数控加工实训指导书（PDF51页）

指导老师：徐刚淮南师范学院机械与电气工程学院2016年数控加工实训指导书1绪论1《数控加工与编程》实验的目的1、熟悉了解数控车床、数控铣床、数控加工中心的结构组成及工作原理。2、熟练掌握待加工零件的装夹、定位、加工路线设置及加工参数调校等实际操作工艺。3、熟练掌握阶梯轴、成型面、螺纹等车削零件和平面轮廓、槽形、钻、镗孔等类型铣削零件的手工及自动换刀的编程技术以及复杂曲面零件的自动编程技术。能分析判断并解决加工程序中所出现的错误。4、学会排除机床电气及机械方面的一般性故障。5、熟练操作数控车并能加工出中等复杂程度的零件。6、初步了解与掌握程序转存和联机控制等DNC加工方面的知识及操作方法。7、复习掌握数控技术职业资格考试要求的其它应知、应会的内容。积极争取通过职业技术资格考试。2实验内容与实验计划安排1、实验的主要内容（数控车床的操作与编程训练）（1）操作面板的熟悉和控制软件的基本使用。（2）坐标系的建立，工件和刀具的装夹，基准刀具的对刀找正。（3）基本编程指令的讲解。手工编程与程序输入训练，空运行校验。（4）固定循环指令的讲解。编程与程序输入训练，空运行校验。（5）螺纹零件的车削编程训练。学会排除程序及加工方面的简单故障。（6）刀具补偿及编程训练。手工换刀与自动换刀的基本操作。（7）多把刀具的对刀、刀库数据设置。（8）实际车削训练，合理设置各工艺参数。（9）理论课：复习总结车床加工的应知、应会内容。2、实验计划安排实验内容与学时总体分配表序号实验内容时间实验课时1数控车床操作1周2.52数控车床操作1周2.53数控车床操作1周2.54数控车床操作1周2.55数控车床操作1周2.56数控车床操作1周2.57测试1周3合计培训周数7周18数控加工教研室23数控机床的安全操作规程1、工作前认真检查电网电压、油泵、润滑、油量是否正常，检查压力、冷却、油管、刀具、工装夹具是否完好，并作好机床的定期保养工作。2、机床通电启动后，先进行机械回零操作，然后试运转5分钟，确认机械、刀具、夹具、工件、数控参数等正确无误后，方能开始正常工作。3、认真查验程序编制、参数设置、动作排序、刀具干涉、工件装夹、开关保护等环节是否完全无误，以免循环加工时造成事故、损坏刀具及相关部件。严格按操作流程进行试切对刀，调试完成后要做好程序保护工作。4、自动循环加工时，应关好防护拉门，在主轴旋转同时需要进行手动操作时，一定要使自己的身体和衣物远离旋转及运动部件，以免将衣物卷入造成事故。5、主轴或刀塔刀库装刀操作一定要在机械运动停止状态下进行，并注意和协作人员间的配合，以免出现事故。在手动换刀或自动换刀时，要注意刀塔、刀库、机械手臂转动及刀具等的安装位置，身体和头部要远离刀具回转部位，以免碰伤。对加工中心机床，还应注意检查刀库刀套号与刀具号间的对应关系，以防止刀库刀号混乱造成换刀干涉或加工撞刀事故。6、工件装夹时要夹牢，以免工件飞出造成事故，完成装夹后，要注意将卡盘扳手及其它调整工具取出拿开，以免主轴旋转后甩出造成事故。7、机床操作者应能够处理一般性报警故障，若出现严重故障、应迅速断电、并保护现场，及时上报，并做好记录。8、工作完毕后，应将机床导轨、工作台擦干净，并认真填写工作日志。数控加工实训指导书3项目一：数控机床安全操作过程及基本操作一、实验目的＜1＞了解数控加工原理与数控系统的基本组成；＜2＞了解数控机床加工与普通机床加工的异同；＜3＞了解数控机床的基本结构组成；＜4＞了解零件从编程到数控加工的大致过程；二、预习要求认真阅读数控加工原理，数控机床结构组成等相关资料，了解加工一个简单轮廓形状轨迹的数控程序。三、实验理论基础工艺分析数值计算零件图纸制控制介质输出装置伺服机构工作台毛坯工件程序校核编程序清单数控装置输入装置编程部分机床控制部分数控加工原理框图1、数控加工原理采用数控机床加工零件时，只需要将零件图形和工艺参数、加工步骤等以数字信息的形式，编成程序代码输入到机床控制系统中，再由其进行运算处理后转成驱动伺服机构的指令信号，从而控制机床各部件协调动作，自动地加工出零件来。