数控车床编程操作【全】

#§1-1 数控入门知识
随着科学技术和社会生产和迅速发展，机械产品日趋复杂，对机械产品和质量和生产率的要求越来越高。

在航天、造船、军工和计算机等工业中，零件精度高、形状复杂、批量小、经常改动、加工困难，生产效率低、劳动强度大，质量难以保证。

机械加工工艺过程自动化是适应上述发展特点的最重要手段。

为了解决上述问题，一种灵活、通用、高精度、高效率的“柔性”自动化生产设备------数控机床在这种情况下应运而生。

目前数控技术已做逐步普及，数控机床在工业生产中得到了广泛应用，已成为机床自动化的一个重要发展方向。

1-1-1数控定义
数控即数字控制（Numerical Control），是数字程序控制的简称。

数控车床由数字程序控制车床简称；CNC表示计算机数控车床。

数控机床加工原理是把刀具与工件的运动坐标分成最小的单位量即最小位移量，由数控系统根据工件的要求，向各坐标轴发出指令脉冲，使各坐标移动若干个最小位移量，从而实现刀具与工件的相对运动，以完成零件的加工。

数控的实质是通过特定处理方式下的数字信息（不连续变化的数字量）去自动控制机械装置进行动作，它与通过连续变化的模拟量进行的程序控制（即顺序控制），有着截然不同性质。

由于数控中的控制信息是数字化信息，而处理这些信息离不开计算机，因此将通过计算机进行控制的技术通称为数控技术，简称数控。

这里所讲的数控，特指用于机床加工的数控（即机床数控）。

1-1-2 机床数控与数控机床
机床数控是指通过加工程序编制工作，将其控制指令以数字信号的方式记录在信息介质上，经输入计算机处理后，对机床各种动作的顺序、位移量和速度实现自动控制的一门技术。

数控机床则是一种通过数字信息控制按给定的运动规律，进行自动加工的机电一体化新型加工装备。

§1-2 数控机床的用途分类
1-2-1 数控车床的用途
数控车床与卧式车床一样，也是用来加工轴类或盘类的回转体零件。

但是由于数控车床是自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、螺纹等工序的切削加工，所以数控车床特别适合加工形状复杂的轴类或盘类零件。

数控车床具有加工灵活、通用性强、能适应产品的品种和规格频繁变化的特点，能够满足新产品的开发和多品种、小批量、生产自动化的要求，因此被广泛应用于机械制造业，例如，汽车制造厂、发动机制造厂等。

数控车床约占数控机床总数的25%。

1-2-2 数控车床的分类
（1）按车床主轴位置分类：
1）立式数控车床立式数控车床简称为数控立车，其车床主轴垂直于水平面，并有一个直径很大的圆形工作台，供装夹工件用。

这类机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又分为数控水平导轨卧式车床和数控倾斜导轨卧式车床。

其倾斜导轨结构可以使车床具有更大的刚性，并易于排除切屑。

（2）按加工零件的基本类型分类：
1）卡盘式数控车床这类车床未设置尾座，适合车削盘类（含短轴类）零件。

其夹紧方式多为电动或液动控制，卡盘结构多具有可调卡爪或不淬火卡爪（即软卡爪）。

2）顶尖式数控车床这类数控车床配置有普通尾座或数控尾座，适合车削较长的轴类零件及直径不太大的盘、套类零件。

（3）按刀架数量分类：
1)单刀架数控车床普通数控车床一般都配置有各种形式的单刀架，如四工位卧式自动
转位刀架或多工位转塔式自动转位刀架。

2)双刀架数控车床
（4）按数控系统的功能分类：
1）经济型数控车床。

它一般采用步进电动机驱动形成开环伺服系统，其控制部分采用单板机或单片机来实现。

此类车床结构简单，价格低廉，无刀尖圆弧半径自动补偿和恒线速度切削等功能。

2）全功能型数控车床。

它一般采用闭环或半闭环控制系统，具有高刚度、高精度和高效率等特点。

3）车削中心。

它是以全功能型数控车床为主体，并配置刀库、换刀装置、分度装置、铣削动力头和机械手等，实现多工序复合加工的机床，在工件一次安装后，它可完成回转零件的车、铣、钻、铰、攻螺纹等多种加工工序，其功能全面，但价格较高。

