数控铣床及加工中心基本工作原理

编程时一般选择工件上的某一点作为程序原点，并以这个原点作
为坐标系的原点，建立一个新的坐标系，这个新的坐标系就是工作坐标系 （编程坐标系）。 编程原点选择原则： 原则1：编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上。 原则2：尽量选择便于对刀的位置。
工作坐标系的设定： 方法一 ：在机床坐标系中直接设定加工原点。 编程原点设置在工件轴心线与工件底端面的交点上。 方法二：通过刀具起始点来设定加工坐标系。 加工坐标系的原点可设定在相对于刀具起始点的某一符合加工要求的空
上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的位移和运动的方向， 这就需要通过坐标系来实现，这个坐标系被称之为机床坐标系。
在铣床上，有机床的纵向运动、横向运动以及垂向运动。在数控加工中就应该用
机床坐标系来描述。
标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定： （1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90°。则大拇指代表X坐标，食指代 表Y坐标，中指代表Z坐标。 （2）大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向 为Z坐标的正方向。 （3）围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则， 大拇指的指向为X、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐 标A、B、C的正向。
标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系 决定。
笛卡儿坐标系只表明了六个坐标之间的关系，而对于数控机床坐标方向 的判断则有如下规定：
原则一：刀具相对于静止的工件坐标而运动： 原则二：坐标正方向判断顺序先Z后X再Y。
在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确定数控机床
机床回零操作应注意以下几点：
（1）、当机床工作台或主轴当前位置接近机床零点或处于超程状态时，此 时应采用手动模式，将机床工作台或主轴移至各轴行程中间位置，否则 无法完成回零操作。
（2）、机床正在执行回零动作时，不允许旋动操作模式旋钮，否则回零操 作失败。
（3）、回零操作做完后将操作模式旋钮旋至手动模式——依次按住各轴选 择键-X、-Y、-Z，给机床回退一段约100mm左右的距离（如图2.2.4b所 示）
任务一 数控铣床及加工中心数控系统的介绍 任务二 数控铣床及加工中心机床面板操作
项目二 数控铣床及加工中心编程基础 学习目的： 1、学习并掌握数控铣床及加工中心数控系统； 2、熟练掌握数控铣床及加工中心操作面板的使用。 技能要求： 1、熟悉数控铣床及加工中心数控系统介绍； 2、掌握数控铣床及加工中心操作面板的使用。
5、手轮模式操作 操作模式旋钮旋至手轮模式——通过手轮上的轴向选择旋钮可选择轴
向运动——顺时针转动手轮脉冲器，轴正移，反之，则轴负移——通过 选择脉动量×1、×10、×100（分别是0.001、0.01、0.1 毫米/格）来 确定进给快慢,手轮构造见图2.2.5。
6、手动数据模式（MDI模式）
将操作模式旋钮旋至MDI模式——按编辑面板上的程序键，选择程序屏幕— —按下对应CRT显示区的软键【（MDI）】，系统会自动加入程序号O0000—— 用通常的程序编辑操作编制一个要执行的程序,在程序段的结尾不能加M30（在 程序执行完毕后，光标将停留在最后一个程序段）。如图2.2.6a中所示输入若干 段程序，将光标移到程序首句，按循环启动键即可运行。
5、位置反馈系统 6、机床本体 （1）主运动系统 （2）进给运动系统 （3）辅助部分（液压、气动、冷却、润滑）
任务三 数控铣床及加工中心坐标系的确定
任务导入： CNC铣床及加工中心坐标系的规定？消除CNC铣床坐标系与工件坐标系
的差别的方法？ 一、数控铣床及加工中心坐标系统
数控铣床及加工中心坐标系按我国JB3051-82标准制定，与ISO841等效。 其中规定原则如下：刀具相对静止工件而运动的原则。 1、数控铣床及加工中心坐标系的规定。
不同品牌的数控系统，数控铣/加工中心的操作面板也各不相同，本课题 仅介绍常用的FANUC数控系统及相关操作。 一、认识FANUC 0i Mate-MC数控系统面板各按键及功能
FANUC 0i Mate-MC数控系统面板主要由三部分组成，即CRT显示屏、 编辑面板及操作面板。 FANUC 0i Mate-MC数控系统CRT显示屏及按键 FANUC 0i Mate-MC数控系统CRT显示屏及按键分布见图2.2.1。
3、数控铣床及加工中心机械原点及工作坐标系 （1）机械原点 机床坐标系的原点也称机械原点、参考点或零点。
而机床坐标系的原点是三维面的交点，无法直接感觉和测量，只有通过各 坐标轴的零点，做相应的平行切面，这些切面的交点，即为机床坐标系的 原点（机械原点），这个原点是机床一经设计和制造出来，就已经确定下 来的。 （2）工作坐标系（编程坐标系）
