第四章：机床的基本操作方法

机床的基本操作方法
1．手动回参考点
参考点是用于确立机床坐标系的参照点，也是用于对各机械位置进行精度校准的点。

当机床因意外断电、紧急制动等原因停机而重启动时,每次开机启动后，都应该先对机床各轴进行手动回参考点的操作，重新进行一次位置校准。

手动回参考点的操作步骤如下：
（1）确保机床通电并启动完成，将机床操作面板上的工作方式开关置于手动回参考点的位置上。

（2）分别按压+X、+Y、+Z轴移动方向按钮一下，则系统即控制机床自动往参考点位置处快速移动，当快到达参考点附近时，各轴自动减速，再慢慢趋近直至到达参考点后停下。

（3）到达参考点后，机床面板上回参考点指示灯点亮。

此时显示屏上显示参考点在机床坐标系中的坐标为（0，0，0）。

本机床参考点与机床各轴行程极限点（机床原点）是接近重合的，参考点就在行程极限点内侧附近。

如果在回参考点之前，机器已经在参考点位置之外，则必须先手动移至内侧后再进行回参考点的操作。

否则就会引发超程报警。

当方式开关不在回参考点位置上时，各轴往参考点附近移动时将不会自动减速，到达时就可能滑出参考点或行程极限的边界之外，并引发超程报警。

2．手动连续进给
将面板上的方式开关拨到“手动”位置后，按压轴移动方向按钮（+X、-X、+Y、-Y、+Z、-Z）之一，各轴将分别在相应的方向上产生连续位移，直到松开手为止，若要调节移动速度，可旋动进给速度修调倍率开关。

则实际移动速度可使用进给倍率调整。

快速进给：
将开关拨到“快速进给”位置后，按压轴移动方向按钮(+X、−X、等)之一，各轴将分别在相应的方向上产生连续位移，直到松开手为止。

转动【快速进给倍率】旋钮可以调整快速进给的速度，可将快速移动比率从F0到F100%。

在100%时，速度为X,Y:24000mm/min，Z:18000mm/min。

3．MDI操作
MDI是指命令行形式的程序执行方法，它可以从计算机键盘接受一行程序指令，并能立即执行。

采用MDI操作可进行局部范围的修整加工以及快速精确的位置调整。

MDI操作的步骤如下：
（1）模式选择旋钮放到MDI下，按【程式】键切换到MDI子菜单下。

屏幕显示如图3-6所示画面
（2）画面的正文显示区显示的是系统当前的模态数据。

命令行出现光标，等待键入MDI 程序指令
（3）可用键盘在光标处输入整段程序(如G90 G01 X10.0 Y10.0 Z10.0 F100)，也可一个功能字一个功能字地输入，输完后按输入键，则各功能字数据存入相应的地址，且显示在正文区对应位置处。

（4）全部指令数据输入完毕后，按压操作面板上的“循环启动”按钮，即可开始执行MDI 程序功能。

若MDI程序运行中途需要停止运行，可按暂停键。

当一个MDI程序运行完成后，系统将自动清除刚执行的功能数据，等待输入下一个
运行程序段。

若系统当前的模态与欲输入的指令模态相同，则可不输入。

在按输入键之前发现输入数据有误，可用CAN键进行删除修改。

若按输入后发现某功能字数据有误，则可重新输入该功能字的正确数据并替换进行更新。

FANUC—Oi操作
3.2.2 钻铣用刀具及对刀
1．钻铣用刀具
在数控铣床上所能用到的刀具按切削工艺可分为三种：
（1）钻削刀具：分小孔钻头、短孔钻头（深径比≤5）、深孔钻头（深径比＞6，可高达100以上）、枪钻、丝锥、铰刀等。

