数控加工技术实验指导书1.docx

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数控加工技术实验指导书1

实验一数控机床的认知、基本操作实验

一、实验目的

1、了解数控机床工作的基本原理，数控设备的基本组成与作用；熟悉FANUCSeries0iMate和SIEMERIK802D数控系统，通过不同系统的比较，达到触类旁通作用。

2、熟悉数控机床操作界面，掌握各按鍵及开关的功能与操作方法。

3、学会输入加工程序的方法，并且掌握文件的编辑、修正、调试以及模拟预演方法。

4、熟悉数控机床的操作规程，掌握数控机床的基本操作。

二、实验仪器设备

1、CK6140S数控车床（配FANUCSeries0iMate-TD数控系统）。

2、KDX-6V数控铣床（配FANUCSeries0iMate-MC数控系统）。

3、XH714G四轴加工中心（配SIEMERIK802D数控系统）。

三、实验内容和步骤

（一）、认知数控设备的基本组成、工作原理与作用

数控设备最主要的部分分为四大部分：

输入装置、数控系统、伺服系统和机床本体。

1、输入装置的作用：

将各个指令按照人的意愿通过一定的规则输入到机床的指定贮存器或缓冲区，从输入的代码的方式来看，输入装置与输入的方法有关，大致可分为如下方式：

⑴控制介质输入控制介质就是将各指令代码的数控信息，利用一些能进行信息交换的物质载体，通常有穿孔纸带、磁带、磁盘等，相应的输入装置是光电阅读机、录音机、磁盘驱动器等。

随着计算机的普及，使用这种方式逐步减少。

⑵手工输入利用操作面板上的键盘（也有利用插口联接计算机普通键盘，如典型的华中世纪星控制系统等），显示屏和一些修改、编辑工具键，输入控制机床和刀具运动的各个指令、代码等。

这种方式主要有下列形式：

1手动数据输入（MDI，ManualDataInput）：

即通过机床面板上的键盘，将所需的数控程序指令逐句输入到系统的暂贮存器中，主要用于临时程序输入用。

2手工输入程序到系统存储器中：

利用程序的编程器，利用键盘输入数控指令和位置的数据，通过一些如粘贴、剪切、拷贝、复制、插入、删除等等文件编程工具，与计算机文件编辑方法相似进行编程的修改和编辑程序。

3直接输入存储器中：

从自动编程机、其他计算机或网络上，将编制好的加工程序通过通信接口，用传输专用软件直接输入到数控系统中的存储器中。

2、数控系统：

相当于人的大脑，对各个指令进行处理与运算，再将这些结果自动编译成机械代码。

数控系统或称之为数控装置，它主要由硬件和软件组成，其中硬件有CPU、I/O接口、存储器等组成，软件主要有管理软件和控制软件，实际上它就是一台计算机，而且是一个特殊用途的计算机。

3、伺服系统就是机床的肌肉，分为进给伺服系统和主轴伺服系统，操作与控制机床的各个运动，从而达到加工零件的目的。

伺服系统是指将机床移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统，并将数控系统产生的脉冲控制量，经过伺服系统的放大电路功率放大作用，将弱电转变成可执行的强电，操作机床的各个运动，数控系统代替了人的大脑与思维，而伺服系统相当于代替了人的手工操作的动作，在高档数控设备中，为了保证机床的各个运动的快速反应和定位的准确，对其运动进行必要的测量与控制脉冲量的修正，在很多位置还设定了检测系统，并将检测结果反馈到控制系统中，通过一系列的控制管理软件，运算调整原有的控制量，再经伺服系统共同操纵机床的各个运动，因而数控设备的精度和速度等技术指标主要取决于伺服系统。

4、机床本体就是数控机床的骨胳。

数控机床在加工精度、表面质量、生产效率以及使用寿命等方面远优于普通设备。

传统的普通设备比较常见的问题有刚性不足、抗振性差、热变形在、滑动面的摩擦阻力大以及传动元件之间存在间隙等，而在数控机床里在这些方面得到很大的改进，在结构支承部件、主轴传动系统、进给传动系统、刀具系统以及辅助功能等部件的结构都有独特的设计。