当更换加工对象时，只需要重新编写程序代码，输入给机床，即可由数控装置代替人的大脑和双手的大部分功能，控制加工的全过程，制造出任意复杂的零件。CK400数控车床2、数控系统的基本组成（以华中数控车CJK400）数控机床一般由输入/输出设备、CNC数控装置、主轴单元、进给伺服驱动装置、可编程控制器及电气控制装置、机床本体及位置检测装置（开环机床无）等组成。除机床本体外的部分统称数控系统。数控加工教研室41数控装置：华中数控车CK400、数控铣ZJK7532A-1机床采用华中数控“世纪星”HNC-21T/M数控装置，内置嵌入式工业PC机、配置7.7”彩色液晶显示屏和通用工程面板，具故障诊断与报警、多种形式的图形加工轨迹显示。集成进给轴接口、主轴接口、（手持单元接口）、内嵌式PLC接口于一体。具直线插补、圆弧插补、螺纹切削、刀具补偿、宏程序等功能。由于采用PC机的管理机制，可外挂硬盘，因此程序存贮容量可以非常大，容易实现大数据量程序的“海量”加工。南通XH713A型加工中心机床采用BEIJING-FANUC-Oi数控系统，能够控制的主要有X、Y、Z三坐标轴的联动（包括移动量及移动速度的控制，能进行直线、圆弧的插补加工控制），具有16把刀具的斗笠式刀库、采用气动换刀方式。程序存贮容量限制在200K以内，若需要进行大数据量程序的加工，应采用DNC连线控制的模式。2变频调速主轴单元：现代数控机床的主轴大多采用矢量控制的变频器配三相异步电动机的变频无级调速或直接将主轴作为电机转子的“电主轴”形式。经济型数控机床的主轴变速还保留用传统的齿轮减速箱的手动换挡变速形式，这类机床通常不接受S指令功能。也有些机床采用机械-液压的自动换挡结构，此时若用S指令，其功能仅在于控制吸合的电液阀的序号。4进给轴伺服驱动单元：CK400数控车（两轴联动控制）与ZJK7532A-1数控铣（三轴联动控制）的进给轴采用雷塞M535细分型步进驱动器和四相混合式步进电机，采用先进的双极性等角度恒力矩技术。可以通过驱动器侧边的一排拨码开关选择细分精度，以及设置动、静态工作电流。由于没有位置传感检测，各进给轴都是开环控制的。南通XH713A型加工中心机床的进给轴采用半闭环控制，通过丝杠端的脉冲编码器进行角位移检测和反馈。5输入/输出装置：开关量输入/输出装置通过输入接线端子板和继电器板，作输入/输出接口的转接单元用，以方便连接及提高可靠性。开关量控制是用于主轴启停、正反转、冷却液启停、刀架（刀库）换刀等的信号开关控制。按下操作面板上的“循环启动”按钮后，就向CNC装置发出中断请求。一旦CNC装置所处状态符合启动条件，则CNC装置就响应中断，控制程序转入相应的控制机床运动的中断服务程序。进行插补运算，逐段计算出各轴的进给速度，插补轨迹等。并将结果输出到进给伺服控制接口及其它输出接口，控制工作台（或刀具）的位移或其它辅助动作。这样机床就自动地按照零件加工程序的要求进行切削运动。3、机床坐标系统及联动加工数控机床加工时的横向、纵向等进给量都是以坐标数据来进行控制的。象数控车床、数控线切割机床等是属于两坐标控制的，数控铣床则是三坐标控制的，还有四坐标轴、五坐标轴甚至更多的坐标轴控制的加工中心机床等。坐标联动加工是指数控机床的几个坐标轴能够同时进行移动，从而获得平面直线、平面圆弧、空间直线、空间螺旋线等复杂加工轨迹的能力。当然也有一些早期的数控机床尽管具有三个坐标轴，但能够同时进行联动控制的可能只是其中两个坐标轴，那就属于两坐标联动的三坐标机床。象这类机床就不能获得空间直线、空间螺旋线等复杂加工轨迹。要想加工复杂的曲面，只能采用在某平面内进行联动控制，第三轴作单独周期性进给的“两维半”加工方式。数控机床各坐标轴及其正方向的确定原则是：（1）先确定Z轴。以平行于机床主轴的刀具运动坐标为Z轴，Z轴正方向是使刀具远离工件的方向。