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1、第5章 FANUC系统数控车床操作,5.1 数控车床操作面板5.2 数控车床操作方法,5.1 数控车床操作面板,数控车床操作面板是由CRT/MDI操作面板和用户操作键盘组成。对于CRT/MDI操作面板只要数控系统相同，都是相同的，对于用户操作面板，由于生产厂家不同而有所不同，主要是按钮和旋钮设置方面有所不同。1 CRT/MDI操作面板 CRT/MDI操作面板是由CRT显示部分和MDI键盘构成，如图5-1所示。2 用户操作面板 用户操作面板的结构，如图5-2所示。,下一页 返回,图5-1 CRT/MDI操作面板,返回,图5-2 用户操作面板,返回,3 机床基本操作1）操作方式选择 这六个键是操作
2、方式的选择键，用于选择机床的六种操作方式。任何情况下，仅能选择一种操作方式，被选择的方式的指示灯亮。 编辑（EDIT）方式 编辑方式是输入、修改、删除、查询、检索工件加工程序的操作方式。在输入、修改、删除程序操作前，将程序保护开关打开。在这种方式下，工件程序不能运行。,上一页 下一页 返回,5.1 数控车床操作面板, 手动数据输入（MDI）方式 MDI方式主要用于两个方面，一是修改系统参数；二是用于简单的测试操作，即通过数控系统（CNC）键盘输入一段程序，然后按循环启动键执行。其操作步骤如下： 按MDI键，键指示灯亮，进入MDI操作方式。 按PROG键。 按PAGE键，显示出左上方带MDI的画
3、面。 通过CNC字符键盘输入数据的指令字，按INPUT键，在显示屏右半部分将显示出所输入的指令字。 待全部指令字输入完毕后，按循环启动键，该键指示灯亮，程序进入执行状态，执行完毕后，指示灯灭，程序指令随之删除。,上一页 下一页 返回,5.1 数控车床操作面板, 自动操作（AUTO）方式 自动操作方式是按照程序的指令控制机床连续自动加工的操作方式。自动操作方式所执行的程序在循环启动前已装入数控系统的存储器内，所以这种方式又称为存储程序操作方式。其基本步骤如下。 按自动操作方式键，选择自动操作方式； 选择要执行的程序； 按下循环启动键，自动加工开始。程序执行完毕，循环启动指示灯灭，加工循环结束；,
4、上一页 下一页 返回,5.1 数控车床操作面板, 手动操作（JOG）方式 按下手动操作方式键，键的指示灯亮，机床进入手动操作方式。这种方式下可以实现所有手动功能的操作，如主轴的手动操作、手动选刀、冷却液开关、X、Z轴的点动等。 手摇脉冲（HANDLE）进给方式 按下手摇脉冲键，该键的指示灯亮，机床处于手摇脉冲进给操作方式。操作者可以使用手轮（手摇脉冲发生器）控制刀架前后、左右移动。其速度快慢随意调节，非常适合于近距离对刀等操作。,上一页 下一页 返回,5.1 数控车床操作面板,其基本步骤如下： 根据需要选择手摇脉冲倍率1、10、100中的一个按钮，被选的倍率指示灯亮，这样手轮每刻度当量值就得以
5、确定。手摇脉冲倍率1、10、100对应值分别是0.001mm、0.01mm和0.1mm。 选择手轮进给轴（X轴或Z轴）。 顺时针或逆时针方向摇手轮。 返回参考点（ZRN）方式 按返回参考点键，键的指示灯亮，机床处于返回参考点方式操作方式。,上一页 下一页 返回,5.1 数控车床操作面板,其基本步骤如下。 按返回参考点键，键的指示灯亮。 按下“+X”轴的方向选择按钮不松开，直到 指示灯亮。 按下“+Z”轴的方向选择按钮不松开，直到 指示灯亮。2）循环启动 与进给暂停。 循环启动键在自动操作方式和手动数据输入方式（MDI）下都用它启动程序的执行。在程序执行期间，其指示等亮。 进给暂停键在自动操作和
