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【学习目标】
1.知识目标
·了解数控车床的基本组成、工作范围、编程特点。
2.技能目标
·掌握FANUC系统数控车床的基本操作方法。
·能够熟练地进行数控车床常见刀具的试切法对刀及刀具参数输入。
·能正确进行程序编辑与输入。
·能正确进行首件试切与自动加工。
·熟悉数控车床安全操作规程。
3.素养目标
·严格执行安全操作规程。
·保持工作环境清洁有序，文明生产。
【知识学习】
本任务包含数控车床的基础知识、FANUC 0i数控车床面板功能介绍、FANUC 0i数控车床基本操作方法、程序编辑与试切加工等的学习。
1.数控车床基础知识
（1）数控车床的基本组成 数控车床由床身、主轴箱、刀架、尾座、液压系统、冷却系统、润滑系统、排屑器等部分组成。数控车床大多采用全封闭或半封闭防护，目的是保护人身安全。图2-1所示为典型数控车床的外形结构图。
图2-1 典型数控机床的外形结构图
1—床身 2—主轴箱 3—电气控制箱 4—刀架 5—数控装置 6—尾座 7—导轨 8—丝杠 9—防护板
（2）数控车床的工作范围 数控车床是金属加工中应用比较广泛的数控机床之一，主要用于精度要求高、表面粗糙度值小、轮廓形状复杂的轴类和盘类等回转体零件的加工。数控车床能够通过程序控制自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、螺纹、非圆曲线回转体面等工序的切削加工，并能完成切槽、钻、扩、铰等加工。数控车削的各种类型零件如图2-2所示。
（3）数控车床的编程特点
1）工件坐标系是指以加工原点为基准所建立的坐标系。工件坐标系的原点应该选在便于测量或对刀的基准位置，一般选取在工件的右端面或左端面的中心。其坐标系的方向与机床坐标系的方向应该一致， X 轴对应径向， Z 轴对应轴向。主轴的运动方向则从机床尾架向主轴看，逆时针为+ C 向，顺时针为 -C 向，如图2-3所示。
图2-2 数控车削的各种类型零件
图2-3 数控车床的工件坐标系
2）编写数控车床的加工程序时，可根据系统参数设定来选择直径尺寸编程与半径尺寸编程。但由于车床中被加工零件一般都是以直径的方式标注和测量的，所以编写程序时一般选用直径编程，这样也可以减少编程过程中的计算量。
3）在同一个程序段中，根据图样上标注的尺寸，可以采用绝对坐标编程或相对坐标编程，也可以采用混合编程。
4）在车削加工中常用棒料或锻料作为毛坯，加工余量较大。为简化编程，一般采用数控系统的固定循环指令进行编程，可进行自动重复循环切削，使程序结构简化。
5）编程时，一般认为车刀刀尖是一个点，而实际上为了提高刀具的使用寿命和工件的表面质量，车刀的刀尖常刃磨成一个半径不大的圆弧。为提高工件的加工质量，需要对刀尖圆弧半径进行补偿，这样就可直接按照工件轮廓尺寸编程。
2.数控车床面板功能（FANUC 0i系统）
数控机床的操作是数控加工技术的重要环节。机床操作面板主要由机床控制面板和系统操作面板组成。数控车床的操作是通过CRT/MDI操作面板和用户操作面板来完成的。不同类型的数控车床，由于配置的数控系统不同，其面板功能和布局也不尽相同。因此，应根据具体设备，仔细阅读操作说明书。下面介绍FANUC 0i TA数控车削系统的操作界面。
（1）数控机床控制面板 机床控制面板主要用于控制机床的运行状态，由模式选择旋钮、数控程序运行控制开关等多个部分组成。面板的制造标准不一，主要由各个机床厂家自行设计。下面以FANUC 0i标准机床的控制面板为例进行介绍。机床控制面板如图2-4所示，常用按键的功能说明见表2-1。
图2-4 机床控制面板（数控车床）
表2-1 机床控制面板常用按键的功能说明
（续）
（2）数控系统操作面板 数控系统操作面板如图2-5所示，主要由显示屏和编辑区域组成。其功能是完成人机对话，如坐标显示、程序编辑、参数设置、系统信息显示等。
图2-5 FANUC Series 0i Mate数控系统操作面板
数控系统操作面板上常用按键及其功能说明见表2-2。
表2-2 数控系统操作面板上常用按键及其功能说明
（续）
3.FANUC 0i数控车床基本操作
