华中数控车床操作实训指导书.docx
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华中数控车床操作实训指导书
《数控车床操作实训》
指导书
（适用于机制、机电专业）
武汉工程大学机电工程学院
2016/4
《数控车床操作实训》
教学指导书
适用于机制、机电专业
一、实践教学的地位与作用
数控车床操作实训是在普通车工操作实习的基础上开展的一项实践性课程。
它是集数控理论知识与车工操作技能和编程技能于一体的一项专业操作技能，是理论与实践有机结合的一项操作技术。
它能使学生了解数控车床操作的安全知识，熟悉数控车床实习的基本内容，掌握数控编程操作的常用方法以及初步具备调试程序的基本能力，为学生今后从事数控技术工作和进一步学习打下坚实的基础。
二、实践教学目标与基本要求
其教学目标与基本要求为：
（一）、数控编程实践教学目标:
利用华中数控车床普及数控知识，介绍数控车床加工的相关知识，培养学生操作数控机床的基本技能及安全生产的意识。
（二）、实践教学基本要求：
1．在实训过程中，严格遵守校纪校规，严格执行各项安全生产的规程；
2．能将所学的数控编程基础的理论知识和实际应用结合起来，进一步巩固和掌握所学的理论知识和基本操作技能。
3．基本掌握华中数控车床的编程与程序调试初步能力；
4．能进行华中数控车床的基本操作。
三、实践教学组织、场地、设备器材及性能简介
1．在实训过程中,每班根据实训条件分成4个大组轮流进行数控车床实习。
2．实习场地安排在：
“数控基地”。
3．设备及性能简介
主要设备是华中数控车床4台，其它数控系统车床4台
四、实践教学项目及其教学目标、要求
序号
项目名称
学时
项目教学目标、要求
1
文明生产安全操作技术和数控车床的维护与保养
2
明确安全文明生产的重要性和必要性，熟悉数控车床的安全操作规程；掌握数控车床的维护保养知识
2
操作面板：
开关机、回参考点及其它基本操作
4
要求了解操作面板各键功能；熟练掌握并使用操作面板各键;为编辑程序及操作练习打好基础
3
程序编辑与调试
6
能对给出的零件图用基本指令进行精加工编程，并进行程序调试、轨迹显示。
4
手动车削工件
6
规范操作,熟练掌握手动车削的方法，正确调整“进给修调"方式，掌握使用增量方式进行尺寸定位，手动车削工件外圆和端面。
5
对刀
4
了解对刀的概念、目的及对刀的准备、刀具的定义，熟练掌握对刀、对刀检查的方法，正确使用增量方式进行对刀。
正确编辑对刀检查程序
6
定程序加工工件的基本表面（车端面、车外圆、车沟槽、车锥度、车凸圆弧、车凹圆弧等）
12
熟悉车削各种基本面的工艺知识;掌握它们的车削编程方法；学会在数控车床上车削各种基本面的操作方法。
7
固定循环的应用
12
掌握G80、G81、G82的数控编程及加工
8
复合循环的应用
12
掌握G71、G72、G73和G76的编程与加工
合 计
56
五、专题指导
课题一：
文明生产安全操作技术和数控车床的维护与保养
（一）教学要求
明确安全文明生产的重要性和必要性,熟悉数控车床的安全操作规程；掌握数控车床的维护保养知识。
（二）文明生产的要求
（1）启动车床前检查车床各部分机构及防护设备是否完好，各按键是否灵活、完好，润滑系统是否完备。
（2）工具、量具及刀具等的放置要稳妥、整齐、合理，有固定的位置，便于操作时取用，用后应放回原处，主轴箱盖及运动部件上不能放置工件、工具等一类东西。
（3）正确使用和爱护量具,经常保持清洁，用后擦净、涂油、放入盒内;所使用量具必须定期校验,以确保其度量准确.
