數(shù)控車床工的必備知識(shí)和操作技術(shù)

鄧自清

摘要：論述了數(shù)控車床工必須要掌握的數(shù)控車床“特點(diǎn)、組成、坐標(biāo)、面板、模式”五個(gè)方面的知識(shí)和操作技術(shù)。

關(guān)鍵詞：伺服單元；驅(qū)動(dòng)裝置；系統(tǒng)面板；機(jī)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(hào)：TG5191文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.04.073

作為一個(gè)數(shù)控車床工，操作好數(shù)控車床加工出合格的工件，必須熟練掌握五個(gè)方面的知識(shí)和操作技術(shù)：數(shù)控車床的特點(diǎn)、數(shù)控車床的組成、數(shù)控車床的坐標(biāo)系、數(shù)控車床的操作面板、幾種工作模式下的基本操作。

1數(shù)控車床的特點(diǎn)

為了正確使用和操作數(shù)控車床，必須全面了解數(shù)控車床的特點(diǎn)。數(shù)控車床有3個(gè)顯著的特點(diǎn)：

（1）數(shù)控車床是數(shù)字化控制的機(jī)電一體化設(shè)備。數(shù)控車床把刀具和工件的相對(duì)位置、主軸和進(jìn)給電機(jī)的啟停、主軸變速、進(jìn)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(yùn)行軌跡等各種操作和順序動(dòng)作用信息化代碼來控制，將這些信息代碼輸入數(shù)控車床的數(shù)控裝置，經(jīng)過譯碼、運(yùn)算、適時(shí)發(fā)出各種指令控制機(jī)床伺服系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)裝置或其他執(zhí)行元件，使機(jī)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(zhuǎn)體工件，只要在其加工尺寸和精度范圍內(nèi)。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(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：加工精度高而且質(zhì)量穩(wěn)定、加工適應(yīng)性強(qiáng)（即無需改變硬件只改變程序就能完成各種復(fù)雜型面工件的加工）、生產(chǎn)率高、降低操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度、有利于數(shù)字化信息化的現(xiàn)代自動(dòng)生產(chǎn)管理。

2數(shù)控車床的組成

（1）數(shù)控車床由機(jī)床本體、輸入和輸出設(shè)備、CNC（或控裝置）、伺服單元、執(zhí)行元件（或驅(qū)動(dòng)裝置即主軸電機(jī)、進(jìn)給電機(jī)、刀架轉(zhuǎn)位電機(jī)、潤滑電機(jī)、冷卻液電機(jī)、排氣扇電機(jī)、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(shù)控車床的分類：按主軸配置分為臥式和立式；按功能分為經(jīng)濟(jì)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(huán)控制、閉環(huán)控制和半閉環(huán)控制。

3數(shù)控車床的坐標(biāo)系

31數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系建立的基本原則

（1）永遠(yuǎn)假定工件靜止，刀具相對(duì)于靜止的工件移動(dòng)。（2）數(shù)控機(jī)床采用右手笛卡爾直角坐標(biāo)系，大拇指指尖的指向?yàn)閄軸的正方向 ，食指指尖的指向?yàn)閅軸的正方向，中指指尖的指向?yàn)閆軸的正方向 ；同時(shí)繞X、Y、Z軸旋轉(zhuǎn)的為A、B、C三個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)，根據(jù)右手螺旋法則判斷各旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的正方向。（3）平行于主軸的坐標(biāo)方向?yàn)閆軸，即左右方向；那么前后方向?yàn)閄軸。（4）刀具遠(yuǎn)離工件的方向?yàn)樽鴺?biāo)軸的正方向，即操作者面對(duì)數(shù)控車床時(shí)，向右的方向?yàn)閆軸的正方向；前置刀架時(shí)，指向操作者的方向?yàn)閄軸的正方向；后置刀架時(shí)，背離操作者的方向也即是操作者面向的方向?yàn)閄軸的正方向。

32機(jī)床坐標(biāo)系

數(shù)控系統(tǒng)處理坐標(biāo)數(shù)據(jù)時(shí)依據(jù)的坐標(biāo)系是數(shù)控車床的機(jī)床坐標(biāo)系。機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)稱為機(jī)床零點(diǎn)，由機(jī)床生產(chǎn)廠家確定，多在主軸軸心線和卡盤后端面的交點(diǎn)處。每次機(jī)床及系統(tǒng)上電后，或出現(xiàn)位置報(bào)警解除復(fù)位后，刀架在每個(gè)坐標(biāo)軸都要回參考點(diǎn)，這樣才建立機(jī)床坐標(biāo)系，參考點(diǎn)通常設(shè)在所有坐標(biāo)軸的最大坐標(biāo)處。

33工件坐標(biāo)系（編程坐標(biāo)系）

工件在機(jī)床上裝夾時(shí)可以是機(jī)床坐標(biāo)系的任意位置，用機(jī)床坐標(biāo)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(biāo)系為工件坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)通常設(shè)在成型工件的右端面和軸心線的交點(diǎn)處。加工時(shí)通過對(duì)刀建立工件坐標(biāo)系，也就建立了工件坐標(biāo)系和機(jī)床坐標(biāo)系的關(guān)系。

