数控加工实践指导书B5.docx

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数控加工实践指导书B5

数控加工实践指导书

大连大学机械工程学院

2011年

目录

前言2

实践一数控车床的基本认识4

实践二数控车床的基本操作11

实践三数控车床的加工程序编制24

实践四数控车床的加工实践26

实践五数控铣床的基本认识29

实践六数控铣床的基本操作30

实践七数控铣床的加工程序编制33

实践八数控铣床的加工实践35

实践九宇龙数控加工仿真系统基本操作方法37

前言

一、设备

1.数控车床：

大连机床厂华中数控系统，共4台。

2.数控铣床：

北京第一机床厂华中数控系统，1台。

二、数控车床安全操作规程

1.学生必须在教师指导下进行数控车床操作，禁止多人同时操作；严格按照操作步骤操作，有问题要询问教师，不可尝试性操作。

2.手动回原点顺序为：

首先+X轴，其次+Z轴。

3.用手动或机动方式移动各轴时，必须看清各轴正负方向。

先慢转手轮观察方向无误后再快移。

4.学生编完程序后或将程序输入机床后，须先进行图形模拟，准确无误后再进行机床试运行，并且刀具应离开工件端面200mm以上。

5.程序运行注意事项：

a）对刀应准确无误，刀具补偿号应与程序调用刀具号符合。

b）检查机床各功能按键的位置是否正确。

c）光标要放在主程序头。

d）启动程序一手按“开始”按钮，一手按“停止”按钮，按停止按钮手不能离开，如有情况立即按下。

6.测量工件时，必须等机床停止，主轴停转后进行，此时千万不要触及开始按钮，以防伤人。

7.加工完毕，清扫机床。

主轴停转3分钟方可关机，注意关机顺序。

8.严禁学生在车间打闹、喧哗和玩游戏。

9.如违反安全操作规程，教师应给予严厉警告，造成严重机床故障的，根据有关规定取消实验资格、成绩或给予赔偿，望学生严肃、认真地操作机床。

三、数控铣床（加工中心）安全操作规程

1.学生必须在教师指导下严格按照操作步骤操作。

2.必须按单人操作，其他人员检查的原则。

有问题要询问教师，不可尝试性操作。

3.手动回原点，各轴必须离机械原点-100mm以上。

4.用手动或机动方向移动各轴时，必须看清各轴正负方向。

先慢转手轮观察方向无误后再快移。

5.操作机床时，必须擦尽手上油污，避免按键短路引起机床故障，机床有异常，要立即报告。

6.量块对刀时，必须将量块与Z轴分步移动，以防刀具撞坏。

7.必须在教师检查无误后方可试运行。

运行程序必须由教师监督，运行程序必须关防护门。

8.程序运行注意事项：

a）试运行前G54或增量坐标系提高+100mm；

b）程序启动前刀具离工件200mm以上；

c）调主程序，光标放程序头；

d）检查各功能按键位置；

e）启动程序一手按“开始”按钮，一手按“停止”按钮，按停止按钮手不能离开，如有情况立即按下。

9.测量工件时，必须等机床停止，主轴停转后进行，此时千万不要触及开始按钮，以防伤人。

10.加工完毕，清扫机床。

主轴停转3分钟方可关机，注意关机顺序。

11.严禁学生在车间打闹、喧哗和玩游戏。

12.如违反安全操作规程，教师应给予严厉警告，造成严重机床故障的，根据有关规定取消实验资格、成绩或给予赔偿，望学生严肃、认真地操作机床。

实践一数控车床的基本认识

[目的]

1.了解数控车床的组成结构、特点及功能；

2.了解数控车床的操作面板上各种键盘区的功用；

3.了解数控车床的基本运动、加工对象及其用途；

4.掌握数控车床的调整及加工前的准备工作。

[仪器与设备]

1.HNC-21/22T型卧式数控车床四台；

2.华中世纪星数控系统。

[相关知识概述]

