数控编程与操作-实训讲义.doc

数控编程与操作

绪论
一、《数控加工与编程》实训的目的
1、熟悉了解数控车床、数控铣床、数控加工中心的结构组成及工作原理。
2、熟练掌握待加工零件的装夹、定位、加工路线设置及加工参数调校等实际操作工艺。
3、熟练掌握阶梯轴、成型面、螺纹等车削零件和平面轮廓、槽形、钻、镗孔等类型铣削零件的手工及自动换刀的编程技术以及复杂曲面零件的自动编程技术。能分析判断并解决加工程序中所出现的错误。
4、学会排除机床电气及机械方面的一般性故障。
5、熟练操作数控车、数控铣床、并能加工出中等复杂程度的零件。
6、能初步使用加工中心机床，了解刀库及其设置，了解加工中心的加工过程与特点
7、初步了解与掌握程序转存和联机控制等DNC加工方面的知识及操作方法。
8、复习掌握数控技术职业资格考试要求的其它应知、应会的内容。积极争取通过职业技术资格考试。
二、实训内容与实训计划安排
1、实训的主要内容
1．1 数控车床的操作与编程训练
（1）、操作面板的熟悉和控制软件的基本使用。
（2）、坐标系的建立，工件和刀具的装夹，基准刀具的对刀找正。
（3）、基本编程指令的讲解。手工编程与程序输入训练，空运行校验。
（4）、固定循环指令的讲解。编程与程序输入训练，空运行校验。
（5）、螺纹零件的车削编程训练。学会排除程序及加工方面的简单故障。
（6）、刀具补偿及编程训练。手工换刀与自动换刀的基本操作。
（7）、多把刀具的对刀、刀库数据设置。
（8）、实际车削训练，合理设置各工艺参数。
（9）、理论课：复习总结车床加工的应知、应会内容。
1．2 数控铣床操作与编程训练
（1）、操作面板的熟悉和控制软件的基本使用。
（2）、坐标系的建立，工件和刀具的装夹，基准刀具的对刀找正。
（3）、基本编程指令的讲解。手工编程与程序输入训练，空运行校验模拟。
（4）、轮廓铣削和槽形铣削编程训练与上机调试，掌握程序校验方法。
（5）、刀长与刀径补偿及编程训练。手工换刀基本操作，多把刀具的对刀、刀库数据设置。
（6）、子程序调用技术，程序调试技巧，钻孔加工的基本编程。
（7）、实际铣削训练，合理设置、调校工艺参数，排除基本故障。
（8）、了解润滑与冷却系统，机床的维护与保养。
（9）、理论课：复习总结铣床加工的应知、应会内容。
1．3 加工中心机床操作与编程训练
（1）、操作面板和控制软件的简单用法。
（2）、刀具基本知识及应用状况了解。刀库结构与自动换刀装置的初步了解。
（3）、加工中心编程的特点。手工编程与程序阅读理解，空运行校验。
（4）、固定钻镗循环编程与上机调试。
（5）、刀具补偿及编程训练。多把刀具的对刀、刀库数据设置，自动换刀的程序实施。
（6）、理论课：刀具基本知识及其它应知、应会内容。
1．4 自动编程与DNC控制训练
（1）、自动编程系统原理的了解。
（2）、图纸分析，基本加工零件图形的绘制，复杂曲面类零件的绘制。
（3）、轮廓铣削、挖槽、钻孔等基本刀具加工路线的建立。
（4）、工艺参数、刀具补偿等的设定，模拟加工校验。
（5）、曲面铣削加工刀路的建立，粗、精加工的参数设定。
（6）、刀路的编辑。
（7）、程序的生成与编辑修改，程序与机床控制系统间的接口技术。
（8）、车床的自动编程技术。
（9）、自动编程的实用训练、DNC加工。
2、实训计划安排