在操作机床前应认真学习机床说明书和安全操作规程，避免因误操作而造成的撞刀事故。一般来说数控机床操作包括以下几项内容：开机操作、回参考点、移动机床坐标（手动或手轮）、MDI方式基本操作、开关主轴、设定工件坐标系、输入刀具补偿参数、关机操作等。
（1）开机操作
1）检查机床的润滑油罐，油面应在上、下油标线之间，若没有达到，则需要加入机油至达到标准。
2）合上总电源开关。
3）打开机床左侧的电源开关。
4）以顺时针方向转动紧急停止开关，按下“启动”键，此时机床起动完毕。
（2）回参考点
1）置模式旋钮在
位置。
2）选择各轴
正方向，按住按钮，即回参考点。回参考点（又称回零）是否成功可通过观察机床回零指示灯是否亮或机床机械坐标值是否归零来确定。
注意：回原点时应该先回 X 轴，再回 Z 轴，否则刀架可能与尾座发生碰撞。
即使机床开机之后已经进行回零操作，如出现以下几种情况仍需要重新回参考点：
①机床关机后马上重新接通电源。
②机床解除急停状态后。
③机床在第一次回参考点过程中出现超程报警并消除报警后。
④数控机床在“机械锁定”状态下进行程序的空运行操作后。
（3）移动机床坐标轴 手动移动机床坐标轴的方法有三种。
1）手动方式。
①置模式在“JOG”
位置。
②选择某轴，单击方向键
，机床坐标轴移动，松开则停止移动。
③同时按
键，机床坐标轴快速移动，用于较长距离的工作台移动。
2）增量方式。这种方法用于微量调整，如用在对基准操作中。
①置模式在
位置，选择“×1”、“×10”、“×100”、“×1000”步进量。
②选择某轴，每按一次，机床坐标轴移动一步。
3）手轮方式。操纵手轮
，这种方法用于微量调整。在实际生产中，使用手轮可以让操作者容易控制和观察机床移动。
（4）MDI方式基本操作 在MDI方式下可以编制一段程序并加以执行，但不能加工由多个程序段描述的轮廓，主要适用于简单的测试操作。例如输入M03 S800，具体操作步骤如下：
1）选择机床操作面板上的方式选择中的“MDI”模式。
2）单击数控面板上<PRGRM>键。
3）单击显示界面上的功能软键<MDI>，进入程序输入界面。
4）通过操作面板输入程序段“M03 S800；”并单击面板<INSERT>键（注意：每个程序段结束时，必须输入“；”作为该程序段结束的标志）。
5）按“循环启动”键执行输入的程序，完成主轴转速为800r/min的正转。
在MDI状态下，也可实现自动换刀，即按照上述操作方法，在程序输入界面输入“T××××；”。
（5）开、关主轴基本操作
1）置模式在“JOG”位置
。
2）按
或
机床主轴分别正、反转（第一次起动时需利用MDI方式），按
主轴停转。
（6）工件坐标系设定及刀具参数输入
1）试切对刀。对刀对每一个操作者来说极为重要。对刀的目的就是为了建立工件坐标系和机床坐标系的位置关系，方便机床找到工件的坐标位置。比较常用的方法是试切法对刀和对刀仪对刀。试切法对刀只有在手动方式和手轮方式下才可以进行，需要用所选的刀具试切零件的外圆和端面，并测量得到零件外圆和端面的坐标值。下面介绍外圆车刀的对刀方法（假定毛坯为 ϕ 20mm，外圆车刀为1号刀），具体操作步骤见表2-3。
表2-3 试切对刀及对刀验证步骤
（续）
注意：
①上面所述的对刀方法中，设置工件坐标系的原点在工件右端面与轴线的交点处，刀具偏置的数值要存储到相应的刀具号里面。
②切槽刀有三个刀位点：两刀尖及切削中心。对于切槽刀对刀，要根据编制的加工程序，选用正确的刀位点，一般选用切槽刀的左侧的刀位点（前置刀架）。
2）输入刀具补偿参数。根据刀具的实际参数和位置，将刀尖圆弧半径补偿值和刀具几何磨损补偿值输入到与程序对应的存储位置。若试切加工后发现工件尺寸不符合要求，则可根据零件实测尺寸进行刀具偏量的修改。例如测得试切件外圆尺寸偏大0.02mm，可在刀具“补正/磨耗”界面中，输入该刀具的 X 方向磨耗值“-0.01”（半径值）。操作过程如下：
①按
键进入参数设定页面，按
。
②按
选择刀具补偿设置界面。
③用
和
键选择补偿参数的刀具编号。
④输入补偿值“-0.01”到外圆车刀 X 方向上的磨耗处。
⑤按
键，把输入的补偿值输入所指定的位置，如图2-6所示。
图2-6 刀具补偿参数的设置
（7）关机操作 准备关机时要确认机床各个部位不在运行中，并且不在程序和参数写入状态。机床的关机步骤为：
1）将机床各个部位置于正确位置。
2）按下急停按钮。