因此数控设备是精密设备，机床的精度与结构更复杂，为了保证机床的加工和运动精度，在机床的的各处安装有测量与各类开关，所以在操作与使用数控设备过程，对机床的安全性一定要特别注意。

（二）、认知数控机床操作面板、各按鍵及开关的功能

操作面板上主要有：

操作机床的各个控制开关、与加工有关的各按鍵、数字与字符的键盘区和机床工件状态指示灯和报警指示灯。

1、CK6140S数控车床（配FANUCSeries0iMate-TD数控系统）

（1）、操作面板各开关功能表（数控车床）

（2）、操作面板各按鍵功能表（数控车床）

2、KDX-6V数控铣床（配FANUCSeries0iMate-MC数控系统）

操作面板上主要有：

操作机床的各个控制开关、功能按鍵、与加工有关按鍵、数字与字符的键盘区和机床工件状态指示灯和报警指示灯。

控制开关主要有（数控铣床）：

⑴急停开关，在操作过程失误或加工过程中出现异常需要紧急停止是按下此开关，切断机床的一切所有的各个开关，机床的任何移动和和主轴转动立即停止，机床在停止后需要重新工作和运动，必须重新打开此开关后才能进行。

⑵主轴转动控制开关，此开关共有三个：

正转、停止、反转，这些开关的使用，必须在机床的内存中已有主轴转动的指令后才能有效。

⑷主轴松动和抓紧开关，此开关是反复开关，即按一次是松动主轴，再按则是拉紧刀具的刀柄，以此类推。

⑸工作灯开关，这个开关与常规的开关一样，开启工作灯为了能仔细观察工件的加工情况。

MODE功能按键主要有（数控铣床）：

自动加工方式和手动加工方式

自动方式按键的作用:

①EDIT或ISO符号中文的意义是编辑。

它是数控系统的编

辑器，其作用是用于编辑程序，将MODE切换到EDIT模式，这时可以对程序进行键盘输入、编辑、修改、贮存等等工作。

②MEM或ISO符号MEM是英文MEMORY的缩写，中文的意义代表记忆，MEM（ory）的作用利用已存储在存储器中的程序进行执行加工。

③REMOTE或ISO符号REMOTE或TAPE，也称自动加工中文意义为

从外部计算机进行DNC转输进行加工。

4MDI或ISO符号MDI是英文ManualDataInput缩写，它中文意义为手动数据输入。

它的作用可以修改NCParameter、PCParameter及执行单一指令，MDI编制的程序是暂存记忆器。

手动方式按键的作用：

①HANDLE或ISO符号ANDLE中文意义为手轮，按下此键后，说明

机床需要移动时，只能用手轮方式。

②JOG或ISO符号JOG中文意义为手动方式，在按下此键后，再配合X+，X—、Y+，Y—和Z+，Z—键选择欲移动的轴和移动的方

向，再配合JOGFEEDRATE倍率开关进行移动速度的调整，这个倍率开关一般范围0~120%，有的设置为0~240%。

③REF．RETURN或ISO符号REF．RETURN中文意思是机械原点返回，它的作用在按下此键后，再配合X+，X—、Y+，Y—和Z+，Z—键选择欲移动的轴，可以不必考虑方向的选择，刀具自动回到机械原点。

5TEACH或ISO符号TEACH或有的FANUC系统用RAPIDTRAVERSE中文意义为快速移动，在按下此键后再配合X+，X—、Y+，Y—和Z+，Z—键选择欲移动的轴和移动的方向，再配合RAPIDTRAVERSEOVERRATE（G00倍率，一般只有4档F00、F25、F50、F100）。

面板中其他功能键、键盘区（数控铣床）：

功能软体键就是图中指示的功能键，它包括POS、PROG、OFFSETSETTING、SYSTEM、MQSSAGE和CUSTOMGRAPH，它们具体的意义的作用如下：