（2）镗削刀具：分镗孔刀（粗镗、精镗）、镗止口刀等。

（3）铣削刀具：分面铣刀、立铣刀、三面刃铣刀等。

若按安装联接型式可分为套装式（带孔刀体需要通过芯轴来安装）、整体式（刀体和刀杆为一体）、机夹式可转位刀片（采用标准刀杆体）等。

除具有和主轴锥孔同样锥度刀杆的整体式刀具可与主轴直接安装外，大部分钻铣用刀具都需要通过标准刀柄夹持转接后与主轴锥孔联接。

如图3-7所示，刀具系统通常由拉钉、刀柄、钻铣刀具等组成。

2．对刀
数控铣床的对刀内容包括基准刀具的对刀和各个刀具相对偏差的测定两部分。

对刀时，先从某零件加工所用到的众多刀具中选取一把作为基准刀具，进行对刀操作，再分别测出其它各个刀具与基准刀具刀位点的位置偏差值，如长度、直径等。

这样就不必对每把刀具都去做对刀操作。

如果某零件的加工，仅需一把刀具就可以的话，则只要对该刀具进行对刀操作即可。

如果所要换的刀具是加工暂停时临时手工换上的，则该刀具的对刀也只需要测定出其与基准刀具刀位点的相对偏差，再将偏差值存入刀具数据库即可。

有关多把刀具偏差设定及意义，将在刀具补偿内容中说明，下面仅对基准刀具的对刀操作进行说明。

当工件以及基准刀具（或对刀工具）都安装好后，可按下述步骤进行对刀操作。

先将方式开关置于“回参考点”位置，分别按+X、+Y、+Z方向按键令机床进行回参考点操作，此时屏幕将显示对刀参照点在机床坐标系中的坐标，若机床原点与参考点重合，则坐标显示为（0，0，0）。

（1）以毛坯孔或外形的对称中心为对刀位置点
①以定心锥轴找小孔中心
如图3-8所示，根据孔径大小选用相应的定心锥轴，手动操作使锥轴逐渐靠近基准孔的中心，手压移动Z轴，使其能在孔中上下轻松移动，记下此时机床坐标系中的X、Y坐标值，即为所找孔中心的位置。

②用百分表找孔中心
如图3-9所示，用磁性表座将百分表粘在机床主轴端面上，手动或低速旋转主轴。

然后手动操作使旋转的表头依X、Y、Z的顺序逐渐靠近被测表面，用步进移动方式，逐步降低步进增量倍率，调整移动X、Y位置，使得表头旋转一周时，其指针的跳动量在允许的对刀误差内（如0.02mm），记下此时机床坐标系中的X、Y坐标值，即为所找孔中心的位置。

③用寻边器找毛坯对称中心
将电子寻边器和普通刀具一样装夹在主轴上，其柄部和触头之间有一个固定的电位差，当触头与金属工件接触时，即通过床身形成回路电流，寻边器上的指示灯就被点亮。

逐步降低步进增量，使触头与工件表面处于极限接触（进一步即点亮，退一步则熄灭），即认为定位到工件表面的位置处。

如图3-10所示，先后定位到工件正对的两侧表面，记下对应的X1、X2、Y1、Y2坐标值，则对称中心在机床坐标系中的坐标应是（（X1+X2）/2，（Y1+Y2）/2）。

（2）以毛坯相互垂直的基准边线的交点为对刀位置点
如图3-11所示，使用寻边器或直接用刀具对刀。

①按X、Y轴移动方向键，令刀具或寻边器移到工件左（或右）侧空位的上方。

再让刀具下行，最后调整移动X轴，使刀具圆周刃口接触工件的左（或右）侧面，记下此时刀具在机床坐标系中的X坐标x a。

然后按X轴移动方向键使刀具离开工件左（或右）侧面。

②用同样的方法调整移动到刀具圆周刃口接触工件的前（或后）侧面，记下此时的Y坐标y a。

最后让刀具离开工件的前（或后）侧面，并将刀具回升到远离工件的位置。

③如果已知刀具或寻边器的直径为D，则基准边线交点处的坐标应为（x a+D/2，y a+D/2）。

（3）刀具Z向对刀
当对刀工具中心（即主轴中心）在X、Y方向上的对刀完成后，可取下对刀工具，换上基准刀具，进行Z向对刀操作。

Z向对刀点通常都是以工件的上下表面为基准的，这可利用Z 向设定器进行精确对刀，其原理与寻边器相同。

如图3-12所示，若以工件上表面为Z=0的工件零点，则当刀具下表面与Z向设定器接触致指示灯亮时，刀具在工件坐标系中的坐标应为Z=100，即可使用G92Z100.0来声明。