（4）主轴变速必须先停车，然后调整变速手柄。
（5）不允许在卡盘及床身导轨上敲击或校直工件，床面上不准放置工具或工件。
（6）车刀磨损后，应及时刃磨，不允许用钝刃车刀继续车削，以免损坏机床，影响工件表面的加工质量和生产效率。
（7）在车削前，应检查冷却系统是否完备,并调整好冷却喷嘴的位置。
（8）工作场地周围应保持清洁整齐，避免杂物堆放，防止绊倒。
（9）工作完毕后，将工、卡、量具整理归位,清理机床，刷去铁屑，擦拭机床各部位，将刀架移至机床尾部，关闭电源。
（10）打扫车间卫生，维护实习环境。
（三）安全操作规程
数控车床操作者除了掌握操作技能,还应对车床设备作好维护保养，养成安全文明生产的良好工作习惯和严谨的工作作风,同时严格遵守安全操作规程,并给操作者提供一个安全的工作环境，大大提高生产效率。
1．总则
（1）工作时应穿工作服,并且工作服的衣边和袖口应系紧，女同志操作时应戴工作帽。
（2）穿好安全防护鞋，以防铁屑飞溅伤及皮肤，保证操作安全。
（3）车床上操作严禁戴手套。
（4）机床周围环境应保持干燥、整洁、光线适宜，附近不能堆放杂物。
（5）工作人员必须熟悉所用数控车床的使用环境、条件及工作参数等,严格按照开关机步骤操作，加工过程应按相关要求正确合理地操作机床。
（6）熟练掌握数控车床面板按键的名称和功能,特别是记住急停按钮的位置，以便在紧急情况下快速按下,确保人身和设备的安全.
（7）避免电源不稳定给电子组件造成损坏，数控车床应采取专线供电或增设稳压装置.
（8）电源接通后,必须进行各轴的返回参考点操作，然后再进入其它进行方式,以确保各轴坐标的正确性。
（9）车刀必须装夹牢固,以防飞出伤人。
（10）车床主轴启动并开始切削之前要关闭防护门，程序正常运行过程中可通过防护玻璃进行观察，手不得接近旋转工件，更不允许对旋转工件进行测量.
（11）车床在正常运行时不允许打开电气柜的门.
（12）加工程序必须经过严格检查无误后方可进行操作运行。
（13）手动车削时,应选择合适的切削速度，手动换刀时，刀架应移至安全位置,方可进行操作.
（14）残留在刀盘里以及掉人排屑装置的铁屑不应用手清理，清理时应先停机。
（15）工作中若发现车床、电气设备出现故障，应及时申报，由专业维修人员检修。
（16）不得随意拆卸数控车床零部件，不得随意改动数控系统内部制造厂家设定的参消除事故隐患。
（17）经常润滑机床导轨，做好机床的清洁保养工作.
（18）认真填写数控车床工作日志，作好交接工作，消除事故隐患。
2．电器设备和NC控制单元在操作、检查和维修时应遵循原则
（1）注意不要触及或碰撞NC控制单元和电器线路。
（2）电源引入线或电缆的长度应适合，并要求安全绝缘。
（3）在试运转过程中，应由工厂售后人员在场并做检查。
（4）配电板上的电气组件以及机床系统数据已设定好，不得随意更改。
（5）检查维修电器部分时应先关掉电源开关及配电板上的主开关。
（6）车床上的安全电器设备在接触时应格外小心，并注意其防水性。
（四）数控车床的维护和保养
为保证机床的加工精度，延长其使用寿命，保证加工质量,提高生产效率，车床使用之后应做到合理及时的维护和保养。
（1）操作人员和维修人员应严格遵守操作规程,具体操作时应严格按照说明书进行。
（2）车床安全装置均不得拆掉或改装、调整和维修机床时所用的扳手等必须是标准工具。
（3）每次工作后,切断电源，对车床各表面、各罩面、各导轨面等进行擦拭，做到无油污、无铁屑、车床外表面清洁.
（4）经常检查润滑系统工作是否正常，定期更换润滑.
（5）做好车床卫生清扫，清扫铁屑、擦净导轨部位的冷却液，防止导轨生锈.
课题二、华中世纪星操作面板练习
（一）教学目标、要求
华中世纪星操作面板模块内容，要求了解操作面板各键功能；熟练掌握并使用操作面板各键；为编辑程序及操作练习打好基础。
（二）知识要点
1、操作面板简介
操作面板由液晶显示器、手动数据输入（MDI）键盘、功能键、机床控制面板四个区域和一个急停按钮组成.