①POS键POS是英文POSITION缩写，中文意思是位置（坐标）

按下此键用来，选择当前位置的坐标界面，配合上张图屏幕下方的章节键可以选择各种坐标显示，比如有OVERALL所有坐标值。

②PROG键PROG是英文PROGRAME的缩写，中文意思为程序。

按下此键，可以显示某个程序，提醒一下，只有配合上EDIT操作选择功能键方可进行程序编辑。

③OFFSETSETTING键OFFSETSETTING在中文意思分别为偏置和设定，按下此键再配合上有关章节键选择合适的界面，进行下列重要作用就是设定刀具补偿和建立工件坐标系的数值输入。

④SYSTEM键SYSTEM在中文意思为系统，按下此键，可以显示系统参数、故障诊断、PMC参数、螺距误差补偿、伺服参数与主轴参数等。

⑤MESSAGE键MESSAGE在中文意思为信息，按下此键，屏幕将出现报警信息、帮助信息等

⑥CUSTOMGRAPH键CUSTOMGRAPH在中文意思为用户及图形。

按下此键，其重要的作用可以模拟加工的图形预演等。

数字与字符的键盘区（数控铣床）：

与加工有关功能按键（数控铣床）：

上述按键分别是：

循环开始键

单节操作键

单节跳跃键

程式重新开始键

百分进给率取消按键

CYCLESTART

SINGLEBLOCK

BLOCKDELETE

PROGRAMRESTART

OVERRIDECANCEL

循环停止键

程式预演开关

手动绝对值开关

Z轴锁定

机械锁定

CYCLESTOP

DRYRUN

MANUALABSOLUTE

Z-AXISNEGLECT

MACHINELOCK

1环开始键（CYCLESTART）按下开始键，则开始执行纸带、记忆体或手动操作输入资料等自动操作指令。

2停止键（CYCLESTOP）按下此键时，程序中止执行，各轴进给停止。

③RYRUN程序预演开关通常也称空运行开关，当按下此键，程序很快运行，原设定的走刀速度无效，都是以G00速度执行，以达到快速调试程序用。

④BLOCKSKIP单节跳跃当程序中包含/时，加工会跳过这些段落而执行下面的程序。

⑤绝对值开关（MANUALABSOLUTE）此灯一般情况是常亮，按下此键，说明开关处于关闭状态，这是手动移动的距离则是手动相对值插入，这一般是在临时输入补偿值。

⑥OCK机械锁定当按下此键时，机床的各轴都不动，而执行程序时，只是位置的显示不断变化，主要用于程序调试的程序预演。

其他按键（数控铣床）：

RAPIDTRAVERSEOVERRATE中文意思为快速移动速度（即G00倍率，一般只有4档F00、F25、F50、F100）

还有冷却开关、换刀开关、工作灯开关等等。

3、XH714G四轴加工中心（配SIEMERIK802D数控系统）

操作面板上主要有：

操作机床的各个控制开关、功能按鍵、与加工有关按鍵、数字与字符的键盘区和机床工件状态指示灯和报警指示灯。

控制开关主要有（加工中心）：

⑴急停开关，在操作过程失误或加工过程中出现异常需要紧急停止是按下此开关，切断机床的一切所有的各个开关，机床的任何移动和和主轴转动立即停止，机床在停止后需要重新工作和运动，必须重新打开此开关后才能进行。

