1.1 学步任务：GSK980TD数控车床操作面板按钮的操作 1.1.1 任务描述 学习数控车床操作面板按钮的功能。 1.1.2 任务分析 1．实训目的 （1）掌握数控车床操作面板功能，进行“录入”（MDI）、“手动”、“手轮”等操作。 （2）正确操作机床，安全生产。 2．实训器材 配置GSK980TD系统的数控车床若干台。 1.1.3 任务实施 1．主轴操作 方法1：MDI录入方式主轴操作 通电后，首次操作要通过MDI方式操作主轴。 （1）在机床面板选择 方式。 （2）按 键并按 键进入“程序状态”页面。 （3）手动输入指令“M03”后按 键，再输入指令“S500”后按 键。 （4）按循环启动键 ，主轴启动。 （5）按 键，主轴停止。 方法2：面板主轴操作 通电后，如已进行过MDI方式操作主轴，可直接进行面板主轴操作。 （1）按 或 键。 （2）按 键，主轴正转。 （3）按 键，主轴停止。 （4）按 键，主轴反转。 2．刀架手动进给 手动进给方式有3种，分别是点动或连续手动进给、快速移动及手摇轮进给。 方法1：点动或连续手动进给方式 （1）首先在机床面板选择 方式。 （2）按住进给轴及方向选择键中的X轴方向键 或 键可使X轴向负向或正向进给，松开按键时刀架运动停止；按住Z轴方向键 或 键可使Z轴向负向或正向进给，松开按键时刀架运动停止；用户也可同时按住X、Z轴的方向选择键实现两个轴的同时运动。进给倍率实时修调有效。 （3）当进行手动进给时，按 键，使状态指示区的指示灯亮，则进入手动快速移动状态。 方法2：快速移动方式 （1）首先在机床面板选择 方式。 （2）按住进给轴及方向选择键中的 键，直至状态指示区的快速移动指示灯亮，按 或 键可使X轴向负向或正向快速移动，松开按键时轴运动停止；按 或 键可使Z轴向负向或正向快速移动，松开按键时轴运动停止；也可同时按住X、Z轴的方向选择键实现两个轴的同时移动。 （3）当进行手动快速移动时，按 键，使指示灯熄灭，快速移动无效，以手动速度进给。 方法3：手摇轮进给方式 手动调整刀具时，要用手摇轮确定刀尖的正确位置；试切削时，要一边用手摇轮微调进给速度，一边观察切削情况。 （1）在机床面板选择 方式。 （2）按 、 或 键，选择移动增量，即手摇轮每转动1格滑板的移动量。步进进给倍率为0.001时，手摇轮转动1格可使滑板移动0.001mm。 （3）按 或 键选择要移动的轴。 （4）转动手摇脉冲发生器，使刀架按指定的方向和速度移动。 注意：进给方向由手轮旋转方向决定。一般情况下，手轮顺时针为正向进给，逆时针为负向进给。 3．换刀 方法1：手动换刀 装卸刀具、测量切削刀具的位置以及对工件进行试切削时，都要靠手动操作实现刀架的转位。手轮/手动方式下，按 键，按顺序依次换刀。 注意：对刀后不能使用手动换刀键，否则会导致对刀失败，刀补被清除。 方法2：MDI“录入”方式手动换刀 对刀时，要用MDI“录入”方式换刀，操作步骤如下： （1）在机床面板选择 方式。 （2）按 键并按 键进入“程序状态”页面。 （3）手动输入指令“T0200”后按 键。 （4）按循环启动键 ，刀架转位，使指定的刀具置于加工位置。 4．MDI运转 从操作面板输入一个（或几个）程序段的指令并执行该程序段。如执行下面的程序段： T0101 M03 S500 G01 U10.5 W25.0 F20 操作步骤如下： （1）在机床面板选择 方式。 （2）按 键，并按 键进入“程序状态”页面。 （3）由地址符数字输入键输入“T0101”，按 键，T0101数据被输入并显示。