6、MDI方式下，在程序执行期间，按下此键，其指示灯亮，程序执行被暂停。在按下循环启动键后，进给暂停键指示灯灭，程序继续执行。,上一页 下一页 返回,5.1 数控车床操作面板,3）进给倍率调整开关 在程序运行期间，可以随时利用这个开关对程序中给定的进给速度进行调整，以达到最佳的切削效果。调节范围：0%150%，但进给倍率开关正常不能放在零位。4）机床锁紧操作 按下此键，键的指示灯亮，机床锁紧状态有效。再按一次，键的指示灯灭，机床锁紧状态解除。 在机床锁紧状态下，手动方式的各轴移动操作（点动、手摇进给）只能是位置显示值变化，而机床各轴不动。但主轴、冷却、刀架照常工作。,上一页 下一页 返回,5.1
7、数控车床操作面板,在机床锁紧状态下，自动和MDI方式下的程序照常运行，位置显示值变化，而机床各轴不动。但主轴、冷却、刀架照常工作。5）试运行（空运行）操作 试运行操作是在不切削的条件下试验、检查新输入的工件加工程序的操作。为了缩短调试时间，在试运行期间进给速率被系统强制到最大值上。其操作步骤如下。 选择自动方式，调出要试验的程序。 按下试运行键，键上指示灯亮，机床试运行状态有效。 按下循环启动键，该键指示灯亮，试运行操作开始执行。,上一页 下一页 返回,5.1 数控车床操作面板,6）程序段任选跳步操作 按下此键，键的指示灯亮，程序段任选跳步功能有效。再按一次，键的指示灯灭，程序段任选跳步功能无
8、效。 在自动操作方式下，在程序段任选跳步功能有效期间，凡在程序段号N前冠有“/”符号（删节符号）的程序断，全部跳过不执行。但在程序段任选跳步功能无效期间，所有的程序段全部照常执行。 用途：在程序中编写若干特殊的程序段（如试切、测量、对刀等），将这些程序段号N前冠“/”符号，使用此程序段跳过功能可以控制机床作有选择地执行这些程序段。,上一页 下一页 返回,5.1 数控车床操作面板,7）单程序段操作 在自动方式下，按下此操作键，键的指示灯亮，单程序段功能有效。再按一下此键，其指示灯灭，单程序段功能撤消。在程序连续运行期间允许切换单程序段功能键。 在自动方式下单程序段功能有效期间，每按一次循环启动键
9、，仅执行一段程序，执行完就停下来，再按下循环启动键，又执行下一段程序。 用途：主要用于测试程序。可根据实际情况，同时运行机床锁紧、程序段跳过功能的组合。,上一页 下一页 返回,5.1 数控车床操作面板,5.1 数控车床操作面板,8）紧急停止操作 在机床的操作棉板上有一个红色蘑菇头急停按钮，如果发生危险情况时，立即按下急停按钮，机床全部动作停止并且复位，该按钮同时自锁，当险情或故障排除后，将该按钮顺时针旋转一个角度即可复位。,上一页 返回,5.2 数控车床操作方法,5.2.1 数控车床操作流程1 开机开机的步骤如下： 合上数控车床电气柜总开关，机床正常送电。 接通操作面板电按钮，给数控系统上电。
10、如果机床启动一切正常，CRT显示屏显示如图5-3所示的画面。2 返回参考点操作 正常开机后，首先应完成返回参考点操作。因为机床断电后就失去对各坐标轴位置的记忆，所以接通电源后，必须让各坐标轴返回参考点。 机床返回参考点后，要通过手动操作（JOG）方式，分别按下“方向键”中X轴负向键和Z轴负向键，使刀具回到换刀位置附近。,下一页 返回,图5-3 启动画面,返回,3 车床手动操作 通过数控车床面板的手动操作，可以完成主轴旋转、进给运动、刀架转位、冷却液开/关等动作，检查机床状态，保证机床正常工作。4 输入工件加工程序 选择编辑方式（EDIT）和功能键（PROG）进入加工程序编辑画面，按照系统要求完