⑵主轴转动控制开关，此开关共有三个：

正转、停止、反转，这些开关的使用，必须在机床的内存中已有主轴转动的指令后才能有效。

冷却开关，这个开关有的系统必须要有执行M07或M08指令后，才能起作用。

⑶主轴松动和抓紧开关，此开关是反复开关，即按一次是松动主轴，再按则是拉紧刀具的刀柄，以此类推。

⑷工作灯开关，这个开关与常规的开关一样，开启工作灯为了能仔细观察工件的加工情况。

面板中其他功能键、键盘区（加工中心）

功能键符定义（加工中心）

操作面板控制键（加工中心）

其他功能键符定义（加工中心）

操作功能按键主要有（加工中心）：

自动加工方式和手动加工方式

自动方式按键的作用

1.MEM或ISO符号MEM是英文MEMORY的缩写，中文的意义代表记忆，MEM（ory）的作用利用已存储在存储器中的程序进行执行加工。

2．REMOTE或ISO符号REMOTE或TAPE，也称自动加工中文意义为

从外部计算机进行DNC转输进行加工。

3.MDI或ISO符号MDI是英文ManualDataInput缩写，它中文意义为手动数据输入。

它的作用可以修改NCParameter、PCParameter及执行单一指令，MDI编制的程序是暂存记忆器。

手动方式按键的作用：

4.HANDLE或ISO符号ANDLE中文意义为手轮，按下此键后，说明机床需要移动时，只能用手轮方式。

5.JOG或ISO符号JOG中文意义为手动方式，在按下此键后，再配合X+，X—、Y+，Y—和Z+，Z—键选择欲移动的轴和移动的方

向，再配合JOGFEEDRATE倍率开关进行移动速度的调整，这个倍率开关一般范围0~120%，有的设置为0~240%。

6.REF．RETURN或ISO符号REF．RETURN中文意思是机械原点返回，它的作用在按下此键后，再配合X+，X—、Y+，Y—和Z+，Z—键选择欲移动的轴，可以不必考虑方向的选择，刀具自动回到机械原点。

7.TEACH或ISO符号TEACH或有的FANUC系统用RAPIDTRAVERSE中文意义为快速移动，在按下此键后再配合X+，X—、Y+，Y—和Z+，Z—键选择欲移动的轴和移动的方向，再配合RAPIDTRAVERSEOVERRATE（G00倍率，一般只有4档F00、F25、F50、F100）。

操作步骤（加工中心）

1、插上电源，旋转钥匙总开关，开启旋向开位置。

2、电柜风扇。

温度调节器进入正常工作，显示器将出现正常的操作画面，松开急停按钮，压下复位

键解除急停，主轴电机冷却风扇，主轴冷却泵或恒温箱进入正常工作。

3、旋转

到原点模式，旋转

（Z、Y、X、4）按下

正，使Z、Y、X、4，轴原点复位。

注意要先回Z轴原点，防止碰撞。

4、旋转

到手动模式，按

键到手轮模式用手轮对刀作业。

5、对刀完毕进行设定坐标，按下

（在G54坐标里面设定X、Y、Z，注意坐标设定完毕后要把主轴提升。

6、在电脑选择待加工的CNC程序用数据线传输，（旋转

到自动模式，按下“外部程序”，进行程序传输）。

7、关上防护门，按

键程序启动，停止程序时按

，再按开始程序。

㈢、数控机床的基本操作

开机操作基本次序：

⑴外部空压机开关→⑵外部开关→⑶机床电柜开关→⑷控制器面板开关→⑸急停开关→⑹MODE模式切换到自动回零状态→⑺回机械零点→⑻切换到手动状态或点动状态→⑼将工作台回至接近中间位置（偏离机械零点）

关机操作基本次序：

关机次序大致与开机的动作正好相反，具体次序：

⑴打扫或清理工作台的铁屑；→⑵将工作台回到大致中心位置；→⑶按下急停开关；→⑷关闭操作面板开关；→⑸关电柜开关；→⑹关外部电源开关；→⑺关空压机开关。

1、CK6140S数控车床（配FANUCSeries0iMate-TD数控系统）的基本操作

1EMERGENCYSTOP（急停）

在紧急的情况下按“EMERGENCYSTOP”（急停）按钮，机床进给、刀架旋转、冷却、主轴旋转等机床的所有动作停止。

该按钮具有机械自锁，按下后只有顺时针旋转一定角度后才能释放复位。

2MEMPROTECTION（程序保护）

只有“MEMPROTECTION”钥匙开关置“OFF”时，才能修改参数、编辑程序、及由PC机输入程序。

当“MEMPROTECTION”钥匙开关置“ON”时，不能修改参数、编辑程序、及由PC机输入程序。

3MODESELECTION（方式选择）

共有“EDIT”（编辑）、“AUTO”（自动）、“MDI”（手动数据输入）、“MPG”（手轮）、“JOG”（手动）、“ZERO”（回参考点）六种方式。

开机后，系统默认方式为“JOG”（手动）方式。

当选择一种方式后，原先选择的方式被取消。

EDIT（编辑）方式

按一下“EDIT”按键，对应指示灯亮，选择“编辑”方式。

在此方式下的［PROG］画面，可创建、编辑零件加工程序。

AUTO（自动）方式

按一下“AUTO”按键，对应指示灯亮，选择“自动”方式。

在此方式下，调出存于存储器中的工件程序，按一下“CYCLESTART”（循环启动）按钮，机床开始进入自动运行状态；按一下“FEEDHOLD”（进给保持）钮被按，机床处于暂停状态，运动的各轴减速停止；再按一下“CYCLESTART”按钮，则自动运行继续。