Master CAM 的 CAD 绘图训练

轮廓外形铣削的刀路定义及自动编程

MasterCAM-3D刀路定义

挖槽、钻孔 的刀路定义及自动编程

曲面造型与加工

高速曲面刀具路径

线架构加工

3
刀具路径转换

后处理构造器的修改

三、数控机床的安全操作规程
1、工作前认真检查电网电压、油泵、润滑、油量是否正常，检查压力、冷却、油管、刀具、工装夹具是否完好，并作好机床的定期保养工作。
2、机床通电启动后，先进行机械回零操作，然后试运转5分钟，确认机械、刀具、夹具、工件、数控参数等正确无误后，方能开始正常工作。
3、认真查验程序编制、参数设置、动作排序、刀具干涉、工件装夹、开关保护等环节是否完全无误，以免循环加工时造成事故、损坏刀具及相关部件。严格按操作流程进行试切对刀，调试完成后要做好程序保护工作。
4、自动循环加工时，应关好防护拉门，在主轴旋转同时需要进行手动操作时，一定要使自己的身体和衣物远离旋转及运动部件，以免将衣物卷入造成事故。
5、主轴或刀塔刀库装刀操作一定要在机械运动停止状态下进行，并注意和协作人员间的配合，以免出现事故。在手动换刀或自动换刀时，要注意刀塔、刀库、机械手臂转动及刀具等的安装位置，身体和头部要远离刀具回转部位，以免碰伤。对加工中心机床，还应注意检查刀库刀套号与刀具号间的对应关系，以防止刀库刀号混乱造成换刀干涉或加工撞刀事故。
6、工件装夹时要夹牢，以免工件飞出造成事故，完成装夹后，要注意将卡盘扳手及其它调整工具取出拿开，以免主轴旋转后甩出造成事故。
7、机床操作者应能够处理一般性报警故障，若出现严重故障、应迅速断电、并保护现场，及时上报，并做好记录。
8、工作完毕后，应将机床导轨、工作台擦干净，并认真填写工作日志。

数控加工原理与加工过程
一、实训目的
＜1＞ 了解数控加工原理与数控系统的基本组成；
＜2＞ 了解数控机床加工与普通机床加工的异同；
＜3＞ 了解数控机床的基本结构组成；
＜4＞ 了解零件从编程到数控加工的大致过程； 
二、预习要求
认真阅读数控加工原理，数控机床结构组成等相关资料，了解加工一个简单轮廓形状轨迹的数控程序。 
三、实训理论基础

编程部分 机床控制部分
数控加工原理框图
2 变频调速主轴单元：
现代数控机床的主轴大多采用矢量控制的变频器配三相异步电动机的变频无级调速或直接将主轴作为电机转子的“电主轴”形式。经济型数控机床的主轴变速还保留用传统的齿轮减速箱的手动换挡变速形式，这类机床通常不接受S指令功能。也有些机床采用机械-液压的自动换挡结构，此时若用S指令，其功能仅在于控制吸合的电液阀的序号。
4 进给轴伺服驱动单元：
CJK6032数控车（两轴联动控制）与ZJK7532A-1数控铣（三轴联动控制）的进给轴采用雷塞M535细分型步进驱动器和四相混合式步进电机，采用先进的双极性等角度恒力矩技术。可以通过驱动器侧边的一排拨码开关选择细分精度，以及设置动、静态工作电流。由于没有位置传感检测，各进给轴都是开环控制的。南通XH713A型加工中心机床的进给轴采用半闭环控制，通过丝杠端的脉冲编码器进行角位移检测和反馈。
5 输入/输出装置：
开关量输入/输出装置通过输入接线端子板和继电器板，作输入/输出接口的转接单元用，以方便连接及提高可靠性。开关量控制是用于主轴启停、正反转、冷却液启停、刀架（刀库）换刀等的信号开关控制。
按下操作面板上的“循环启动”按钮后，就向CNC装置发出中断请求。一旦CNC装置所处状态符合启动条件，则CNC装置就响应中断，控制程序转入相应的控制机床运动的中断服务程序。进行插补运算，逐段计算出各轴的进给速度，插补轨迹等。并将结果输出到进给伺服控制接口及其它输出接口，控制工作台（或刀具）的位移或其它辅助动作。这样机床就自动地按照零件加工程序的要求进行切削运动。