4）FMC车床。

它实际上是一个由数控车床、机器人等构成的柔性加工单元。

它能实现工件搬运、装卸的自动化和加工调整准备的自动化。

（5）其它分类方法
按数控系统的不同控制方式等指标，数控车床可以分很多种类，如直线控制数控车床、两主轴控制数控车床等；按特殊或专门工艺性能可分为螺纹数控车床、活塞数控车床一类的。

§1-3 数控车床的特点与发展
1、高精度数控车床控制系统的性能在不断提高，机械结构在不断完善，机床精度也在
日益提高。

2、高效率随着新刀具材料的应用和机床结构的完善，数控车床的加工效率、主轴转速、
传动功率不断提高，使得新型数控车床的空运行时间大为缩短。

其加工效率
比卧式车床高2~5倍。

加工零件形状复杂，越体现出数控车床的高效率加工
特点。

3、高柔性数控车床具有高柔性，适应70%以上的多品种、小批量零件的自动加工。

4、高可靠性随着数控系统的性能提高，数控机床的无故障时间迅速提高。

5、工艺能力强数控车床既能用于粗加工又能用于精加工，可以在一次装夹中完成其全部或
大部分工序。

6、模块化设计数控车床的制造采用模块化原则设计。

现在数控车床的技术还在不断向前发展着。

数控车床发展趋势如下：随着数控系统、机床结构和刀具材料的技术发展，数控车床将向高速化发展，进一步提高主轴转速、转位换刀速度以及刀架快速移动；工艺和工序将更加复合化和集中化；数控车床向多主轴、多刀架加工方向发展；为实现长时间无人化全自动操作，数控车床向全自动化方向发展；机床的加工精度向更高方向发展。

同时，数控车床也向简易型发展。

如表1-1是数控系统发展的六代历史。

§1-4数控车床的组成与工作原理
数控车床由控控制介质、计算机数控装置、伺服驱动系统、辅助装置、机床部件等组成，如图1-4-1所示：
图1-4-1 数控机床的组成框图
1、控制介质
要对数控车床进行控制，就必须在人与数控机床之间建立某种联系，这种联系的中间媒介物质就是控制介质，又称信息载体。

在使用数控机床之前，先要根据工件图上规定的尺寸、形状和技术条件，编写出工件的加工程序，将加工时刀具相对工件的位置和机床的全部动作顺序，按照规定的格式和代码记录在信息载体上。

需要加工该工件时，把信息（即加工程序）输入计算机数控装置。

常用的控制介质有键盘、穿孔带、穿孔卡、磁带、磁盘等。

另外，由于计算机编程能力强大，可通过数控机床上的通信接口将计算机内的程序送入数控装置进行加工，也可将数控装置上的加工程序送回计算机保存起来。

2、计算机数控装置
数控装置是数控机床的中枢，目前绝大部分的数控机床采用微机控制，所以也称为CNC 机床。

图1-4-2点划线框中所包含部分就是数控装置，它由输入、输出、运算器、控制器、存储器等部分组成。

图1-4-2 数控装置结构框图
输入装置接收控制介质送入的加工信息代码（加工程序）。

它们经识别、译码后，送到相应的存储区，作为控制和运算的原始数据运算处理，由输出装置发出相应的控制指令和运动指令。

指令以脉冲形式输出。

3、伺服驱动系统
伺服驱动系统的作用是把来自数控装置的运动指令进行放大，驱动机床的移动部件运动，使工作台按规定轨迹移动或准确定位，加工出符合图纸要求的工件。

每个脉冲信号使机
床移动部件的位移量称为脉冲当量，用表示。

常用的脉冲当量有0.01毫米/脉冲，0.005毫米/脉冲,0.001毫米/脉冲.
伺服系统由伺服驱动电路、功率放大电路、伺服电动机、传动机构和检测反馈装置组成。

常用的伺服电动机有步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机。

伺服系统的性能是决定数控机床加工精度和生产效率的主要因素之一。

闭环控制的数控机床带有检测反馈系统，如图1-4-1虚线所示。

其作用是将机床移动的实际位置、速度参数检测出来，转换成电信号，并反馈到计算机数控装置中，使数控装置能随时判断机床的实际位置、速度是否与指令一致，并发出相应指令，修正所产生的偏差，提高加工精度。