一、HNC-21/22T型卧式数控车床的特点

采用了全封闭防护装置，可防止切屑或切削液飞出，避免给操作者带来意外伤害；可自动换刀，采用了自动回转刀架，在加工过程中可自动换刀，连续完成多道工序的加工；主、进给传动分离：

数控车床的主传动与进给传动采用了各自独立的伺服电机，使传动链变得简单、可靠，同时，各电机既可单独运动，也可实现多轴联动。

二、HNC-21/22T型卧式数控车床的主要加工对象

数控车床主要用于轴类或盘类零件的内、外圆柱面、任意角度的内外圆锥面、复杂回转内外曲面和圆柱、圆锥螺纹等的切削加工，并能进行切槽、钻孔、扩孔、铰孔及镗孔等，特别适合加工形状复杂的零件。

三、华中世纪星数控系统的特点

华中世纪星（HNC-21T）是一基于PC的车床CNC数控装置，高性能经济型数控装置。

HNC-21T采用彩色LCD液晶显示器，内装式PLC，可与多种伺服驱动单元配套使用。

具有开放性好、结构紧凑、集成度高、可靠性好、性能价格比高、操作维护方便的特点。

图1-1数控车床的基本组成

四、HNC-21/22T型卧式数控车床的基本组成

如上图1-1所示，数控车床由数控装置、床身、主轴箱、刀架进给系统、尾座、液压系统、冷却系统、润滑系统、排屑器等部分组成。

五、操作台结构

数控车床的操作面板由机床控制面板和数控系统操作面板两部分组成。

机床控制面板上的各种功能键可执行简单的操作，直接控制机床的动作及加工过程。

数控系统操作面板由显示屏和MDI键盘两部分组成，其中显示屏主要用来显示相关坐标位置、程序、图形、参数、诊断、报警等信息；而MDI键盘包括字母键、数值键以及功能按键等，可以进行程序、参数、机床指令的输入及系统功能的选择。

HNC-21T世纪星车床数控装置操作台为标准固定结构，如图1-2所示，外形尺寸为420×310×110毫米（W×H×D）。

图1-2华中世纪星车床数控装置操作台

数控装置操作台功能键介绍：

显示器

操作台的左上部为7.7寸彩色液晶显示器（分辨率为640×480），用于汉字菜单、系统状态、故障报警的显示和加工轨迹的图形仿真。

NC键盘

NC键盘用于零件程序的编制、参数输入、MDI及系统管理操作等。

NC键盘包括精简型MDI键盘和F1～F10十个功能键。

标准化的字母数字式MDI键盘介于显示器和“急停”按钮之间，其中的大部分键具有上档键功能，当“Upper”键有效时（指示灯亮），输入的是上档键。

F1～F10十个功能键位于显示器的正下方。

机床控制面板

机床控制面板用于直接控制机床的动作或加工过程。

急停

“急停”按钮位于操作台的右上角。

机床运行过程中，在危险或紧急情况下，按下“急停”按钮，CNC即进入急停状态，伺服进给及主轴运转立即停止工作（控制柜内的进给驱动电源被切断）；松开“急停”按钮（左旋此按钮，按钮将自动跳起），CNC进入复位状态。

