数控车实训教案2讲解.docx
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数控车实训教案2讲解
数控车讲义
魏敬刚张书友杨声勇韩辉辉
重庆工业职业技术学院
机械工程学院
第1章数控车床车床基本知识
一、数控实习的具体任务
本工种实习是数控车工实习,其基本任务为:
学生通过数控车工的实习,使学生了解和基本掌握数控车工加工技术技能,能正确使用常用的刀、夹、量、辅具,用数控车床加工出符合图纸要求的零件及编制常用的轴类零件的加工工艺。
通过本工种的实习教学,应使学生达到下列基本要求:
1基本要求
1)遵守操作规程,坚持文明生产。
2)认识经济型数控车床的主要结构和传动关系。
3)认识常用刀具的种类、牌号、规格和使用方法。
4)认识车刀的常用几何参数(前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角等),认识刀具几何参数对切削性能的影响。
学会常用车刀的刃磨方法。
5)会常用量具(千分尺、游标卡尺等)的使用方法。
6)会切削用量选择的基本原则。
7)会数控车床的基本编程方法。
能分析和制定典型零件的加工工艺。
8)会实习所用的数控车床的操作,能正确地对刀、确定刀补值,并能加工出合格的零件。
2应学会的基本数控车床加工车削方法
1)台阶轴、圆锥、成型面、切槽与切断的加工。
2)螺纹加工。
3加工零件应达到的要求
1)台阶轴:
台阶轴直径尺寸公差IT8,长度公差IT10~IT12,表面粗糙度Ra3.2,同轴度公差小于φ0.10mm。
2)圆锥:
直径公差IT8,圆锥公差AT9(GB11334——89),表面粗糙度Ra3.2,同轴度公差小于φ0.10mm。
3)成型面:
成型面应符合样板要求。
4)切断平面时,在直径为φ20mm时,平面度误差小于0.10mm。
二、安全文明生产`
1)服从安排,听从指挥,不得擅自启动或操作数控设备。
2)开机前,仔细检查数控设备各部分结构是否完好,各工作手柄位置是否正确完好,电源插头接触是否完好。
3)操作系统时,对各键、按钮及开关用力不能过猛,不能用工具或其它金属物品替代操作。
4)数控系统加工过程中不允许离开工作岗位。
5)下班后,认真做好交接班,并对机床进行日常保养。
6)不准穿高跟鞋、拖鞋上岗,不准戴手套操作。
7)零件加工程序编制好后,经指导教师核准后,才能上机输入程序。
程序输入完后,必须经指导教师复核后方能启动数控机床。
8)完成程序输入后,需进行空运行,并对模拟轨迹进行观察,正确无误后,才能进行下一步操作。
9)不允许俩人或俩人以上同时操作一台机床。
第2章数控车床操作
一、世纪星数控系统操作面板
2.1操作装置
1、NC键盘
NC键盘包括精简型MDI键盘和F1~F10个功能键。
标准化的数字式NDI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功能,当“UPPER”键有效时(指示灯亮),输入的是上档键。
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。
F1~F10十个功能键位于显示器的正下方。
2、机床控制面板MCP
标准机床控制面板的大部分键(除“急停”按钮外)位于操作台的下面。
“急停”按钮位于操作台的右上角。
2.2世纪星系统机床手动操作
2.2.1复位、回零、急停、超程解除、关机
1复位:
系统上电进入软件操作界面时,系统的工作方式为“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。
复位后应首先“回零”。
2返回机床参考点(回零)
系统接通电源、复位后首先进行机床各轴回参考点操作,其方法如下:
a)如果系统显示当前的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。
b)按“+X”和“+z”按键,使机床回零。
回零后“+X”和“+z”灯亮。
3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。
松开“急停”按钮(左旋此按钮,自动跳起),CNC进入复位状态。
4超程解除:
在伺服行程的两端各有一个行程开关,每当伺服机构碰到行程开关时,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,系统视其状态为紧急停止,要退出超程状态时,可进行如下操作:
a)置工作方式为“手动”或“手摇”方式;
b)一直按压着“超程解除”按键;
c)在手动或手摇方式下,使该轴向相反方向退出超程状态;
d)松开“超程解除“按键。
若显示屏上运行状态栏“运行正常”代替了“出错”,可以继续操作。
注意:
在操作机床退出超程状态时,务必注意移动方向及移动速率,以免发生撞机。
5关机
按下“急停”按钮→断开数控电源→断开机床电源
2.2.2机床手动操作
机床手动操作,主要包括以下内容:
(1)动移动机床坐标轴(点动、增量、手摇等)。
(与华兴操作基本同)
(2)手动控制主轴(启动、点动)。
(与华兴操作基本同)
(3)机床锁住、刀位转换、冷却液开、关。
(4)手动数据输入(MDI)运行;
机床控制面板见图2-7
图2-7机床控制面板
1、机床锁住:
机床锁住禁止机床所有运动。
在手动方式下,按“机床锁住”按钮(指示灯亮)。
2、刀位转换:
在手动方式下,按“刀位转换”(预选刀,确定需换刀的刀位号),按“刀位转换”旁的空白键,就可正确换刀。
3、冷却液开、关
在手动方式下,按一下“冷却开关”,冷却液开,再按一下,冷却液关。
2.3对刀方法及步骤:
对刀采用试切法对刀:
试切法指的是通过试切,由试切直径和试切长度来计算刀具偏置的方法。
根据是否采用标准刀具,它又可分为绝对刀偏法和相对刀偏法。
1、绝对刀偏法:
每一把刀具独立建立自己的补偿偏置值,该值将会反映到坐标系上。
绝对刀偏法对刀步骤基本上与华兴系统相同,其步骤如下:
(1)按下MDI子菜单下的“刀具偏置表”,用光标键↑、↓将蓝色亮条移动到要设置刀具行(见图2-8)。
(2)用刀具工件的外径,然后沿Z轴方向退刀(注意:
在此过程中不要移动X轴)
(3)测量试切后的工件直径,将它输入图2-8中的试切直径一栏,完成X向的对刀。
(4)用刀具试切工件的端面,然后沿X;同方向退刀(不能移动Z轴)。
(5)根据编程原点,计算试切工件端面到该刀具要建立的工件件坐标系原点的有向距离,将它输入图2-9中的试切长度一栏,完成Z轴对刀。
如要设置其余的刀具对刀,就再重复以上步骤。
注意:
(1)对刀前,机床必须先回机械零点。
(2)试切工件端面到该刀具要建立的工件件坐标系的原点位置的有向距离就是试切工件端面在要建立的工件坐标系中Z轴坐标值。
图2-9刀偏表
2.4程序输入与文件管理
在系统主菜单界面下,按F1键进入程序功能子菜单,命令行与菜单的显示如图2-13所示。
图2-13程序功能子菜单
在程序功能子菜单下,可以对零件程序进行编辑、存储、校验等操作。
注意:
(1)程序文件名一般是由字母“O”开头,后面跟四个(或多个)数字或字母组成,系统缺省认为程序文件名是由O开头。
(2)HNC-21T扩展了标识文件的方法,可以使用任意DOS文件名(即8+3文件名:
1个~8个字母或数字后加点,再加0~3个字母或数字组成,如“MYPART。
001”、O1234等)标识程序文件。
1、删除程序文件
(1)
在选择程序菜单中用键移动光标条,选中要删除的程序文件。
