1.3 技能训练一：认识数控机床

1.3.1 数控机床各组成部分的识别

【任务描述】

数控机床的组成结构如图1-34所示，主要由计算机数控系统和机床本体组成，其中计算机数控系统主要由CNC装置、PLC和伺服系统组成。数控装置有输入输出设备；伺服系统由伺服单元和驱动装置（即电动机）组成，伺服单元分为主轴伺服单元和进给伺服单元，分别用来控制主轴电动机和进给电动机，伺服单元接收来自CNC装置的指令，这些指令经变换和放大后通过驱动装置转变成执行部件的速度、位移和方向。机床本体即数控机床的机械部件，包括主运动部件，进给运动部件以及相关辅助装置。

图1-34 数控机床的组成结构

【任务实施】

在熟悉数控机床结构时，可按照数控装置、伺服系统、机床本体以及数控机床电气控制元件几个部分来认识数控机床的组成，根据铭牌上的标注可以了解相关型号，进而查阅技术参数，并填入表1-8中。

表1-8 数控机床结构表

1.3.2 FANUC 0i Mate-TC数控系统的熟悉

【任务描述】

针对FANUC 0i Mate-TC数控系统的操作面板，熟悉数控系统的操作区域、重要的功能键和简单的操作方法。

【任务实施】

1.基本面板的熟悉

FANUC0iMate-TC数控系统的操作面板可分为LCD显示区、MDI键盘区（包括字符键和功能键等）、软键开关区和存储卡接口等（见图1-35）。

图1-35 FANUC 0i Mate-TC主面板

（1）LCD显示区

LCD显示区采用7.2寸STN单色LCD，水平安装。

（2）MDI键盘区（见图1-36）

图1-36 MDI键盘区分布

MDI键盘区由地址/数字键、功能键、切换键、取消键、输入键、编辑键、帮助键、复位键、光标键和翻页键等组成。

地址/数字键：上面四行，其中，〖EOB〗键为分号〖；〗键）。

1）功能键：

〖POS〗键：按下此键显示当前机床的坐标位置画面。

〖PROG〗键：按下此键显示程序画面。

〖OFS/SET〗键：按下此键显示刀偏/设定（SETTING）画面。

〖SYSTEM〗键：按此键显示系统画面（包括参数、诊断、PMC和系统等）。

〖MESSAGE〗键：按此键显示报警信息画面。

〖CSTM/GR〗键：按此键显示用户宏画面（会话式宏画面）或显示图形画面。

2）切换键：

〖SHIFT〗键，按一下此键，再按字符键将输入对应右下角的字符。

3）取消键：

〖CAN〗键，可删除已输入到缓冲器的最后一个字符。

4）输入键：

〖INPUT〗键，当按地址键或数字键后，数据被输入到缓冲器，并在LCD屏幕上显示出来；为了把键入到输入缓冲器中的数据复制到寄存器，按此键可将字符写入到指定的位置。