在启动和退出系统之前应按下“急停”按钮以保障人身、财产安全。

方式选择

自动运行方式

单程序段执行方式

手动连续进给

增量/手摇脉冲发生器进给方式

返回机床参考点

轴手动按键

“+X”、“+Z”、“–X”、“–Z”按键用于在手动连续进给、增量进给和返回机床参考点方式下，选择进给坐标轴和进给方向。

“+C”、“–C”只在车削中心上有效，用于手动进给C轴。

速率修调

进给修调快速修调主轴修调

回参考点

按一下回零按键（指示灯亮），系统处于手动回参考点方式，可手动返回参考点。

（1）在每次电源接通后，必须先用这种方法完成各轴的返回参考点操作，然后再进入其他运行方式，以确保各轴坐标的正确性；

（2）在回参考点前，应确保回零轴位于参考点的“回参考点方向”相反侧；否则应手动移动该轴直到满足此条件。

手动进给

手动进给：

按一下“手动”按键（指示灯亮）系统处于手动运行方式，可手动移动机床坐标轴。

在手动连续进给方式下，进给速率为系统参数“最高快移速度的1/3乘以进给修调选择的进给倍率。

手动快速移动

在手动连续进给时，若同时按压“快进”按键，则产生相应轴的正向或负向快速运动。

手动快速移动的速率为系统参数“最高快移速度”乘以快速修调选择的快移倍率。

增量进给

增量进给

当手持单元的坐标轴选择波段开关置于“Off”档时,按一下控制面板上的“增量”按键（指示灯亮），系统处于增量进给方式，可增量移动机床坐标轴

手摇进给

手摇进给

当手持单元的坐标轴选择波段开关置于“X”、“Z”档时，按一下控制面板上的“增量”按键（指示灯亮），系统处于手摇进给方式，可手摇进给机床坐标轴。

手摇进给方式每次只能增量进给1个坐标轴。

手摇进给的增量值（手摇脉冲发生器每转一格的移动量）由手持单元的增量倍率波段开关“×1”“×10”“×100”控制。

MPG手持单元

MPG手持单元由手摇脉冲发生器，坐标轴选择开关组成，用于手摇方式增量进给坐标轴。

自动运行

按一下“自动”按键（指示灯亮），系统处于自动运行方式，机床坐标轴的控制由CNC自动完成。

进给保持后的再启动

在自动运行暂停状态下按一下循环起动按键系统将重新启动从暂停前的状态继续运行

自动运行启动循环启动

自动运行暂停进给保持

空运行

机床锁住

单段运行

按一下“单段”按键，系统处于单段自动运行方式（指示灯亮），程序控制将逐段执行。

超程解除

在伺服轴行程的两端各有一个极限开关，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，系统视其状况为紧急停止，要退出超程状态时，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（控制器会暂时忽略超程的紧急情况）；

（3）在手动（手摇）方式下，使该轴向相反方向退出超程状态；

（4）松开“超程解除”按键。

手动机床动作控制

（1）主轴正转

在手动方式下，按一下“主轴正转”按键（指示灯亮），主电机以机床参数设定的转速正转。

（2）主轴反转

在手动方式下，按一下“主轴反转”按键（指示灯亮），主电机以机床参数设定的转速反转。

（3）主轴停止

在手动方式下，按一下“主轴停止”按键（指示灯亮），主电机停止运转。

（4）主轴点动

在手动方式下，可用“主轴正点动”、“主轴负点动”按键，点动转动主轴。

（5）刀位转换

在手动方式下，按一下“刀位转换”按键，转塔刀架转动一个刀位。

（6）冷却启动与停止

在手动方式下，按一下“冷却开停”按键，冷却液开（默认值为冷却液关），再按一下又为冷却液关，如此循环。

（7）卡盘松紧

在手动方式下，按一下“卡盘松紧“按键，松开工件（默认值为夹紧），可以进行更换工件操作；再按一下又为夹紧工件，可以进行加工工件操作，如此循环。

六、软件操作界面

HNC-21T的软件操作界面如图1.3，所示其界面由如下几个部分组成：

图1-3HNC-21T的软件操作界面

①

图形显示窗口

②

菜单命令条

通过菜单命令条中的功能键F1～F10来完成系统功能的操作。

③

运行程序索引

自动加工中的程序名和当前程序段行号。

④

选定坐标系下的坐标值

坐标系可在机床坐标系/工件坐标系/相对坐标系之间切换；显示值可在指令位置/实际位置/剩余进给/跟踪误差/负载电流/补偿值之间切换。

⑤

工件坐标零点

工件坐标系零点在机床坐标系下的坐标。

⑥

倍率修调

主轴修调当前主轴修调倍率；进给修调当前进给修调倍率；快速修调当前快进修调倍率。

⑦

辅助机能

自动加工中的M、S、T代码

⑧

当前加工程序行

⑨

当前正在或将要加工的程序段

⑩

机床坐标、剩余进给

[实践内容]