11、成加工程序的输入，并检查输入无误。5 刀具和工件装夹 根据加工要求，合理选择加工刀具，刀具安装时，要注意刀具伸出刀架的长度。选择合适工装夹具，完成工件的装夹，并用百分表等进行找正。,上一页 下一页 返回,5.2 数控车床操作方法,6 对刀 手动选择各刀具，用试切法或对刀仪测量各刀的刀补，并置入程序规定的刀补单位，注意小数点和正负号。 根据加工程序需要，用G50或G54设定工件坐标系。7 程序校验 程序校验的方法常用有机床锁紧和机床空运行两种。 选择自动运行模式，按下机床锁紧和单步运行按钮，在按下循环启动按钮，这样可以逐步检查编辑输入的程序是否正确无误。 程序校验还可以在空运行状态下进行，但检查
12、的内容与机床锁紧方式是有区别的。机床锁紧运行主要用于检查程序编制是否正确，程序有无编写格式错误等；而机床空运行主要用于检查刀具轨迹是否与要求相符。,上一页 下一页 返回,5.2 数控车床操作方法,另外，在实际应用中通常还加上图形显示功能，在屏幕上绘出刀具的运动轨迹，对程序的校验非常有用。8 首件试切 程序校验无误后，装夹好工件，选自动方式，选择适当的进给率和快速倍率，按循环启动键，开始自动加工。首件试切时应选较低的快速倍率，并利用单步运行功能，可以减少程序和对刀错误引发的故障。9 工件加工 首件加工完成后测量各加工部位尺寸，修改各刀具的刀补值，然后加工第二件，确认无误后恢复快速倍率100%，加
13、工全部工件。,上一页 下一页 返回,5.2 数控车床操作方法,5.2.2 数控车床对刀 数控车床车削加工过程中，首先要确定零件的加工原点，以建立准确的工件坐标系；其次要考虑刀具不同尺寸对加工影响，这些都需要通过对刀来解决。1 刀位点 刀位点是指在编制程序和加工时，用于表示刀具特征的点，也是对刀和加工的基准点。数控车刀的刀位点如图5-4所示。对于尖形刀具，刀位点一般为刀具刀尖，对于圆弧刀具刀位点在圆弧的圆心。,上一页 下一页 返回,5.2 数控车床操作方法,图5-4 数控车刀的刀位点,返回,2 刀具补偿 刀具补偿包括刀具偏置（几何）补偿、刀具磨耗补偿、刀尖圆弧半径补偿。刀具补偿画面如图5-5所示
14、。由于刀具的几何形状和安装位置不同产生的刀具补偿称为刀具偏置补偿，系统画面为“形状”。由刀尖磨损产生的刀具补偿称为刀具磨耗补偿，系统画面为“磨耗”。3 刀具偏置补偿 刀具偏置补偿可使加工程序不随刀尖位置不同而改变。刀具偏置补偿也两种形式，相对补偿形式和绝对补偿形式。,上一页 下一页 返回,5.2 数控车床操作方法,图5-5 刀具补偿画面,返回,1）相对补偿形式及其对刀 相对补偿形式 相对补偿形式如图5-7所示，在对刀时，通常先确定一把基准刀具，并以其刀尖位置A点为依据建立工件坐标系。当其它各把刀转到加工位置时，刀尖位置B相对于基准刀尖位置A就会出现偏置，原来建立的工件坐标系就不再适用，因此应对
15、这些非基准刀具相对于基准刀具之间的偏置值X、Z进行补偿，使得刀尖从位置B移到位置A。,上一页 下一页 返回,5.2 数控车床操作方法,图5-7 刀具偏置相对补偿形式,返回, 对刀方法 采用试切法对刀。设有三把刀具外圆车刀、螺纹车刀和内孔镗刀。外圆车刀为1号刀，并作为基准刀具，螺纹车刀为2号刀，内孔镗刀为3号刀。 用1号刀车削工件右端面，车端面后，Z向不能移动，沿X正向退出后置零。 用1号刀车削工件外圆，车外圆后，X向不能移动，沿Z正向退出后置零。 让1号刀分别沿X、Z轴正向离开工件到换刀不碰刀位置，换2号刀。 让2号刀的刀尖与工件右端面对齐，并记录CRT显示器上Z轴的数据Z2。 让2号刀的刀尖