3、机床坐标系统及联动加工
数控机床加工时的横向、纵向等进给量都是以坐标数据来进行控制的。象数控车床、数控线切割机床等是属于两坐标控制的，数控铣床则是三坐标控制的，还有四坐标轴、五坐标轴甚至更多的坐标轴控制的加工中心机床等。坐标联动加工是指数控机床的几个坐标轴能够同时进行移动，从而获得平面直线、平面圆弧、空间直线、空间螺旋线等复杂加工轨迹的能力。当然也有一些早期的数控机床尽管具有三个坐标轴，但能够同时进行联动控制的可能只是其中两个坐标轴，那就属于两坐标联动的三坐标机床。象这类机床就不能获得空间直线、空间螺旋线等复杂加工轨迹。要想加工复杂的曲面，只能采用在某平面内进行联动控制，第三轴作单独周期性进给的“两维半”加工方式。
数控机床各坐标轴及其正方向的确定原则是：
（1）先确定Z轴。以平行于机床主轴的刀具运动坐标为Z轴， Z轴正方向是使刀具远离工件的方向。如立式铣床，主轴箱的上、下或主轴本身的上、下即可定为Z轴，且是向上为正，若主轴不能上下动作，则工作台的上、下便为Z轴，此时工作台向下运动的方向定为正向。
（2）再确定X轴。X轴为水平方向且垂直于Z轴并平行于工件的装夹面。
对于立铣或立式加工中心，工作台往左（刀具相对向右）移动为X正向。
对于卧铣或卧式加工中心，工作台往右（刀具相对向左）移动为X正向。
对于数控车床，视刀架前后放置方式不同，其X正向亦不相同，但都是由轴心沿径向朝外的。

车床坐标系统
（a）刀架后置式 （b）刀架前置式
（3）最后确定Y轴。在确定了X、Z轴的正方向后，即可按右手定则定出Y轴正方向。
对于立铣或立式加工中心，工作台往前（刀具相对向后）为Y正向。
对于卧铣或卧式加工中心，工作台往前（刀具相对向后）为Y正向。

机床坐标系的原点是由厂家确定的，用户一般不可更改，它是由回参考点操作建立起来的。很多机床都将参考点和机床原点设为同一点，所以回参考点也叫“回零”。参考点的位置通常都设在各轴的正向行程极限附近，也有厂家将个别轴设在负向极限附近。

机床坐标原点与参考点
CJK6032数控车（两轴联动控制）与ZJK7532A-1数控铣（三轴联动控制）及南通XH713A型加工中心机床的机床原点和参考点重合，都是设在各轴的正向行程极限附近，其位置是通过档铁和行程开关来确定。由于自动换刀的需要，南通XH713A型加工中心机床还设有第二参考点作为换刀要求位置。
四、实训仪器及设备
＜1＞ CJK6032数控车床 1台
＜2＞ ZJK7532A-1数控铣床 1台
＜3＞       XH713A立式加工中心 1台
＜4＞       120x100x20加工毛坯料 2块
＜5＞       Φ40x200圆形棒料 2根
＜6＞       压板螺钉等基本装夹工具、刀具 1套 
五、实训内容及步骤
＜1＞数控车削加工过程的认识
＜2＞数控铣削加工过程的认识
＜3＞加工中心加工过程的认识
＜4＞加工中心换刀过程的认识
步骤：
(1) 针对一个简单的阶梯轴零件，先进行编程、程序输入，然后利用数控车床将其加工出来。了解数控车床的控制轴数、手动操作和自动运行的过程。
(2)针对一个简单的矩形轮廓零件，先进行编程、程序输入，然后利用数控铣床将其加工出来。了解数控铣床的控制轴数，联动轴数，走直线、圆弧的指令，主轴启停等的控制代码。
(3)针对一个简单的矩形带孔零件，先进行编程、程序输入，然后利用加工中心机床将其加工出来。了解加工中心的控制轴数、联动轴数、自动换刀方法、切削液的指令控制代码等。

性能特征
机床类型
型号
控制轴数
联动轴数
主轴变速
换刀方式
数控系统
插补能力
加工适应性
常用指令
代码
数控车床

直线

顺圆

逆圆

数控铣床

正转

反转

停转

加工中心

冷却开

冷却关

换刀

普通机床

进给速度

六、注意事项：
＜1＞ 数控机床加工时操作面板端和机床主轴端的操作尽量由一人进行操作，以避免发生多人操作时相互间配合失误而引起事故。多人操作时一定要注意相互间的配合。
3 机床自动加工时要注意安全，最好把防护门关上。
4 注意操作规程和先后操作顺序。 
七、实训报告要求：
＜1＞ 对观察到的机床型号作记录，说明它们所代表的意义。
2 对了解到的数控机床的传动及工作台拖板的运动控制和普通机床进行比较。
3 写出所了解到的直线、圆弧控制，主轴启停和切削液启停，自动换刀的基本指令代码。
4 根据所了解知识，认真填写上表。
5 简要说明用数控机床加工一个零件的大致过程。
思考题：
1. 数控机床在实际切削运动过程中，刀具和工作台间的相对运动是什么样的关系？
2. 当更换一个零件时，数控加工比普通机床、自动机床有什么优势？
3. 数控机床加工的劳动强度及其安全性能如何？