如立式铣床，主轴箱的上、下或主轴本身的上、下即可定为Z轴，且是向上为正，若主轴不能上下动作，数控加工实训指导书5则工作台的上、下便为Z轴，此时工作台向下运动的方向定为正向。（2）再确定X轴。X轴为水平方向且垂直于Z轴并平行于工件的装夹面。对于立铣或立式加工中心，工作台往左（刀具相对向右）移动为X正向。对于卧铣或卧式加工中心，工作台往右（刀具相对向左）移动为X正向。对于数控车床，视刀架前后放置方式不同，其X正向亦不相同，但都是由轴心沿径向朝外的。参考点XXMWWMOO参考点ZXWXMOMOWZ(X,Z)(X,Z)RRRR车床坐标系统（a）刀架后置式（b）刀架前置式（3）昀后确定Y轴。在确定了X、Z轴的正方向后，即可按右手定则定出Y轴正方向。对于立铣或立式加工中心，工作台往前（刀具相对向后）为Y正向。对于卧铣或卧式加工中心，工作台往前（刀具相对向后）为Y正向。机床坐标系的原点是由厂家确定的，用户一般不可更改，它是由回参考点操作建立起来的。很多机床都将参考点和机床原点设为同一点，所以回参考点也叫“回零”。参考点的位置通常都设在各轴的正向行程极限附近，也有厂家将个别轴设在负向极限附近。XWM参考点定位开关XZXZXYZMRWZ机床原点参考点程序原点MWP工件原点RR机床坐标原点与参考点数控加工教研室6CK400数控车（两轴联动控制）与ZJK7532A-1数控铣（三轴联动控制）及南通XH713A型加工中心机床的机床原点和参考点重合，都是设在各轴的正向行程极限附近，其位置是通过档铁和行程开关来确定。由于自动换刀的需要，南通XH713A型加工中心机床还设有第二参考点作为换刀要求位置。四、实验仪器及设备＜1＞CK400数控车床1台＜2＞ZJK7532A-1数控铣床1台＜3＞XH713A立式加工中心1台＜4＞120x100x20加工毛坯料2块＜5＞Φ40x200圆形棒料2根＜6＞压板螺钉等基本装夹工具、刀具1套五、实验内容及步骤＜1＞数控车削加工过程的认识＜2＞数控铣削加工过程的认识＜3＞加工中心加工过程的认识＜4＞加工中心换刀过程的认识步骤：(1)针对一个简单的阶梯轴零件，先进行编程、程序输入，然后利用数控车床将其加工出来。了解数控车床的控制轴数、手动操作和自动运行的过程。(2)针对一个简单的矩形轮廓零件，先进行编程、程序输入，然后利用数控铣床将其加工出来。了解数控铣床的控制轴数，联动轴数，走直线、圆弧的指令，主轴启停等的控制代码。(3)针对一个简单的矩形带孔零件，先进行编程、程序输入，然后利用加工中心机床将其加工出来。了解加工中心的控制轴数、联动轴数、自动换刀方法、切削液的指令控制代码等。性能特征机床类型型号控制轴数联动轴数主轴变速换刀方式数控系统插补能力加工适应性常用指令代码数控车床直线顺圆逆圆数控铣床正转反转停转加工中心冷却开冷却关换刀普通机床进给速度六、注意事项：＜1＞数控机床加工时操作面板端和机床主轴端的操作尽量由一人进行操作，以避免发生多人操作时相互间配合失误而引起事故。多人操作时一定要注意相互间的配合。数控加工实训指导书73机床自动加工时要注意安全，昀好把防护门关上。4注意操作规程和先后操作顺序。七、实验报告要求：＜1＞对观察到的机床型号作记录，说明它们所代表的意义。2对了解到的数控机床的传动及工作台拖板的运动控制和普通机床进行比较。3写出所了解到的直线、圆弧控制，主轴启停和切削液启停，自动换刀的基本指令代码。4根据所了解知识，认真填写上表。5简要说明用数控机床加工一个零件的大致过程。思考题：1.数控机床在实际切削运动过程中，刀具和工作台间的相对运动是什么样的关系？2.当更换一个零件时，数控加工比普通机床、自动机床有什么优势？3.数控机床加工的劳动强度及其安全性能如何？数控加工教研室8《数控加工与编程》实验报告实验项目班级学号姓名成绩周次实验时段/机床型号同组者一、实验目的与要求二、实验设备三、实验内容简述四、实验报告内容1、根据实验记录，填写下表性能特征机床类型型号控制轴数联动轴数主轴变速换刀方式数控系统插补能力加工适