在此方式下，“FEEDRATEOVERRIDE”（进给倍率）、“RAPIDOVERRIDE”（快速倍率）、“SPINDLEOVERRIDE”（主轴倍率）可选择任意的速率调整值，通常为100%。

在此方式下，可选择以下各“AUXFUNCTION”（辅助功能）操作，各辅助功能的具体用法详见《FANUC0i-D/0iMate-D用户手册》

按一下“DRN”（空运行）按键，对应指示灯亮，选择“空运行”辅助功能；再按一下“DRN”按键，对应指示灯灭，取消“空运行”辅助功能。

按一下“SBK”（单程序段）按键，对应指示灯亮，选择“单程序段”辅助功能；再按一下“SBK”按键，对应指示灯灭，取消“单程序段”辅助功能。

按一下“BDT”（选择程序段跳过）按键，对应指示灯亮，选择“选择程序段跳过”辅助功能；再按一下“BDT”按键，对应指示灯灭，取消“选择程序段跳过”辅助功能。

按一下“OSP”（选择程序停止）按键，对应指示灯亮，选择“选择程序停止”辅助功能；再按一下“OSP”按键，对应指示灯灭，取消“选择程序停止”辅助功能。

按一下“MLK”（机床锁住）按键，对应指示灯亮，选择“机床锁住”辅助功能；再按一下“MLK”按键，对应指示灯灭，取消“机床锁住”辅助功能。

此功能在“JOG”（手动）方式下，也可选择。

注：

使用“机床锁住”功能后，机床须断电重新启动后，再回参考点。

MDI（手动数据输入）方式

按一下“MDI”按键，对应指示灯亮，选择“手动数据输入”方式。

在此方式下，在[PROG]（程序）画面可建立最多10行程序，它与普通程序的格式一样，按“CYCLESTART”（循环启动）按钮，开始执行所输入的程序。

MPG（手轮）方式

按一下“MPG”按键，对应指示灯亮，选择“手轮”方式。

在此方式下，通过“MPGOVERRIDE”（手轮倍率），可对手轮移动速度进行三档修调（×1、×10、×100）。

这三个档位对应的手轮每格移动量分别为1μm、10μm、100μm；拨动手轮轴选择开关，选择X或Z轴；顺时针旋转手轮，可正方向移动轴；逆时针旋转手轮，可负方向移动轴。

开机后，系统默认手轮倍率为“手轮倍率×100”。

手轮倍率按钮与快速倍率按钮共用。

在“MPG”（手轮）方式下,

按一下“F0/×1”按键，对应指示灯亮，选择“手轮倍率×1”，原先选择的手轮倍率取消。

按一下“25%/×10”按键，对应指示灯亮，选择“手轮倍率×10”，原先选择的手轮倍率取消。

按一下“50%/×100”按键，对应指示灯亮，选择“手轮倍率×100”，原先选择的手轮倍率取消。

注：

如果选配“移动式手摇脉冲发生器”，则操作面板上的手轮轴选择开关（“X/Z”），以及手轮倍率按键（“*1”、“*10”、“*100”）无效。

“移动式手摇脉冲发生器”上的手轮轴选择开关（“OFF/X/Z”），以及手轮倍率选择开关（“*1/*10/*100”）有效。

JOG（手动）方式

按一下“JOG”按键，对应指示灯亮，选择“手动”方式。

在此方式下，按“↓X”（+X）、“↑X”（-X）、“→Z”（+Z）、“←Z”（-Z）等轴进给方向按键，机床沿选定轴的选定方向移动；手动连续进给速度可用“FEEDRATEOVERRIDE”（进给倍率）波段开关调节（0~150%）。

