié)構(gòu)上，更重要的方面是體現(xiàn)在數(shù)控系統(tǒng)上。一臺高檔的數(shù)控機床，必然配置十分強悍的數(shù)控系統(tǒng)，其功能豐富而先進(jìn)。

1.2 數(shù)控機床加工過程

圖1.2所示為數(shù)控機床正在加工某零件。

一個零件從圖紙轉(zhuǎn)化成為一個實際的零件，需要經(jīng)過以下流程（圖1.3）。

要讓一臺數(shù)控機床加工一個零件，第一步需要結(jié)合數(shù)控機床控制系統(tǒng)類型和刀具、夾具方案以及加工策略編寫一個程序，這個程序叫做數(shù)控加工程序（或零件加工程序）。數(shù)控加工程序可以通過兩種方法得到，一種是手工編程，即由編程人員根據(jù)零件的輪廓，手工編制出一個程序，再通過手動數(shù)據(jù)輸入方式將程序輸入至數(shù)控系統(tǒng)；另一種是自動編程，即由編程人員應(yīng)用專門編程的軟件（如UG、Pro/E、CATIA、Cimatron、Master CAM等）來自動編程獲得程序，再通過數(shù)據(jù)線下載到數(shù)控系統(tǒng)。圖1.4所示為兩種編程方式。

第二步，數(shù)控系統(tǒng)在接收到數(shù)控程序后，自動運行執(zhí)行程序時，要對程序進(jìn)行一系列的處理，例如譯碼、插補運算、速度運算等。

第三步，數(shù)控系統(tǒng)將運算結(jié)果輸出以控制數(shù)控機床的運動部件如工作臺，使運動部件按照數(shù)控程序設(shè)定的路徑和速度運動，在旋轉(zhuǎn)刀具運動的配合下，刀具就會加工出一個零件來。

1.3 數(shù)控機床的坐標(biāo)系統(tǒng)

和傳統(tǒng)機床的操作不一樣的是，數(shù)控機床是在數(shù)控加工程序的規(guī)定下運動的，而數(shù)控加工程序的核心是一些點的坐標(biāo)（圖1.5），再配以其他的功能代碼實現(xiàn)協(xié)調(diào)性的運動。既然程序中出現(xiàn)了坐標(biāo)值，那么一定就涉及了坐標(biāo)系。

在圖1.5中，程序中出現(xiàn)了X、Y和Z的坐標(biāo)，這些坐標(biāo)都是相對于某一坐標(biāo)系而言的。

事實上，數(shù)控機床有其自身的一套坐標(biāo)系統(tǒng)，包括：機床坐標(biāo)系、編程坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系、局部坐標(biāo)系等。

（1）機床坐標(biāo)系是一臺數(shù)控機床的基本坐標(biāo)系，在出廠時已經(jīng)由數(shù)控廠家設(shè)定好了，用戶不可以更改。

（2）編程坐標(biāo)系是在編程階段使用的，編程人員要根據(jù)零件的實際情況設(shè)定。

（3）工件坐標(biāo)系是附在零件上的一個坐標(biāo)系，它和編程坐標(biāo)系是對應(yīng)的，是操作者必須要設(shè)置的一個坐標(biāo)系。

（4）局部坐標(biāo)系是為了編程的方便而設(shè)置的一個坐標(biāo)系。

在這些坐標(biāo)系中，對操作而言最重要的是機床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系。

1.3.1 機床坐標(biāo)系

1. 機床坐標(biāo)系

對3軸立式數(shù)控銑床而言，機床坐標(biāo)軸如圖1.6所示。在判斷機床坐標(biāo)軸時按照以下方法來確定。

（1）面向機床，水平面上，右手所指方向為+X方向；

（2）Z軸與主軸軸線重合，增加刀具與工件距離方向為+Z方向，即垂直向上為+Z方向；

（3）Y軸由右手法則決定，在水平面上。

數(shù)控機床設(shè)置了限位開關(guān)將機床各坐標(biāo)軸的運行限制在一定的范圍內(nèi)，每個軸設(shè)置兩個限位開關(guān)，分別限制該軸正、負(fù)向的運行極限，如圖1.7所示。

機床坐標(biāo)系是一個非常重要的坐標(biāo)系，它是在機床出廠時就設(shè)定調(diào)試好的，它建立在機床原點處。通過“回零”，我們可以找到這個機床原點在數(shù)控機床上的位置。數(shù)控機床對各運動部件的控制都是轉(zhuǎn)換到機床坐標(biāo)系中來進(jìn)行的。

《看圖學(xué)數(shù)控技術(shù)叢書:數(shù)控銑床操作與調(diào)試7日通》實用性很強，可供從事數(shù)控加工的編程人員、操作人員、工程技術(shù)人員參考，也可供工科院校的廣大師生使用。

《數(shù)控銑床Siemens系統(tǒng)編程與操作實訓(xùn)》為國家級職業(yè)教育規(guī)劃教材。