显示器是7．5英寸彩色液晶显示器，分辨率为640×800。
显示器内有可以显示程序、零件的图形及刀具轨迹的主显示区和运行中的坐标显示区.有图形和字符等多种显示形式。
数控软件的分层菜单命令条放置在显示屏下端。
功能键由F1一F10共十个键组成。
它们是数控软件的分层菜单命令条显示内容的执行键。
因此，功能键的操作功能有分层次的结构，即同一个键在不同的子菜单层里有不同的功能。
该数控车床的菜单结构如图13—13所示.
MDI键盘由数字、字母、光标移动键等组成。
其中大部分键具有上档键功能。
当“Upper”键上的指示灯点亮的时候,输入的是上档键。
MDI键盘用于手动输入和编辑程序或其他参数。
机床控制面板的按键则用于直接控制机床主轴和进给的驱动元件。
可以设定手动或自动等工作模式，控制各个轴的运动方向和运动速度等。
2、工作方式选择
自动：
进入自动加工模式.自动连续加工工件；模拟校验加工程序；在MDI模式下运行指令。
单段：
按一下“循环启动”按键运行一程序段，机床运动轴减速停止。
刀具、主轴电机停止运行;再按一下“循环启动”按键又执行下一程序段，执行完了后又再次停止。
手动：
手动连续移动台面或者刀具。
通过机床操作键可手动换刀、移动机床各轴，手动松紧卡爪，伸缩尾座、主轴正反转，冷却开停，润滑开停等；
增量:
增量进给.用于定量移动机床坐标轴，移动距离由倍率调整（当倍率为“X1”时，定量移动距离为1um，可控制程序再走一个程序段；
回参考点：
3、主轴控制
主轴正转：
手动/手摇/单步方式下，按下此键，主轴电机以机床参数设定的速度正向转动启动但正在反转的过程中，该键无效.
主轴反转：
手动/手摇/单步方式下，按下此键,主轴电机以机床参数设定的速度反向转动启动但正在正转的过程中,该键无效。
主轴停止：
手动/手摇/单步方式下，按下此键，主轴转动停止，机床正在做进给运动时，该键无效。
4、数控程序运行控制开关
循环启动：
“自动”、“单段”工作方式下有效。
按下该键后，机床可进行自动加工或模拟加工，注意自动加工前应对刀正确。
进给保持:
加工过程中，按下该键后，刀具相对于工件的进给运动停止，再按下“循环启动”键后，继续运输行下面的进给运动。
5、刀位转换：
按下该键，系统见所选刀具,换到工作位上。
“手动”、“增量”、“手摇”工作方式下该键有效。
6、空运行：
在“自动”方式下,按下该键后，机床以系统最大快移速度运行程序；空运行不做实际切削，目的在于确定切削路径及程序。
在实际切削时关闭此功能，否则可能造成危险此功能。
对螺纹切削无效。
7、+X、+Z、-X、-Z：
手动、增量和回零工作方式下有效，确定机床移动的轴和方向.通过该类按键，可手动控制刀具或工作台移动。
移动速度由系统最大工加工速度和进给速度修调按键确定;
快进：
同时按下轴方向键和“快进"键时，以系统设定的最大移动速度移动；
8、超程解除
在伺服轴行程的两端各有一个极强开关,作用是防止伺服机构碰撞而损坏，每当伺服机构碰到行程极限开关时。
就会出现超程。
当某轴出现超程（“超程解除”按键内指示灯亮）时．系统轴某会紧急停止.如果要某铀退出超程状态时必须:
（1）松开急停按钮置工作方式为手动或手摇方式。
（2）一直按压着超程解除按键，控制器会暂时忽赂超程的紧急情况.
（3）在手动（手摇）方式下使该抽向相反方向退出超程状态。
（4）松开超程解除按键.
若显示屏上运行状态栏运行正常取代了出错，表示恢复正常可以继续操作。
9、速率修调
主轴修调：
100%、递增或递减按2%。
进给修调：
100%、递增或递减按2％。
快速修调：
100%、递增或递减按2%。
安全注意事项：
开机时按指导教师开启系统，不得随意硬关机，不得乱动其它电源开关，不得在实验室打闹。
（三）技能要点（阐述要点）
1、开机；
2、返回参考点；
3、机床手动操作；
4、程序输入。
（四）技能训练
机床操作面板基本操作：
开启机床操作——回原点操作-—机床手动操作——手动刀架—-程序输入等。
其详细操作步骤和过程详见《华中世纪星HNC-21T操作指南》.
