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说明书
徐州工程学院
数控技术课程设计说明书
题目:
拐臂的数控加工
姓名
班级
06机本2班
学号
200606
指导教师
崔增柱李清伟
2010年1月20日
徐州工程学院
工艺工装设计任务书
机电学院机械专业06机本1班姓名
一、设计题目
拐臂的数控加工
二、设计任务
根据提供的零件图及相关的技术要求,用自选数控系统(车削数控系统和铣削系统)的编程指令编程相应的数控加工程序
设计内容及步骤
1根据零件图要求、毛坯情况,确定工艺方案及加工路线;
2选择机床设备;
3选择刀具;
4确定切削用量;
5确定工件坐标系、对刀点和换到点;
6编写程序
完成的工作量
绘制零件图一份,设计说明书一份
三、设计时间
2010年1月1日至2010年01.月20日
指导教师崔增柱李清伟
教研室主任李志
目录
一.实验5
实验一系统的接线5
实验二开机11
实验三数控机床的基本操作与基本概念13
实验四数控系统调试15
实验五数控系统调试(NC部分)18
实验六数控系统调试(PLC部分)23
实验七变频器的使用30
实验八换刀36
实验九故障设置与诊断、排除37
实验十对刀41
实验十一编程操作与加工实例45
二.加工工艺过程分析46
刀具选择46
加工余量的确定46
三.定位及程序编写47
参考书目51
总结52
一.实验
实验一系统的接线
1.1实验目的:
了解NNC-RTF数控车床调试维修实验台的组成和电缆连接;掌握FANUC0IMATETC系统的构成。
1.2实验装置:
NNC-RTF数控车床调试维修实验台由八块控制演示板组成。
其控制板各部分的组成如下:
1)电器模块
2)系统模块
3)主轴模块
4)换刀模块
5)I/O模块
6)进给模块
7)进给模块
8)电源模块
1.3实验步骤:
1)FANUC0IMATETC系统构成见图1-1。
FANUC0IMATETC系统可控制3个伺服电机轴(X轴、Y轴和Z轴)和一个开环主轴(轴SP)。
伺服电机由动力和编码器反馈构成,其动力和反馈均接到相应的伺服放大器。
本试验台的X轴采用的是光栅尺反馈;而主轴采用三菱变频器控制,主轴电机连接了一个编码器,用于主轴转速的检测。
FANUC0IMATETC由下列各部分组成:
①显示器和MDI键盘
②机床面板(自制)
③控制单元(NC)
④输入/输出单元(I/O)
图1-1FANUC0IMATETC系统构成
2)掌握FANUC0IMATETC系统的接线
系统连线.见图1-2:
图1-2FANUC0IMATETC系统的接线
①数控系统工作电源CP1
插头1脚接直流24V,2脚接24V地。
DC.24V由外部提供。
演示板上的电源已连接好。
当合上电源总开关QS1、变频器电源开关QS2,伺服驱动电源开关QS3,开关电源开关QS4,按下小面板上的NCON,数控系统得电。
JA7A为主轴编码器输入(20芯)。
其各脚号定义见表一。
表一:
来自主轴编码器的信号接入演示板下方的20芯插座JA7A上,接至JA7A蓝色框中的相应检测端子,再接入系统。
见图1-3:
编码器20芯针插座检测端子系统
图1-3编码器的输入
③JA40为模拟主轴接口。
其各脚号定义见表二:
表二:
④JD1A1为I/O接口。
其各脚号定义见表三:
表三:
实验二开机
2.1实验目的:
连接并检查硬件接线;接通实验台和机床电源
2.2实验装置:
综合实验台和数控机床
2.3实验步骤:
1)将系统演示板下方的X7连接至进给演示板的X7;将系统演示板的X6和X20插头插上。
2)将I/O模块演示板左下方的X100插头插上。
3)将电器模块演示板的RDY1与RDY2用接插件分别连接到系统演示板X20的RDY1与RDY2上。
电器模块演示板的上方有一些器件组成
4个空气开关(QS1~QS4);
1个接触器(KM0)
1个直流24V小型继电器(KA0)。
24V开关电源:
AC220/DC24V
电器模块板后方有:
变压器:
AC220/AC40V
电桥:
整流滤波电路
4)连接并检查系统模块演示板与主轴演示板的连接:
虚线为连接线。
5)
系统模块主轴模块
+/-10V-----------------------2
G------------------------5
6)连接并检查I/O模块演示板与主轴模块演示板的连接:
I/O模块主轴模块I/O模块主轴模块
Q0.0STFQ0.1STR
SDSD
7)为了给I/O模块提供24V电源,将电源模块演示板上的24V电源连接至I/O模块演示板的相应端子。
8)检查I/O模块演示板与换刀模块演示板的连接:
虚线为连接线。
换刀板I/O板换刀板I/O板
CWQ0.4CCWQ0.5
(X200)(X200)
9)将电源总开关合上后,交流220V电源进入实验台,电压表和电流表将有显示,插座上有220V电压,可供外部测试仪器通电使用。
10)将电器模块演示板上的QS2、QS3、QS4合上。
11)合上直流24V电源开关。
数控系统得电,大约等待30秒,数控系统自检完毕,数控系统内的继电器触点RDY1,RDY2闭合。
12)将机床上的钥匙打到ON,按下驱动开。
电器模块上KMO,KAO动作,驱动和变频器得电。
系统引导以后进入“加工”操作区手动Ref运行方式。
出现“回参考点”窗口。
说明:
当有紧急情况时,可按下实验台电源模块上急停按钮,交流220V电源被切断,此时须将故障排除后,才能再次上电。
如果有故障使总电源跳闸,排除故障后,须按下电源总开关上的兰色按钮,使其复位,才能再次上电。
实验三数控机床的基本操作与基本概念
3.1实验目的:
熟悉操作区域及最重要的软件功能和简单的操作
3.2实验装置:
数控实验台及机床
3.3实验步骤:
1)熟悉操作区域
控制器中的基本功能可以划分为以下几个操作区域:
图3-1SINUMERIK802SBaseline操作区域
操作区域更换
操作加工显示键可以直接进入加工操作区;
使用“区域转换”键可从任何操作区域返回主菜单;
连续按两次后又回到以前的操作;
系统开机后首先进入“加工”操作区;
保护级可以通过设定口令字对系统资料的输入和修改进行保护;
用户可以在菜单“显示机床资料”诊断操作区修改保护级;
缺省设定:
保护级3(操作员);默认设置密码:
customer
在下面的菜单中,输入和修改资料取决于所设定的保护级;
●刀具补偿
●零点偏置
●设定资料
●RS232设定
2)熟悉重要的软件功能
3)简单操作(回参考点):
①、按机床控制面板上的“参考点”键,启动回参考点运行。
在回参考点窗口(图2-1)中显示该坐标轴是否必须回参考点
参考点灯灭坐标轴未回参考点
参考点灯亮坐标轴已经到达参考点
②、按机床控制面板上的坐标轴方向键“+X”,使X轴回参考点。
③、按机床控制面板上的坐标轴方向键“+Z”,使Z轴回参考点。
如果选择了错误的回参考点方向(例如-X,-Z),不会产生运动。
4)简单操作(对刀):
(见实验十)
G54~G57可设定的零点偏置
G518可编程的零点偏置
G500取消可设定的零点偏置
5)简单操作(输入新程序)
6)简单操作(编程加工)
实验四数控系统调试
4.1实验目的:
在“诊断”操作区用诊断功能;设定口令
4.2试验装置:
数控实验台和机床
4.3实验步骤:
1)按软键“诊断”,显示诊断状态图(图4-1)
图4-1
2)按软键“报警”
在窗口中显示所有报警,从高级别开始逐行显示。
显示内容包括:
“报警号”“报警内容”及“删除条件”。
图形说明:
①﹑报警号
在该项下显示报警号,报警按时间顺序显示。
②﹑删除条件
在删除条件栏下显示删除该报警所用到的键。
系统断电再通电(解除外部式CNC硬件故障和严重的软件故障)
按“复位”键(可解决大部分故障)
按“报警”键(可解决因操作错误的故障)
用数控启动键(解决编程操作中的轻级故障)
③﹑报警内容
在该项下显示相应的报警文本。