时间按下无效。
程序主轴正转
手动主轴反转
手动停止主轴运行停止；在程序运行中，按下此按钮停止程序运行。
手动
2、SIMEMENS（西门子）数控系统 SIEMENS数控系统由德国西门子公司研制开发。系统操作界面如图2.1.2
所示。
3、国产数控系统 目前，常用于铣床的国产数控系统有北京凯恩地数控系统、华中数控
数控机床零件加工的步骤： 1、分析零件图，确定加工方案，用规定代码编程； 2、输入数控装置； 3、数控装置对程序进行译码、插补运算，向机床各伺服机构和辅助控制 装置发信号—驱动—执引—加工零件。
二、数控机床的组成
1、程序载体 程序—包括加工零件所需的全部信息和刀具相对工件的位移信息。 载体—穿孔纸带、磁带、磁盘（软盘、硬盘、内存RAM）。
图2.2.1 FANUC 0i Mate-MC数控系统CRT显示屏
CRT显示屏下方的软键，其功能是可变的。在不同的方式下，软键功能 依据CRT画面最下方显示的软键功能提示。如图2.2.2所示。
FANUC 0i Mate-MC数控系统编辑面板按键 FANUC 0i Mate-MC数控系统编辑面板如图2.2.3所示，其各按键名称及用
3、关机操作 （1）按下急停旋钮——按系统电源关键——关闭机床总电源，关机成功。 注意：关机后应立即进行加工现场及机床的清理与保养。
4、手动模式操作 操作模式旋钮旋至手动模式——分别按住各轴选择键+Z、+X、+Y、-
X、-Y、-Z即可使机床向“键名”的轴和方向连续进给，若同时按快速 移动键，则可快速进给——通过调节进给倍率旋钮、快速倍率旋钮，可 控制进给、快速进给移动的快慢。
进入不同的页面以后，用PAGE 按钮切换。 复位键。 向上翻页。 向下翻页。 向上移动光标。 向下移动光标。 向左移动光标。 向右d移动光标。 输入键。把输入域内的数据输入参数页面或者输入一个外部的数控程序。
（2）机床操作按钮介绍 AUTO：自动加工模式。 EDIT：编辑模式。 MDI：手动数据输入。 INC： 增量进给。 HND：手轮模式移动机床。 JOG：手动模式，手动连续移动机床。 DNC：用232电缆线连接PC机和数控机床 ，选择程序传输加工。 REF：回参考点 。 程序运行开始；模式选择旋钮在“AUTO”和“MDI”位置时按下有效，其余
系统、北京航天数控系统等。系统操作如图2.1.3所示。 4、其他数控系统
除了以上三类主流数控系统外，国内使用较多的数控系统还有： 日本三菱数控系统 法国施耐德数控系统 西班牙的法格数控板操作
任务导入： 在生产过程中，控制数控铣床及加工中心的数控系统品牌很多，采用
间点上。
（3）工件坐标系与机床坐标系的关系 机床坐标系是机床运动控制的参考基准。而工件坐标系是编程时的参考
基准；机床坐标系建立在机床上，是固定的物理点。而工件坐标系是建立 在工件上，是根据编程习惯位置可变的。在加工时通过对刀手段确定工件 原点与机床原点的位置关系，将工件坐标系与机床坐标系建立固联关系。
任务一 数控铣床及加工中心数控系统的介绍
任务导入： CNC铣床及加工中心有哪些系统？
1、FANUC（法那科）数控系统 FANUC数控系统由日本富士通公司研制开发。系统操作界面如图2.1.1
所示。
图2.1.1 FANUC 0i数控系统操作界面
（1）编辑键介绍 替代键。用输入的数据替代光标所在的数据。 删除键。删除光标所在的数据；或者删除一个数控程序或者删除全部数控程序。 插入键。把输入域之中的数据插入到当前光标之后的位置。 修改键。消除输入域内的数据。 回撤换行键。结束一行程序的输入并且换行。 上档键。 数控程序显示与编辑页面。 位置显示页面。位置显示有三种方式，用PAGE按钮选择。 参数输入页面。按第一次进入坐标系设置页面，按第二次进入刀具补偿参数页面
2、数控铣床及加工中心坐标系运动部件运动方向的规定 （1）z轴坐标运动 规定与主轴线平行的坐标轴为z坐标（z轴），并取刀具远离工件的方向为 正方向。
（2）x轴坐标运动 x轴规定为水平平行于工件装夹表面。 （3）y轴坐标运动 y坐标轴垂直于x、z坐标轴。当x轴、z轴确定之后，按笛卡儿直角坐标系右 手定则法判断，y轴方向就惟一地被确定了。根主轴时，则选取一个垂直于 工件装夹表面的主轴为z轴（如龙门铣床）。 （4）旋转运动A、B和C 旋转运动用A、B和C表示，规定其分别为绕x、y和z轴旋转的运动。A、B 和C的正方向，相应地表示在x、y和z坐标轴的正方向上，按右手螺旋前进 方向。
途见表2-2-1、2-2-2所示。
二、掌握FANUC 0i Mate-MC数控系统常用的几项基本操作 1、开机操作
打开机床总电源——按系统电源开键，直至CRT显示屏出现 “NOT READY”提示后——旋开急停旋钮，当“NOT READY” 提示消失后，开机成功。
注意：在开机前，应先检查机床润滑油是否充足，电源柜门是否 关好，操作面板各按键是否处于正常位置，否则将可能影响机床 正常开机。 机床回零操作 将操作模式旋钮旋至回零模式——将快速倍率旋钮旋至最大倍率100%——依次按 +Z、+X、+Y轴进给方向键（必须先按+Z，确保回零时不会使刀具撞上工件），待 CRT显示屏中各轴机械坐标值均为零时（如图2.2.4a），回零操作成功。