按轴进给方向按键，同时按“～”（快速）按键，则以快速移动速度移动轴；通过“RAPIDOVERRIDE”（快速倍率），可对快速移动速度进行四档修调（F0%、25%、50%、100%）。

开机后，系统默认快速倍率为“快速倍率50%”。

快速倍率按钮有三个与手轮倍率按钮共用。

在“AUTO”、“MDI”、“JOG”、“ZERO”、“EDIT”方式下,

按一下“F0/×1”按键，对应指示灯亮，选择“快速倍率F0”，原先选择的快速倍率取消。

按一下“25%/×10”按键，对应指示灯亮，选择“快速倍率25%”，原先选择的快速倍率取消。

按一下“50%/×100”按键，对应指示灯亮，选择“快速倍率50%”，原先选择的快速倍率取消。

按一下“100%”按键，对应指示灯亮，选择“快速倍率100%”，原先选择的快速倍率取消。

ZERO（回参考点）方式

按一下“ZERO”按键，对应指示灯亮，选择“回参考点”方式。

因采用绝对脉冲编码器，故系统设置此方式无效。

因机床的X轴、Z轴采用绝对脉冲编码器，故即使机床断电后，也无需做回归参考点操作。

如要回归参考点，选择“MDI”（手动数据输入）方式，按PROG功能键，输入“G28X0Z0；”,再按“CYCLESTART”（循环起动）按钮；系统作返回X轴、Z轴参考点运动，完成后，X轴、Z轴停止，LCD显示X轴、Z轴的绝对坐标都为0.000，且“XZERO”（X轴参考点）、“ZZERO”（Z轴参考点）指示灯亮，则系统返回参考点完成。

4VERTRAVEL（超程限位）

本机床采用的是存储式行程限位，各轴“存储式行程检测1”的正方向边界的坐标值在参数№1320中设定，各轴“存储式行程检测1”的负方向边界的坐标值在参数№1321中设定。

当机床超程限位时，系统显示相关超程限位报警信息，“NCALARM”（NC报警）指示灯亮。

此时，选择“JOG”（手动）方式或“MPG”（手轮）方式，再将限位轴往限位的反方向移动一段距离；限位解除后，按RESET功能键，“NCNORMAL”（NC正常）指示灯亮。

5SPINDLE（主轴）

UP、100%、DOWN（主轴升速、主轴倍率100％、主轴降速）

通过“UP”（主轴升速）、“100%”（主轴倍率100％）、“DOWN”（主轴降速）按键来调节主轴倍率（50~120%）。

每按一下“UP”按键，主轴倍率增大10％，当主轴倍率增大到120％时，“UP”按键无效。

每按一下“DOWN”按键，主轴倍率减小10％，当主轴倍率减小到50％时，“DOWN”按键无效。

按一下“100%”按键，主轴倍率设定为100％。

当主轴倍率为100％时，对应指示灯亮。

开机后，系统默认主轴倍率为“100%”。

CW、STOP、CCW（主轴正转、主轴停止、主轴反转）

在“MDI”方式下，在[PROG]画面，输入主轴旋转方向M03或M04及主轴转速S□□□□，然后按“CYCLESTART”按钮,则主轴按指定的转速、方向旋转且其对应的指示灯亮；输入M05,再按“CYCLESTART”按钮，则主轴停止且原旋转方向对应的指示灯灭。

在“JOG”（手动）方式或“MPG”（手轮）方式下，按一下“CW”（主轴正转）或“CCW”（主轴反转）按键，则主轴按原运转的转速正转或反转且其对应的指示灯亮；按一下“STOP”（主轴停止）按键,则主轴停止且原旋转方向对应的指示灯灭。

在“AUTO”方式下,当程序执行到M03或M04、S□□□□时，主轴按指定的转速和方向旋转且其对应的指示灯亮。

主轴旋转时，也可通过“UP”、“100％”、“DOWN”按键来调节主轴倍率（50~120%）。

⑥COOL（冷却）

在“JOG”（手动）方式或“MPG”（手轮）方式下，按一下“COOL”（冷却）按键，则冷却液开且对应指示灯亮；再按一下“COOL”按键，则冷却液关且对应指示灯灭。

在“AU