5）编辑键：

〖ALTER〗键：替换键。

〖INSERT〗键：插入键。

〖DELETE〗键：删除键。

6）翻页键：

〖PAGE〗键，包括上下两个键，分别表示屏幕上页键和屏幕下页键。

7）帮助键：

〖HELP〗键，按此键用来显示如何操作机床。

8）复位键：

〖RESET〗键，按此键可以使CNC复位，用以消除报警等。

9）光标键：分别代表光标的上、下、左、右移动。

（3）软键开关区

1）5个软键分别对应LCD下方的各功能的操作，根据操作界面作相应变化。

2）下页键（向右的黑三角）：用以扩展软键菜单，按下此键后菜单改变，再次按下此键，则菜单恢复。

3）返回键（向左的黑三角）：当按相应软键将菜单顺序改变后，用此键将菜单复位到原来的菜单。

（4）存储卡接口

用于外部存储卡的数据备份和恢复。

2.操作面板的熟悉

各按键功能说明（见图1-37）：

方式选择键

1）〖编辑〗键：编辑方式（EDIT）键，设定程序编辑方式，其左上角带指示灯。

2）〖参考点〗键：按此键切换到运行回参考点操作，其左上角指示灯点亮。

3）〖自动〗键：按此键切换到自动加工方式，其左上角指示灯点亮。

4）〖手动〗键：按此键切换到手动方式，其左上角指示灯点亮。

5）〖MDI〗键：按此键切换到MDI方式运行，其左上角指示灯点亮。

6）〖DNC〗键：按此键设定DNC运行方式，其左上角指示灯点亮。

7）〖手轮〗键：在此方式下执行手轮相关动作，其左上角带有指示灯。

图1-37 FANUC0iMate-TC操作面板

功能选择键

8）〖单步〗键：该键用以检查程序，按此键后，系统一段一段执行程序，其左上角带有指示灯。

9）〖跳步〗键：此键用于程序段跳过。自动操作中若按下此键，会跳过程序段开头带有“/”和用“；”结束的程序段，其左上角带有指示灯。

10）〖空运行〗键：自动方式下按下此键，各轴是以手动进给速度移动，此键用于无工件装夹时检查刀具的运动，其左上角带有指示灯。

11）〖选择停〗键：按下此键后，在自动方式下，当程序段执行到M01指令时，自动运行停止，其左上角带有指示灯。

12）〖机床锁定〗键：自动方式下按下此键，X、Z轴不移动，只在屏幕上显示坐标值的变化，其左上角带有指示灯。

13）〖超程释放〗键：当X、Z轴达到硬限位时，按下此键释放限位。此时，限位报警无效，急停信号无效，其左上角带有指示灯。

点动和轴选键

14）〖+Z〗点动键：在手动方式下按动此键，Z轴向正方向点动。

15）〖-X〗点动键：在手动方式下按动此键，X轴向负方向点动。

16）〖快速叠加〗键：在手动方式下，同时按此键和一个坐标轴点动键，坐标轴按快速进给倍率设定的速度点动，其左上角带有指示灯。

17）〖+X〗点动键：在手动方式下按动此键，X轴向正方向点动。

18）〖-Z〗点动键：在手动方式下按动此键，Z轴向负方向点动。

19）〖X轴选〗键：在回零、手动或手轮方式下对X轴操作时，需先按下此键以选择X轴，选中后其左上角指示灯点亮。

20）〖Z轴选〗键：在回零、手动或手轮方式下对Z轴操作时，需先按下此键以选择Z轴，选中后其左上角指示灯点亮。

手轮/快速倍率键

21）〖×1/F0〗键：手轮方式时，进给率执行1倍动作；手动方式时，同时按下〖快速叠加〗键和点动键，进给轴按进给倍率设定的F0速度进给；其左上角带有指示灯。

22）〖×10/25%〗键：手轮方式时，进给率执行10倍动作；手动方式时，同时按下〖快速叠加〗键和点动键，进给轴按“手动快速运行速度”值25%的速度进给；其左上角带有指示灯。

23）〖×100/50%〗键：手轮方式时，进给率执行100倍动作；手动方式时，同时按下〖快速叠加〗键和点动键，进给轴按“手动快速运行速度”值50%的速度进给；其左上角带有指示灯。