如果发现输入有误，按取消CAN键，可以重新输入正确的地址符及数字。按循环启动键 ，将1号刀具置于加工位置。 （4）再由数据输入键输入“M03 S500”，按 键，M03 S500数据被输入并显示。按循环启动键 ，主轴以500r/min的转速正转。 （5）同样输入“G01 U10.5 W25.0 F20”数据并显示，按循环启动键 ，01号刀具的刀尖以指定的速度（进给倍率100%）移至增量坐标为（10.5，25.0）的位置。 1.2 进阶任务：试切法对刀 1.2.1 任务描述 1．机床机械回零、工件装夹、刀具装夹。 2．试切法对刀。 3．用G50指令建立工件坐标系。 4．MDI对刀验证。 1.2.2 任务分析 1．实训目的 （1）掌握数控车床试切法对刀的方法。 （2）理解机床坐标系、工件坐标系。 （3）G50指令建立的方法。 （4）正确操作机床，安全生产。 2．实训器材 配置GSK980TD系统的数控车床若干台，90正偏车刀，游标卡尺，毛坯为 40的棒料。 1.2.3 任务实现 1．手动返回机床参考点。 机床坐标系是CNC进行坐标计算的基准坐标系，是机床固有的坐标系，机械参考点由安装机床上的零点开关或回零开关决定，通常零点开关或回零开关安装在X轴和Z 轴正方向的最大行程处。 （1）按 键，进入机械回零操作方式。 （2）按 或 键，选择回X或Z轴机械零点。 （3）刀架沿着机械零点方向移动，回到机械零点时，刀架停止移动，页面中的[X]、[Z]或[U]、[W]闪烁，回零结束指示灯亮。 注意：进行回机械零点操作后，CNC取消刀具长度补偿。 2．卡盘夹紧工件毛坯，装好刀具。 3．选择要对刀的刀具。 在机床面板选择 方式，按 键，再按 键进入“程序状态”页面，选择要对刀的刀号，如输入“T0100”后按 键和“循环启动”键 ，则选择的刀具置于加工位置。 4．启动主轴使工件以某转速旋转。如按 键，或输入“M03”后按 键，输入“S500”后按 键，再按“循环启动”键 ，则主轴带动工件以500r/min的转速旋转。 5．用手摇轮方式移动刀架，轻轻车一刀工件端面，沿+X向退刀（Z向不准动），刀尖脱离工件端面后停止主轴（MDI方式下按 键），如图1-1所示。 6．在机床面板选择 方式，按 键，再按 键进入“程序状态”页面。 7．由编辑键盘输入“G50”，按 键，G50数据被输入并显示。由数据输入键输入“Z0”，按 键，Z0数据被输入并显示，再按“循环启动”键 ，便将工件坐标系Z0设定完毕。 8．启动主轴，继续用手摇轮方式移动刀架，轻轻车一刀工件外圆，如图1-2所示。沿+Z向退刀（X向不准动），刀尖脱离工件外圆后停止主轴。 图1-1 试切对刀 图1-2 试切对刀 9．测量工件已加工外圆的直径X值，如X38.62。 10．在“程序状态”页面，由编辑键盘输入“G50”，按 键，G50数据被输入并显示。由数据输入键输入“X38.62”，按 键，X38.62数据被输入并显示，再按“循环启动”键 ，便将工件坐标系X0设定完毕。 11．校验。 （1）按 键，再按 键，由编辑键盘输入“X100”，按 键，输入“Z100”，按 键，再按“循环启动”键 ，让刀具回换刀点。 （2）由编辑键盘输入“Z0”，按 键，再按“循环启动”键 ，检查刀尖所在的位置是否在工件为Z0的端面。 （3）由编辑键盘输入“X38.62”，按 键，再按“循环启动”键 ，检查刀尖所在的位置是否相符。 1.3 成长任务：四把刀的对刀与校验 1.3.1 任务描述 独立完成四把刀的对刀与校验。 1.3.2 任务分析 1．实训目的 （1）进一步掌握数控车床对刀方法及验证方法。 （2）掌握刀补建立的方法。 （3）掌握数控车床试切法对四把车刀的方法。 （4）会处理数控机床简单报警。 （5）正确操作机床，安全生产。 2．实训器材 配置GSK980TD系统的数控车床若干台，90正偏粗车刀、90正偏精车刀、螺纹刀、切断刀各1把，游标卡尺1把，毛坯为 40的棒料。 1.3.3 任务实施 参考任务实施过程： 1．准备工作 （1）按要求夹好工件，装好刀具，调动主轴正转。 （2）按“刀补”键，找到001~004，将刀补清零（具体做法是将光标移到该编号，输入“X0 Z0”）。 （3）一般情况下可设定一号刀为外圆刀，二号刀为切断刀，三号刀为螺纹刀，四号刀为精车刀。 2．对刀 （1）对一号刀 以一号刀为基准刀，对刀操作参考进阶任务实施过程。 （2）对二号刀 ①调取二号刀 一号刀回换刀位之后，在机床面板选择 方式，按 键，再按 键进入“程序状态”页面，由编辑键盘键入“T0200”，按 键，再按循环启动 键，刀架调取二号刀。 ②对X轴 选择按 或 方式，移动刀架，轻轻车一刀工件外圆，沿+Z向退刀（X向不准动），刀尖脱离工件外圆后停止主轴。 测量工件已加工外圆的直径X值，按 键，再按 键，进入“偏置”页面，按 键或 键移动光标选择偏置号02，输入 及X轴外径值，按 键。 ③对Z轴 选择按 或 方式，移动刀架，使刀尖碰Z轴端面，碰到即停。按 键，再按 键，进入“偏置”页面，按 键或 键移动光标选择偏置号02，输入 及 ，按 键。 ④检查对刀是否正确 二号刀回换刀位之后，按 键，再按 键，进入“程序状态”页面，由编辑键盘键入“T0202”，按 键，再按循环启动键 。 输入Z0.0，按 键，再按循环启动键 ，检查刀尖所在的位置是否在工件为Z0的端面。 输入 及X轴外径值，按 键，再按循环启动键 。检查刀尖所在的位置是否相符。 （3）对三号刀。过程与二号刀相同，录入刀补时要把光标移至03处。 （4）对四号刀。过程与二号刀相同，录入刀补时要把光标移至04处。 1.4 辅 助 任 务 1.4.1 数控机床安全教育 1．敬业爱岗 兴趣是最好的老师，只有热爱数控岗位，才能刻苦钻研技术，不断积累实践经验。操作人员必须熟悉并爱护操作对象，保证数控机床的安全、稳定、高效运行。 2．严格遵守劳动保护制度 在操作数控机床时，操作人员一定要遵守劳动保护制度，正确着装，即穿收袖束腰的工作服，戴工作帽，禁穿高跟鞋、拖鞋上岗，禁止戴手套和围巾操作数控机床，长发必须盘起并收于工作帽内。 3．熟练掌握机床操作及编程 熟悉操作对象的操作方法的是防止由于操作失误而造成事故的基本要求。大部分事故都是由于操作失误或程序错误造成的。操作人员只有熟练掌握了数控机床的操作方法及编程知识，才能正确编制加工程序，保证机床安全运行，防止和杜绝事故的发生。 4．遵循机床操作规程 数控机床都有一套严格的安全操作规程。操作之前的首要任务是阅读并理解这些安全操作规程。数控机床操作人员必须遵守下面的操作规程： （1）工件装夹要准确可靠。 （2）开机前，应该仔细检查车床各部分机构是否完好，开关、按钮是否在合理位置。 （3）机床通电后检查电、气、液系统是否正常，还应按要求认真对数控机床进行润滑保养。 （4）操作数控系统面板时，对各按键及开关的操作不得用力过猛，更不允许用扳手或其他工具进行操作。 （5）执行机床各坐标轴回参考点操作，以确立机床坐标系。回零前，刀座应离参考点50mm以上，预防超程。 （6）完成对刀后，要做模拟换刀试验，以防止正式操作时发生撞坏刀具、工件或设备等事故。 （7）程序需经校验无误后方可自动运行，自动运行加工时，操作者应集中思想，左手手指应放在程序停止按钮上，眼睛观察刀尖运动情况，右手控制修调开关，控制机床拖板运行速率，发现问题要及时按下程序停止按钮，以确保刀具和数控机床安全，防止各类事故发生。 （8）操作数控系统面板及操作数控机床时，严禁两人同时操作。 （9）机床运行过程中操作人员要坚守岗位，出现异常时应及时按下急停按钮，并采取应急措施。若故障是由于操作失误所致，应及时吸取经验教训，避免下次犯同样的错误。 （10）机床运行过程中不得随意开启电气柜门。 5．做好机床日常记录 机床运行过程中发现的不正常情况需认真做好记录，以便出现故障后查找原因，为维修提供第一手资料。实训结束时，除了按规定搞好卫生、保养工作外，还应认真做好交接班工作，必要时刻做好文字记录工作。 1.4.2 认识机床坐标与工件坐标 1．机床坐标系 为了确定机床的运动方向和移动距离，就要在机床上建立一个坐标系，这个坐标系称为机床坐标系，也叫标准坐标系。 机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点也称为机床原点或机床零点，是由机床制造商设置在机床上的一个物理位置，机床出厂后，这个原点便被确定下来，它是固定的点。 数控装置上电时并不知道机床零点，为了正确地在机床工作时建立机床坐标系，通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床参考点（测量起点），机床启动时，通常机动或手动使机床回到参考点以建立机床坐标系。机床参考点可以与机床零点重合，也可以不重合，可通过参数指定机床参考点到机床零点的距离。 2．工件坐标系、程序原点和对刀点 工件坐标系是编程人员在编程时设定的坐标系，也称为编程坐标系。通常编程人员选择工件上的某一已知点为原点，建立一个新的坐标系，称为工件坐标系。该坐标系的原点称为程序原点或编程原点。工件坐标系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐标系所取代。 工件坐标系的原点选择要尽量满足编程简单、尺寸换算少、引起的加工误差小等条件。一般情况下，以坐标式尺寸标注的零件，程序原点应选在便于尺寸标注的地方；对称零件或以同心圆为主的零件，程序原点应选在对称中心线或圆心上；程序原点在Z方向的位置通常选在工件的上表面。 对刀点是零件程序加工的起始点，对刀的目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置，对刀点可与程序原点重合，也可在任何便于对刀之处，但该点与程序原点之间必须有确定的坐标联系。 工件坐标系的建立虽然与工件有关，但其位置仍然是用机床坐标系描述的，也就是说，工件坐标系的原点位置是以机床坐标系作为参考的。 3．机床坐标轴的判定 1）机床坐标轴与方向的规定 为了编程时确切地描述机床的运动轨迹，简化程序的编制方法，保证记录数据的通用性，我国机械部于1982年颁布了JB3051-82《数字控制机床坐标和运动方向的命名》标准，对数控机床的坐标轴和方向命名制定了统一的标准，规定直线进给坐标轴用X、Y、Z表示，称为基本坐标轴。X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手螺旋定则决定，如图1-3（a）所示。图中大拇指的指向为X轴的正方向，食指指向为Y轴的正方向，中指指向为Z轴的正方向。围绕X、Y、Z轴旋转的圆周进给坐标轴分别用A、B、C表示，称为附加坐标轴。