数控技术基础

实训课题一：数控技术基础目的和要求：了解数控机床的工作原理；了解数控车车床的基本组成部分；熟悉数控车床坐标系规定；工具和设备：数控机床教学方法：四段教学法实训课时：2课时实训内容：一、机床坐标轴为简化编程和保证程序的通用性，对数控机床的坐标轴和方向命名制订了统一的标准，规定直线进给坐标轴用X，Y，Z表示，常称基本坐标轴。

X，Y，Z 坐标轴的相互关系用右手定则决定，图中大姆指的指向为X 轴的正方向，食指指向为Y轴的正方向，中指指向为Z 轴的正方向。

围绕X，Y，Z轴旋转的圆周进给坐标轴分别用A，B，C表示，根据右手螺旋定则，如图所示，以大姆指指向+X，+Y，+Z 方向，则食指、中指等的指向是圆周进给运动的+A，+B，+C方向。

数控机床的进给运动，有的由主轴带动刀具运动来实现，有的由工作台带着工件运动来实现。

上述坐标轴正方向，是假定工件不动，刀具相对于工件做进给运动的方向。

如果是工件移动则用加“′”的字母表示，按相对运动的关系，工件运动的正方向恰好与刀具运动的正方向相反，即有：+ X =- X′, + Y =- Y′, + Z =- Z′，+ A =- A′, + B =- B′, + C =- C′同样两者运动的负方向也彼此相反。

机床坐标轴的方向取决于机床的类型和各组成部分的布局，对车床而言：——Z 轴与主轴轴线重合，沿着Z 轴正方向移动将增大零件和刀具间的距离；——X 轴垂直于Z 轴，对应于转塔刀架的径向移动，沿着X轴正方向移动将增大零件和刀具间的距离；——Y 轴(通常是虚设的)与X 轴和Z 轴一起构成遵循右手定则的坐标系统。

二、机床坐标系、机床零点和机床参考点机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点称为机床原点或机床零点。

在机床经过设计、制造和调整后，这个原点便被确定下来，它是固定的点。

数控装置上电时并不知道机床零点，为了正确地在机床工作时建立机床坐标系，通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床参考点（测量起点），机床起动时，通常要进行机动或手动回参考点，以建立机床坐标系。

机床参考点可以与机床零点重合，也可以不重合，通过参数指定机床参考点到机床零点的距离。

机床回到了参考点位置，也就知道了该坐标轴的零点位置，找到所有坐标轴的参考点，CNC 就建立起了机床坐标系。

机床坐标轴的机械行程是由最大和最小限位开关来限定的。

机床坐标轴的有效行程范围是由软件限位来界定的，其值由制造商定义。

机床零点（OM）、机床参考点（Om）、机床坐标轴的机械行程及有效行程的关系如下：三、工件坐标系、程序原点和对刀点工件坐标系是编程人员在编程时使用的，编程人员选择工件上的某一已知点为原点（也称程序原点），建立一个新的坐标系，称为工件坐标系。

工件坐标系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐标系所取代。

工件坐标系的原点选择要尽量满足编程简单，尺寸换算少，引起的加工误差小等条件。

一般情况下，程序原点应选在尺寸标注的基准或定位基准上。

对车床编程而言，工件坐标系原点一般选在，工件轴线与工件的前端面、后端面、卡爪前端面的交点上。

对刀点是零件程序加工的起始点，对刀的目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置，对刀点可与程序原点重合，也可在任何便于对刀之处，但该点与程序原点之间必须有确定的坐标联系。

总结与考评：1、机床坐标系，2、数控机床的几个重要点学习资料：机床操作说明书资料索引：王梦主编《机床数控技术应用实习指导》思考题：根据实物正确说出数控车床的各部分组成，并简要说出它们的作用。

