项目一数控车床基本操作.doc

项目一项目一 数控车床基本操作数控车床基本操作教学目标教学目标知识目标：知识目标：1. FANUC 0i Mate-TC 系统数控车床操作面板；2. 数控车床的坐标系统及各原点；3. 数控车床回参考点操作及手动操作；4. 数控车床程序结构、输入及编辑；5. 数控车床工件坐标系及其建立方法能力目标：能力目标：1. 了解数控车床的分类、组成、加工特点和加工范围；2. 掌握 FANUC 0i Mate-TC 系统数控车床操作面板；3. 掌握数控车床的坐标系统及各原点、数控车床程序结构；4. 了解数控车床安全操作规程、日常维护及保养情感目标：情感目标：通过项目的操作实践，让学生体验成功的喜悦从而更加热爱自己的专业，养成规范的操作习惯和精益求精的工作作风教学重点与难点教学重点与难点重点：重点：1. FANUC 0i Mate-TC 系统数控车床操作面板；2. 数控车床的坐标系统及各原点；3. 数控车床回参考点操作及手动操作；4. 数控车床程序结构、输入及编辑；5. 数控车床工件坐标系及其建立方法难点：难点：1. 数控车床程序结构、输入及编辑；2. 数控车床工件坐标系及其建立方法教学目的教学目的通过本次课程的学习，让学生了解数控车床的分类、组成等基本知识；熟悉数控车床操作面板功能，数控车床机床坐标系和各原点，开机、回参考点，手动操作及试切削，掌握数控车床程序的输入及编辑方法；MDI 操作及对刀。

教学方法教学方法总体方法：总体方法：任务驱动法具体方法：具体方法：讲述法、引导文法、示范教学法学时、教具和课前准备学时、教具和课前准备学时：学时：12 学时教具：教具：VNUC 仿真软件、动画演示、数控机床、工件和刀具、夹具等课前准备：课前准备：教学过程教学过程一、项目分析一、项目分析数控车床基本操作是学习数控车床编程与操作的基础和前提，因此要掌握如下知识：1. 了解数控车床的分类、组成、加工特点和加工范围；2. 掌握 FANUC 0i Mate-TC 系统数控车床操作面板；3. 掌握数控车床的坐标系统及各原点、数控车床程序结构；4. 掌握数控车床回参考点操作及手动操作；5. 掌握数控车床程序的输入及编辑；6. 掌握数控车床工件坐标系及其建立方法二、知识学习二、知识学习一、数控车床概述一、数控车床概述数控车床是用计算机数字化信号控制的机床 操作时将编制好的加工程序输入到机床专用的计算机中，再由计算机指挥机床各坐标轴的伺服电动机去控制车床各部件运动的先后顺序、速度和移动量，并与选定的主轴转速相配合，车削出形状不同的工件数控车床上零件的加工过程如图 1-1 所示图 1-1 数控车床上零件加工过程（一）数控车床的分类数控车床按不同方式分有不同的种类。

这里按所配置的数控系统、数控车床功能、主轴配置形式、控制方式分别介绍1．按数控系统分类目前工厂常用的数控系统有 FANUC（法纳克）数控系统、SIEMENS（西门子）数控系统、HASS（哈斯）数控系统、三菱数控系统、华中数控系统、广州数控等每一种数控系统又有多种型号，如 FANUC（法纳克）数控系统有0iA/0iB/0iC，16i/18i//21i，30i/31i//32i 三个系列SIEMENS（西门子）数控系统又有SINUMERIK 802S、802C、802D、810D、840D 等即使同一系统不同型号，其数控指令也略有差别，使用时应以数控系统说明书指令为准这里以 FANUC 0i Mate-TC 数控系统为例2．按数控车床的功能分类数控车床按功能分为经济型数控车床、普通数控车床和车削中心三大类1）经济型数控车床经济型数控车床是在普通卧式车床的基础上进行改进设计的，一般采用步进电动机驱动的开环伺服系统，其控制部分通常采用单片机经济型数控车床成本较低，自动化程度和功能都较差，车削加工精度也不高，适于精度要求不高的回转体类零件的车削加工2）普通数控车床普通数控车床是根据车削加工要求，在结构上进行专门设计并配备通用数控系统而形成的数控车床。

