數控車床工的必備知識和操作技術

鄧自清

摘要：論述了數控車床工必須要掌握的數控車床“特點、組成、坐標、面板、模式”五個方面的知識和操作技術。

關鍵詞：伺服單元；驅動裝置；系統面板；機床面板；工作模式

Abstract：This paper deals with the five aspects of knowledge and operation technology of CNC lathe， which includes “feature， composition， coordinate， panel and mode”.

Keyword：servo unit； drive device； system panel； machine tool panel； operation model

中圖分類號：TG5191文獻標識碼：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.04.073

作為一個數控車床工，操作好數控車床加工出合格的工件，必須熟練掌握五個方面的知識和操作技術：數控車床的特點、數控車床的組成、數控車床的坐標系、數控車床的操作面板、幾種工作模式下的基本操作。

1數控車床的特點

為了正確使用和操作數控車床，必須全面了解數控車床的特點。數控車床有3個顯著的特點：

（1）數控車床是數字化控制的機電一體化設備。數控車床把刀具和工件的相對位置、主軸和進給電機的啟停、主軸變速、進給變速、夾持工件的夾具松開和加緊、刀具的選擇、冷卻泵的啟停、刀具的運行軌跡等各種操作和順序動作用信息化代碼來控制，將這些信息代碼輸入數控車床的數控裝置，經過譯碼、運算、適時發出各種指令控制機床伺服系統、驅動裝置或其他執行元件，使機床加工出所需幾何精度要求的工件。

（2）切削加工軸、套、盤類工件；和普通車床一樣可以加工各類回轉體工件，只要在其加工尺寸和精度范圍內。操作者必須具備刃磨刀具、選擇刀具和切削用量、工件的裝夾找正、裝夾刀具、正確選擇和使用量具等基本操作技能，這是它和普通車床相一致的地方。

（3）和普通車床相比有五個主要優點：加工精度高而且質量穩定、加工適應性強（即無需改變硬件只改變程序就能完成各種復雜型面工件的加工）、生產率高、降低操作者的勞動強度、有利于數字化信息化的現代自動生產管理。

2數控車床的組成

（1）數控車床由機床本體、輸入和輸出設備、CNC（或控裝置）、伺服單元、執行元件（或驅動裝置即主軸電機、進給電機、刀架轉位電機、潤滑電機、冷卻液電機、排氣扇電機、其他電器等）、電氣控制元件、輔助元件、測量反饋元件等組成（如圖所示）。

（2）數控車床的分類：按主軸配置分為臥式和立式；按功能分為經濟型、全功能型和車削中心；按刀架所處位置分為前置刀架型和后置刀架型；按控制方式可分為開環控制、閉環控制和半閉環控制。

3數控車床的坐標系

31數控機床坐標系建立的基本原則

（1）永遠假定工件靜止，刀具相對于靜止的工件移動。（2）數控機床采用右手笛卡爾直角坐標系，大拇指指尖的指向為X軸的正方向 ，食指指尖的指向為Y軸的正方向，中指指尖的指向為Z軸的正方向 ；同時繞X、Y、Z軸旋轉的為A、B、C三個旋轉坐標，根據右手螺旋法則判斷各旋轉坐標的正方向。（3）平行于主軸的坐標方向為Z軸，即左右方向；那么前后方向為X軸。（4）刀具遠離工件的方向為坐標軸的正方向，即操作者面對數控車床時，向右的方向為Z軸的正方向；前置刀架時，指向操作者的方向為X軸的正方向；后置刀架時，背離操作者的方向也即是操作者面向的方向為X軸的正方向。

32機床坐標系

數控系統處理坐標數據時依據的坐標系是數控車床的機床坐標系。機床坐標系的原點稱為機床零點，由機床生產廠家確定，多在主軸軸心線和卡盤后端面的交點處。每次機床及系統上電后，或出現位置報警解除復位后，刀架在每個坐標軸都要回參考點，這樣才建立機床坐標系，參考點通常設在所有坐標軸的最大坐標處。

33工件坐標系（編程坐標系）

工件在機床上裝夾時可以是機床坐標系的任意位置，用機床坐標系編程很不方便，為了方便編寫零件的加工程序而建立的坐標系為工件坐標系。工件坐標系的原點通常設在成型工件的右端面和軸心線的交點處。加工時通過對刀建立工件坐標系，也就建立了工件坐標系和機床坐標系的關系。