1、开机
（1）开机步骤
开机步骤如下:
①按下“急停”按钮，以减少设备电冲击；
②机床上电；
③数控系统上电。
2、返回参考点
由于上电前按下了“急停”按钮,开机后系统的工作方式为“急停”.这时只需要左旋“急停”按钮，该按钮就自动弹起使系统复位，系统进入默认的“回零"工作方式.
数控系统上电以后，首先要进行回参考点操作，以建立机床坐标系，确保各轴坐标的正确性.方法和步骤如下：
①如果系统当前的工作方式不是回零方式,则按一下控制面板上面的“回零”按钮,使系统处于回零方式。
②根据x轴参考点的方向，选择按下“+x”或“一x”按钮，使车床溜板带动刀具向参考点移动。
当x轴回到参考点以后，所选“+x"或“一x”按钮的指示灯亮。
③根据z轴参考点的方向，选择按下“+z”或“一z”按钮，使车床溜板带动刀具向参考点移动。
当z轴回到参考点以后,所选“+z”或“一z”按钮的指示灯亮.
上面的操作可以简单地由图13—14表示。
3、机床手动操作
（1）主轴运动
①在手动方式下,按一下“主轴正转”、“主轴反转”或“主轴停止"按键，则主轴相应地以设定值正转、反转或停止。
②在手动方式下，按下“主轴正点动"、“主轴负点动”按键，则主轴相应地正转或反转,松开按键主轴停止转动。
（2）进给运动
①点动进给在手动方式下，按下“+x”或“一x”按键，刀具将沿x轴正向或反向移动，松开按键则停止移动。
z方向的操作与x方向的操作类似。
若同时按下“快进”按键,则产生相应轴的快速移动.按下进给修调或快速修调项的“+"或“一"按键,则按10％递增或递减进给速度。
②增量进给在增量方式下，按一下“+x"或“—x"按键，刀具将沿x轴正向或反向移动一个增量值。
z方向的操作与x方向的操作类似。
增量进给的增量值由“×1”，“×10”，“×100"，“x1000"四个倍率键控制。
其中“×1”对应1微米的增量值。
其余的依此类推。
4、其他操作
（1）在手动方式下，按下“刀位转换”按键，则刀架转动一个刀位。
（2）在手动方式下，按一下“冷却开停”按键，冷却液泵开;再按一下“冷却开停”按键，冷却液泵关闭。
如此交替。
5、程序输入
（1）建立新文件
在主菜单下，按F2键进入“程序编辑”子菜单。
然后，依次选择“文件管理”、“新建文件”.这时，在文件名栏里输入自己命名的新文件名,按Enter键，系统将自动建立一个新的空文件。
（2）程序输入
在主菜单下,按F2键进入“程序编辑”子菜单。
然后，依次选择“选择编辑程序"、“磁盘程序”.再用光标移动键找到刚才新建立的空文件。
按Enter键,然后按照数控程序的格式输入程序。
（3）常用的编辑键
除了光标的上下左右移动键以外，常用的编辑键还有以下几个。
Pgup：
使编辑程序向程序头滚动一屏，光标位置不变。
Pgdn：
使编辑程序向程序尾滚动一屏，光标位置不变。
Del：
删除光标后的一个字符，光标位置不变。
BS:
删除光标前的一个字符,光标位置不变.
（4）保存程序
在“程序编辑"子菜单下，按F4键进入“保存文件”，则程序被保存下来.
（5）程序运行
①按一下机床控制面板上的“自动"按键，然后,按一下机床控制面板上的“循环启动”按键，则程序开始自动运行。
在这种模式下，如果没有人为的干涉，程序将一直运行完毕.
②按一下机床控制面板上的“单段"按键，然后，按一下机床控制面板上的“循环启动"按键，则程序开始单程序段运行。
在这种模式下,每按一下机床控制面板上的“循环启动”按键，程序就执行一个程序段。
6、关机
关机步骤如下：
①按下“急停”按钮，以减少设备电冲击；
②断开数控系统电源;
③断开机床电源.