16、与工件已车的外圆对齐，并记录CRT显示器上X轴的数据X2。,上一页 下一页 返回,5.2 数控车床操作方法, 让2号刀分别沿X、Z轴正向离开工件。X2、Z2的值即位2号刀的刀补值。 换3号刀，让3号刀的刀尖与工件右端面对齐，并记录CRT显示器上Z轴的数据Z3。 让3号刀镗削工件内孔，并记录CRT显示器上X轴的数据X3。 测量工件内孔直径D和工件外圆直径d。 X3+（D-d）为3号刀X轴的刀补，Z3为Z轴刀补。 其它刀具的对刀方式参照2、3号刀的对刀即可。,上一页 下一页 返回,5.2 数控车床操作方法,2）绝对补偿形式及其对刀 绝对补偿形式 绝对补偿形式如图5-8所示，在机床回到参考点时，工件
17、坐标系原点相对于刀架工作位置上各刀刀尖位置的有向距离。当执行刀具补偿时，各刀以此值设定的各自的加工坐标系。 对刀方法 采用试切法对刀。设有三把刀具外圆车刀、螺纹车刀和内孔镗刀。外圆车刀为1号刀，并作为基准刀具，螺纹车刀为2号刀，内孔镗刀为3号刀。,上一页 下一页 返回,5.2 数控车床操作方法,图5-8 刀具偏置绝对补偿形式,返回, 用1号刀车削工件右端面，车端面后，Z向不能移动，沿X正向退出，在刀具偏置（几何）补偿画面，将光标放在番号G001行，在“ ”位置输入Z0，在按软键盘上的“测量”，1号刀Z向对刀完成。 用1号刀车削工件外圆，车外圆后，X向不能移动，沿Z正向退出后主轴停转，测量出外圆
18、直径（假设39.25 mm），将光标放在番号G001行，在“ ”位置输入X39.25，在按软键盘上的“测量”，1号刀X向对刀完成。,上一页 下一页 返回,5.2 数控车床操作方法, 让1号刀分别沿X、Z轴正向离开工件到换刀不碰刀位置，换2号刀。 让2号刀的刀尖与工件右端面对齐，如图5-9所示，将光标放在番号G002行，在“ ”位置输入Z0，在按软键盘上的“测量”，2号刀Z向对刀完成。 让2号刀的刀尖与工件已车的外圆对齐，将光标放在番号G002行，在“ ”位置输入X39.25，在按软键盘上的“测量”，2号刀X向对刀完成。 让2号刀分别沿X、Z轴正向离开工件，换3号刀。,上一页 下一页 返回,5.
19、2 数控车床操作方法,图5-9 刀具偏置（几何）补偿画面,返回, 让3号刀的刀尖与工件右端面对齐，将光标放在番号G003行，在“ ”位置输入Z0，再按软键盘上的“测量”，3号刀Z向对刀完成。 让3号刀镗削工件内孔，X向不能移动，沿Z正向退出后主轴停转，测量出内孔直径（假设15.58 mm），将光标放在番号G003行，在“ ”位置输入X15.58，在按软键盘上的“测量”，3号刀X向对刀完成。 其它刀具的对刀方式参照2、3号刀的对刀即可。 用这种方法对刀过程中实际上已经建立工件坐标系，所以就不必再用G50设定工件坐标系，在刀具与工件不干涉的前提下，刀架在任何位置都可以启动程序加工。,上一页 下一页
20、 返回,5.2 数控车床操作方法,4 刀具磨耗补偿 当刀具出现磨损或更换刀片后，可以对刀具进行磨损设置，刀具磨损设置画面如图5-10所示。 当刀具磨损后或工件加工尺寸有误差时，只要修改“刀具磨损设置”画面中的数值即可。一般可以分为以下两种情况。 当番号X、Z向原数值是0的情况：例如工件外圆直径加工尺寸应为40 mm，如果实际加工后测得尺寸为40.08 mm，尺寸偏大0.08 mm，则在刀具磨损设置画面所对应刀具补偿号，如1号刀具一般番号W001中的X向补偿值内输入“-0.08”。如果实际加工后测得尺寸为39.93 mm，尺寸偏小0.07 mm，则在刀具磨损设置画面所对应刀具补偿号，如1号刀具一
21、般番号W001中的X向补偿值内输入“0.07”。,上一页 下一页 返回,5.2 数控车床操作方法,图5-10 刀具磨损设置画面,返回, 当番号X、Z向原数值不是0的情况：需要在原来数值的基础上进行累加，把累加后的数值输入。如果原来的X向补偿值中已有数值为“0.06”，则输入的数值为“-0.02”（或者“0.13”）。 当长度方向（Z向）尺寸有偏差时，修改方法与X向相同。5刀尖圆弧半径补偿1）刀尖圆弧半径补偿的定义 在实际加工中，对于“尖头”车刀为了提高刀具的使用寿命，满足精加工的需要，常将刀尖磨成半径不大的圆弧，刀位点即为刀尖圆弧的圆心。,上一页 下一页 返回,5.2 数控车床操作方法,由于圆