(2)按DEL键,将选中程序文件从当前存储器上删除。
注意:
删除的程序文件不可恢复,删除操作前应确认。
3、编辑程序
在程序编辑功能子菜单下(图2-13)按F2键,将弹出如图2-15所示的“编辑程序”菜单,在此界面下可以编辑当前程序。
编辑过程中用到的主要快捷键如下:
DEL:
删除光标后的一个字符,光标位置不变,余下的字符左移一个字符位置。
PGUP:
使编辑程序向程序头滚动一屏,光标位置不变,如果到了程序头,则光标移到文件首行的第一个字符处。
PGDN:
使编辑程序向程序尾滚动一屏,光标位置不变,如果到了程序尾,则光标移到文件末行的第一个字符处。
BS:
删除光标前的一个字符,光标向前移动一个字符位置,余下的字符左移一个字符位置。
2、新建程序(F1→F2→F3)
在指定磁盘或目录下建立一个新文件,但新文件不能和已在的文件名同名。
在程序功能菜单下(图2-12)按F3键,将进入如图2-15所示的“新建程序”菜单,系统提示“输入新建文件名”光标在“输入新建功立业文件名”栏闪烁,输入文件名后,按回车键确认后就可编辑新建文件了。
3、保存程序(F1→F4)
在编辑状态下(图2-15)或在程序功能子菜单下(图2-13)按F4键,系统提示文件保存的文件名,按回车键,将以提示的文件名保存当前程序文件。
如将提示文件名改为其它名字后,系统可将当前编辑程序另存为其它文件,另存文件的前提是更改新文件不能和已存在文件同名。
如果存盘操作不成功,系统会给出如图2-16所示的提示信息,此时该程序文件是可读文件,不能更改保存,只能改为其它名字后保存。
图2-16不能保存程序提示
4、程序校验(F1→F5)
程序校验用于对调入加工缓冲区程序文件进行校验,并提示可能出现的错误。
以前未在机床上运行的新程序在调入后最好先进行校验运行,正确无误后再启动自动运行。
图2-17校验运行界面
程序校验运行的操作步骤如下:
(1)按选择程序的方法,调入要校验的加工程序。
(2)按机床控制面板上的“自动”或“单段”按键,进入程序运行方式。
(3)在程序菜单下,按F5键,此时操作界面的工作方式显示改为“校验运行”(图2-16)。
(4)按机床控制面板上的“循环启动”按键,程序校验开始。
(5)若程序正确,校验完后,光标返回程序头,且操作界面的工作方式显示改回“自动”或“单段”;若程序有错,命令行将提示程序的哪一行有错。
注意:
(1)校验运行时,机床不运动。
(2)为确保加工程序正确无误,应选择不同的图形显示方式来观察校验运行结果。
5、重新运行(F1→F7)
在当前加工程序中止自动运行后,希望从程序头重新开始运行时,可按下列步骤操作:
(1)在程序菜单下(图2-12),按F7键。
(2)按N键则取消重新运行。
(3)按Y键则光标将返回到程序开头,再按机床控制面板上的“循环启动”按键,从程序首行开始重新运行当前加工程序。
2.5运行控制
1、启动自动运行
系统调入零件加工程序,经校验无误后,可正式启动运行:
(1)按一下机床控制面板上的“自动”按键(指示灯亮)进入程序运行方式。
(2)按一下机床控制面板上的“循环启动”按键(指示灯亮),机床开始自动运行调入的零件加工程序。
2、暂停运行
在程序运行的过程中,需要暂停运行,可按下列步骤操作:
(1)在程序运行的任何位置,按一下机床控制面板上的“进给保持”按键(指示灯亮)系统处于进给保持状态。
(2)再按机床控制面板上的“循环启动”按键(指示灯亮),机床又开始自动运行调入的零件加工程序。
3、中止运行
在程序运行的过程中,需要中止运行,可按下列步骤操作。
(1)在程序运行的任何位置,按一下机床控制面板上的“进给保持”按键(指示灯亮),系统处于进给保持状态。
(2)按下机床控制面板上的“手动”键,将机床的M、S功能关掉。
(3)此时如要退出系统,可按下机床控制面板上的“急停”键,中止程序的运行。