课题三：
程序编辑与调试操作
（一）教学目标、要求
能对给出的零件图用基本指令进行精加工编程，并进行程序调试、轨迹显示.
（二）知识要点
1、用基本指令编写、输入、编辑精加工程序,对程序进行运行，并对程序进行调试是数控编程主要内容和重要内容，是最基本的技能。
（三）技能要点（阐述要点）
1、手动数据输入（MDI）运行（F4→F6）；
2、用基本指令编写给定零件图精加工程序；
3、程序输入与编辑；
4、选择毛坯、刀具；
5、程序轨迹显示、模拟加工
6、程序调整。
（四）技能训练
1、手动数据输入（MDI）运行（F4→F6）
在图1。
3.1所示的主操作界面下，按F4进入MDI功能子菜单。
命令行与菜单条的显示如图3。
5.1所示.
在MDI功能子菜单下按F6，进入MDI运行方式，命令行的底色变成了白色,并且有光标在闪烁.这时可以从NC键盘输入并执行一个G代码指令段，即“MDI运行”。
注意：
自动运行过程中,不能进入MDI运行方式，可在进给保持衙进入。
（1）输入MDI指令段
MDI输入的最小单位是一个有效指令字。
因此，一个MDI运行指令段可以有下述两种方法：
a。
一次输入，即一次多个指令字的信息；
b.多次输入,即每次输入一个指令字信息。
例如：
要“G00X100Z1000”MDI运行指令段，可以
a。
直接输入“G00X100Z1000"并按回车；观察显示窗口内G、X、Z的值；
b.先输入“G00”并按回车键，再输入“X100”并按回车，……。
;
（2）运行MDI指令段
在输入完一个MDI指令段后，按一下操作面板上的“循环启动”键,系统即开始运行所输入的MDI指令。
（3）修改某一字段的值
（4）清除当前输入的所有尺寸字数据（按F7键）
（5）停止当前正在运行的MDI指令（按F7键可停止MDI运行）
2、编写程序：
按给定零件图进行工艺处理-—数学处理——用基本指令编写零件精加工程序。
（图样附后）
2、程序输入与编辑：
程序输入——编辑—-保存。
3、选择毛坯、刀具：
根据零件图毛坯尺寸在工具栏上选图示——设定毛坯尺寸--装毛坯，在主菜单上选机床——选刀具子菜单——选刀具。
4、程序轨迹显示、模拟加工：
略.
5、程序调整:
根据程序运行状况对程序中的相关程序段、指令、数据、刀具、参数等进行相应的调整或修改。
课题四:
手动车削工件
（一）教学目标、要求
规范操作,熟练掌握手动车削的方法，正确选择和装夹毛坯、刀具，正确调整“进给修调”方式,掌握使用增量方式进行尺寸定位，手动车削工件外圆和端面.
（二）知识要点
1、手动移动机床坐标轴（手动进给、增量进给、手摇进给）
2、毛坯和刀具的正确装夹
（三）技能要点（阐述要点）
1、手动数据输入（MDI）运行（F4→F6）；
2、手动进给；
3、手动快速移动;
4、手动进给、主轴、快移倍率选择；
5、增量进给；
6、手摇进给。
（四）技能训练
1、根据零件图设定毛坯尺寸（如Φ40）——装夹毛坯
2、选择、装夹刀具:
在主菜单上选机床—-选刀具子菜单——选择刀具——装夹刀具
3、手动进给
按下手动按键（指示灯亮）,系统处于手动运行方式，可用点动方式移动机床坐标轴（下面以点动移动X轴为例说明）：
（1）按下“+X”或“—X"按键（指示灯亮）,X轴将产生正向或负向连续移动;
（2）松开“+X”或“—X”按键（指示灯灭）,X轴将减速停止。
用同样的方法，使用“+Z”或“—Z”按键，可使Z轴产生正向或负向连续移动。
在手动运行方式下，同时按下X、Z方向的轴手动按键，能同时手动控制X、Z坐标轴连续移动.