4數控車床的操作面板

（1）系統操作面板：由CRT/LED顯示器（下方有可供操作的軟鍵）和編輯鍵盤兩塊板面組成。

（2）顯示器通常顯示坐標畫面、程序畫面、對刀畫面、圖形模擬畫面、加工刀具軌跡運行狀態畫面、參數設置畫面、機床外網絡（或計算機）交互畫面等。下方的軟鍵可以引導進入任何工作模式下的各子目錄畫面，也可以在一頁顯示不完時多頁間相互的選擇。

（3）編輯鍵盤有數字鍵、字母鍵、其他符號鍵、功能鍵、編輯輔助鍵、光標鍵、幫助鍵、復位鍵等。完成程序的編輯、修改及儲存等。華中系統、西門子系統、發那科系統、廣數系統的顯示器、軟鍵和編輯鍵盤都有不同程度的差異。只有通過一定量的練習才能熟練掌握其操作技巧。

（4）車床操作面板：①工作模式鍵或旋鈕，回零、手動（JOG）、手輪（HANDEL）、自動、單段、編輯（EDIT）、手動數據（MDI）。它們之間相互獨立，每個時段只能選擇一種模式。華中數控系統的編輯和MDI模式通過軟鍵進入，不設按鍵。②主軸倍率鍵或旋鈕、進給倍率鍵或旋鈕、手輪倍率鍵或旋鈕、手動倍率鍵或旋鈕、自動倍率鍵或旋鈕、快進鍵、卡盤松開鍵、卡盤加緊鍵。③刀位選擇鍵、刀位轉換鍵、冷卻液開鍵、冷卻液停鍵、卡盤鎖緊鍵、坐標軸X、Z移動鍵等。④空運行鍵、機床鎖定鍵、循環保持鍵、循環啟動鍵、程序跳段鍵、急停按鈕、機床上電鍵、機床斷電鍵、系統上電鍵、系統斷電鍵等（這些也可能設計成旋鈕）。

5幾種工作模式下的基本操作

（1）參考點模式操作：按返回參考點開關，指示燈亮，則進入到參考點模式。需注意兩點①滑板上的擋塊與參考點開關的距離不足30 mm時，首先在JOG模式下按該坐標移動按鈕向參考點的負方向移動，距離大于30 mm時停止移動，然后再返回參考點。②返回參考點操作時，要防止刀具、刀架與工件、尾座等碰撞，一般應先回X軸再回Z軸。

（2）手動連續進給（JOG）模式操作：按機床操作面板上的進給軸和方向選擇開關，刀具沿選定的軸和方向移動，但一般沒有二軸聯動手動進給功能。有兩種操作：①手動連續進給，只有手動倍率選擇旋鈕或按鍵確定坐標軸移動的快慢，一放手，坐標軸的移動就停止。②選定坐標軸的指示燈亮以后，再點亮快速倍率開關，同時按坐標方向鍵和快速選擇鍵，可以進行坐標軸的快速移動操作。

（3）手輪進給（HANDEL）模式操作：選擇手輪模式開關鍵，指示燈亮，再選擇坐標軸，然后選擇手動倍率鍵或旋鈕，轉動手輪脈沖旋鈕就完成了該坐標軸的移動。但注意不要倍率過大，否則因移動距離和旋轉數字不符合造成機床碰撞的危險。手動和手輪模式下都可以進行刀位的旋轉操作，注意有些機床刀位選擇鍵和執行鍵是分開的，要避免刀架旋轉時出現碰撞危險的發生。

（4）手動數據輸入（MDI）模式操作：有的機床有這個模式鍵，有的是系統控制面板下的軟鍵進入該模式。一旦進入MDI模式，屏幕上方都有MDI的字樣顯示。先輸入加工工件的程序段，再選擇自動或單段模式運行。

（5）自動模式操作：調出要加工的程序，選擇開始加工的程序段，按循環起動按鈕就行。

（6）單段模式操作：和自動模式一樣，只是每按一次循環起動按鈕執行一個程序段。

（7）編輯模式操作：有的機床有這個模式鍵，有的是系統控制面板下的軟鍵進入。一旦進入該模式，屏幕上方都有EDIT的字樣顯示。因都是一些符號的編排操作，無需贅述。還有急停按鈕的操作、解除超程的操作等都要通過反復練習才能熟練掌握，也不消細說。各編程指令的格式和工藝要求也是必須掌握的內容。

總之，通過上面的論述，要做好數控車床切削加工工件的操作工作，可以用“特點、組成、坐標、面板、模式”這五個方面十個字來精確的概括數控車床工必須具備的知識和技術。

參考文獻：

[1]陳愛華數控車床華中系統編程與操作實訓[Z]中國勞動社會保障出版社，2009