数控铣华中教程资料.docx
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数控铣华中教程资料
模块一数控铣床操作基础
项目一操作数控铣床——入门教育
项目目标
1.能够认知数控铣床的结构及主要技术规格参数。
2.掌握数控铣床安全操作规程。
3.能对数控铣床进行一般性维护与保养。
项目描述
随着科学技术的发展,机械产品的形状和结构不断改进,对零件加工质量的要求越来越高,特别是在汽车、航天、模具和国防等工业,要求零件结构越来越复杂,精度越来越高,数控铣床就是在这种条件下发展起来的一种适用于精度高、形状复杂零件的中、小批量生产的自动化机床。
它的功能特点在于能够进行外形轮廓铣削、平面或曲面型腔铣削及三维复杂面的铣削,如凸轮、模具、叶片、螺旋桨等。
同时,还具有孔加工的功能,通过特定的功能指令可进行一系列孔的加工,如钻孔、扩孔、铰孔、镗孔和攻螺纹等。
常见数控铣床如图1-1-1所示。
图1-1-1常见数控铣床
项目分析
本项目要求学生认识数控铣床、了解数控铣床的基本结构和主要技术规格参数、能够对华中数控系统(HNC-21/22M)数控铣床进行一般性维护与保养。
项目知识与技能
一、数控铣床的结构及主要技术规格参数
1.主要组成部分
数控铣床是生产中使用非常广泛的一种数控机床,由铣床本体和数控系统组成。
再细化,一般来说由输入/输出装置、数控装置(CNC)、伺服单元、驱动装置、测量装置、电气控制装置、辅助装置和机床本体等组成。
2.主要技术参数
(1)工作台尺寸(长×宽):
工作台面大小,表示能容纳多大尺寸的工件;
(2)行程(X×Y×Z):
表示各轴方向最大位移、刀具最大的移动范围;
(3)主电动机功率:
表示主轴电动机的额定功率,如7.5/11kW,正常工作可以维持在7.5kW,短时间负载功率可达11kW;
(4)主轴转速范围(无级调速):
主轴转速的调整范围,且最大主轴转速取决于主轴结构,如变频调速的主轴一般可达到3000r/min左右,而电动机主轴转速可达1×
r/min以上。
(5)定位精度、重复定位精度:
各轴定位的准确性,决定了该机床加工的精度;
(6)进给速度:
表示各进给轴快进速度,刀具切削的极限速度;
(7)工作台承重:
工作台可以承受的最大重量;
(8)刀柄:
主轴使用刀柄格式,换刀方式以及换刀时间,刀柄承重和回转直径等;
(9)数控系统:
机床使用的数控系统;
(10)机床重量:
机床总重量。
二、数控机床的日常保养维护(见表1-1-1)
表1-1-1数控铣床的日常保养维护
序号
检查周期
检查部位
检查内容和要求
1
每天
导轨润滑油箱
检查油标、油量,及时添加润滑油,润滑泵能及时启动打油及停止
2
每天
机床各坐标轴导轨面
清除切屑及脏物,检查润滑油是否充实,导轨面有无划伤损坏
3
每天
压缩空气气源压力
气动控制系统压力是否在正常范围之内
4
每天
气源自动分水滤水器,自动空气干燥器
及时清理分水器中滤出的水分,保证自动空气干燥器正常工作
5
每天
气动转换器和增压器油面
发现油面不够时及时补足油
6
每天
主轴润滑恒温油箱
工作正常,油量充足,工作范围合适
7
每天
液压平衡系统
平衡压力指示正常,快速移动时平衡阀工作正常
8
每天
机床液压系统
油箱、油泵无异常噪音,压力表指示正常,管路及各接头无泄露,工作油面高度正常
9
每天
电气柜各散热通风装置
各电气柜冷却风扇工作正常,风道过滤网无堵塞
10
每天
CNC输入/输出装置
检查I/O设备清洁,机械结构润滑良好等
11
每天
各种防护装置
导轨、机床防护罩等应无松动、漏水
12
每周
各电气柜过滤网
清洗各电气柜过滤网
13
不定期
冷却油箱、水箱
随时检查液面高度,及时添加油或水,太脏时需要更换清洗油箱、水箱和过滤器
14
不定期
废油池
及时取走存集的废油,避免溢出
15
不定期
排屑器
经常清理切屑,检查有无卡住等
16
不定期
检查主轴驱动皮带
要说明书要求调整皮带松紧度,若皮带破损应及时更换
17
不定期
检查各轴导轨上镶条、压紧滚轮
根据机床说明书调整松紧状态
18
每半年
滚珠丝杠
清洗丝杠上旧的润滑脂,涂上新油脂
19
每半年
液压油路
清洗溢流阀、减压阀、滤油器、油箱,更换或过滤液压油
20
每一年
主轴润滑恒温油箱
清洗过滤器、更换润滑油
21
每一年
检查并更换直流伺服电机电刷
检查换向器表面,吹净炭粉,去除毛刺,更换长度过短的电刷
22
每一年
润滑油泵、过滤器
清理润滑油池底,更换滤油器
项目实施