其数控系统功能强，自动化程度和加工精度都较高，可同时控制 X、Z 两个坐标轴，应用较广，适一般的回转体类零件的车削加工3）车削中心车削中心是在普通数控车床的基础上，增加了 C 轴和铣削动力头，更高级的数控车床带有刀库，可控制 X、Z、C 三个坐标轴由于增加了 C 轴和铣削动力头，其加工功能大大增强，除了可以进行一般车削还可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削，偏心孔和径向孔的加工等3．按数控车床主轴配置形式分类数控车床按主轴配置形式分为立式数控车床和卧式数控车床两种1）立式数控车床立式数控车床主轴处于垂直位置，有一个直径很大的圆形工作台，供装夹工件，如图 1-2 所示立式数控车床主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复杂零件2）卧式数控车床卧式数控车床主轴处于水平位置，生产中使用较多，常用于加工径向尺寸较小的轴类、盘类、套类复杂零件其导轨有水平导轨和斜导轨两种水平导轨数控车床外形如图 1-3所示图 1-34．按控制方式特点分类数控车床按控制方式的特点分为开环控制、闭环控制、半闭环控制的数控车床三大类1）开环控制的数控车床图 1-4 开环控制系统框图开环控制数控车床的控制系统没有位置检测元件，无反馈信号，进给伺服系统采用步进电动机。

数控系统每发出一个进给指令，经驱动电路功率放大后，驱动步进电机旋转一个角度，再经过齿轮减速装置带动丝杠旋转，通过丝杠螺母机构转换为移动部件的直线位移移动部件的移动速度与位移量是由输入脉冲的频率与脉冲数所决定的开环控制数控机床的信息流是单向的，即进给脉冲发出后，实际移动值不再反馈回来图 1-4 为开环控制系统框图开环控制系统的数控机床结构简单，成本低但系统对移动部件的实际位移量不进行监测，也不能进行误差校正故步进电动机的失步、步距角误差、齿轮与丝杠等的传动误差将影响零件的加工精度开环控制系统仅适于加工精度要求不很高的中小型数控机床，特别是简易经济型数控机床2）闭环控制数控机床图 1-5 闭环控制系统框图闭环控制数控机床是在机床移动部件上直接安装直线位移检测装置，直接对工作台的实际位移进行检测，将测量的实际位移值反馈到数控装置中，与输入的指令位移值进行比较，用差值对机床进行控制，使移动部件按照实际需要的位移量运动，最终实现移动部件的精确运动和定位图 1-5 为闭环控制系统框图图中 A 为速度传感器，C 为直线位移传感器闭环控制数控机床的定位精度高，但调试和维修都较困难，系统复杂，成本高3）半闭环控制数控机床图 1-5 半闭环控制系统框图半闭环控制数控机床是在伺服电动机的轴或数控机床的传动丝杠上装有角位移电流检测装置（如光电编码器） ，通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的实际位移，然后反馈到数控装置中去，并对误差进行修正。

由于工作台没有包括在控制回路中，故称为半闭环控制数控机床图 1-6 为半闭环控制系统框图半闭环控制数控系统的调试比较方便，并具有良好的稳定性，应用广泛二）数控车床的组成数控车床由车床主体、控制部分、驱动部分、辅助部分等组成表表 1-1 数控车床的组成部分数控车床的组成部分序组成部分说明图例号1车床主体目前大部分数控车床均已专门设计并定型生产，包括主轴箱、床身、导轨、刀架、尾座、进给机构等2控制部分它是数控机床的控制核心，由各种数控系统完成对数控车床的控制3驱动部分驱动部分是数控车床执行机构的驱动部件，包括主轴电动机和进给伺服电动机主轴驱动单元及主轴电机伺服驱动单元及伺服电机4辅助部分它是数控车床的一些配套部件，包括液压装置、气动装置、冷却系统、润滑系统、自动清屑器等润滑系统液压系统（三）数控车床的加工特点表表 1-2 数控车床的加工特点数控车床的加工特点序号特点说明1适应性强在数控机床上改变加工零件时，只需重新编制程序，输入新的程序后就能实现对新的零件的加工，而不需改变机械部分和控制部分的硬件，且生产过程是自动完成的这就为复杂结构零件的单件、小批量生产以及试制新产品提供极大方便2加工精度高，质量稳定数控机床是按数字形式给出的指令进行加工的，一般情况下加工过程不需要人工干预，消除了操作者人为产生的误差。