24）〖100%〗键：手动方式时，同时按下〖快速叠加〗键和点动键，进给轴按“手动快速运行速度”值100%的速度进给；其左上角带有指示灯。

辅助功能键

25）〖润滑〗键：按下此键，润滑功能输出，其指示灯点亮。

26）〖冷却〗键：按下此键，冷却功能输出，其指示灯点亮。

27）〖照明〗键：按下此键，机床照明功能输出，其指示灯点亮。

28）〖刀塔旋转〗键：手动方式下按动此键，执行换刀动作，每按一次刀架顺时针转动一个刀位，换刀过程中其指示灯点亮。

主轴键

29）〖主轴正转〗键：手动方式下按此键，主轴正方向旋转，其左上角指示灯点亮。

30）〖主轴停止〗键：手动方式下按此键，主轴停止转动，其左上角指示灯就亮。

31）〖主轴反转〗键：手动方式下按此键，主轴反方向旋转，其左上角指示灯点亮。

指示灯区

32）“机床就绪”：机床就绪后灯亮表示机床可以正常运行。

33）“机床故障”：当机床出现故障时机床停止动作，此指示灯点亮。

34）“润滑故障”：当润滑系统出现故障时，此指示灯点亮。

35）“X.原点”：回零过程和X轴回到零点后指示灯点亮。

36）“Z.原点”：回零过程和Z轴回到零点后指示灯点亮。

波段旋钮和手摇脉冲发生器

37）〖进给倍率（%）〗：当波段开关旋到相应刻度时，各进给轴将按设定值乘以刻度对应百分数执行进给动作。

38）〖主轴倍率（%）〗：当波段开关旋到对应刻度时，主轴将按设定值乘以刻度对应百分数执行动作。

39）〖手轮〗：在手轮方式下，可以对各进给轴进行手轮进给操作，其倍率可以通过×1、×10、×100键选择。

其他开关

40）〖循环启动〗按钮：按下此按钮，自动操作开始，其指示灯点亮。

41）〖进给保持〗按钮：按下此按钮，自动运行停止，进入暂停状态，其指示灯点亮。

42）〖急停〗按钮：按下此按钮，机床动作停止，待排除故障后，旋转此按钮，释放机床动作。

43）〖程序保护开关〗：当把钥匙打到红色标记处，程序保护功能开启，不能更改NC程序；当把钥匙打到绿色标记处，程序保护功能关闭，可以编辑NC程序；

44）〖NC电源开〗按钮：用以打开NC系统电源，启动数控系统的运行。

45）〖NC电源关〗按钮：用以关闭NC系统电源，停止数控系统的运行。

3.操作各种功能键进行回参考点操作、手动操作、手轮进给和MDI方式运行

（1）功能键操作

1）按功能键〖POS〗进入位置画面，显示当前坐标轴的位置，可以在绝对、相对和综合显示之间进行切换，分别进入下一级菜单，熟悉有关操作。

2）按功能键〖PROG〗进入程序画面，显示程序显示画面和程序检查画面，可以在此输入加工程序，以及其他操作。

3）按功能键〖OFS/SET〗进入刀具偏置/设定画面，可以查看刀具偏置、设定画面和工件坐标系设定画面，可以对一些常用功能进行设定。

4）按功能键〖SYSTEM〗进入系统画面，显示参数画面（可以设定相关参数）、诊断画面（查看有关报警信息）和PMC画面（进行与PMC相关的操作）等。

5）按功能键〖MESSAGE〗进入信息画面，查看报警显示和报警履历等画面。

6）按功能键〖CSTM/GR〗进入图形/用户宏画面，显示刀具路径图和用户宏画面。

根据以上显示，进入对应功能画面，熟悉各部分功能和相应菜单的操作。

（2）回参考点操作

1）按一下操作面板上的〖参考点〗键，启动回零运行方式，此时“X轴选”和“X原点”指示灯闪烁。

2）在“快速倍率”处选择回参考点时进给轴的速度，一般选择“25%”档或“F0”档，其他两档请不要选择。

3）按下〖X轴选〗键，“X轴选”指示灯以更快的频率闪烁，表示回零正在进行，碰到行程开关的参考点时，X轴以较小的速度回零，同时在LCD上显示参考点的坐标（可设定或偏置，参考点坐标默认为0）。

4）X轴回到参考点后，“Z轴选”和“Z原点”指示灯闪烁，再按下〖Z轴选〗键，使Z轴回参考点。

（3）手动操作

1）按一下操作面板的〖手动〗键，启动手动运行方式。

2）按一下〖Z轴选〗键，按住〖-Z〗键或〖+Z〗键对Z轴操作，注意限位开关的位置。

3）按一下〖X轴选〗键，按住〖-X〗键或〖+X〗键对X轴操作，注意限位开关的位置。

4）在X轴或Z轴运行过程中，切换“进给倍率”的设定，观察进给速度的变化；注意不要使用较高的倍率，以免瞬间碰到限位开关。

5）按一下〖刀塔旋转〗键，I/O模块上Q0.4继电器吸合，模拟刀架就转动到下一个刀位，I/O模块上Q0.5继电器吸合（同时Q0.4断开），几秒钟后Q0.5也断开，换刀完成。