一、开机前应对数控铣床进行全面细致的检查,包括操作面板、导轨面、夹具、刀具等,确认无误后方可操作。
二、数控铣床通电后,检查各开关、按钮和按键是否正常、灵活、机床有无异常现象。
三、程序输入后,应仔细核对代码、地址、数值、正负号、小数点及语法是否正确。
四、正确测量和计算工件坐标系,并对所得结果进行检查。
五、输入工件坐标系,并对坐标、坐标值、正负号、小数点进行认真核对。
六、未装工件前,空运行一次程序,看程序能否顺利进行,刀具和夹具安装是否合理,有无“超程”现象。
七、试切削时快速倍率开关必须打到较低挡位。
八、试切削进刀时,在刀具运行至工件30~50㎜处,必须在进给保持下,验证X、Y、Z轴坐标剩余值与加工程序是否一致。
九、试切削和加工中,刃磨刀具和更换刀具后,要重新测量刀具位置并修改刀补值和刀补号。
十、程序修改后,要对修改部分仔细核对
十一、必须在确认工件夹紧后才能启动机床,严禁工件转动时测量、触摸工件。
十二、操作中出现工件跳动、打逗、异常声音、夹具松动等异常情况时必须停机处理。
十三、紧急停车后,应重新进行机床“回零”操作,才能再次运行程序。
十四、实训生进入实训场地要按照规定穿戴好劳动防护用品。
十五、实训生要按照实训教师的安排到指定机位实训。
十六、实训生要按照正确的程序开动机床,进行实训项目训练。
十七、实训生在加工工件前,应仔细检查输入的数据与机床操作相适应。
十八、实训生在机床程序运行中,要经常观察,出现问题按要求及时处理,特殊情况及时报告。
十九、在运行发生意外时,应使用暂停键使运行停止再做相应的操作处理,应尽量避免使用紧急停止按钮。
二十、实训生严禁私自修改CNC和PC参数。
二十一、实训生严禁私自打开电器柜开关。
二十二、实训生下课前,应先停机后,在清理铁屑,并做好机床与周边环境卫生。
二十三、实训生在结束实训后,要切断电源,并按规定做好机床的保养。
项目评价
表1-1-2数控铣床基础知识评分表
班级
姓名
学号
日期
实训课题
机床操作
序号
考核内容
考核要求
配分
评分标准
学生
自评分
教师
评分
得分
1
机床的组成
解释正确
10
每缺一项扣2分
2
机床的技术规格
开机规范
20
每缺一项扣2分
3
机床的日常保养
操作顺序正确
20
每缺一项扣2分
4
数控铣床安全
操作规程
移动轴方向、倍率控制正确
20
每缺一项扣2分
5
小组学习态度
程序输入正确,能熟练编辑程序,并进行校验。
20
认真:
20分
一般:
10分
不认真:
5分
6
安全文明生产
按国家颁布的安全生产规定标准评定
10
1.违反有关规定酌情扣1~10分,危及人身或设备安全这终止考核
2.场地不整洁,工、夹、刀、量具等放置不合理酌情扣1~5分
合计
100
总分
学生任务实施过程的小结及反馈:
教师点评:
项目二数控铣床概述及操作
项目目标
1.能够认知数控铣床的相关定义及分类。
2.掌握数控铣床的开机和关机。
3.能对数控铣床进行手动操作。
项目描述
认知数控铣床机床相关定义及分类、掌握数控铣床机床的开机和关机操作、掌握华中数控系统(HNC-21/22M)数控铣床的基本操作。
项目分析
学习数控铣床的基本操作。
项目知识与技能
一、数控铣床的分类
数控铣床种类很多,按其体积大小可分为小型、中型和大型数控机床。
一般数控铣床是指规格较小的升降台式数控铣床,其工作台宽度一般在400mm以下,规格较大的数控铣床,其功能已向加工中心靠近,进而演变成柔性加工单元。
按其控制坐标的联动轴数可分为两轴半联动、三轴联动和多轴联动的数控铣床等。
对于有特殊要求的数控铣床,可以加进一个回转的A坐标或C坐标,即增加一个数控分度头或数控回转工作台,此时机床数控系统分为四轴联动控制的数控系统,可用来加工螺旋槽、叶片等空间曲面零件。
常用的分类方法是按其结构分为立式数控铣床、卧式数控铣床、立式数控铣床和龙门式数控铣床。
如图1-2-1所示。
立式数控铣床卧式数控铣床
立卧两用数控铣床龙门式数控铣床
图1-2-1数控铣床的分类
二、相关定义
1.轴(Axis):
机床的部件可以沿其作直线移动或回转运动的基准方向。
2.机床坐标系(MachineCoordinateSystem):
机床固有的坐标系,以机床零点为基准的笛卡尔坐标系。
3.机床零点(Machinezero):
由机床制造商规定的机床原点。
4.机床坐标原点(MachineCoordinateOrigin):
机床坐标系的原点。
在机床经过设计制造和调整后,这个原点便被确定下来,它是固定的点。
