数控车床工的必备知识和操作技术

邓自清

摘要：论述了数控车床工必须要掌握的数控车床“特点、组成、坐标、面板、模式”五个方面的知识和操作技术。

关键词：伺服单元；驱动装置；系统面板；机床面板；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

中图分类号：TG5191文献标识码：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.04.073

作为一个数控车床工，操作好数控车床加工出合格的工件，必须熟练掌握五个方面的知识和操作技术：数控车床的特点、数控车床的组成、数控车床的坐标系、数控车床的操作面板、几种工作模式下的基本操作。

1数控车床的特点

为了正确使用和操作数控车床，必须全面了解数控车床的特点。数控车床有3个显著的特点：

（1）数控车床是数字化控制的机电一体化设备。数控车床把刀具和工件的相對位置、主轴和进给电机的启停、主轴变速、进给变速、夹持工件的夹具松开和加紧、刀具的选择、冷却泵的启停、刀具的运行轨迹等各种操作和顺序动作用信息化代码来控制，将这些信息代码输入数控车床的数控装置，经过译码、运算、适时发出各种指令控制机床伺服系统、驱动装置或其他执行元件，使机床加工出所需几何精度要求的工件。

（2）切削加工轴、套、盘类工件；和普通车床一样可以加工各类回转体工件，只要在其加工尺寸和精度范围内。操作者必须具备刃磨刀具、选择刀具和切削用量、工件的装夹找正、装夹刀具、正确选择和使用量具等基本操作技能，这是它和普通车床相一致的地方。

（3）和普通车床相比有五个主要优点：加工精度高而且质量稳定、加工适应性强（即无需改变硬件只改变程序就能完成各种复杂型面工件的加工）、生产率高、降低操作者的劳动强度、有利于数字化信息化的现代自动生产管理。

2数控车床的组成

（1）数控车床由机床本体、输入和输出设备、CNC（或控装置）、伺服单元、执行元件（或驱动装置即主轴电机、进给电机、刀架转位电机、润滑电机、冷却液电机、排气扇电机、其他电器等）、电气控制元件、辅助元件、测量反馈元件等组成（如图所示）。

（2）数控车床的分类：按主轴配置分为卧式和立式；按功能分为经济型、全功能型和车削中心；按刀架所处位置分为前置刀架型和后置刀架型；按控制方式可分为开环控制、闭环控制和半闭环控制。

3数控车床的坐标系

31数控机床坐标系建立的基本原则

（1）永远假定工件静止，刀具相对于静止的工件移动。（2）数控机床采用右手笛卡尔直角坐标系，大拇指指尖的指向为X轴的正方向 ，食指指尖的指向为Y轴的正方向，中指指尖的指向为Z轴的正方向 ；同时绕X、Y、Z轴旋转的为A、B、C三个旋转坐标，根据右手螺旋法则判断各旋转坐标的正方向。（3）平行于主轴的坐标方向为Z轴，即左右方向；那么前后方向为X轴。（4）刀具远离工件的方向为坐标轴的正方向，即操作者面对数控车床时，向右的方向为Z轴的正方向；前置刀架时，指向操作者的方向为X轴的正方向；后置刀架时，背离操作者的方向也即是操作者面向的方向为X轴的正方向。

32机床坐标系

数控系统处理坐标数据时依据的坐标系是数控车床的机床坐标系。机床坐标系的原点称为机床零点，由机床生产厂家确定，多在主轴轴心线和卡盘后端面的交点处。每次机床及系统上电后，或出现位置报警解除复位后，刀架在每个坐标轴都要回参考点，这样才建立机床坐标系，参考点通常设在所有坐标轴的最大坐标处。

33工件坐标系（编程坐标系）

工件在机床上装夹时可以是机床坐标系的任意位置，用机床坐标系编程很不方便，为了方便编写零件的加工程序而建立的坐标系为工件坐标系。工件坐标系的原点通常设在成型工件的右端面和轴心线的交点处。加工时通过对刀建立工件坐标系，也就建立了工件坐标系和机床坐标系的关系。