1．实践前必须认真预习并阅读“数控车床安全操作规程”；

2．安全技术（现场讲述）；

3．数控车床的操作面板与控制面板（现场演示）；

4．观察了解数控车床的工作过程（现场演示）；

5．认识机械传动部件的工作原理及结构特点（课堂讲述）；

6．认识支撑部件的结构及作用（课堂讲述）；

7．熟悉机床操作面板各键的功能。

[实践报告]

一、你使用的数控车床型号、采用的数控操作系统是什么？

二、数控车床一般有哪三大部分组成？

各部分的主要作用是什么？

三、刀具移动点的坐标值表示方法有哪两种？

表示符号分别是什么？

四、数控车床与普通车床加工的异同点。

实践二数控车床的基本操作

[目的与要求]

1.了解数控车削的安全操作规程；

2.掌握数控车床的基本操作及步骤；

3.熟悉数控车床的操作面板；

4.掌握数控车削加工中的基本操作技能；

5.培养良好的职业道德。

[仪器与设备]

1.HNC-21/22T型卧式数控车床四台；

2.华中世纪星数控系统。

[相关知识概述]

一、数控车床手动操作内容

1．开机

（1）检查机床状态是否正常；

（2）检查电源电压是否符合要求接线是否正确；

（3）按下“急停”按钮；

（4）机床、数控系统上电:

关闭机床电气柜，旋转电气柜把手指向“开”，稍等片刻，系统软件自动调出，屏幕显示出该系统的主画面。

如图1-3所示。

（5）检查风扇电机运转是否正常；

（6）检查面板上的指示灯是否正常。

此时工作方式为急停。

2．复位

系统上电进入软件操作界面时，初始工作方式为“急停”，为控制系统运行，需左旋并拔起操作台右上角的“急停”按钮使系统复位，并接通伺服电源。

系统默认进入“回参考点”方式，此时软件操作界面的工作方式变为“回零”。

3．返回机床参考点

控制机床运动的前提是建立机床坐标系，为此，系统接通电源、复位后，首先应进行机床各轴回参考点操作。

（1）如果系统显示的当前工作方式不是“回零”方式，按一下控制面板上面的“回零”按键，确保系统处于“回零”方式。

（2）根据X轴机床参数“回参考点方向”，按一下“+X”按键，X轴回到参考点后，“+X”或“-X”按键内的指示灯亮。

（3）用同样的方法使用“+Z”、“-Z”按键，使Z轴回参考点，所有轴回参考点后，即建立了机床坐标系。

注意：

（1）在每次电源接通后，必须先完成各轴的返回参考点操作，然后再进入其他运行方式，以确保各轴坐标的正确性；

（2）同时按下X、Z轴向选择按键，可使X、Z轴同时返回参考点；

（3）在回参考点前，应确保回零轴位于参考点的“回参考点方向”相反侧（如X轴的回参考点方向为负，则回参考点前，应保证X轴当前位置在参考点的正向侧）；否则应手动移动该轴直到满足此条件；

（4）在回参考点过程中，若出现超程，请按住控制面板上的“超程解除”按键，向相反方向手动移动该轴使其退出超程状态。

4．急停

机床运行过程中，在危险或紧急情况下，按下“急停”按钮，CNC即进入急停状态，伺服进给及主轴运转立即停止工作（控制柜内的进给驱动电源被切断）；松开“急停”按钮（左旋此按钮自动跳起），CNC进入复位状态。