数控装置上电时并不知道机床零点位置,为了正确的在机床工作时建立机床坐标系,通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床参考点(测量起点)。
机床起动时通常要进行机动或手动回参考点,以建立机床坐标系。
机床参考点可以和机床零点重合,也可以不重合,通过参数来指定机床参考点到机床零点的距离,机床回到了参考点位置,也就找到了机床零点位置。
5.工件坐标系(WorkpieceCoordinateSystem):
是编程人员在编程时使用的,编程人员选择工件上的某一已知点作为原点(也称程序原点),建立的一个新的坐标系。
6.工件坐标原点(WorkpieceCoordinateOrigin):
即工件坐标系原点。
工件坐标系的原点选择要尽量满足编程简单、尺寸换算少、引起的加工误差小等条件,一般情况下,对于以坐标式尺寸标注的零件,程序原点应选在尺寸标注的基准点。
对于对称零件或以同心圆为主的零件,程序原点应选在对称中心线或圆心上。
Z轴的程序原点通常选在工件的上表面。
7.对刀点:
零件程序加工的起始点,对刀的目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置。
对刀点可以与程序原点重合,也可位于任何便于对刀之处,但该点与程序原点之间必须有确定的坐标联系。
项目实施
一、基本操作
1.开、关机操作
(1)开机操作
1)检查数控铣床机械状态(如油位、气压等)是否正常。
2)如果数控铣床状态正常,按下急停按钮。
3)打开强电开关系统通电。
4)系统启动后,打开数控铣床急停开关。
此时进行下一步加工操作。
(2)关机操作
1)加工结束后,将工作台移至安全位置(即各轴放到中间位置)
2)按下控制面板上的急停按钮。
3)断开机床强电电源。
4)关压缩空气阀门。
2.复位操作
数控系统通电后,进入软件操作界面。
此时,数控系统的工作方式为“急停”。
为控制系统运行,需顺时针旋转“急停”按钮,使系统复位。
此时,机床电路中继电器吸合,伺服电源接通。
3.返回参考点操作
按下
按键,按下轴和方向的选择开关,选择要返回参考点的轴和方向,如
、
、
,相应的轴回到参考点,同时按键内的指示灯亮。
4.数控铣床的坐标轴移动操作
手动移动机床坐标轴的操作由手持单元和机床控制面板上的方式选择、轴手动、增量倍率、进给修调、快速修调等按键共同完成。
(1)手动连续进给
按一下“手动”
按键(指示灯亮),系统处于手动连续进给运行方式,可手动连续移动机床坐标轴(下面以手动连续进给移动X轴为例说明):
1)按压
或
按键(指示灯亮),X轴将产生正向或负向连续移动;
2)松开
或
按键(指示灯灭),X轴即减速停止。
用同样的操作方法可以使Y轴、Z轴、4TH轴产生正向或负向连续移动。
在手动进给时,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。
在手动连续进给时,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。
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%,按一下“+”按键,修调倍率递增5%,按一下“-”,按键修调倍率递减5%。
(2)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”档时,按一下控制面板上的
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(下面以手摇进给X轴为例说明):
1)手持单元的坐标轴选择波段开关置于“X”档;
2)旋转手摇脉冲发生器,可控制X轴正、负向运动;
3)顺时针/逆时针旋转手摇脉冲发生器一格,X轴将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使Y轴、Z轴、4TH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。
4)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表1-2-1。
表1-2-1增量与增量倍率对应关系
增量倍率按键
×1
×10
×100
×1000
增量值(mm)
0.001
0.01
0.1
1
(3)超程解除
在各坐标轴位置两端各有一个极限开关,限定各个方向的工作范围。
超出工作范围或工作台上触点碰到极限开关,就会出现“超程”报警,机床不能动作,必须使超程报警解除,数控机床才能正常工作。
超程解除的操作为:
1)设置工作方式为“手动”或“手摇”方式。
2)一直按压着
按键。
3)在手动(手摇)方式下,使该轴往相反的方向退出超程状态。
4)松开“超程解除”按键。
若显示屏上运行状态栏显示“运行正常”,即表示恢复正常,可以继续操作。
(4)主轴控制(手动方式下)
1)主轴正转,按“主轴正转”按键,主电动机以机床参数设定的转速正转。
2)主轴反转,按“主轴反转”按键,主电动机以机床参数设定的转速反转。
3)主轴停止,按“主轴停止”按键,主电动机停止运转。
(5)机床锁住与Z轴锁住
1)手动运行方式下,按下“机床锁住”按键。
然后进行手动操作,系统继续执行,虽然显示屏上的坐标轴位置信息变化,但机床静止不动。
2)手动运行方式下,按下“Z轴锁住”按键。
然后进行手动移动Z轴,虽然显示屏上的Z轴坐标位置信息变化,但Z轴不运动。
(6)刀具夹紧与松开
在手动方式下,通过按压“换刀允许”按键使得“允许刀具松紧”操作有效。
按一次“刀具松紧”按键,松开刀具,再按一次该键为夹紧刀具,如此循环。
(7)冷却启动与停止
按“冷却开停”按键,指示灯亮,切削液开,再按一下该键,指示灯灭,切削液关。
二、换刀与工件的装夹
1.换刀操作
接通气源,气压表上的数值不得低于0.6Mpa,主轴停转。
(1)安装刀具操作
1)按压“换刀允许”按键
,指示灯亮。
2)确认刀具和刀柄的重量不超过机床规定的许用最大重量。
3)清洁刀柄锥面和主轴锥孔。
4)左手手持刀柄下部,将刀柄侧的豁口对准主轴口上的定位块,垂直伸入到主轴内,不可倾斜。
5)右手按住主轴侧面的换刀按钮,此时压缩空气从主轴内吹出以清洁主轴和刀柄,并松开主轴拉紧刀柄拉钉机构,松开此按钮,刀柄即被自动夹紧,确认后方可松手。
6)刀柄装上后,用手转动主轴检查刀柄是否正确装夹。
(2)卸刀具操作
1)按压“换刀允许”按键
,指示灯亮。
2)左手先手持刀柄下部,之后右手按住主轴侧面的换刀按钮,此时压缩空气的压力使主轴拉紧刀柄拉钉机构松开,取下刀柄。
2.工件装夹
圆形料的装夹可用压板或三爪卡盘来夹持,如图2-1-3所示。
用压板压紧时,将压板螺杆的矩形一端装在工作台的T形槽中,压板稍薄的一端放在工件上,另一端根据高度放在阶梯型的垫铁的一个台阶上,用螺栓拧紧。
一个工件需要几组压板时,要保证切削时工件不产生窜动即可。
用三爪卡盘装夹时,卡盘用压板固定在工作台上。
调整卡盘的锁紧机构,使卡盘夹紧工件。
方形料的装夹可用压板或平口虎钳,通常使用平口虎钳较为方便,如图1-2-2所示。
在工作台上装好平口虎钳,调整好方向并找正,松开钳口,放进工件毛坯,找正调平,紧固即可。
图1-2-2工件装夹示意图
3.找正
把千分表或百分表固定在机床床身某个位置,表针压在工件或夹具的定位基准面上,然后使机床工作台沿垂直于表针的方向移动,调整工件或夹具的位置,如指针基本保持不动,则说明工件的定位基准面与机床该方向的导轨平行,如图1-2-3所示。
图1-2-3平口虎钳找正
三、注意事项
1.每次开机电源接通、急停信号或超程报警信号解除后,应首先进行机床的返回参考点操作,然后再运行其它方式,以确保机床的定位精度。
2.在返回参考点前,应确认机床坐标位置在参考点轴向的相反侧。
3.换刀时主轴必须停止转动,手动换刀必须在松刀前用手接住刀具。
项目评价
表1-2-2数控铣床基础知识评分表
班级
姓名
学号
日期
实训课题
机床操作
序号
考核内容
考核要求
配分
评分标准
学生
自评分
教师
评分
得分
1
正确的开机、关机操作
解释正确,
操作正确。
20
开机操作:
10分
关机操作:
10分
2
回零操作
开机规范
10
回零顺序:
4分
X轴回零:
2分
Y轴回零:
2分
Z轴回零:
2分
3
机床手动操作
操作顺序正确
15
手动连续进给:
5分
手摇进给:
5分
超程解除:
5分
4
换刀操作
移动轴方向、倍率控制正确
15
卸刀:
7.5分
装刀:
7.5分
5
工件装夹
程序输入正确,能熟练编辑程序,并进行校验。
10
夹具选择:
5分
找正:
5分
6
小组学习态度
操作规范、能够正确使用启动、暂停、重新运行等功能。
20
认真:
20分
一般:
10分
不认真:
5分
7
安全文明生产
按国家颁布的安全生产规定标准评定
10
1.违反有关规定酌情扣1~10分,危及人身或设备安全这终止考核
2.场地不整洁,工、夹、刀、量具等放置不合理酌情扣1~5分
合计
100
总分
学生任务实施过程的小结及反馈:
教师点评:
项目三华中系统面板的操作
学习本部分内容应掌握能华中系统操作面板操作方法,控制机床简单的运动,正确输入简单的程序及程序校验,熟悉MDI键盘的布局及其各键功能。
