培訓目的與要求
一、了解數控銑床的工作基本原理，以用與操作密切相關的工具機基本結構和組成作用；通過熟悉一套fanuc系統，通過不同系統的比較，達到觸類旁通作用。
二、熟悉控制的操作方法，充分了解控制器各開關功能與操作方法。
三、掌握數控裝置輸入裝置，學會輸入加工程式方法，並且掌握檔案的編輯、修正、除錯以及模擬預演方法。
四、掌握加工過程的基本方法和技巧，養成加工操作過程中的良好習慣，對典型試件進行加工，了解數控的加工工藝以及影響加工零件的質量、加工效率等因素。
五、了解通過rs232c串列埠的dnc加工方式。
第一章數控裝置的基本組成與作用
數控裝置最主要的部分分為四大部分：輸入裝置、數控系統、伺服系統和工具機本體。
1、輸入裝置的作用將各個指令按照人的意願通過一定的規則輸入到工具機的指定貯存器或緩衝區，從輸入的**的方式來看，輸入裝置與輸入的方法有關，大致可分為三種方式：
⑴控制介質輸入控制介質就是將各指令**的數控資訊，利用一些能進行資訊交換的物質載體，通常有穿孔紙帶、磁帶、磁碟等，相應的輸入裝置是光電閱讀機、錄音機、磁碟驅動器等。隨著計算機的普及，使用這種方式逐步減少。
⑵手工輸入利用操作面板上的鍵盤（也有利用插口聯接計算機普通鍵盤，如典型的華中世紀星控制系統等），顯示屏和一些修改、編輯工具鍵，輸入控制工具機和刀具運動各個指令、**等。這種方式主要有下列形式：
①手動資料輸入（mdi，manual data input），即通過工具機面板上的鍵盤，將所需的數控程式指令逐句輸入到系統的暫貯存器中，這種方法一般只適用於較為簡短的程式，在執行後程式自動消除，不能重複使用，但有些程式中最終的指令可以利用指令的模態功能，重新用一些開關恢復。通常mdi方法，在工具機開機後，在需要對刀時，首先要將主軸先執行，比如輸入時無需編制程式的程式號；有時，由於程式編制的指令不能滿足生產需要時，這時利用mdi輸入的特點，進行簡單的修改，比如在執行dnc加工，加工程式很長，可達20～40兆位元組，由於有的自動程式設計系統的後處理產生的資料可能冷卻指令用m07，而可轉位刀具的加工條件需要使用氣冷方式，即要執行m08指令，中斷加工來修改程式就有可能帶來很大的不便，或者浪費許多時間，這時就可以利用單節功能暫停加工，將操作功能鍵切換到mdi方式，只要輸入m08並執行，就可以完成程式執行的修改。手動方式的輸入主要用於臨時程式輸入用。
②手工輸入程式到系統儲存器，利用程式的程式設計器，利用鍵盤輸入數控指令和位置的資料，通過一些如貼上、剪下、拷貝、複製、插入、刪除等等檔案程式設計工具，和計算機檔案編輯方法相似進行程式設計的修改和編輯程式，這樣的方式程式相當於計算機的檔案格式，所以它也必須要有程式名，通常程式名用o***x程式號方式，在編輯程式前應先登入乙個程式號（名），在以後的加工過程隨時可以多次呼叫。特別要強調，fanuc系統為使用者提供自動存貯功能，而有些系統則必須還要進行人工存貯，如我院的knd—200m系統的數控銑床，在程式輸入完畢後，必須要按規定的鍵（n*，*指1，2，3等等）後，方可使數控程式存貯、編輯生效。
其他還有如通過人機對話的方式，選擇不同的選單，自動生成程式；圖形互動自動程式設計，只需輸入一些圖紙，利用cad軟體自動生成；通過設定一些引數選擇，配置上自動測量和資料處理，如英國雷尼紹公司的資料自動測量仿形系統等等。
在加工過程中，還可以手動操作或調整操作面板上一些開關、按鈕等，如速度f、轉速s的倍率開關，手動進給、快速移動的按鈕等，實際上這些動作也對程式中的相關指令進行實時修改。
在這裡，特別要提醒同學們，我國的現行中級工考證和數控大賽的要求仍按手工編制程式的加工方法為主。
③直接輸入儲存器，從自動程式設計機、其他計算機或網路上，將編制好的加工程式通過通訊介面，用傳輸專用軟體直接輸入到數控系統中的儲存器。大致有兩種方式，一種是輸入到儲存器，相當於代替了手工輸入的煩瑣工作，由於儲存器的容量有限，一般只限於位元組較少的程式輸入，還可以利用這個特徵，將工具機重要資料等等輸入到工具機；另一種對於程式量很大情況下，上述的方式顯然不能滿足需要，這時可以利用dnc方式，只將輸入的程式輸入到數控系統的緩衝區中，實行邊加工邊輸入，這個方式目前是數控加工行業主流加工方式。