如图3-11所示，假定编程原点（或工件原点）预设定在距对刀用的基准表面距离分别为x b，y b，z b的位置处。

若将刀具刀位点置于对刀基准面的交汇处，则此时刀具刀位点在工件坐标系中的坐标为（x b，y b，z b），如前所述，其在机床坐标系中的坐标应为（x a+D/2，y a+D/2，z a）。

此时若用MDI执行G92 Xx b Yy b Zz b，即可建立起所需的工件坐标系。

另外，也可先将刀具移到某一位置处，记下此时屏幕上显示的该位置在机床坐标系中的坐标值，然后换算出此位置处刀具刀位点在工件坐标系中的坐标，再将所算出的X、Y、Z坐标值填入程序中G92指令内，在保持当前刀具位置不移动的情况下去运行程序，同样可达到对刀的目的。

实际操作中，当需要用多把刀具加工同一工件时，常常是在不装刀具的情况下进行对刀的。

这时常以刀座底面中心为基准刀具的刀位点先进行对刀，然后分别测出各刀具实际刀位点相对于刀座底面中心的位置偏差，填入刀具数据库即可，执行程序时由刀具补偿指令功能来实现各刀具位置的自动调整。

3.2.3 机床坐标系统的设定
1．参考点与机床坐标系
有关数控铣床坐标轴方向的确定已在第一章进行过说明，本节仅就ZJK7532-1型数控钻铣床稍作说明。

该铣床是一立式铣床，XY平面内的运动是由工作台拖板移动实现的，Z轴方向则是由刀具主轴上下移动来实现的。

当按压+X轴方向键时产生的运动是工作台拖板向左移动，按压+Y 轴方向键所产生的运动是工作台拖板向前移动，亦相当于是刀具相对工作台（工件）向后移动。

按压+Z轴方向键产生的运动就是刀具主轴向上移动（远离工作台面）。

各轴行程极限由挡铁及其行程开关位置确定。

大多数数控铣床都将参考点设定在各轴正向行程极限处，通常位于行程极限开关的内侧。

但参考点位置的设定并没有统一的标准，各厂家可根据需要将其设定在某一固定位置。

比如XK5040A型数控铣床的参考点就设在各轴向行程中间的位置上，ZJK7532-1型数控钻铣床的Y、Z轴向参考点均设在对应轴的正向行程极限处，而X轴向参考点的位置则有的设在正向行程极限处，有的却设在负向行程极限处。

然而不管厂家怎样地设置，参考点的位置在出厂时就应已调整并固定好，用户不得随意改动，否则加工运行精度将无法保证。

当经过手动回参考点后，屏幕即显示此时机床原点的坐标（0，0，0），即该铣床的参考点与机床原点重合（当然实际机床中，也有的参考点与机床原点并不重合，此类机床在参考点处的机床坐标显示就不是0）。

对参考点为正向行程极限的机床而言，工作区内的刀位点在机床坐标系的坐标均为负值，对参考点为负向行程极限的轴来说，正常工作区内的点在机床坐标系中该轴对应的坐标均为正值。

2．工件坐标系
机床的工件坐标系各坐标轴的方向和机床坐标系一致，工件坐标系可通过执行程序指令G92 X Y Z 来建立或用G54~G59指令来预置。

（1）用G92指令建立工件坐标系
格式：G92 X Y Z
G92指令的意义就是声明当前刀具刀位点在工件坐标系中的坐标，以此作参照来确立工件原点的位置。

若已将各轴移到工作区内某位置，其屏幕显示当前刀具在机床坐标系中坐标为（x1，y1，z1），此时如果用MDI操作方式执行程序指令G92 X0 Y0 Z0，就会在系统内部建立工件坐标系，屏幕上将显示出工件原点在机床坐标系中的坐标为（x1，y1，z1），按F9显示方式→坐标系→工件坐标系，将正文区切换到显示工件坐标系，则显示当前刀具在工件坐标系中的坐标为（0，0，0）；如果执行程序指令G92 X x2 Y y2 Z z2，则显示出工件原点在机床坐标系中的坐标为（x1-x2，y1-y2，z1-z2），切换到工件坐标系显示，则显示当前刀具在工件坐标系中的坐标为（x2，y2，z2）。