实训课题二：机床控制面板操作授课教师：于修君目的和要求：了解数控车床三大区域的功能；熟悉机床操作面板各按键含义；熟练掌握各功能键的操作方法。

工具和设备：数控机床、刀具。

教学方法：四段教学法实训课时：4课时实训内容：一、机床控制面板介绍标准机床控制面板的大部分按键（除急停按钮外）位于操作台的下部，急停按钮位于操作台的右上角。

机床控制面板用于直接控制机床的动作或加工过程控制面板的操作，一般可划分为：屏幕显示区，编程区，机床操作区以及屏幕下公共软键。

二、返回机床参考点控制机床运动的前提是建立机床坐标系，为此系统接通电源复位后首先应进行机床各轴回参考点操作方法如下：(1) 如果系统显示的当前工作方式不是回零方式，按一下控制面板上面的回零按键确保系统处于回零方式(2) 根据X 轴机床参数“回参考点方向”，按一下+X按键，X 轴刀架自动回到参考点后+X，按键内的指示灯亮。

3) 用同样的方法使用+Z 按键，使Z 轴回参考点，所有轴回参考点后即建立了机床坐标系。

三、急停机床运行过程中在危险或紧急情况下按下急停按钮CNC 即进入急停状态伺服进给及主轴运转立即停止工作控制柜内的进给驱动电源被切断松开急停按钮左旋此按钮自动跳起CNC 进入复位状态解除紧急停止前先确认故障原因是否排除且紧急停止解除后应重新执行回参考点操作以确保坐标位置的正确性注意在上电和关机之前应按下急停按钮以减少设备电冲击四、机床手动操作手动操作主要包括如下一些内容：手动移动机床坐标轴点动增量手摇、手动控制主轴启停点动、机床锁住刀位转换、卡盘松紧、冷却液启停等“手动方式”下的操作。

1、坐标轴移动按一下手动按键指示灯亮系统处于手动方式，可移动机床坐标轴。

(1) 按压+X 或-X 按键，X 轴将产生正向或负向连续移动。

(2) 松开+X 或-X 按键，X 轴即减速停止。

用同样的操作方法使用+Z 、-Z 按键，可使Z 轴产生正向或负向连续移动。

在手动方式下，同时按压X 、Z 方向的轴手动按键，能同时手动连续移动X Z 坐标轴。

2、快速移动在手动动进给时，若同时按压“快进”按键则产生相应轴的正向或负向快速运动。

3、手动进给速度选择在手动进给时，进给速率为系统参数最高快移速度的1/3乘以进给修调选择的进给倍率。

手动快速移动的速率为系统参数“最高快移速度”乘以快速修调选择的快移倍率。

按压进给修调或快速修调右侧的“100% ”（按键指示灯亮），进给或快速修调倍率被置为100%。

按一下“+ ”按键修调倍率递增5% ，按一下“- ”按键修调倍率递减5%。

4、手摇进给当手持单元的坐标轴选择波段开关置于X Y Z 档，对车床而言只有X Z 有效时按一下控制面板上的“增量”按键，系统处于手摇进给方式，可手摇进给机床坐标轴(下面以手摇进给X 轴为例说明)。

(1) 手持单元的坐标轴选择波段开关置于X 档(2) 顺时针/逆时针旋转手摇脉冲发生器一格可控制X 轴向正向或负向移动一个增量，用同样的操作方法使用手持单元可以控制Z 轴向正向或负向移动一个增量值，手摇进给方式每次只能增量进给1 个坐标轴。

5、手摇倍率选择手摇进给的增量值（手摇轮）每转一格的移动量，由手持单元的增量倍率波段开关X1、X10、X100 控制增量倍率波段开关的位置和增量值的对应关系，即为0.001毫米、0.01毫米、0.1毫米。