根据右手螺旋定则，如图1-3（b）所示，以大拇指分别指向+X、+Y、+Z方向，则其余四指环绕的方向就是圆周进给运动的+A、+B、+C方向。 （a） （b） 图1-3 机床坐标轴 机床坐标轴方向的判定要坚持“刀具相对于静止工件而运动的原则”。 数控机床的进给运动有的由主轴带动刀具运动来实现，有的由工作台带着工件运动来实现。上述坐标轴正方向是假定工件不动，刀具相对于工件作进给运动的方向。如果是工件移动则用加“＇”的字母表示，按相对运动的关系，工件运动的正方向恰好与刀具运动的正方向相反，同样，两者运动的负方向也彼此相反。 坐标轴及其方向确定的以下3个规定： ? 不论机床的具体结构，一律看作是工件相对静止，刀具运动。 ? 机床的直线坐标轴X、Y、Z的判定顺序是：先Z轴，再X轴，最后按右手定则判定Y轴。 ? 增大工件与刀具之间距离的方向为坐标轴正方向。 2）机床坐标轴与方向的确定 （1）Z轴的确定 Z坐标轴的运动由传递切削力的主轴决定，与主轴平行的标准坐标轴为Z坐标轴，其正方向为增加刀具和工件之间距离的方向。 （2）X轴的确定 X坐标轴的运动是水平的，它平行于工件装夹面，是刀具或工件定位平面内运动的主要坐标。 对于工件旋转的机床（车床、磨床），X坐标的方向在工件的径向上，并且平行与横滑座，刀具离开工件回转中心的方向为X坐标的正方向。 对于刀具旋转的机床（铣床），若Z坐标轴是水平的（卧式铣床），当由主轴向工件看时，X坐标轴的正方向指向右方；若Z坐标轴是垂直的（立式铣床），当由主轴向立柱看时，X坐标轴的正方向指向右方；对于双立柱的龙门铣床，当由主轴向左侧立柱看时，X坐标轴的正方向指向右方。 （3）Y轴的确定 根据X、Z坐标轴，按照右手直角笛卡儿坐标系确定。 注意：如在X、Y、Z主要直线运动之外还有第二组平行于它们的运动，可分别将它们的坐标定为U、V、W。 1.4.3 GSK980TD面板操作的介绍 GSK980TD是广州数控设备厂开发生产的经济型车床数控系统，适配交流伺服或步进电机驱动系统。液晶画面全中文显示，在控制面板上，将CNC操作面板与机床操作面板集成为一体，有较好的可靠性和易操作性。该系统的控制精度为0.001mm，联动轴数为二轴，配置相应的自动编程传输软件，可实现DNC方式加工。其操作面板如图1-4所示。 图1-4 GSK980TD操作面板 1．面板的分区 GSK980TD采用集成式操作面板，面板划分如图1-5所示。 图1-5 面板划分 2．显示菜单键 显示菜单键是用于选择各种显示画面的。GSK980TD有7种显示画面。 ? ：显示现在位置，共有4页，分别为相对、绝对、总和、位置/程序，通过“翻页”键 、 转换。 ? ：程序的显示、编辑等，共有3页，分别为MDI/模态、程序、目录/存储量。 ? ：显示、设定补偿量和宏变量，共有两项，分别为偏置和宏变量。 ? ：显示、设定参数。 ? ：显示各种诊断数据。 ? ：显示报警信息。 ? ：显示设置界面和图形界面（反复按键可在两界面间转换）。设置界面有开关设置、数据备份、权限设置；图形界面有图形设置和图形显示两个页面。 3．编辑键盘 编辑键盘键如表1-1所示。 表1-1 编辑键盘键 序 号 名 称 用 途 1 复位键 解除报警、CNC复位 2 地址/数字键/符号键 输入字母、数字等字符； 反复按键可以在双地址、符号键间切换 3 输入键 编辑方式下输入程序段指令、参数和补偿量等数据，从RS232接口输入文件的启动 4 输出键 从RS232接口输出文件的启动 5 CHG键 信息、显示的切换 6 编辑键（INS、DEL、ALT） 用于程序的插入、删除、修改的编辑操作。