在整个程序运行时执行G92指令的结果和此一样，再执行G92指令时又将建立新的工件坐标系。

如前所述，在执行含G92指令的程序前，必须进行对刀操作，确保由G92指令建立的工件坐标系原点的位置和编程时设定的程序原点的位置一致。

（2）用G54~G59来预置设定工件坐标系
在机床控制系统中，还可用G54~G59指令在6个预定的工件坐标系中选择当前工件坐标系。

当工件尺寸很多且相对具有多个不同的标注基准时，可将其中几个基准点在机床坐标系中的坐标值通过MDI方式预先输入到系统中，作为G54~G59的坐标原点，系统将自动记忆这些点。

一旦程序执行到G54~G59指令之一，则该工件坐标系原点即为当前程序原点，后续程序段中的绝对坐标均为相对此程序原点的值。

例如图3-13所示从A-B-C-D行走路线，可编程如下：
N10 G54 G00 G90 X30.0 Y40.0 快速移到G54中的A点
N15 G59 将G59置为当前工件坐标系
N20 G00 X30.0 Y30.0 移到G59中的B点
N25 G52 X45.0 Y15.0 在当前工件坐标系G59中建立局部坐标系G52
N30 G00 G90 X35.0 Y20.0 移到G52中的C点
N35 G53 X35.0 Y35.0 移到G53（机械坐标系）中的D点
...
执行N10程序段时，系统会先选定G54坐标系作为当前工件坐标系，然后再执行G00移动到该坐标系中的A点。

执行N15程序段时，系统又会选择G59坐标系作为当前工件坐标系。

执行N20时，机床就会移到刚指定的G59坐标系中的B点。

执行N25时将在当前工件坐标系G59中建立局部坐标系G52，G52后所跟的坐标值是G52的原点在当前坐标系中的坐标。

执行N30时，刀具将移到局部坐标系G52中的C点。

G53是直接按机床坐标系编程，执行N35时，将移到机床坐标系中的D点。

但G53指令只对本程序段有效，后续程序段如不指定其它坐标系的话，当前有效坐标系还是属于G59中的局部坐标系G52。

予置工件坐标系G54~G59的设定可在MDI方式菜单中选按“坐标系F3”，切换到工件坐标系G54设定屏幕，如果欲将当前位置点设为G54的零点，可根据屏幕右上角显示的当前点在机床坐标系中的坐标值数据，在MDI命令行输入该数值后回车，则屏幕显示如图3-14所示。

如要予置G55~G59，可使用翻页键切换到相应的页面，再在MDI命令行输入其原点坐标即可。

工件原点预置好后，可按“F5重新对刀”，系统自动切换到MDI操作屏，键入G54后按循环启动执行，则当前工件坐标系就切换到了G54，同样可以将G55、G56~G59等置为当前工件坐标系，右下部“工件坐标零点”处也将随着显示当前工件原点在机床坐标系中的坐标。

关于G54~G59指令与G92指令在使用上的差别，第2章2.2.2中已有介绍，在此不再赘述。

一般地，G92不要和G54~G59混用。

如果需要察看当前刀具的坐标位置数据，可随时按F9弹出显示方式选择的上托菜单，从中选择“坐标系”项，回车后再选择所需要的坐标方式（机床坐标/ 工件坐标/ 相对坐标）并回车，则在屏幕右上部的坐标数据显示区就可看到所需的结果。

若正文区已处于大字符坐标数据显示方式，则其坐标数据方式也同样随着改变。

如果按F9后选择的是“坐标值”项，则还可获得“指令位置/实际位置/剩余进给/跟踪误差/负载电流”等数据内容显示的选择。

3．图形跟踪显示
在实际加工及程序空运行校验时，常常会希望看到加工轨迹的跟踪显示，这也可按F9功能进行选择。

在弹出菜单中选择“显示模式”菜单项并回车后，可按需要选择“三维图形/XY 平面/ZX平面/YZ平面/图形联合显示”等。

如图3-15所示是图形联合跟踪显示的效果。

第三章零件程序的输入、编辑和存储
3.1 新程序的注册
向NC的程序存储器中加入一个新的程序号的操作称为程序注册，操作方法如下：
1)方式选择开关置“程序编辑”位。