6、主轴控制主轴手动控制由机床控制面板上的主轴手动控制按键完成。

主轴正转：在手动方式下，按一下主轴“正转”按键（指示灯亮），主电机以机床参数设定的转速正转。

主轴反转：在手动方式下，按一下主轴“反转”按键（指示灯亮），主电机以机床参数设定的转速反转。

主轴停止：在手动方式下，按一下主轴“停止”按键（指示灯亮），主电机停止运转。

注意：主轴正转、主轴反转、主轴停止这几个按键互锁，即按一下其中一个指示灯亮，其余两个会失效指示灯灭。

7、机床锁住机床锁住禁止机床所有运动。

在手动运行方式下，按一下机床锁住按键指示灯亮，再进行手动操作系统继续执行显示屏上的坐标轴位置信息变化，但不输出伺服轴的移动指令，所以机床停止不动，避免在编程或其他操作中，因误操作而启动机床。

8、刀位转换在手动方式下，按“刀位选择键”选刀，按一下“刀位转换按键”转塔刀架转动到被选择的刀位。

9、冷却启动与停止在手动方式下，按一下“冷却”按键冷却液开，默认值为冷却液关，再按一下又为冷却液关，如此循环。

总结与考评：1、面板操作，2、在不同工作方式下启动机床等操作学习资料：机床操作说明书资料索引：王梦主编《机床数控技术应用实习指导》思考题：1、写出不同工作方式下各功能键的操作顺序2、说出各功能键的含义及作用实训课题三：零件程序的编制授课教师：于修君目的和要求：熟悉程序的基本结构；熟记指令含义和格式，掌握数控车程序的编制方法。

工具和设备：教学方法：四段教学法实训课时：4课时实训内容：一、零件程序结构一个零件程序是一组被传送到数控装置中去的指令和数据。

一个零件程序是由遵循一定结构、句法和格式规则的若干个程序段组成的，而每个程序段是由若干个指令字组成的。

1、指令字的格式一个指令字是由地址符(指令字符)和带符号（如定义尺寸的字）或不带符号（如准备功能字G 代码）的数字数据组成的。

程序段中不同的指令字符及其后续数值确定了每个指令字的含义。

在数控程序段中包含的主要指令字符如表所示。

2、程序段的格式一个程序段定义一个将由数控装置执行的指令行。

程序段的格式定义了每个程序段中功能字的句法，如图所示。

3、程序的文件名CNC 装置可以装入许多程序文件，以磁盘文件的方式读写。

文件名格式为：O××××(地址O 后面四位数字，即0000-9999)本系统通过调用文件名来调用程序，进行加工或编辑。

4、程序的一般结构一个零件程序必须包括起始符和结束符。

一个零件程序是按程序段的输入顺序执行的，而不是按程序段号的顺序执行的，但书写程序时，建议按升序书写程序段号。

O1323程序名%1323引导语句，N10 T0101刀具N20 G95 S600 M03转速、转向N30 G00 X42 Z3快速定位N40 G00 X38N50 G01 Z-36 F0.2直线插补N60 G01 X41N70 G00 X100 Z100N80 M05主轴停N90 M30主程序结束二、HNC-21/22T 数控系统的编程指令体系1、辅助功能M 代码辅助功能由地址字M 和其后的一或两位数字组成，主要用于控制零件程序的走向，以及机床各种辅助功能的开关动作。

M 功能有非模态M 功能和模态M 功能二种形式。

非模态M 功能(当段有效代码) ：只在书写了该代码的程序段中有效；模态M 功能(续效代码)：一组可相互注销的M 功能，这些功能在被同一组的另一个功能注销前一直有效。

模态M 功能组中包含一个缺省功能（见表3.1），系统上电时将被初始化为该功能。

另外，M 功能还可分为前作用M 功能和后作用M 功能二类。

前作用M 功能：在程序段编制的轴运动之前执行；后作用M 功能：在程序段编制的轴运动之后执行。

华中世纪星HNC-21T 数控装置M指令功能：2、主轴功能S主轴功能S 控制主轴转速，其后的数值表示主轴速度，单位为转/每分钟(r/min)。