数控车床的基本编程、操作与简单程序调试
一、实训目的
＜1＞ 掌握数控车削加工基本编程指令及其应用
＜2＞ 熟悉了解数控车床的操作面板和控制软件；
＜3＞ 掌握数控车床的基本操作方法和步骤；
＜4＞ 进一步了解数控车床的结构组成、加工控制原理；
＜5＞ 熟练掌握精车程序的输入调试过程； 
二、预习要求
认真阅读数控车床组成、位置调整和坐标系设定及基本编程指令与调试的章节内容。 
三、实训理论基础
（一）、基本编程指令功能介绍
1．G功能( 格式：G2 G后可跟2位数 )
表 常用G功能指令
代码
组
意义
代码
组
意义
代码
组
意义
*G00

快速点定位
*G40

刀补取消
G73

车闭环复合循环
G01
直线插补
G41
07
左刀补
G76
车螺纹复合循环
G02
顺圆插补
G42

右刀补
G80

车外圆固定循环
G03
逆圆插补
G52
00
局部坐标系设置
G81
车端面固定循环
G32
螺纹切削
G54

零 点
G82
车螺纹固定循环
G04
00
暂停延时
～G59
偏 置
*G90

绝对坐标编程
G20

英制单位
G65
00
简单宏调用
G91
增量坐标编程
*G21
公制单位
G66

宏指令调用
G92
00
工件坐标系指定
G27

回参考点检查
G67
宏调用取消
* G98

每分钟进给方式
G28
06
回参考点
G71

车外圆复合循环
G99
每转进给方式
G29

参考点返回
G72
车端面复合循环

(1)、表内 00 组为非模态指令，只在本程序段内有效。其它组为模态指令，一次指定后持续有效，直到被本组其它代码所取代。
(2)、标有* 的G代码为数控系统通电启动后的默认状态。
2．M功能( 格式：M2 M后可跟2位数 )
车削中常用的M功能指令有：
M00-- 进给暂停 M01-- 条件暂停 M02-- 程序结束
M03-- 主轴正转 M04-- 主轴反转 M05-- 主轴停转
M98-- 子程序调用 M99-- 子程序返回。
M08-- 开切削液 M09-- 关切削液 M30-- 程序结束并返回到开始处
3．T功能 ( 格式：T2 或T4 )
有的机床T后只允许跟2位数字，即只表示刀具号，刀具补偿则由其它指令。
有的机床T后则允许跟4位数字，前2位表示刀具号，后2位表示刀具补偿号。如：T0211表示用第二把刀具，其刀具偏置及补偿量等数据在第11号地址中。
4．S功能( 格式：S4 S后可跟4位数 )
用于控制带动工件旋转的主轴的转速。实际加工时，还受到机床面板上的主轴速度修调倍率开关的影响。按公式：N=1000Vc / pD 可根据某材料查得切削速度Vc，然后即可求得N. 例如：若要求车直径为60mm的外圆时切削速度控制到48mm/min，则换算得： N=250 rpm ( 转/分钟 ) 则在程序中指令 S250;
5．车床的编程方式
（1）．绝对编程方式和增量编程方式。
图 2-1 编程方式示例
绝对编程是指程序段中的坐标点值均是相对于坐标原点来计量的，常用G90来指定。增量(相对)编程是指程序段中的坐标点值均是相对于起点来计量的。常用G91来指定。如对图2-1所示的直线段AB编程
绝对编程：G90 G01 X100.0 Z50.0;
增量编程：G91 G01 X60.0 Z-100.0;
(注：在某些机床中用X、Z表示绝对编程，用U、W表示相对编程，允许在同一程序段中混合使用绝对和相对编程方法。如上图直线AB ,可用：
绝对: G01 X100.0 Z50.0; 相对: G01 U60.0 W-100.0;
混用: G01 X100.0 W-100.0; 或 G01 U60.0 Z50.0;
这种编程方法不需要在程序段前用G90 或G91 来指定。)
（2）．直径编程与半径编程
当地址X后所跟的坐标值是直径时，称直径编程。如前所述直线AB 的编程例子。
当地址X后所跟的坐标值是半径时，称半径编程。则上述应写为: G90G01X50.0Z50.0;
注：（1）直径或半径编程方式可在机床控制系统中用参数来指定。
（2）无论是直径编程还是半径编程，圆弧插补时R、I和K的值均以半径值计量。