4数控车床的操作面板

（1）系统操作面板：由CRT/LED显示器（下方有可供操作的软键）和编辑键盘两块板面组成。

（2）显示器通常显示坐标画面、程序画面、对刀画面、图形模拟画面、加工刀具轨迹运行状态画面、参数设置画面、机床外网络（或计算机）交互画面等。下方的软键可以引导进入任何工作模式下的各子目录画面，也可以在一页显示不完时多页间相互的选择。

（3）编辑键盘有数字键、字母键、其他符号键、功能键、编辑辅助键、光标键、帮助键、复位键等。完成程序的编辑、修改及储存等。华中系统、西门子系统、发那科系统、广数系统的显示器、软键和编辑键盘都有不同程度的差异。只有通过一定量的练习才能熟练掌握其操作技巧。

（4）车床操作面板：①工作模式键或旋钮，回零、手动（JOG）、手轮（HANDEL）、自动、单段、编辑（EDIT）、手动数据（MDI）。它们之间相互独立，每个时段只能选择一种模式。华中数控系统的编辑和MDI模式通过软键进入，不设按键。②主轴倍率键或旋钮、进给倍率键或旋钮、手轮倍率键或旋钮、手动倍率键或旋钮、自动倍率键或旋钮、快进键、卡盘松开键、卡盘加紧键。③刀位选择键、刀位转换键、冷却液开键、冷却液停键、卡盘锁紧键、坐标轴X、Z移动键等。④空运行键、机床锁定键、循环保持键、循环启动键、程序跳段键、急停按钮、机床上电键、机床断电键、系统上电键、系统断电键等（这些也可能设计成旋钮）。

5几种工作模式下的基本操作

（1）参考点模式操作：按返回参考点开关，指示灯亮，则进入到参考点模式。需注意两点①滑板上的挡块与参考点开关的距离不足30 mm时，首先在JOG模式下按该坐标移动按钮向参考点的负方向移动，距离大于30 mm时停止移动，然后再返回参考点。②返回参考点操作时，要防止刀具、刀架与工件、尾座等碰撞，一般应先回X轴再回Z轴。

（2）手动连续进给（JOG）模式操作：按机床操作面板上的进给轴和方向选择开关，刀具沿选定的轴和方向移动，但一般没有二轴联动手动进给功能。有兩种操作：①手动连续进给，只有手动倍率选择旋钮或按键确定坐标轴移动的快慢，一放手，坐标轴的移动就停止。②选定坐标轴的指示灯亮以后，再点亮快速倍率开关，同时按坐标方向键和快速选择键，可以进行坐标轴的快速移动操作。

（3）手轮进给（HANDEL）模式操作：选择手轮模式开关键，指示灯亮，再选择坐标轴，然后选择手动倍率键或旋钮，转动手轮脉冲旋钮就完成了该坐标轴的移动。但注意不要倍率过大，否则因移动距离和旋转数字不符合造成机床碰撞的危险。手动和手轮模式下都可以进行刀位的旋转操作，注意有些机床刀位选择键和执行键是分开的，要避免刀架旋转时出现碰撞危险的发生。

（4）手动数据输入（MDI）模式操作：有的机床有这个模式键，有的是系统控制面板下的软键进入该模式。一旦进入MDI模式，屏幕上方都有MDI的字样显示。先输入加工工件的程序段，再选择自动或单段模式运行。

（5）自动模式操作：调出要加工的程序，选择开始加工的程序段，按循环起动按钮就行。

（6）单段模式操作：和自动模式一样，只是每按一次循环起动按钮执行一个程序段。

（7）编辑模式操作：有的机床有这个模式键，有的是系统控制面板下的软键进入。一旦进入该模式，屏幕上方都有EDIT的字样显示。因都是一些符号的编排操作，无需赘述。还有急停按钮的操作、解除超程的操作等都要通过反复练习才能熟练掌握，也不消细说。各编程指令的格式和工艺要求也是必须掌握的内容。

总之，通过上面的论述，要做好数控车床切削加工工件的操作工作，可以用“特点、组成、坐标、面板、模式”这五个方面十个字来精确的概括数控车床工必须具备的知识和技术。

参考文献：

[1]陈爱华数控车床华中系统编程与操作实训[Z]中国劳动社会保障出版社，2009