6）按一下〖冷却〗键，I/O模块上Q0.2继电器吸合，冷却电机运行，冷却液开启，再按一下〖冷却〗键，Q0.2断开，冷却停止。

7）按一下〖润滑〗键，I/O模块上Q0.3继电器吸合，润滑开启（通过Q0.3对应的指示灯模拟），再按一下〖润滑〗键，Q0.3断开，润滑结束。

（4）手轮进给

在对数控机床的操作过程中，经常要对各轴进行精确的微量移动，如设定各轴原点，设定工件坐标系等，手轮进给比手动进给有更好的准确定位特性和可控性。

1）按操作面板的〖手轮〗键切换到手轮进给方式。

2）选择X轴或Z轴手轮进给，即按一下〖X轴选〗键或〖Z轴选〗键。

3）选择手轮进给倍率，选择“×1”档时，旋转一刻度，进给量为0.001mm；选择“×10”档时，旋转一刻度，进给量为0.01mm；选择“×100”档时，旋转一刻度，进给量为0.1mm。熟悉手轮各档的进给操作。旋转操作面板上的手轮，可以在LCD屏幕上看到实际进给情况。

注意：手轮顺时针旋转时，对选定的进给轴进行正方向进给；逆时针旋转时，对所选定的轴进行负方向进给；不可过快旋转手轮，否则手轮停止旋转后，进给轴还在移动。

（5）MDI方式运行

在MDI方式中，通过MDI键盘最多可以编制10行程序并被执行，而且程序格式和通常程序是一样的。MDI方式一般用于机床动作的测试操作，如主轴定位，轴移动等。虽然最多可有10行程序输入并被执行，但在进行一般测试或进行维修保养时，为安全起见，建议每次只输入和执行一行程序，确认后再输入和执行下一行程序。

1）按操作面板的〖MDI〗键切换到MDI方式。

2）按一下系统上的功能键〖PROG〗进入程序编辑画面，输入“M03S500”，再按〖EOB〗和〖INSERT〗键将程序显示在数控系统屏幕上。

3）按一下“循环启动”按钮，启动程序，观察主轴的运行情况。

4）输入“M05；”，按下〖INSERT〗键，再按一下“循环启动”按钮，使主轴停止。

5）输入“G00X-30.Z-10.；”，按下“INSERT”键，再按一下“循环启动”按钮，观察各轴的运行情况。

6）如果要中途停止MDI的操作，按一下“进给保持”按钮，进给操作减速并最后停止，当操作面板上的“循环启动”按钮再次按下时，机床继续运行。

7）如果要中途结束MDI的操作，按一下MDI面板上的〖RESET〗键，MDI运行结束，并进入复位状态。

要点

如果输入了多行程序而没有全部执行，可能是按下“循环启动”按钮时，系统光标不在程序开头，因为系统是从光标所在的位置处开始启动并执行程序的。

一般情况下系统开机后，首先进行回参考点操作，否则在执行以后的命令时会报警提示“224#请回参考点”；回参考点后，可使用MDI面板上的“RESET”键消除报警，也可以用“RESET”键取消任何操作，本系统在PMC程序中规定了X、Z轴回参考点的顺序，先回X轴参考点，才能回Z轴参考点。

在MDI方式下，运行程序时，注意机床坐标系和各轴的行程，确保安全！

1.3.3 西门子SINUMERIK 802S/C操作界面的熟悉

【任务描述】

西门子SINUMERIK 802S/C base line具有集成式操作面板，分为三大区：LCD显示区、NC键盘区和机床控制面板区域，如图1-38所示，键盘区符号见表1-9和表1-10。

图1-38 SINUMERIK802S/C操作面板

a）总览 b）NC键盘

图1-38 SINUMERIK 802S/C操作面板（续）

c）机床控制面板（MCP）区域

表1-9 NC键盘区

表1-10 机床操作面板区域（右侧）

图1-39所示为西门子802S/C屏幕划分，表1-11为802S/C屏幕定义。

图1-39 西门子802S/C屏幕划分

表1-11 802S/C屏幕定义

【任务实施】

对西门子SINUMERIK 802S/C的界面进行操作练习。

1.练习操作NC键盘区；

2.机床操作面板的练习；

3.802S/C屏幕的熟悉。