图 2-2 点、线控制
（二）基本编程指令及其用法
1．G00、G01 ----- 点、线控制。
格式： G90 (G91) G00 X... Z...
G90 (G91) G01 X... Z... F...
G00用于快速点定位、G01用于直线插补加工。
如图2-2所示从A到B，其编程计算方法如下：
绝对：G90 G00 X xb Z zb ;
增量：G91 G00 X (xb-xa) Z (zb-za) ;
绝对：G90 G01 X xb Z zb F f ;
增量：G91 G01 X(xb-xa) Z(zb-za) F f;
说明：
（1）G00时X、Z轴分别以该轴的快进速度向目标点移动，行走路线通常为折线。图示AB段，G00时，刀具先以X、Z的合成速度方向移到C点，然后再由余下行程的某轴单独地快速移动而走到B点。
（2）G00时轴移动速度不能由F代码来指定，只受快速修调倍率的影响。一般地，G00代码段只能用于工件外部的空程行走，不能用于切削行程中。
（3）G01时，刀具以F指令的进给速度由A向B进行切削运动，并且控制装置还需要进行插补运算，合理地分配各轴的移动速度，以保证其合成运动方向与直线重合。G01时的实际进给速度等于F指令速度与进给速度修调倍率的乘积
另外G01指令还可用于在两相邻轨迹线间自动插入倒角或倒圆控制功能。
在指定直线插补或圆弧插补的程序段尾，若
加上C ，则插入倒角控制功能；
加上R ，则插入倒圆控制功能。
C后的数值表示倒角起点和终点距未倒角前两相邻轨迹线交点的距离，R后的值表示倒圆半径。

如图2-3所示几段轨迹间，可使用倒角或倒圆控制功能编程。对应部分程序为：
O0001
G91 G01 Z-75.0 R6.0;
X40.0 Z-10.0 C3.0;
Z-80.0;
M02;
注：
（1）第二直线段必须由点B而不是从点C开始；
（2）在螺纹切削程序段中不得出现倒角控制指令；
（3）X、Z轴指定的移动量比指定的R或C小时，系统将报警。
图2-4 圆弧控制
2．G02、G03 ----- 圆弧控制。
格式:G90 (G91) G02 X... Z... R... ( I... K...) F...
G90 (G91) G03 X... Z... R... ( I... K... ) F...
如图2-4所示弧AB，编程计算方法如下：
绝对: G90 G02 X xb Z zb R r1 F f; -- R 编程
或 G90 G02 X xb Z zb I(x1-xa)/2 K(z1-za) F f ;
增量: G91 G02 X(xb-xa) Z(zb-za) R r1 F f ;
或 G91G02 X(xb-xa) Z(zb-za)I(x1-xa)/2 K(z1-za) F f ;
图示弧BC，编程计算方法如下：
绝对: G90 G03 X xb Z zc R r2 Ff ;--R编程
或 G90 G03 X xb Z zc I(x2-xb)/2 K(z2-zb) Ff ;
增量: G91 G03 X(xc-xb) Z(zc-zb) R r2 F f ;
或 G91 G03 X(xc-xb) Z(zc-zb) I(x2-xb)/2 K(z2-zb) F f ;
说明：
（1）G02、G03时，刀具相对工件以F指令的进给速度从当前点向终点进行插补加工，G02为顺时针方向圆弧插补，G03为逆时针方向圆弧插补。
（2）圆弧半径编程时，当加工圆弧段所对的圆心角为 0～180°时，R取正值，当圆心角为180～ 360°时，R取负值。同一程序段中I、K、R同时指令时，R优先，I、K无效。
（3）X、Z同时省略时，表示起终点重合，若用I、K指令圆心，相当于指令了360°的弧，若用R编程时，则表示指令为0°的弧。
G02 (G03) I... ; 整圆 G02 (G03) R... ; 不动。
（4）无论用绝对还是用相对编程方式，I、K都为圆心相对于圆弧起点的坐标增量，为零时可省略。(也有的机床厂家指令I、K为起点相对于圆心的坐标增量)
3．G04 ----- 暂停延时
格式：G04 P... 后跟整数值，单位m s (微秒)
或 G04 X ( U ) ... 后跟带小数点的数，单位s (秒)
由于在两不同轴进给程序段转换时存在各轴的自动加减速调整，可能导致刀具在拐角处的切削不完整。如果拐角精度要求很严，其轨迹必须是直角时，应在拐角处使用暂停指令。
如：欲停留1.5s时，程序段为：G04 X1.5 ; 或：G04 P1500 ;
4．G20、G21 ----- 输入数据单位设定，即单位制式 ( 英制和米制 )的设定。