4、手动快速移动
在手动进给时，若同时按下“快进”按键，则产生相应轴的正向或负向快速运动。
5、手动进给、主轴、快移倍率选择
按下倍率键的“+”，修调倍率递增10％,按一‘下“—”，修调倍率递减10％，按下“100%”按键（指示灯亮）,主轴、进给或快速修调倍率被置为“100%”。
按一下进给修调按钮可改变进给进给修调倍率，进给修调倍率的范围为0%和150%之间；主轴修调倍率上电后的默认值为100％，按一下主轴修调“—”键，主轴修调倍率递减10％,最小值为10％；按一下快修“+"键,快修倍率递增10％，最大为100%。
6、增量进给
按下“增量”按键（指示灯亮）,将工作方式设为“步进"，按下增量倍率选择键，设定增量修调倍率，进给修调波段开关和增量值的对应关系如下表：
进给倍率
X1
X10
X100
X1000
增量值（mm）
0.001
0。
01
0.1
1
例如，在增量方式下，将进给修调倍率设为X10,按一下“+Z”（或“—Z”）按键（指示灯亮），Z轴将正方向（或负方向）移动0.01mm。
（系统默认为直径编程方式，因此X轴方向只移动0。
005mm）
7、手摇进给
再次按下增量按键（指示灯亮）,将工作方式设为手摇，旋转手摇轮上的倍率波段开关,可选择相应的增量值，如下表:
进给倍率
X1
X10
X100
增量值（mm）
0。
001
0.01
0。
1
8、手动车削外圆、端面（Φ30X80）
1）切削用量
（1）车端面：
背吃刀量：
进给量:
0.1mm/r（50mm/min）
主轴转速：
500r/min
（2）粗车外圆：
背吃刀量：
1~2mm
进给量：
0。
2~0.3mm/r（100~150mm/min）
主轴转速:
500r/min
（3）精车外圆:
背吃刀量：
0.5mm
进给量:
0。
1mm/r（80mm/min）
主轴转速:
800r/min
（4）切断：
进给量：
0.1mm/r（30mm/min）
主轴转速：
300r/min
列表如下：
背吃刀量/mm
进给量/（mm/r）
主轴转速/（r/min）
车右端面
0。
1
500
粗车外圆
2
0.2
500
精车外圆
0.5
0.1
800
切断
0.1
300
2）量具、工具及设备
游标卡尺（0—150nun）1把；外径千分尺（25—50）un）1把；90。
外圆车刀1把；45。
外圆车刀1把；车床卡盘扳手及其他相关设备工具。
3）手动走刀车削外圆（图4—2）
操作方法或步骤：
[手动]→［主轴正转]→按图4—2手动车削外圆过程。
[-Xl和［—Z］方向键接近工件→调整进给修调方式，降至6—8％以下→选择相应增量值→按[一Z]方向键进行车削工件外圆→退刀→[主轴停止］→刀架移至安全位置。
4）手动走刀车削端面（图4—3）
操作方法或步骤：
[手动]→［主轴正转］→按[—X]和［—Z］方向键接近工件→调整进给修调方式,降至6—8％以下→选择相应增量值→按［—Z］方向键进行车削工件端面→退刀→[主轴停止]→刀架移至安全位置。
5）安全及注意事项
手动车削时，要注意正确调整“进给修调”倍率；正确调整增量尺寸；在使用切刀进行切断时，不但“进给修调”倍率要降低至2％一4％，还要将转速进行调整降低，保证刀具不会损坏.
手动车削时，车刀接近车削终点时，要使用点动进给,尤其是车削端面应避免打坏刀尖.
课题五：
对刀
（一）教学目标、要求
了解对刀的概念、目的及对刀的准备、刀具的定义，熟练掌握对刀、对刀检查的方法,正确使用增量方式进行对刀。
正确编辑对刀检查程序.
（二）知识要点
1、对刀：
在加工程序执行前，通过对刀方法实现对每把刀的刀具补偿，使每把刀转位后，每把刀的刀尖都重合在工件坐标系原点上的过程.对刀的目的是为了建立工件的坐标系。
2、华中“世纪星”HNC-21T系统常用的刀具的相对规定定义为：
90°外圆车刀—T0101；切刀T0202；60°车刀（螺纹刀）-T0303；45°外圆车刀—T0404。
（三）技能要点（阐述要点）
1、90°车刀的对刀
2、60°车刀的对刀
3、45°车刀的对刀
4、对刀检查
（四）技能训练
1、90°车刀的对刀
（1）X方向的对刀过程：
[主轴正转]→按
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