解除紧急停止前，先确认故障原因是否排除，而急停解除后应重新执行回参考点操作，以确保坐标位置的正确性。

注意：

在上电和关机之前应按下“急停”按钮以减少设备电冲击。

5．超程解除

在伺服轴行程的两端各有一个极限开关，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。

（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略超程的紧急情况）；

（3）在手动（手摇）方式下，使该轴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。

注意：

在操作机床退出超程状态时请务必注意移动方向及移动速率，以免发生撞机。

6．手动移动机床坐标轴（手动、增量、手摇）

（1）手动进给

按一下“手动”按键（指示灯亮）系统处于点动运行方式，可点动移动机床坐标轴。

以点动移动X轴为例：

a.按压“+X”或“-X”按键（指示灯亮），X轴将产生正向或负向连续移动；

b.松开“+X”或“-X”按键（指示灯灭），X轴即减速停止。

用同样的操作方法，使用“+Z”、“-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，同时按压X、Z方向的轴手动按键，能同时手动连续移动X、Z坐标轴连续移动。

（2）点动快速移动

在点动进给时，若同时按压“快进”按键，则产生相应轴的正向或负向快速运动。

（3）增量进给

当手持单元的坐标轴选择波段开关置于“Off”档时，按一下控制面板上的“增量”按键（指示灯亮），系统处于增量进给方式，可增量移动机床坐标轴。

以增量进给X轴为例：

a.按一下“+X”或“-X”按键（指示灯亮），X轴将向正向或负向移动一个增量值；

b.再按一下“+X”或“-X”按键，X轴将向正向或负向继续移动一个增量值。

用同样的操作方法使用，“+Z”、“-Z”按键可使Z轴向正向或负向移动一个增量值。

同时按一下X、Z方向的轴手动按键，能同时增量进给X、Z坐标轴。

（4）手摇进给

当手持单元的坐标轴选择波段开关置于“X”、“Y”、“Z”、4TH档（对车床而言，只有“X”、“Z”有效）时，按一下控制面板上的“增量”按键（指示灯亮），系统处于手摇进给方式，可手摇进给机床坐标轴。

以手摇进给X轴为例：

a.手持单元的坐标轴选择波段开关置于“X”档；

b.顺时针/逆时针旋转手摇脉冲发生器一格，可控制X轴向正向或负向移动一个增量值。

用同样的操作方法使用手持单元，可以控制Z轴向正向或负向移动一个增量值。

手摇进给方式每次只能增量进给1个坐标轴。

7．倍率修调

（1）手动进给速度选择

在手动进给时，系统参数“最高快速移动”的三分之一，再乘以进给修调选择进给速率，这就是进给速率。

而系统参数“最高快速移动”乘以快速修调选择快移倍率，就是手动快速速率。

按一下“+”按键，修调倍率缺省是递增2%，按一下“-”按键，修调倍率缺省是递减2%，按压进给修调或快速修调右侧的“100%”按键（指示灯亮），进给或快速修调倍率被置为“100%”。