图2-5 精车轮廓编程图例
G20和G21是两个互相取代的G代码，机床出厂时将根据使用区域设定默认状态，但可按需要重新设定，在我国一般均以米制单位设定（如G21），常用于米制( 单位: mm )尺寸零件的加工。如果一个程序开始用G20指令，则表示程序中相关的一些数据均为英制( 单位: in/10 )；在一个程序内，不能同时使用G20与G21指令，且必须在坐标系确定之前指定。系统对本指令状态具有断电记忆功能，一次指定，持续有效，直到被另一指令取代。
（注：本机床用G20表示米制，为默认值，英制则为G21）
（三） 编程实例
精车如图2-5所示零件。
该零件车削的整体程序由程序头、程序主干及程序尾组成。
一般地，程序头包括程序番号、建立工件坐标系，启动主轴、开启切削液、从起刀点快进到工件要加工的部位附近等准备工作，如例题中程序前部带下划线的程序段； 程序主干则是由具体的车削轮廓的各程序段组成，有必要的话可含子程序调用； 程序尾包括快速返回起刀点、关主轴和切削液、程序结束停机等，如例题中程序后部带下划线的程序段。
其通用加工程序如下： 若以工件右端轴心为原点，则程序如下：
O0002
G92 X70.0 Z150.0 ;
S630 M03 ;
G90 G00 X20.0 Z88.0 M08;
G01 Z78.0 F100 ;
G02 Z64.0 R12.0 ;
G01 Z60.0 ;
G04 X2.0 ;
G01 X24.0 ;
G03 X44.0 Z50.0 R10.0 ;
G01 Z20.0 ;
X55.0 ;
G00 X70.0 Z150.0 M09 ;
M05;
M30;

建立工件坐标系
让主轴以630 rpm正转
刀具快速移到毛坯的右端
工进车外圆F20
车R12圆弧成型面
车外圆F20
转角处暂停
车端面
车转角圆弧R10
车外圆F44
车端面并退出到工件外
返回起刀点
主轴停转
程序结束
O0003
G92 X70.0 Z64.0;
S630 M03;
G90 G00 X20.0 Z2.0;
G01 Z-8.0 F10;
G02 Z-22.0 R12.0;
G01 Z-26.0;
G04 X2.0;
G01 X24.0;
G03 X44.0 Z-36.0 R10.0;
G01 Z-66.0;
X55.0;
G00 X70.0 Z64.0;
M05;
M02;
程
序
头

程

序

主

干

程
序
尾
( 可试试用I、K取代R对圆弧段进行编程。或试用G91方式，或试用半径编程方式进行编程)
四、实训仪器与设备
＜1＞ HNC-21T数控车床 1台
＜2＞     Φ40x200圆形棒料 1 根
＜3＞       基本装夹工具、刀具 1套 
五、实训内容及步骤
＜1＞ 了解机床结构及机床操作面板
＜2＞ 回参考点操作
＜3＞ 手动位置调整操作
＜4＞ MDI操作
＜5＞ 简单精车程序调试与运行