利用数控仿真软件进行仿真操作,再进入实训车间现场进行机床加工,分小组协作完成或单独完成加工任务。
项目目标
1.能够进行华中系统操作面板的基本操作;
2.掌握控制机床简单运动的操作方法,正确输入简单的程序及程序校验;
项目描述
正确开启机床,并能依次进行机床的回零操作、手动操作、手轮操作、并完成以下程序的输入与校验。
%0009
N12G90G54G0X-13.917Y-37.S2000M03
N16Z-1.
N18G01Z-3.F50
N20G17G03X-23.917Y-27.R10.F1000
N22G02X-29.917Y-21.024R6.
N24G01X-30.Y0.
N26Y25.
N28G02X-25.Y30.R5.
N30G01X0.
N32X18.
N34G02X28.Y20.R10.
N36G01Y15.
N38X10.Y0.
N40X4.
N42G03X-6.Y-10.R10.
N44G01Y-21.
N46G02X-12.Y-27.R6.
N48G01X-23.917
N50G03X-33.917Y-37.R10.
N52G01Z7.F2000
N54G0Z100.
N58M05
N60M30
项目分析
项目主要掌握回零方式,手动方式,手轮方式等机床基本功能的应用。
同时还要熟练使用控制面板的键盘功能,并在规定的时间内独立完成加工程序的输入、修改、删除等操作,能够利用校验功能完成程序的检查。
项目知识与技能
一、自动运行
按下“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。
1.自动运行启动循环
启动“自动方式”时,在系统主菜单下按F1键进入自动加工子菜单,再按F1选择要运行的程序,然后按“循环启动”按键,指示灯亮,自动加工开始;
注意:
适用于“自动”运行方式的按键同样适用于MDI运行方式和“单段”运行方式。
2.自动运行暂停
在自动运行过程中,按下“进给保持”按键,指示灯亮,程序执行暂停,机床运动轴减速停止。
暂停期间,辅助功能M主轴功能S刀具功能T保持不变。
3.空运行
在自动方式下,按下“空运行”按键,指示灯亮,CNC处于空运行状态程序中编制的进给速率被忽略,坐标轴以最大快移速度移动。
空运行不做实际切削,目的是确认切削路径及程序。
在实际切削时,应关闭此功能否则可能会造成危险。
4.机床锁住
禁止机床坐标轴动作,在自动运行开始前,按下“机床锁住”按键,指示灯亮,再按“循环启动”按键系统继续执行程序,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,所以机床停止不动这个功能用于校验程序。
注意:
(1)即便是G28G29功能刀具不运动到参考点;
(2)机床辅助功能MST仍然有效;
(3)在自动运行过程中,按“机床锁住”按键,机床锁住无效;
(4)在“自动运行”过程中,只在运行结束时,方可解除机床锁住;
(5)每次执行此功能后,须再次进行回参考点操作。
5.Z轴锁住(禁止进刀)
在自动运行开始前,按一下“Z轴锁住”按键,指示灯亮,再按“循环启动”按键Z轴坐标位置信息变化,但Z轴不运动因而主轴不运动。
6.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:
(1)按一下“循环启动”按键,运行一程序段,机床运动轴减速停止。
(2)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。
二、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,且紧急停止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。
三、手动机床动作控制
1.主轴制动
在手动方式下,主轴停止状态,按下“主轴制动”按键,指示灯亮,主电机被锁定在当前位置;
2.主轴起停及速度选择
在手动方式下,当主轴制动无效时,指示灯灭。
(1)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)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)按一下“主轴停止”按键,指示灯亮,主电机停止运转。
主轴正
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