2)程序保护钥匙开关置“解除”位。

3)按PROGRAM键。

4)键入地址O（按O键）。

5)键入程序号（数字）。

6)按INSERT键。

3.2 搜索并调出程序
有两种方法。

第一种：
1)方式选择开关置“程序编辑”或“自动运行”位。

2)按PROGRAM键。

3)键入地址O（按O键）。

4)键入程序号（数字）。

5)按向下光标键（标有CURSOR的↓键）
6)搜索完毕后，被搜索程序的程序号会出现在屏幕的右上
角。

如果没有找到指定的程序号，会出现报警。

第二种方法：
1)方式选择开关置“程序编辑”位。

2)按PROGRAM键。

3)键入地址O（按O键）。

按向下光标键（标有CURSOR的↓键），所有注册的程序会依次被显示在屏幕上。

3.3 插入一段程序
该功能用于输入或编辑程序，方法如下：
1)用6.2节所述方法调出需要编辑或输入的程序。

2)使用翻页键（标有PAGE的↑↓键）和上下光标键（标
有CURSOR的↑↓键）将光标移动到插入位置的前一个
词下。

3)键入需要插入的内容。

此时键入的内容会出现在屏幕下
方，该位置被称为输入缓存区。

4)按INSERT键，输入缓存区的内容被插入到光标所在的
词的后面，光标则移动到被插入的词下。

当输入内容在输入缓存区时，使用CAN键可以从光标所在位置起一个一个地向前删除字符。

程序段结束符“；”使用EOB键输入。

3.4 删除一段程序
1)用6.2节所述方法调出需要编辑或输入的程序。

2)使用翻页键（标有PAGE的↑↓键）和上下光标键（标
有CURSOR的↑↓键）将光标移动到需要删除内容的第
一个词下。

3)键入需要删除内容的最后一个词。

4)按DELETE键，从光标所在位置开始到被键入的词为止
的内容全部被删除。

不键入任何内容直接按DELETE键将删除光标所在位置的内容。

如果被键入的词在程序中不只一个，被删除的内容到距离光标最近的一个词为止。

如果键入的是一个顺序号，则从当前光标所在位置开始到指定顺序号的程序段都被删除。

键入一个程序号后按DELETE键的话，指定程序号的程序将被删除。

3.5 修改一个词
1)用6.2节所述方法调出需要编辑或输入的程序。

2)使用翻页键（标有PAGE的↑↓键）和上下光标键（标
有CURSOR的↑↓键）将光标移动到需要被修改的词下。

3)键入替换该词的内容，可以是一个词，也可以是几个词
甚至几个程序段（只要输入缓存区容纳得下的话）。

4)按ALTER键，光标所在位置的词将被输入缓存区的
内容替代。

3.6 搜索一个词
1)方式选择开关置“程序编辑”或“自动运行”
位。

2)调出需要搜索的程序。

3)键入需要搜索的词。

4)按向下光标键（标有CURSOR的↓键）向后搜索或按向
上光标键（标有CURSOR的↑键）向前搜索。

遇到第一
个与搜索内容完全相同的词后，停止搜索并使光标停在
该词下方。

第四章数据的显示和设定
4.1 刀具偏置值的显示和输入
1)按OFFSET键，显示出刀具偏置页面（如果显示的不是
刀具偏置可以再按软件键“补偿”）
2)使用翻页键（标有PAGE的↑↓键）和上下光标键（标
有CURSOR的↑↓键）将光标移动到需要修改或需要输
入的刀具偏置号前面。

3)键入刀具偏置值。

4)按INPUT键，偏置值被输入。

按F/NO.键后键入刀具偏置号，再按INPUT键，可以直接将光标移动到指定的刀具偏置号前。

（注意NO. 键和字符L、Q、P 是复用的）。

4.2 G54~G59工件坐标系的显示和输入
1)按OFFSET键，显示出工件坐标系页面（如果显示的不
是工件坐标系可以再按软件键“坐标”）
2)使用翻页键（标有PAGE的↑↓键）和上下光标键（标
有CURSOR的↑↓键）将光标移动到需要修改或需要输
入的位置。

3)键入设定值。

4)按INPUT键，设定值被输入。