1 了解机床的结构组成
HNC-21T型数控车床能够控制的主要有X、Z轴的运动（包括移动量及移动速度的控制，能进行直线、圆弧的插补加工控制）、一些电器开关的通断（包括主轴正反转及停转、进给随意暂停和重启、急停及超程保护控制）、主轴采用变频器实现无级调速。该机床可用于车削内外圆表面、锥面、平面、复杂的回转表面和公、英制螺纹等，若采用宏指令编程，可车削椭圆、抛物线等轮廓形状。
HNC21-T数控系统操作面板如图所示
2、机床操作
1）．参考点操作：
（1）先检查一下各轴是否在参考点的内侧，如不在，则应手动回到参考点的内侧，以避免回参考点时产生超程
（2）按功能键区的“回零”功能按键
（3）分别按+X、+Z轴移动方向按键，使各轴返回参考点，回参考点后，相应的指示灯将点亮。
2）．点动、步进操作
（1）按功能键区的“手动”或“增量”功能按键
（2）“增量”时按倍率选择键x1、x10、x100、x1000选择增量进给的倍率大小
（3）按机床操作面板上的“+X”或“+Z”键，则刀具向X或Z轴的正方向移动，
按机床操作面板上的“－X”或“－Z”键，则刀具向X或Z轴的负方向移动；
（4）如欲使某坐标轴快速移动，只要在按住某轴的“＋”或“－”键的同时，按住“快移”键即可。
3）．MDI操作
（1）在主菜单下，按F4键选择MDI功能；
（2）再按F6键选择MDI运行功能项；
（3）在菜单行上部的提示输入行上将出现光标，在光标处输入想要执行的MDI程序段，此时可左右移动光标以修改程序；
如输入：G91 G01 X20.0 Z20.0 F200 ；然后按“Enter”键
（4）按功能键区的“自动”键选择为自动运行方式
（5）按“循环启动”键，则所输入的程序将立即运行；
（6）在运行过程中，按“循环停止”键，则刀具将停止运动，但主轴并不停转，此时再按“循环启动”键即可继续运行程序；
4）．程序输入及调试
（1）在主菜单下按F2键选择“程序编辑”→“文件管理”→“新建文件”进行。之后在光标处输入程序号并回车，然后即可开始输入编辑程序。程序编写完成后可按F4功能键保存。
（2）要想调入已编写好的程序，应在主菜单下按“自动加工”→“程序选择”→“磁盘程序”，至出现程序列表后再移动光标到需调入的程序号处并按“Enter”键回车即可，若当前页没有所需程序，可按“Pgup”、“Pgdn”前后翻页查找。
（3）当用上述方法调入某程序，并对好刀后，即可按“循环启动”键开始自动运行。如中途想暂停运行，可按机床面板上的“进给保持”键，则X、Z轴方向的进给将暂时停止，直至再按“循环启动”时便可继续执行（此时主轴并不停转，若要主轴停应按“主轴停转”键，但按循环启动前必须先按“主轴正转”键启动主轴）。若想彻底中断程序的继续运行，可按菜单键区上的功能键F7“停止运行”—“Y”来中止自动运行。
六、注意事项：
14 程序文件名最好以“O”开头并不带后缀。另外，程序中尽量避免写入系统不能识别的指令，应牢记，程序格式的基本组成是一个字母后跟一些数字，不允许出现连续两个字母，或缺少字母的连续两组数字。特别地，字母“O”和数字“0”不能写混。若要将某行程序内容改为注释内容，可在行首加“；”。 
七、实训报告要求：
1 画出HNC-21T数控车床的传动简图。
2 说出数控系统操作面板上各主要操作按钮的功用。并简要说出数控车床手动操作进行粗调和微调的大致过程。
3 选定一工件原点，写出图示精车轮廓图形的车削程序。并解释各程序段的含义。
4 说说你在程序调试运行过程中遇到了些什么问题。
思考题：
1. 所用的数控车床如何实现主轴变速？螺纹加工时对主轴和进给轴间有什么要求？
2. 车床的参考点在哪里？机床原点又在哪里？工件坐标系是怎么一回事？有哪些确立工件原点的方法？
3. “超程”是怎么回事？在你手动或自动调整刀架位置时，有没有出现过超程现象？怎么解除超程？回参考点方式下会产生超程吗？