4、辅助控制装置
辅助控制装置的作用是把计算机送来的辅助控制指令经机床接口转换成强电信号，以控制主轴电动机的起停及转速，冷却泵起停及工作台转位和换刀等动作。

5、机床
高精度和高生产率的自动化加工机床，比普通机床相应具有更好的抗振性和刚度，要求运动部件的摩擦因数要小，进给传动部件之间间隙要小。

所以其设计要求比普通机床更严格，加工制造要求更精密，并采用加强刚性、减小热变形、提高精度的设计措施。

6、反馈系统
在闭环和半闭环数控机床上，都有反馈系统。

它的作用是将机床移动的实际位置、速度参数检测出来，转换成电信号，并反馈到计算机中，使计算机能随时随地判断机床的实际位置、速度是否与指令一致，并发出指令，作相应的差值控制，补偿误差。

§1-5 数控机床的特点
1、适应性强
数控机床在生产过程中是按照数控指令进行工作的，当生产对象改变时，只需改变数控加工的程序并配备所需的生产工具，而无需改变机械部分和控制部分的硬件。

这一特点不仅满足了当前产品更新快的市场竞争需要，而且解决了单件、小批量及新产品试制的自动化生产问题。

2、能实现复杂工件的加工
数控机床几乎可以实现任意轨迹的运动和任何形状的空间曲面的加工，如螺旋桨、汽轮机叶片等空间曲面。

3、精度高，质量稳定
数控机床是按照预定的程序自动加工的，消除了操作者人为产生的误差，因而产品的生产质量十分稳定；而且数控机床的机械部分具有较高的动态精度，数控装置的脉冲当量可达0.001毫米/脉冲，还可以通过实时检测反馈修正误差或补偿获得更高的精度。

4、生产效率高
产品的生产时间主要包括工艺时间和辅助时间。

数控机床采用大功率高速度切削，缩短工艺时间；还配备自动换刀装置、检测装置及交换工作台，减少了工件的装卸次数和其他辅助时间，从而明显地提高了生产效率。

5、减轻劳动强度，改善劳动条件
数控机床在生产过程中不需要人工干预，又可在恶劣的环境下自动进行加工，从而降低了工人的劳动强度，极大地改善了劳动条件。

6、有利于生产管理的现代化
数控机床使用数字信息与标准代码处理、传递信息，有利于与计算机连接，构成由计算机控制、管理的生产系统，为产品的设计、制造及管理一体化奠定了基础。

习题一
1-1 什么叫数控？它与其他自动控制有哪些区别？
1-2 什么叫机床数控？什么叫数控机床？
1-3 试述数控车床的工作原理？
1-4 数控车床是怎样分类的？它的结构主要由哪几部分组成？
1-5 控机床的的特点主要有哪些？
CRT及键盘
操作面板
§2-1操作面版说明
整个面版分为三个部分：左上角为液晶画面；右上角为功能操作部分；
在此面版下，可以进行程序的编辑、位置的显示、刀补及参数的设置等；下半部分是机床操作画面，此界面用于机床辅助功能设定，诸如主轴正反转、冷却液的开关、进给速率的调整等等一系列的功能。

2-1-1 键盘的说明
2-1-2机床操作面版
各按钮的说明
§2-2 手动操作方式
2-2-1 手动返回程序起点
1．按下【程序回零】按钮，此时屏幕右下角显示“程序回零”。