（2）增量值选择

增量进给的增量值由“×1”“×10”“×100”“×1000”。

四个增量倍率按键控制。

增量倍率按键和增量值的对应关系如下表所示：

增量倍率按键

×1

×10

×100

×1000

增量值（mm）

0.001

0.01

0.1

1

（3）手摇倍率选择

手摇进给的增量值（手摇脉冲发生器每转一格的移动量）由手持单元的增量倍率波段开关“×1”“×10”“×100”控制。

增量倍率波段开关的位置和增量值的对应关系如下表：

位置

×1

×10

×100

增量值（mm）

0.001

0.01

0.1

8．手动控制主轴（启停、点动）；

主轴手动控制由机床控制面板上的主轴手动控制按键完成。

（1）主轴正转

在手动方式下，按一下“主轴正转”按键（指示灯亮），主电机以机床参数设定的转速正转，直到按压“主轴停止”或“主轴反转”按键。

（2）主轴反转

在手动方式下，按一下“主轴反转”按键（指示灯亮），主电机以机床参数设定的转速反转，直到按压“主轴停止”或“主轴反转“按键。

（3）主轴停止

在手动方式下，按一下“主轴停止”按键（指示灯亮），主电机停止运转。

注意：

“主轴正转”“主轴反转”“主轴停止”这几个按键互锁，即按一下其中一个（指示灯亮），其余两个会失效（指示灯灭）。

（4）主轴点动

在手动方式下，可用“主轴正点动”、“主轴负点动”按键，点动转动主轴：

①按压“主轴正点动”或“主轴负点动”按键（指示灯亮），主轴将产生正向或负向连续转动；

②松开“主轴正点动”或“主轴负点动”按键（指示灯灭），主轴即减速停止。

（5）主轴速度修调

主轴正转及反转的速度可通过主轴修调调节：

按压主轴修调右侧的“100%”按键（指示灯亮），主轴修调倍率被置为100%，按一下“+”按键，主轴修调倍率递增2%，按一下“-”按键主轴修调倍率递减2%。

机械齿轮换档时主轴速度不能修调。

9．机床锁住、刀位转换、卡盘松紧、冷却液启停

（1）机床锁住

机床锁住禁止机床所有运动。

在手动运行方式下，按一下“机床锁住”按键（指示灯亮），再进行手动操作，系统继续执行，显示屏上的坐标轴位置信息变化，但不输出伺服轴的移动指令，所以机床停止不动。

（2）刀位转换

在手动方式下按一下“刀位转换”按键，转塔刀架转动一个刀位。

（3）冷却启动与停止

在手动方式下，按一下“冷却开停”按键，冷却液开（默认值为冷却液关），再按一下又为冷却液关，如此循环。

（4）卡盘松紧

在手动方式下，按一下“卡盘松紧”按键，松开工件（默认值为夹紧）可以进行更换工件操作，再按一下又为夹紧工件，可以进行加工工件操作，如此循环。

手动数据输入（MDI）运行

在图1.3所示的主操作界面下，按F3键进入MDI功能子菜单。

命令行与菜单条的显示如图2.1所示：

图2.1MDI功能子菜单

进入MDI菜单后，运行方式命令行的底色变成了白色，并且有光标在闪烁如图2.2所示。

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”。

图2.2MDI运行

注意：

自动运行过程中，不能进入MDI运行方式，可在进给保持后进入。

10．输入MDI指令段

MDI输入的最小单位是一个有效指令字。

因此输入一个MDI运行指令段可以有下述两种方法：

a.一次输入，即一次输入多个指令字的信息；

b.多次输入，即每次输入一个指令字信息。

例如：

要输入“G00X100Z1000”MDI运行指令段可以

a.直接输入“G00X100Z1000”并按Enter键，图2.2显示窗口内关键字G、X、Z的值将分别变为00、100、1000；

b.先输入G00并按Enter，键图2.2显示窗口内将显示大字符“G00”再输入“X100”并按Enter键，然后输入“Z1000”并按Enter键，显示窗口内将依次显示大字符“X100”、“Z1000”。

在输入命令时，可以在命令行看见输入的内容，在按Enter键之前，发现输入错误，可用BS、►、◄键进行编辑；按Enter键后，系统发现输入错误，会提示相应的错误信息。

（1）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。

如果输入的MDI指令信息不完整或存在语法错误，系统会提示相应的错误信息，此时不能运行MDI指令。

（2）停止当前正在运行的MDI指令

在系统正在运行MDI指令时，按F1键可停止MDI运行。

11．关机

（1）按下控制面板上的“急停”按钮，断开伺服电源；

（2）断开数控电源；

（3）断开机床电源。

二、工件的装夹

1．工件的安装

由于工件形状、大小的差异和加工精度及数量的不同，在加工时应分别采用不同的安装方法，下面我们介绍二种方法

1．在三爪自动卡盘上安装工件

三爪自动定心卡盘的三个卡爪是同步运动的，能自动定心（一般不要找正）。

但在安装较长的工件时，工件离卡盘夹持部分较远处的旋转中心不一定与车床主轴中心重合，这时必须找正。

或当三爪卡盘使用时间较长，已失去应有精度，而工件的加工精度要求又较高时，也需要找正。

总的要求是使用工件的回转中心与车床主轴的回转