在设计制造数控机床时，采取了许多措施，使数控机床的机械部分具有较高的精度和刚度，而且进给传动链的反向间隙与丝杠螺距误差等均可由数控装置进行补偿通过补偿技术，数控机床可获得比本身精度更高的加工精度3能加工复杂曲面数控车床因能实现两坐标轴联动，所以容易实现许多普通卧式车床难以完成或无法加工的曲线、曲面构成的回转体加工及非标准螺距螺纹、变螺距螺纹加工4自动化程度高、工人劳动强度低数控车床上加工零件时，擦作者除了输入程序、装卸工件、对刀、关键工序的中间检测等，不需要进行其它复杂手工操作，劳动强度和紧张程度均大为减轻机床上一般都具有较好的安全防护、自动排屑、自动冷却等装置，操作者的劳动条件也大为改善5生产效率高数控机床主轴的转速和进给量的变化范围比普通机床大，每道工序都可选用最有利的切削用量数控机床结构刚性好，允许进行大切削用量的强力切削，提高了数控机床的切削效率，节省了机动时间数控机床的移动部件空行程运动速度快，工件装夹时间短，刀具可自动更换，辅助时间比普通机床大为减少数控机床更换被加工零件时几乎不需要重新调整机床，节省了工件安装调整时间6经济效益好数控机床加工零件可节省划线工时，减少调整、加工和检验时间，节省直接生产费用，一般不需制作专用夹具，节省了工艺装备费用；数控机床加工精度稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降。

7有利于生产管理的现代化数控机床使用数字信号与标准代码处理、传递信息，特别是在数控机床上使用计算机控制，为计算机辅助设计、制造、管理一体化奠定基础四）数控车床的加工范围数控车床主要用于轴套类、盘盖类等回转体零件的加工，如完成各种内外圆柱面、圆锥面、圆柱螺纹、圆锥螺纹、切槽、钻孔、绞孔等的加工特别适合于复杂形状零件或中、小批量零件的加工二、数控车床的操作面板二、数控车床的操作面板（一）FANUC 0i Mate-TC 系统数控车床面板功能1．CRT/MDI 数控操作面板图 1-6 FANUC 0i Mate-TC 系统数控车床面板功能各键的符号及用途如下：（1）数字/字母键数字/字母键用于输入数据到输入区域，系统自动判别取字母还是取数字字母和数字键通过上档键切换输入2）编辑键替换键 用于输入的数据替换光标所在的数据插入键 把输入区之中的数据插入到当前光标之后的位置删除键 删除光标所在的数据；删除一个程序或者删除全部程序取消键 消除输入区内的数据上档键回车换行键 结束一行程序的输入并且换行3）功能键显示位置页面显示位置有三种方式，用 PAGE 按键选择程序显示与编辑画面参数输入页面。

按第一次进入坐标系设置页面，按第二次进入刀具补偿参数页面进入不同的页面以后，用 PAGE 键切换系统参数页面信息页面，如“报警”信息图形参数设置页面帮助键（4）翻页键和 （5）光标移动键上移， 下移； 左移； 右移6）输入键输入键复位键2．机床操作面板图 1-7 FANUC 0i Mate-TC 系统数控车床面板功能AUTO 键，进入自动加工模式编辑键，用于直接通过操作面板输入数控程序和编辑程序MDI 键，用于直接通过操作面板输入数控程序和编辑程序REF 键，通过手动回机床参考点步进增量方式机床锁住快速进给键手动进给键三、数控车床的坐标系和各原点三、数控车床的坐标系和各原点（一）数控车床的坐标系数控机床标准坐标系是一个右手直角笛卡尔坐标系基本坐标轴为 X，Y，Z 直角坐标，大拇指指向 X 轴正向；食指指向 Y 轴正向；中指指向 Z 轴正向，Z 轴与车床主导轨平行1、坐标轴和运动方向的命名原则（1）机床的运动是指刀具和工件之间的相对运动，不管机床的具体结构是哪个运动哪个静止，在确定坐标系时一律假定工件是静。