22、弧车刀的刀位点为刀头圆弧的圆心，为了确保工件的轮廓形状，加工时不允许刀具刀尖圆弧运动轨迹与被加工工件轮廓重合，而应与工件轮廓偏移一个半径值，这个偏移称为刀具圆弧半径补偿。2）理想刀尖与刀尖圆弧半径 在理想状态下，一般将尖头车刀的刀位点假想成一个点，该点即为理想刀尖，在试切对刀时也以理想刀尖进行的。但实际车刀不是一个理想点，而是一段圆弧。,上一页 下一页 返回,5.2 数控车床操作方法,3）刀尖圆弧半径补偿对加工精度影响 用圆弧刀头的外圆车刀切削加工时，圆弧刃车刀对刀点分别是A点和B点，如图5-11所示，所形成的假想刀尖为P点。但在实际加工过程中，刀具切削点在刀头圆弧上变动，从而在加工过程中可能
23、产生过切或少切的现象。如果利用圆弧刃车刀切削加工过程中不使用刀尖圆弧半径补偿功能，加工工件会出现如图5-12所示几种误差情况。 加工台阶面或端面时，对加工表面的尺寸和形状影响不大，但端面中心和台阶的清角处会产生残留。,上一页 下一页 返回,5.2 数控车床操作方法,图5-11 车刀刀尖,返回,（a） （b）（a）理论刀尖；（b）圆弧刀尖。,图5-12 刀尖圆弧半径的影响,返回, 加工圆锥面对锥度不会产生影响，但对圆锥大小端的尺寸有影响。若是外圆锥面，尺寸会变大，若是内圆锥面，尺寸会变小。 加工圆弧面会对圆弧的圆度和半径有影响。对于凸圆弧，半径会变小，实际半径=理论半径刀尖圆弧半径，对于凹圆弧，
24、半径会变大，实际半径=理论半径+刀尖圆弧半径。4）刀尖圆弧半径补偿指令 刀尖圆弧半径补偿编程格式 刀尖圆弧半径补偿是通过G41/G42/G40代码及T代码指定的刀尖圆弧半径补偿号来建立和取消半径补偿。,上一页 下一页 返回,5.2 数控车床操作方法, 刀尖圆弧半径补偿偿偏置方向判断 当判断刀尖圆弧半径补偿偏置方向时，一定要沿着正Y向负Y方向观察刀具所处的位置。如图5-13(a)所示的后置刀架符合常规判断，一般不易出错，而如图5-13(b)所示的前置刀架判断时比较容易出错，判断要特别注意，由于+Y方向向内，通常判断时可在图样上将工件、刀具及X轴同时绕Z轴旋转180后，在进行偏置方向的判断，此时+
25、Y向外，刀补偏置方向就与后置刀架的判断方法相同。所以在编程时建议不论实际刀架是前置还是后置，编程时采用后置刀架即采用图样Z轴上半部分轮廓来判断编程比较简单。,上一页 下一页 返回,5.2 数控车床操作方法,图5-13 刀尖圆弧半径补偿的偏置方向判断,返回,（a） （b）（a）后置刀架；（b）前置刀架。, 注意事项 G41/G42不带参数，其补偿号（代表所用刀具对应的刀尖半径补偿值）由T指令指定。刀尖圆弧补偿号与刀具偏置补偿号对应。 刀尖半径补偿的建立与取消只能用G00/G01指令。 注意前置刀架和后置刀架G41/G42的区别。5）圆弧车刀刀沿位置点 数控车床采用刀尖圆弧半径进行加工时，如果刀尖
26、的形状和切削时所处的位置（即刀沿位置）不同，那么刀具的补偿量和补偿方向也不同。,上一页 下一页 返回,5.2 数控车床操作方法,6）刀尖圆弧半径补偿参数设置其设置方法如下。 移动光标键选择与刀具补偿号对应的刀具半径参数。若1号刀选用1号补偿号，则将光标移到番号“G001”行的R参数位置，键入“1.4”后按“INPUT”键。 移动光标键选择与刀具补偿号对应的刀沿位置号参数。如1号刀，则将光标移到番号“G001”行的T参数位置，键入“3”后按“INPUT”键。 用同样的方法设置2号刀和3号刀的刀尖圆弧半径补偿参数，刀尖圆弧半径值分别是0.5 mm和1 mm，刀沿位置号分别是“8”和“2”。,上一页