如取消键可取消输入缓冲寄存器中的字符或符号（输入缓冲寄存器的内容由LCD显示）。例如，输入缓冲寄存器的显示为N001时，按取消键，则N001取消 7 EOB键 输入程序段结束符 8 光标移动键 有4种光标移动方法： ：使光标向下移动一个区分单位。 ：以区分单位使光标向上移动一个区分单位。 持续地按光标上下键时，可使光标连续移动。 ：用于设定参数开关的开与关及位参数，还可用于位诊断详细显示的位选择 9 翻页键 有以下两种换页方式： ：使LCD画面的页顺方向更换。 ：使LCD画面的页逆方向更换 4．机床操作面板 机床操作面板上的按键如表1-2所示。 表1-2 机床操作面板上的按键 名 称 用 途 编辑方式选择键 进入程序编辑操作方式 自动方式选择键 进入自动操作方式 录入方式选择键 进入录入（MDI）操作方式 机械回零方式选择键 手动回零操作方式 单步/手轮方式选择键 进入单步或手轮操作方式（两种操作方式由参数选择一种） 手动方式选择键 进入手动操作方式 单段开关 程序单段运行/连续运行状态切换，单段有效时单段运行指示灯亮 程序段跳段开关 程序段首标有“/”号的程序段是否跳过状态切换，程序段选跳开关打开时，跳段指示灯亮 机床锁住开关 机床锁住时，机床锁住指示灯亮，X、Z轴输出无效 辅助功能锁住开关 辅助功能锁住时，辅助功能锁住指示灯亮，M、S、T功能输出无效 空运行开关 加工程序/MDI指令段空运行 程序回零方式选择键 进入程序回零操作方式 手轮控制轴选择键 手轮操作方式时选择X轴、Y轴或Z轴 手轮/单步增量移动量选择键 手轮或单步运行时每格/步移动的增量为0.001/0.01/0.1mm 手动进给运动键 决定手动或单步操作方式下X、Z轴是正向还是负向移动 快速开关 切换快速速度和进给速度 主轴控制键 用于控制手动主轴正转、反转、点动起动和停止 冷却液开关键 用于控制冷却液手动开关的开和关 润滑、点动开关键 用于控制机床润滑开关的开和关 用于控制主轴点动状态开关的开和关 手动换刀键 用于手动换刀（对好刀后不要用） 主轴倍率键 用于调整主轴速度 快速进给键 用于调整快速移动速度 续表 名 称 用 途 进给倍率键 用于调整进给速度 循环启动键 用于启动自动运行（在自动运行时，自动运行的指示灯亮） 进给保持键 用于暂停程序、MDI指令的运行 1.4.4 刀具功能 GSK980TD的刀具功能（T指令）具有两个作用，分别是自动换刀和执行刀具偏置。自动换刀的控制逻辑由PLC梯形图处理，刀具偏置的执行由NC处理。指令格式如下： T 前两位数字表示目标刀具号（01~32，前导0不能省略）；后两位数字为刀具偏置号 （00~32，前导0不能省略）。 指令功能：自动刀架换刀到目标刀具号刀位，并按指令的刀具偏置号执行刀具偏置。刀具偏置号可以和刀具号相同，也可以不同，即一把刀具可以对应多个偏置号。在执行了刀具偏置后，再执行T ，CNC将按当前的刀具偏置反向偏移，CNC由已执行刀具偏置状态改变为未补偿状态，这个过程称为取消刀具偏置。上电时，T指令显示的刀具号、刀具偏置号均为掉电前的状态。 非基准刀的对刀原理为：对好第一把刀（基准刀）后，通过对刀操作获得其他刀具的位置偏置数据（称为刀具偏置或刀偏），在程序运行中执行T指令后，自动执行刀具偏置，如图1-6所示。 图1-6 刀具偏置原理 刀具偏置后，在编辑程序时每把刀具按零件图纸尺寸来编写，可不用考虑每把刀具相互间在机床坐标系的位置关系。如因刀具磨损导致加工尺寸出现偏差，可根据尺寸偏差修改刀具偏置。 刀具偏置是对编程轨迹而言的，T指令中刀具偏置号对应的偏置在每个程序段的终点被加上或减去补偿量。