2、數控系統相當於人的大腦，對各個指令進行處理與運算，再將這些結果自動編譯成機械**。數控系統在有的教材或資料中稱之為數控裝置，它主要由硬體和軟體組成，其中硬體有cpu、i/o介面、儲存器等組成，軟體主要有管理軟體和控制軟體，實際上它就是一台計算機，而且是乙個特殊用途的計算機，數控系統的微機主要有二種：①專用微機：
以專用微機、專用晶元，一般都是專有技術，最常見的是fanuc、mitsubisui和siemens控制器，fanuc（中文用法那科）主要有fanuc 0系統和1x系統。fanuc-0c數控系統常用的有0t和0m系統，0t系列主要用於車削類工具機，0m系列主要用於鏜銑削類。fanuc omc、fanuc 18mc、 fanuc 15mc、fanuc 0i ；mitsubisui（三菱）主要有mitsubisui；siemens（西門子系統）主要有siemerik 802d，810、820t/m/g，840d/t等幾種。
siemens「t」用於數控車削系統，「m」用於鏜銑類、「g」用於磨床，「d」用於全數字控制的數控系統。常見的有siemerik 802d、siemerik 810和820t/m/g、siemerik 840d/t等。②通用微機：
採用通用微機和通用晶元目前中國的華中的世紀星就是典型的pc-nc系統。
數控系統組成及流程如下圖所示：
程式儲存有兩種存放系統程式的eprom和存放中間資料的ram兩部分，對使用者關係較為密切的是程式的儲存和緩衝區儲存。解碼器的作用是將加工程式中各個指令和資料翻譯成數控系統計算機可以識別和處理的格式，其中包括資料資訊和控制資訊。資料處理器主要進行刀具和工件位置及相對位置、刀具半徑補償、刀具長度補償和速度運算及處理。
插補運算在目前最主要也是最常見是直線插補和圓弧插補，在fanuc系統還提供了極座標插補等等。數控系統位置控制的任務就是通過各類的包括補償修正等的控制元器件，進行對數控工具機各座標軸位置的控制，從這個意義上說，數控系統就是一種位置控制系統。
3、伺服系統就是工具機的肌肉，操作與控制工具機的各個運動，從而達到加工零件的目的，數控工具機的伺服系統的作用主要有
一、控制工具機各軸的直線運動，形成了刀具與工作台的相對運動，實際上就是控制了工件或者刀具的位置移動以及運動速度，控制了切削進給運動，稱為進給伺服系統；
二、控制主動力軸的旋轉運動，提供克服刀具切削工件的主動力，在車床裡，工件作旋轉運動，而在銑床則是旋轉刀具，實際上控制了刀具與工件的之間的相對運動，控制切削速度或切削力，稱之為主軸伺服系統。按切削運動的功能來區分第二種稱為主運動，而第一種則稱為進給運動，在影響工具機的生產效率的主要因素是提高主軸功率。
在數控裝置中伺服系統是指工具機移動部件的位置和速度作為控制量的自動控制系統，是將數控系統產生的脈衝控制量，經過伺服系統的放大電路功率放大作用，將弱電轉變成可執行的強電，操作工具機的各個運動，也是與普通裝置最大區別之一，數控系統代替了人的大腦與思維，而伺服系統相當於代替了人的手工操作的動作，在目前最常用中高檔數控裝置中，為了保證工具機的各個運動的快速反應和定們的準確，對其運動進行必要的測量與控制脈衝量的修正，在數控工具機中很多位置還設定了檢測系統，並將檢測結果反饋到控制系統中，通過一系列的控制管理軟體，運算調整原有的控制量，再經伺服系統共同進行操縱工具機的各個運動，實現了整個數控裝置的閉環伺服系統的控制，應而數控裝置的精度和速度等技術指標主要取決於伺服系統。
因此，數控工具機的分類有時經常按其伺服系統分類，主要分成開環伺服系統、半閉環伺服系統、閉環伺服系統、混合環伺服系統四個大類。開環伺服系統一般用於老裝置改型、經濟性或簡易數控裝置中、檔次屬於低檔；半閉環伺服系統也只在開環伺服系統的基礎上改進、基本上用於中低檔數控裝置；閉環伺服系統在目前情況下應用最廣泛、最常見的數控裝置中，一般用於中高檔數控裝置；而混合環伺服系統在目前因為精度較高、成本較高和維護除錯較為困難等等原因，基本上用於高檔的數控裝置中。
閉環伺服系統的工作原理如下圖所示
閉環伺服系統工作原理