(4)此时如要中止当前程序的运行,又不退出系统,可按下“程序”功能下的F7键(重新运行),重新装入程序。
4、从红色行开始执行
从红色行开始运行的操作步骤如下:
(1)在运行控制菜单下,按机床控制面板上的“进给保持”按键(指示灯亮),系统处于进给保持状态。
(2)用PGUP、PGDO键移动蓝色亮条到要开始运行行,此时蓝色亮条变为红色亮条。
(3)按F1键,系统给出图2-18所示对话框:
图2-19暂停运行时从任意运行
(5)按回车键选择“从红色行开始运行”选项,此时选中要开始运行的行(红色亮条变为蓝色亮条)。
(6)按机床控制面板上的“循环启动”按键,程序从蓝色亮条(即红色行)处开始运行。
5、从指定行开始运行
从指定行开始运行的操作步骤如下:
(1)按机床控制面板上的“进给保持”按键(指示灯亮),系统处于进给保持状态。
(2)在运行控制子菜单下,按F1键,系统给出图2-18所示提示。
(3)选择“从指定行开始运行”选项,系统给出图2-19所示提示。
(4)输入开始运行的指定行号,按回车键;
(5)按机床控制面板上的“循环启动”按键,程序从指定行开始运行。
图2-19从指定行开始运行
6、从当前行开始运行
从当前行开始运行的操作步骤如下:
(1)按机床控制面板上的“进给保持”按键(指示灯亮)系统处于进给保持状态。
(2)在运行控制菜单下,按F1键,系统给出图2-18所示提示。
(3)选择“从当前行开始运行”选项,按回车键。
(4)按机床控制面板上的“循环启动”按键,程序从蓝色亮条处开始运行。
6、空运行
在自动方式下,按一下机床控制面板上的“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,目的在于确认切削路径及程序。
在实际切削中应关闭此功能,否则会造成危险。
此功能对螺纹切削无效。
7、单段运行
按一下机床控制面板上的“单段”按键(指示灯亮),系统处于单段自动运行方式,程序将逐段执行。
第3章数控车床编程
3.1华中世纪星HNC-21T系统
模态G00快速定位
模态G01直线插补
模态G02顺圆弧插补(刀具运动轨迹为逆时针方向)
模态G03逆圆弧插补(刀具运动轨迹为顺时针方向)
G04延时
模态G20英寸输入
模态G21毫米输入
G28返回刀参考点
G29由参考点返回
模态G32螺纹加工
模态G36直径编程
模态G37半径编程
模态G40刀尖半径补偿取消
模态G41左刀补
模态G42右刀补
模态G54坐标系选择
模态G55坐标系选择
模态G56坐标系选择
模态G57坐标系选择
模态G58坐标系选择
模态G59坐标系选择
模态G71外径/内径车削复合循环
模态G72端面车削复合循环
模态G73闭环车削复合循环
模态G76螺纹切削复合循环
模态G80外径/内径车削固定循环
模态G81端面车削固定循环
模态G82螺纹切削固定循环
模态G90绝对编程
模态G91相对编程
模态G94每分钟进给
模态G95每转进给
注:
模态:
是指指令不仅在本程序段内有效,而且在以后的程序段内仍仍保持有效,直到被适当的指令代替或中止为止。
3.2G功能指令的应用
1G00—快速定位
本指令是将刀具快速移动到指定的位置。
一般作为空空行程运动,既可以是单坐标运动,又可以是两坐标运动。
格式:
G00X(U)□□Z(W)□□
注:
1X、Z为绝对编程时,快速定位定位终点在工件坐标系中的坐标。
2G00的运动轨迹一般不是一条直线,而是两条或三条直线的组合。
3华中系统可用U、W编程,华兴系统不能用U、W编程(相对编程),下同。
2G01—直线插补
本指令是将刀具按给定速度沿直线移动到指定的位置。
一般作为切削加工运动指令。
既可以是单坐标运动,又可以两坐标联动。
格式:
G00X(U)□□Z(W)□□F□□
注:
1G01指令中应给出速度F值。
速度范围为12~2000mm/min。
2只有一个坐标值时,刀具将沿该方向运动,有两个坐标值时,刀具将按给定的终点坐标值做直线插补运动。
3G02—顺圆弧插补
本指令是将刀具按所需圆弧运动,其运动轨迹为逆时针方向。
编制圆弧程序时,应确定圆弧的起点、终点和圆弧半径(或圆心)坐标。
圆弧起点坐标由前面已执行过的程序段来确定(前面程序段中刀具到达的终点坐标值即为本程序段的起点坐标),终点坐标及圆弧半径(或圆心坐标)要在本程序段中给出。
格式:
G02X(U)□□Z(W)□□R□□F□□(半径R编程)
或G02X(U)□□Z(W)□□I□□K□□F□□(圆心坐标编程)
注:
1R为圆弧半径值,I、K为圆心相对圆弧起点的坐标值,I为X方向直径量,K为Z方向。
2X、Z为圆弧终点在工件坐标系中的坐标。
3整圆不能用R编程,“+”表示圆弧角小于180°(“+”可省略);“-”表示圆弧角大于180°。
4G03—逆圆弧插补
本指令是将刀具按所需圆弧运动,其运动轨迹为顺时针方向。
用G03指令编程时,除圆弧旋转方向与G02指令相反外,其于跟G02指令编程相同。
格式:
G03X□□Z□□R□□F□□(半径R编程)
或G03X□□Z□□I□□K□□F□□(圆心坐标编程)
5G82—螺纹切削循环
1)直螺纹切削循环
格式:
G82X(U)□□Z(W)□□R□□E□□C□□P□□F□□
X、Z:
绝对编程时,为螺纹终点C在工件坐标系下的坐标;增量编程为螺纹终点C相对于循环起点A的有向距离(见图3-39),图形中用U、W表示。
R、E:
螺纹切削的退尾量,R、E均为向量,R为Z向回退量;E为X向回退量,R、E可以省略,表示不用回退功能。
C:
螺纹头数,为0或1时为切削单头螺纹。
P:
单头螺纹切削时,为主轴基准脉冲处距离切削起始点的主轴转角(缺省值为0);多头螺纹切削时,为相邻螺纹头的切削起始点之间对应的主轴转角。
F:
螺纹导程。
2)锥螺纹循环切削
格式:
G82X(U)□□Z(W)□□I□□R□□E□□C□□P□□F□□
X、Z:
绝对编程时,为螺纹终点C在工件坐标系下的坐标;增量编程为螺纹终点C相对于循环起点A的有向距离,图形中用U、W表示。
I:
为螺纹起点B与螺纹终点C的半径差。
其符号为差的符号(无论是绝对编程还是增量编程)。
R、E:
螺纹切削的退尾量,R、E均为向量,R为Z向回退量;E为X向回退量,R、E可以省略,表示不用回退功能。
C:
螺纹头数,为0或1时为切削单头螺纹。
P:
单头螺纹切削时,为主轴基准脉冲处距离切削起始点的主轴转角(缺省值为0);多头螺纹切削时,为相邻螺纹头的切削起始点之间对应的主轴转角。
F:
螺纹导程。
该指令执行轨迹为:
A→B→C→D→A
注:
G82螺纹切削循环同G32螺纹切削一样,在进给保持状态下,该循环在完成全部动作之后才停止运动。
6G71—内(外)径粗车复合循环
1)无凹槽内(外)径粗车复合循环
格式:
G71U(△d)R(r)P(ns)Q(nf)X(△x)Z(△z)F(f)S(s)T(t)
△d:
切削深度(半径量),指定时不加符号,方向由矢量`AA’决定。
r:
每次退刀量。
ns:
精加工路径第一程序段(即图中的AA’)顺序号。
nf:
精加工路径最后段程序顺序号。
△x:
X方向精加工余量。
(轴加工为正,孔加工为负)
△z:
Z方向精加工余量。
f、s、t:
粗加工时G71中编程的F、S、T有效,而精加工时处于ns到nf程序段之间的F、S、T有效。
在G71切削循环下,切削进给方向平行于Z轴,
注:
1G71编程指令必须带有P、Q地址,否则不能进行该循环加工。
2在ns(第一段)的程序段中必须含有G00/G01指令,不应有G02/G03等指令;且在由A到A’(进刀时)时的程序段中不应有Z方向移动指令。