2．选择相应的移动轴，单击操作面板上的按钮以及，机床沿着程序起点方向移动。

回到程序起点后，坐标轴停止移动，返回程序起点指示灯亮。

返回程序起点结束指示灯
注：一般G50指令设置后用程序回零才能返回到程序起点；程序回零后，自动消除刀偏。

.2-2-2 手动返回参考点
1、按【机械回零】按钮，此时屏幕右下角显示“程序回零”。

2、按下手动轴向运动开关，一直到达参考点，方可松开。

机床向选择的轴向运动。

在减速点以前，机床快速移动，碰到减速开关后以FL（参数032号）的速度移动到参考点。

在快速进给期间，快速进给倍率有效。

FL速度由参数设定。

（回零方式B 选择时）3、返回参考点后，返加参考点指示灯亮
返回参考点结束指示灯
注：1．返回参考点结束时，返回参考点结束指示灯亮。

2．返回参考点结束指示灯亮时，在下列情况下灭灯。

1）从参考点移出时。

2）按下急停开关
3．参考点方向，请参照机床厂家的说明书。

2-2-3 手动连续进给
按下【手动方式】键，进入手动操作方式，这时屏幕右下角显示“手动方式”。

按下手动轴向运动开关，点击操作面板上的按钮，机床向X轴正向移动，点击，
机床向X轴负方向移动，同理，点击，，机床在Z轴方向移动，可以根据加工零件的需要，点击适当的按钮，移动机床。

按下【快速进给】键时，进行“开→关→开….”切换，当为“开”时，位于面板上部指示灯亮，关时指示灯灭。

选择开时，手动以快速速度进给。

（此按钮配合轴向运动开关使用）
点击操作面板上的和，使主轴转动，点击按钮，使主轴停止转动
注：刀具切削零件时，主轴需转动。

加工过程中刀具与零件发生非正常碰撞后（非正常碰撞包括车刀的刀柄与零件发生碰撞；铣刀与夹具发生碰撞等），系统弹出警告对话框，同时主轴自动停止转动，调整到适当位置，继续加工时需使主轴重新转动。

§2-3 单步/手轮方式
2-3-1单步进给（参数001的第五位为0时，此键为单步进给）
1. 按下【单步方式】键，选择单步操作方式，这是屏幕右下角显示“单步方式”。

2. 选择适当的移动量：，此时相应的屏幕左下角显示“手轮增量0.01”等，0.001表示进给增量为0.001mm，0.01表示进给增量为0.01mm，进给增量可在0.001mm至1mm之间切换。

3. 选择好适当的移动量后，点击操作面板上的按钮一次，机床向X轴正向移动一个点动距离，点击，机床向X轴负向以点动方式移动；点击，，机床在Z轴分别向正向和负向以点动方式移动。

可以根据加工零件的需要，点击适当的按钮，移动机床。

2-3-2手轮进给（参数001的第五位为1时，此键为单步进给）
1、按下【手轮方式】键，选择单步操作方式，这是屏幕右下角显示“手轮方式”。

2、选择适当的点动距离：，此时相应的屏幕左下角显示“手轮增量0.01”等，0.001表示进给增量为0.001mm，0.01表示进给增量为0.01mm，进给增量可在0.001mm至1mm之间切换。

3、选择好适当的移动量后，随后选择轴向按钮X方向或Z方向，在手轮上按住鼠标左键，机床向所选方向轴的负方向运动，相应的按住鼠标右键，机床向正方向运动。

（鼠标左键配合左转，右键配合右转）。

§2-4 手动辅助机能操作
1）手动换刀
手动/手轮/单步方式下，按下此键，刀架旋转换下一把刀。

2）冷却液开关
手动/手轮/单步方式下，按下此键，进行“开→关→开….”切换。

3）润滑开关
手动/手轮/单步方式下，按下此键，进行“开→关→开….”切换。

4）主轴正转
手动/手轮/单步方式下，按下此键，主轴正向转动起动。

5）主轴反转
手动/手轮/单步方式下，按下此键，主轴反向转动起动。

6）主轴停止
手动/手轮/单步方式下，按下此键，主轴停止转动。

7）主轴倍率增加，减少
增加：按一次增加键，主轴倍率从当前倍率以下面的顺序增加一挡。

50％→60％→70％→80％→90％→100％→110％→120％减少：按一次减少键，主轴倍率从当前倍率以下面的顺序递减一挡。

120％→110％→100％→90％→80％→70％→60％→50％注：相应倍率变化在屏幕左下角显示
8）快速进给倍率增加，减少
9）进给速度倍率增加，减少
§2-5 MDI方式（录入方式）
从LCD/MDI面板上输入一个程序段的指令，并可以执行该程序段。