3）关闭数控系统电源。
4）关闭机床电源。
5）关闭总电源。
4.数控车床程序编辑、试切加工
（1）编辑新NC程序
1）置模式在“EDIT”
。
2）按
键，再按
进入程序页面，输入字母“O”。
3）按
输入数字“9”，即输入“O9”程序名（输入的程序名不可以与已有程序名重复）。
4）按
键，开始程序输入。
5）按
键换行后再继续输入。
6）按
键，删除光标所在的代码。
7）按
键，把输入区的内容插入到光标所在代码后面。
8）按
键，把输入区的内容替代光标所在的代码。
（2）选择一个程序
1）按程序号搜索。
①选择模式“EDIT”。
②按
键，输入字母“O”。
③按
键并输入数字“9”，即输入搜索的号码“O9”。
④按“CURSOR”
开始搜索，找到后，“O9”显示在屏幕右上角程序号位置，“O9”程序内容显示在屏幕上。
2）选择“AUTO”
模式。
①按
键，输入字母“O”。
②按
键输入数字“9”，即输入搜索的号码“O9”。
③按
“O9”显示在屏幕上。
④也可输入程序段号，如“N30”，按
搜索程序段。
（3）删除程序
1）选择模式“EDIT”。
2）按
键，输入字母“O”。
3）按
键并输入数字“9”，即输入要删除的程序号码“O9”。
4）按
键，“O9”NC程序被删除。
5）删除全部程序。在“EDIT”模式下，按
键，输入“O-9999”，按
键则全部程序被删除。
（4）运行程序
1）空运行。
①用上述办法调出所需模拟加工的程序。
②选择
方式。
③单击操作面板上“机械锁定”按钮和“空运行”按钮。
④单击数控系统面板上
功能键，通过数控系统软键选择
功能，设置毛坯大小和显示比例，如图2-7所示。
⑤单击机床操作面板上
键，即可观察数控程序的运行轨迹。
注意：当程序验证无误后，应该及时取消“机械锁定”“空运行”功能，并使数控机床重新回参考点，以方便程序自动加工。
2）单步运行。
①置单步开关
于“ON”位置。
②程序运行过程中，每按一次
执行一条指令。
图2-7 图形参数设置界面
3）启动程序加工零件。
①置模式旋钮在“AUTO”位置
。
②选择一个程序（参照上面介绍的选择程序的方法）。
③按程序启动按钮
。
4）运行过程中工件坐标系的显示。在运行过程中可以通过监视器查看机床运行情况，通常显示坐标有以下3种方式：
①绝对坐标系：显示当前坐标。
②相对坐标系：显示当前相对于前一位置的增量坐标。
③综合显示：同时显示相对坐标、绝对坐标、机械坐标和余移动量（图2-8）。
在自动运行时通常选择检视模式，如图2-9所示。在此模式下既可以观察程序又可以查看绝对坐标及余移动量。
图2-8 坐标综合显示界面
图2-9 自动加工检视界面
【知识拓展】
数控车床安全操作规程
1）认真阅读实训指导书，熟悉并了解机床的结构和功能，严格遵循指导教师的安排。
2）开机前，要检查车床自动润滑系统油箱中的润滑油是否充足。
3）按以下顺序开机：打开总电源→打开数控机床电源→旋开“急停”按钮。等自检完毕后等待数控系统的复位。
4）等操作界面显示出来后，选择“回参考点”功能，进行手动回参考点操作。首先返回+ Z 方向，然后返回+ X 方向。返回参考点后应及时退出参考点，先退 X 方向，后退 Z 方向。
5）换刀操作时， X 、 Z 轴应移动到合适的位置，保证换刀时不发生撞刀事故。
6）工件和刀具必须装夹牢固。选取合适的主轴转速、进给量及进给速度。
7）将编好的程序认真地输入到数控系统的存储器中，并熟记相应的程序名。
8）在自动运行程序前，必须认真检查和调试程序，确保程序的正确性。在操作过程中必须集中注意力，谨慎操作。运行过程中一旦发现问题，应及时按下复位按钮或紧急停止按钮。
9）完成对刀后，要做模拟试验，检验对刀是否正确，以防止正式操作时发生撞坏刀具、工件或设备等事故。
10）在数控车削过程中，必须将防护门关闭。因观察加工过程时间多于操作时间，所以一定要选择好操作者的观察位置，不允许随意离开实训岗位。
11）关闭数控车床前，应使刀具处于安全位置，然后按下“急停”按钮→数控系统断电→机床电源断电→总电源断电。
【思考与练习】
1.数控系统操作面板上有哪些主要控制功能？
2.如何进行对刀和对刀验证操作？
3.如果以工件右端面的中心作为编程原点，应如何对切槽刀（前置刀架）？
4.如何设置主轴转速为1200r/min？