比較控制環節的作用，接收反饋訊號，並將此訊號與數控系統發出的控制指令訊號相比較，當比較時出現偏差，這個偏差在鑑相式伺服系統裡表現為相位差，並將這個相位差功率放大，輸入到並控制伺服系統的執行元件，使其向著消除偏差的方向運動，直到趨於零。驅動控制單元主要的任務是將由將前方比較控制環節來的控制模擬量，有時也稱控制的脈衝量，經過一系列的放大電路，轉化成強電流的訊號，這個訊號形式是執行元件所需的可執行訊號，並將這些訊號由控制中的各個管理軟體輸出到各個執行元件。驅動裝置是伺服系統的最重要的組成部分，也是伺服系統的執行元件，則是由前方各個強電流訊號，控制或開啟相關的開關，操縱各個動力驅動，實現了可執行訊號到工具機的各個動作，，這個機械運動直接反映在工具機的刀具運動和工作台運動，由此實現了數控加工過程，因此數控加工工作的平穩性、均勻性以及執行精度與執行元件密切相關。
反饋檢測系統將工具機的工作台的執行的實際位置以及速度等進行檢測，並將這些結果以電平訊號反饋到比較控制環節。
4、工具機本體雖然像普通工具機一樣，也有主軸和工作台等，它是數控裝置的骨胳，數控工具機是機電一體化的典型代表，其結構雖然與普通工具機有相似之處，除傳統的普通工具機改裝成簡易的數控工具機外（只在傳統的工具機配備數控系統），數控工具機在加工精度、表面質量、生產效率以及使用壽命等方面遠優於普通裝置。傳統的普通裝置比較常見的問題有剛性不足、抗振性差、熱變形在、滑動面的摩擦阻力大以及傳動元件之間存在間隙等，而在數控工具機裡在這些方面得到很大的改進，在結構支承部件、主軸傳動系統、進給傳動系統、刀具系統以及輔助功能等部件的結構都有獨特的設計。因此數控裝置是精密裝置，工具機的精度與結構更複雜，為了保證工具機的加工和運動精度，在工具機的的各處安裝有測量與各類開關，所以在操作與使用數控裝置過程，對工具機的安全性一定要特別注意。
第二章 fanuc系統操作面板
操作面板主要有：操作工具機的各個控制開關、功能的開關、與加工有關開關、數字與字元的鍵盤區和工具機工件狀態指示燈和報警指示燈。下面一一作些介紹：
一、控制開關主要有：
⑴急停開關，控制工具機的主液壓馬達開關，是數控的主動力馬達，主要作用是開啟急停開關是開機時的乙個過程，在操作過程失誤或加工過程中出現異常需要緊急停止是按下此開關，切斷工具機的一切所有的各個開關，工具機的任何移動和和主軸轉動立即停止，工具機在停止後需要重新工作和運動，必須重新開啟此開關後才能進行，由於此時的控制器cpu記憶體，駐留的一些命令可能是非常態或原有的預設狀態，所以在按下急停開關，工具機必須要重新返回工具機的機械零點，重複開機的過程，同樣對於在加工程式中使用g92建立的座標系時，需要重新加工，必須要將刀具移到指定的起刀點，重新建立工件座標系；由於g54或g55~g59建立的座標系將該座標系的原點在工具機機械座標系的座標值已輸入到工具機指令的位置中，即在軟體開關的set鍵下的座標系選單中，控制器會自動重新讀入，這是g54和g55~g59與g92使用過程典型的區別。
⑵主軸轉動控制開關，此開關共有三個：正轉、停止、反轉，這些開關的使用，必須在工具機的記憶體中已有主軸轉動的指令後才能有效，一般情況，在工具機開機後都應先將功能選擇開關切換到mdi狀態，輸入如m03 s500等命令並執行此命令，以後上述的三個開關按下後相當於執行m03、m05、m04指令，顯然在mdi狀態輸入並執行如s500也可以，但只有這樣的命令，主軸是不運轉，只是將s500的指令駐留在記憶體，當以後執行碰到程式中的m03等指令，才會真正執行的主軸按s500運轉的工作，應引起注意的：在執行乙個程式後，需要重新使用機械式碰數棒或尋邊器（既使是紅外線尋邊器也一樣），光按下正轉指令，主軸是按最後一次的s指令值執行，這樣如果程式中的s指令值超過s300轉時，可以肯定這樣的操作會對尋邊器造成損壞，尤其是機械式碰數棒，會將該棒中的彈簧在離心力的作用下拉長而損壞。
另外主軸的正轉與數學中和指令中的旋轉正方向的規定不同，主軸正轉是順時針方向，而後者是按逆時針為正。
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