例：G00 X200.5 Z125
1.单击【录入方式】按钮。

2.单击键，进入程序编辑窗口，按【翻页】键，选择在左上方显示右“程序段
值”的画面。

如图2-1。

图2-1
3.键入“G00”按键。

G00输入后被显示出来。

按键以前，如发现输入错误，可
按键取消，然后再次输入正确的数值。

4.以此方式，键入X200.5，按，X200.5被输入并显示出来。

键入Z125，按，Z125
被输入并显示出来。

如图2-2。

5．点击【循环起动】按钮，则开始执行所输入的程序。

图2-2 MDI窗口
§2-6 数控程序处理
2-6-1 新建数控程序
按下【编辑方式】键，进入编辑操作方式，这时屏幕右下角显示“编辑方式”。

单击操作键盘上的按钮，进入程序编辑窗口，输入地址O，然后输入程序号，按EOB键，则自动产生了一个OXXXX的程序。

如图2-3所示：
图2-3
2-6-2 程序号检索
当存储器存入多段程序时，可以通过检索的方法调出需要的程序，对其进行编辑。

检索
过程如下：单击编辑方式键
，进入编辑操作方式，然后点击按钮，进入到程序编
辑窗口，输入要检索的程序名例如“02222，然后按向下键，此时在LCD显示屏上
将显示检索程序，如图2-4所示：
2-6-3 程序的删除
1）删除指定程序
按下按钮，并点击，进入到编辑界面，此时输入要删除的程序名，例如“O1111”，并按键，则对应的程序将被删除。

2）删除全部程序
按下按钮，并点击，进入到编辑界面，输入“O-9999”，并按键，则可将所有的程序从存储器中被删除。

2-6-4字的插入、修改、删除
存入存储器中程序的内容，可以改变：
1）选择为【编辑方式】；
2）按【程序】键，显示程序画面； 3）输入要编辑的程序；
4）检索要编辑的字。

有以下两种方法（见注1） A ）用扫描（SACN ）的方法 B ）用检索字的方法 5）利用
键等编辑操作。

注：1．所谓地址是指字母；（EOB ）为单独一个字。

根据这个定义，字也是一个编辑单位；在下面关于编辑的说明中，所谓字，正确地应该说“编
辑单位”。

2．光标总是在某一编辑单位的下端，而编辑的操作也是在光标所指的编辑单位上进行的，在自动
方式下程序的执行也是从光标所指的编辑单位开始执行程序的。

将光标移动至要编辑的位置或要执行的位置称之为检索。

（1）字的检索 （A ）用扫描的方法
一个字一个字地扫描：
1） 按光标
键时
；
此时，在画面上，显示出光标。

2）按光标
键时
；
此时，在画面上，光标一个字一个字地反方向移动。

也就是说，在被选择字的地址下面，显示出光标。

3）如果持续按光标
或光标 ，则会连续自动快速移动光标。

4）按下翻页键，画面翻页，光标移至下页开头的字。

5）按上翻页键，画面翻到前一页，光标移至开头的字。

6）持续按下翻页键或上翻页键，则自动快速连续翻页。

（B）检索字的方法
从光标现在位置开始，顺方向或反方向检索指定的字。

1）用键输入地址S
2）用键输入“0”，“2”
注：1. 如果只用键输入S1，就不能检索S02。

2．检索S01时，如果只是S1就不能检索，此时必须输入S01。

3）按光标键，开始检索。

如果检索完成了，光标显示在S02的下面。

如果不是按光标键，而是按光标键，
则反方向检索。

（C）用地址检索的方法
从现在位置开始，顺方向检索指定的地址。

1）按地址键M；
2）按光标 键；
检索完成后，光标显示在M 的下面。

如果不是按光标 键，而是按光标
键，
则反方向检索。

（D ）返回到程序开头的方法
1） 方法1
按复位
键（编辑方式，选择了程序画面），当返回到开头后，在LCD 画面上，从头
开始显示程序的内容。

2） 方法2
检索程序号。

3） 方法3
（1） 置于自动方式或编辑方式； （2） 按【程序】键，显示程序画面； （3） 按地址O ； （4） 按光标 键；
（2）字的插入
（1）检索或扫描到要插入的前一个字； （2）用键输入要插入的地址。