车削对刀、车削循环程序的上机调试及应用

一、实训目的
1 进一步熟悉数控车床的操作；
2 掌握数控车削加工的对刀操作方法及工件坐标系的建立；
3 掌握简单车削循环程序的编写规则及其应用；
4 掌握复合车削循环的编程及其在车削加工中的应用； 
二、预习要求
认真阅读数控车床基本操作及车床循环程序编写与调试的章节内容。 
三、实训理论基础
1、车削加工的对刀
数控程序中所有的坐标数据都是在编程坐标系中确立的，而编程坐标系并不和机床坐标系重合，所以在工件装夹到机床上后，必须告诉机床，程序数据所依赖的坐标系统，这就是工件坐标系。要完成这样一个过程，就需要对刀。对刀操作就是用来沟通机床坐标系、编程坐标系和工件坐标系三者之间的相互关系。
采用G92指令构建工件坐标系时，对刀操作即是测定某一位置处刀具刀位点相对于工件原点的距离。采用G54指令构建工件坐标系时，是先测定出欲预置的工件原点在机床坐标系中的坐标（即相对于机床原点的偏置值），并把该偏置值预置在为G54设置的寄存器中。由于G54的原点是以固定不变的机床原点作为基准的，对起刀位置无严格的要求，而G92的原点则对起刀位置有较高的要求，所以实际加工应用中，G54比G92使用起来更方便。
另外，在现代数控车床中，有更多的机床直接采用刀偏设置通过Txxxx指令来构建工件坐标系，即直接将工件零点在机床坐标系中的坐标值设置到刀偏地址寄存器中。和G54构建工件坐标系的原理类似。
关于车削加工中的对刀操作方法，可依据实训步骤进行。
2、简单车削循环编程
简单车削循环是指只用一个G功能指令就可实现由4条线段组成的单一阶梯形轨迹的加工控制操作。按照车削路线安排，可有以车外圆为主（G80）和以车端面为主（G81）两种方式。其走刀路线如图所示。

1）．G80 ----- 外圆车削循环
格式： G90 ( G91 ) G80 X... Z... I... F... ;
算法: G90 G80 X xb Z zb I (xc/2- xb/2) F f ; 或 G91 G80 X(xb-xa) Z(zb-za) I(xc/2- xb/2) F f ;
2）．G81 ----- 端面车削循环
格式：G90 ( G91 ) G81 X... Z... K... F... ;
算法: G90 G81 X xb Z zb K (zc-zb) F f ; 或 G91 G81 X(xb-xa) Z(zb-za) K (zc-zb) F f ;
例：如图所示阶梯轴零件，先用G80循环两次车至φ30的外圆柱面，再用G81循环四次车锥端面和前端φ15的圆柱面。两次车削循环的起点分别为a和A，设其坐标位置分别为： A(75,φ35)、 a(72,φ45) ，两次的切削路线分别为：
矩形循环区 a→b→a 梯形循环区 A→B→A

用直径、绝对方式编程：
O0008
S400 M03 ;
G54G90G00 X45.0 Z72.0M08 ;
G90 G80 X38.0 Z20.0 F30.0 ;
G80 X30.0 Z20.0 ;
G00 X35.0 Z75.0 M09;
M00; 手工换刀
G81 X15.0 Z65.0 K-13.33 F30.0 ;
G81 X15.0 Z60.0 K-13.33 ;
G81 X15.0 Z55.0 K-13.33 ;
G81 X15.0 Z50.0 K-13.33 ;
M30；
3、复合车削循环编程

外圆车削复合循环 端面车削复合循环
复合车削循环是指仅用一个G指令就可实现多阶梯复杂轴类零件的全部粗加工控制操作。除有以车外圆方式为主（G71）的和以车端面方式为主（G72）的外，还有环状粗车方式（G73）的复合循环。
1）．G71 ----- 外圆粗车复合循环
如图所示，工件成品形状为A1--B，若留给精加工的余量为Du/2和Dw，每次切削用量为Dd，则程序格式为：
G71 U(Dd) R(e) P(ns) Q(nf) X(Du) Z(Dw) F(f) S(s) T(t)
其中：e 为退刀量
ns 为按A--A1--B的走刀路线编写的精加工程序中第一个程序行的顺序号N(ns)和最后一个程序行的顺序号N(nf)。
f. s. t为粗切时的进给速度、主轴转速、刀补设定，此时这些值将不再按精加工的设定。
2）．G72 ----- 端面粗车复合循环

环状车削复合循环
程序格式为：
G72 W(Dd) R(e) P(ns) Q(nf) X(Du) Z(Dw) F(f) S(s) T(t)
各参量的含义同G71。
3）．G73 ----- 环状粗车复合循环
如图所示，该切削方式是每次粗切的轨迹形状都和成品形状类似，只是在位置上由外向内环状地向最终形状靠近，其程序格式为：
G73 U(Di) W(Dk) R(m) P(ns) Q(nf) X(Du) Z(Dw) F(f) S(s) T(t)
其中：m 为