27、 下一页 返回,5.2 数控车床操作方法,5.2.3 设定工件坐标系1 零点偏置 工件坐标系零点偏置实质上是通过对刀找出工件坐标系原点在机床坐标系中的绝对坐标值，并将这些值通过机床面板操作，输入到机床偏置存储器（参数）中，从而建立机床原点与工件原点之间的关系。数控车床的机床坐标原点一般设在卡盘的端面和工件轴心线交点，若编程原点设在工件右端面与轴线的交点处，这两者之间有一个轴向距离，也就是有一个Z方向的偏移量，如图5-15所示。,上一页 下一页 返回,5.2 数控车床操作方法,图5-15 工件坐标系零点偏置,返回, 零点偏置方法步骤 在MDI方式下，按功能键“MENU/OFSET”，进入相应画面
28、后，按该画面“坐标系”对应软键盘，进入如图5-16所示画面。 利用“光标移动键”移动光标到G54位置（在其它位置时，将光标移到要设定位置），在键盘上按“Z ”后，再按“INPUT”键，完成工件坐标系零点偏置设定。 零点偏置应用 在编程和加工过程中可以通过G54G59指令对不同的坐标系进行选择。如图5-17所示。 零点偏置特点 通过零点偏置设置的工件坐标系，只要不对其进行修改、删除操作，该工件坐标系将永久保存，即使机床关机，其坐标系任将保留。,上一页 下一页 返回,5.2 数控车床操作方法,图5-16 工件坐标系设定画面,返回,图5-17 工件零点偏置应用,返回,2 用G50设定工件坐标系 G5
29、0的编程格式。 G50 X Z X、Z的值为刀具的当前位置相对于新设定的工件坐标系的新坐标值。 如图5-18所示，若以工件右端面中心点设为工件原点，则G50 X A Z b；若以工件左端面中心点设为工件原点，则G50 X A Z B。 设定工件坐标系方法。 选定用基准刀(如：外圆车刀1#刀)，手动用1#刀切工件的外圆，然后沿Z轴正方向离开工件，X向不能动，停车测量外圆直径。,上一页 下一页 返回,5.2 数控车床操作方法,图5-18 G50设定工件坐标系,返回,（a） （b）（a）工件右端面中心点设为工件原点；（b）工件左端面中心点设为工件原点。, 起动主轴，手动将1#刀沿Z轴负方向移至工件的
30、端面处。 在MDI方式下，输入G01 U(直径值)，按循环启动按钮，切断面。或在“手摇脉冲”方式下，手动切至工件轴心。为减少对刀时减少不必要的计算，可按机床位置POS画面，使增量坐标U 、W 置为零。 选择MDI方式，输入G50 X0 Z0，启动循环按钮，把当前点设为零点，接着输入G50 G00 X100 Z100，启动循环按钮，使刀具离开工件原点停在程序起刀点。这样以工件右端面中心点为工件原点的工件坐标系设定结束。,上一页 下一页 返回,5.2 数控车床操作方法,特别注意：设定好工件坐标系后，工件加工程序中的G50X100Z100要与MDI方式下G50G00X100Z100数值一致，也就是说
31、，在设定的坐标系中，刀具刀位点的位置与用G50规定的位置相符。当执行加工程序G50X100Z100语句，刀具不会移动，就是建立工件坐标系。 特点 采用G50设定的工件坐标系，不具有记忆功能，当机床关机后，设定的坐标系立即失效。,上一页 下一页 返回,5.2 数控车床操作方法, 在执行该指令前，必须将刀具刀位点先通过一定方式（如手动方式或MDI方式）准确移动到新坐标系指定的位置。 总之，用G50设定工件坐标系比较烦琐，并且可能影响定位精度，因此在实际编程加工中，建议不要采用G50来设定工件坐标系，而采用零点偏置（G54G59）或刀具几何形状补偿功能来设定工件坐标系。,上一页 返回,5.2 数控车床操作方法,