3在顺序号为ns到顺序号为nf的程序段中不应有子程序。
2)有凹槽加工时
格式:
格式:
G71U(△d)R(r)P(ns)Q(nf)E(e)F(f)S(s)T(t)
△d:
切削深度(半径量),指定时不加符号,方向由矢量`AA’决定。
见图3-44。
r:
每次退刀量。
ns:
精加工路径第一程序段(即图中的AA’)顺序号。
nf:
精加工路径最后段程序顺序号。
e:
精加工余量,其为X方向的等高距离,轴加工为正,孔加工为负。
f、s、t:
粗加工时G71中编程的F、S、T有效,而精加工时处于ns到nf程序段之间的F、S、T有效。
注:
1G71编程指令必须带有P、Q地址,否则不能进行该循环加工。
2在ns(第一段)的程序段中必须含有G00/G01指令,不应有G02/G03等指令;且在由A到A’(进刀时)时的程序段中不应有Z方向移动指令。
3在顺序号为ns到顺序号为nf的程序段中不应有子程序。
复合循环指令编程注意事项:
1G71复合循环指令中地址P指定的程序段,应有准备机能01组的G00或G01指令,否则会产生报警。
2在MDI方式下,不能运行G71指令,可运行G76指令。
3在复合循环G71中由P、Q指定顺序号的程序段之间不得包含M98及M99指令。
3.3辅助功能(M功能)
辅助功能代码主要用于数控机床的开关量控制。
如主轴的正、反转,切削液开、关,工件的夹紧、松开,程序结束等。
辅助功能由字母M及后面两位数组成,M代码从M00到M99共100种,现只介绍与本系统有关的M指令。
一M功能:
M00程序暂停
M02程序结束并关机
M03主轴正转
M04主轴反转
M05主轴停
M08开冷却液
M09关冷却液
M30程序结束并返回程序开头
M98子程序调用(华中)
M99子程序结束(华中)
二M功能指令的应用
1M00—程序暂停
格式:
M00
程序里出现M00指令,本段程序运行结束后暂停等待。
按下加工启动键,程序继续运行。
2M02—程序结束
格式:
M02
M02结束加工程序,关主轴和冷却液,本次循环加工结束。
3M03—主轴正转
格式:
M03
主轴启动,并按顺时针方向(正转)旋转。
4M04—主轴反转
格式:
M04
主轴启动,并按逆时针(反转)旋转。
5M05—主轴停止
格式:
M05
主轴停止。
6M08—开冷却液
格式:
M08
7M09—关冷却液
格式:
M09
8M30—程序结束并返回程序开头
格式:
M30
当程序运行到M30时,系统将程序返回程序开头,并等待操作者的输入,如按循环启动键,则重新执行程序,如按取消循环键,则取消循环加工。
3.4F、S、T功能
3.4.1F(进给)功能
进给功能一般称F功能,用F功能可以规定各轴G01、G02、G03的进给速度,F功能用字母F及后数字表示,F的单位取决于G94(每分钟进给量mm/min)或G95(主轴每转一转刀具的进给量(mm/r)。
使用下式可以实现每转进给量与每分钟进给量的转化。
fM=fr×S
fM:
每分钟的进给量;
fr:
每转进给量;
S:
主轴转速;
当在G01、G02、G03方式下,编程的F一直有效,直到被新的F值所取代。
借助机床控制面板上的倍率按键,F可在一定范围内进行倍率修调(加工螺纹等除外)。
当使用每转进给量方式时,必须在主轴上安装一个位置编码器
3.4.2S(主轴转速控制)功能
格式:
S500
主轴功能S控制主轴转速,其后的数值表示主轴速度,单位为转/每分钟(r/min)
恒线速度功能时S指定切削线速度,其后的数值单位为米/每分钟(m/min)。
S为模态指令,S所编的主轴转
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