本例中要插入T ； （3）用键输入0100； （4）按 键；
图2-5 检索到M03的画面
图2-6插入T0100后的画面 （3）字的变更
N100 X100 Z120 ； N110 S02 M03 T0100
；
（A ） 检索或扫描到要变更的字 （B ） 输入要变更的地址，本例中输入S
（C ） 用键输入数据01 （D ） 按
键，则新键入的字代替了当前光标所指的字。

如输入S01，按
键时
N100 X100 Z120 ； N110 S01 M03 T0100 ；
（4）字的删除
N100 X100 Z120 ； N110 S01 M03 T0100 ；
（A ） 检索或扫描到要删除的字 （B ） 按
键，则当前光标所指的字被删除。

N100 Z120 ； N110 S01 M03 T0100 ；
（5）多个程序的删除
从现在显示的字开始，删除到指定顺序号的程序段。

N100 X100 M03 ； S02 ; ...... N2233 S02 ; N2300 M30 ;
(A) 按地址键N
(B) 用键输入顺序号
2233
(C)按键，至N2233的程序段被删除。

光标移到下个字的地址下面。

注：键入地址和数据后，键入其它地址键时，自动插入。

键入EOB时，连同‘；’（或*）一同自动插入。

例如：键入X100；键入其它地址键时，X100，自动插入。

键入EOB，X100。

§2-7 程序的导出、导入
2-7-1 导出指定程序文件
将存储中的程序输出至文件。

点击操作面板上的【编辑方式】按钮，进入编辑模式，输入要导出的程序名称，按
键，然后在弹出的对话框输入要保存的文件名称，此时系统将把该程序输出至一个NC 文件。

2-7-2 导出所有程序文件
点击操作面板上的【编辑方式】按钮，进入编辑模式，输入“O-9999”，按
键，然后在弹出的对话框中输入要保存的文件名，此时系统将把所有的程序文件输出至一个NC文件。

2-7-3 导入指定的数控程序
将磁盘中存储的程序文件输入至数控系统。

点击操作面板上的【编辑方式】按钮，进入编辑模式，然后选择“机床”菜单下的“DNC 传送…”此时弹出“选择文件”对话框，选择所要导入的程序文件，然后在程序编辑窗口中输入一个新程序号，按【输入IN】键，这样就把指定的NC程序文件导入了数控系统中了。

§2-8 自动方式操作
2-8-1 自动/单段方式的启动
1．选择【编辑方式】，进入编辑模式。

2．导入数控程序或自行编写一段程序。

（参见“程序的导入”）。

3．点击面板上的【自动运行】方式按钮，进入自动加工方式，点击【循环启动】按钮，程序开始执行。

4．当点击操作面板上的【单程序段】按钮后，指示灯变亮系统以单段程序方式
执行，即点击一次【循环启动】按钮执行一个程序段，如果再按循环启动按钮，则执行下个程序段后，停止。

2-8-2 自动运行停止
使自动运转停止的方法有两种，一是用程序事先在要停止的地方输入停止命令，二是按操作面板上按钮使它停止。

（1）程序停（M00）
含有M00的程序段执行后，停止自动运转，与单程序段停止相同，模态信息全部被保存起来。

用CNC启动，能再次开始自动运转。

（2）程序结束（M30）
A）表示主程序结束。

B）停止自动运转，变成复位状态。

C）返回到程序的起点。

（3）数控程序在运行时，按【进给保持】键，程序停止执行；在点击【循环起动】键
，程序从暂停位置开始执行。

（4）数控程序在运行时，按下【紧急停止】按钮，数控程序中断运行，继续运行时，先要将【紧急停止】按钮松开，再按【循环启动】按钮，余下的数控程序从中断行开始作为一个独立的程序执行。

（5）复位
用LCD/MDI上的复位键，使自动运转结束，变成复位状态。

在运动中如果进行复位，则机械减速后停止。

2-8-3 检查运行轨迹（空运行）
编制程序后，可检查程序的运行轨迹是否正确。

（1）点击操作面板上的自动运行键，转入自动加工模式。