4數(shù)控車床的操作面板

（1）系統(tǒng)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(biāo)畫面、程序畫面、對(duì)刀畫面、圖形模擬畫面、加工刀具軌跡運(yùn)行狀態(tài)畫面、參數(shù)設(shè)置畫面、機(jī)床外網(wǎng)絡(luò)（或計(jì)算機(jī)）交互畫面等。下方的軟鍵可以引導(dǎo)進(jìn)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(shí)多頁間相互的選擇。

（3）編輯鍵盤有數(shù)字鍵、字母鍵、其他符號(hào)鍵、功能鍵、編輯輔助鍵、光標(biāo)鍵、幫助鍵、復(fù)位鍵等。完成程序的編輯、修改及儲(chǔ)存等。華中系統(tǒng)、西門子系統(tǒng)、發(fā)那科系統(tǒng)、廣數(shù)系統(tǒng)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(xí)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(dòng)（JOG）、手輪（HANDEL）、自動(dòng)、單段、編輯（EDIT）、手動(dòng)數(shù)據(jù)（MDI）。它們之間相互獨(dú)立，每個(gè)時(shí)段只能選擇一種模式。華中數(shù)控系統(tǒng)的編輯和MDI模式通過軟鍵進(jìn)入，不設(shè)按鍵。②主軸倍率鍵或旋鈕、進(jìn)給倍率鍵或旋鈕、手輪倍率鍵或旋鈕、手動(dòng)倍率鍵或旋鈕、自動(dòng)倍率鍵或旋鈕、快進(jìn)鍵、卡盤松開鍵、卡盤加緊鍵。③刀位選擇鍵、刀位轉(zhuǎn)換鍵、冷卻液開鍵、冷卻液停鍵、卡盤鎖緊鍵、坐標(biāo)軸X、Z移動(dòng)鍵等。④空運(yùn)行鍵、機(jī)床鎖定鍵、循環(huán)保持鍵、循環(huán)啟動(dòng)鍵、程序跳段鍵、急停按鈕、機(jī)床上電鍵、機(jī)床斷電鍵、系統(tǒng)上電鍵、系統(tǒng)斷電鍵等（這些也可能設(shè)計(jì)成旋鈕）。

5幾種工作模式下的基本操作

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

（2）手動(dòng)連續(xù)進(jìn)給（JOG）模式操作：按機(jī)床操作面板上的進(jìn)給軸和方向選擇開關(guān)，刀具沿選定的軸和方向移動(dòng)，但一般沒有二軸聯(lián)動(dòng)手動(dòng)進(jìn)給功能。有兩種操作：①手動(dòng)連續(xù)進(jìn)給，只有手動(dòng)倍率選擇旋鈕或按鍵確定坐標(biāo)軸移動(dòng)的快慢，一放手，坐標(biāo)軸的移動(dòng)就停止。②選定坐標(biāo)軸的指示燈亮以后，再點(diǎn)亮快速倍率開關(guān)，同時(shí)按坐標(biāo)方向鍵和快速選擇鍵，可以進(jìn)行坐標(biāo)軸的快速移動(dòng)操作。

（3）手輪進(jìn)給（HANDEL）模式操作：選擇手輪模式開關(guān)鍵，指示燈亮，再選擇坐標(biāo)軸，然后選擇手動(dòng)倍率鍵或旋鈕，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪脈沖旋鈕就完成了該坐標(biāo)軸的移動(dòng)。但注意不要倍率過大，否則因移動(dòng)距離和旋轉(zhuǎn)數(shù)字不符合造成機(jī)床碰撞的危險(xiǎn)。手動(dòng)和手輪模式下都可以進(jìn)行刀位的旋轉(zhuǎn)操作，注意有些機(jī)床刀位選擇鍵和執(zhí)行鍵是分開的，要避免刀架旋轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)碰撞危險(xiǎn)的發(fā)生。

（4）手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入（MDI）模式操作：有的機(jī)床有這個(gè)模式鍵，有的是系統(tǒng)控制面板下的軟鍵進(jìn)入該模式。一旦進(jìn)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(dòng)或單段模式運(yùn)行。

（5）自動(dòng)模式操作：調(diào)出要加工的程序，選擇開始加工的程序段，按循環(huán)起動(dòng)按鈕就行。

（6）單段模式操作：和自動(dòng)模式一樣，只是每按一次循環(huán)起動(dòng)按鈕執(zhí)行一個(gè)程序段。

（7）編輯模式操作：有的機(jī)床有這個(gè)模式鍵，有的是系統(tǒng)控制面板下的軟鍵進(jìn)入。一旦進(jìn)入該模式，屏幕上方都有EDIT的字樣顯示。因都是一些符號(hào)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(fù)練習(xí)才能熟練掌握，也不消細(xì)說。各編程指令的格式和工藝要求也是必須掌握的內(nèi)容。

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

參考文獻(xiàn)：

[1]陳愛華數(shù)控車床華中系統(tǒng)編程與操作實(shí)訓(xùn)[Z]中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2009