更详细的内容可以参见《802S/CBaseline故障诊断手册》
对于重新启动系统后仍不能解决的故障可以将报警号告诉生产厂家,以便解决。
3)按软键“调试”进行参数的修改
开机调试功能分以下几个软键:
(图4-2)
图4-2
4)①﹑按软键“诊断”“调试”“口令设定”。
(图4-3)
②﹑输入口令字“EVENING”。
(机床制造商默认口令)
③﹑按下软键“确认”,接收所设定的口令字。
如果按返回键,则没有确认直接返回开机调试主菜单。
实验五数控系统调试(NC部分)
5.1实验目的:
通过坐标参数调试使机床的坐标轴运动符合精度与速度要求
5.2试验装置:
数控实验台和机床
5.3实验步骤:
1)802SBaseline坐标参数调试最重要的三个参数
设定:
30130=2,30240=3,34200=2
1按下软键“诊断”→“机床数据”,出现图5-1所示
2按下软键“轴数据”,打开轴数据窗口。
按“〉“,出现图5-2。
3用软键“轴+”“轴-”选择相应的坐标轴。
首先选X轴。
4按动操作面板上的“光标向上”或“光标向下”键,将光标移至30130,输入数值2,按黄色的“回车/输入键”。
5按动“光标向下”键,移动光标至30240,输入数值3,按黄色的“回车/输入键”。
6按下软键“搜索”,出现图5-3
7输入要查询的机床数据号“34200”,按下“确认”。
光标立即定位到所要查询的机床数据34200上。
输入设定值2,按下黄色的“回车/输入键”。
8按软键“轴+”,选择Z轴。
重复④-⑦。
机床数据的生效条件是:
P0(PowerOn)系统上电时参数生效;
RE(Reset)系统复位时参数生效;
CF(Configguration)按“数据生效”软菜单键参数生效;
IM(Immediate)立即生效。
因为30130﹑30240﹑24200的生效条件都是P0,因此,要重新上电。
9按软键“调试”→“调试开关”→“NC”(选择正常上电启动)→“确认”。
系统重新上电。
说明:
30240=0模拟
=2标准编码器
=3用步进电机控制的编码器
30130=0模拟
=1方波编码器
=2步进电机控制
如果设定30240=0,30130=0,则移动坐标轴时,仅屏幕坐标数值变化,而实际坐标轴不动。
2)设定传动系统的机械参数(X轴﹑Z轴)
1设定下列参数:
31020=1600;同时设定31400。
步进电机步距角1.8度,建议采用8细分,则:
360/1.8*8(16细分同理则:
360/1.8*16,31020和31400应设为3200)
31400=1600;电机每转的步数,单位是:
每转脉冲数IPR。
31030=4;丝杠螺距,单位:
mm。
31050=1;31060=1;即31050/31060=1/1,减速比为1.
说明:
以上设定的操作步骤,参考实验4.3先设定X轴参数,再设定Z轴参数。
下面其它参数设定的操作步骤与此相同,不再赘述。
2设定相关的速度(X轴﹑Z轴)
32000=1000;最大轴转速G00;
32010=1000;点动快速;
32020=600;点动速度;
32260=1500;电机额定转速;
36200=2200;坐标速度极限。
3系统重新上电。
按软键“调试”→”“调试开关”→“NC”(选择正常上电启动)→“确认”。
系统重新上电。
系统上电时自动计算:
(1500/60)转/秒*1600脉冲/每转=40000脉冲/秒
④检查31350,参数为40000.
⑤输入监控频率(X轴﹑Z轴)
36300=120000;步进频率极限。
3)坐标动态特性调试
系统的另一独特功能是对坐标的动态特性进行优化。
利用点动方式测试进给轴的动态特性,设定各坐标的最高速度,并选择合适的加速度曲线。
设定动态调整参数(X轴﹑Z轴)
32300=0.4;最大加速度;
35220=0.3;速度转折点;
35230=0.4;速度衰减系数。
4)调试参考点逻辑
802SBaseline系统的很多功能都建立在参考点的基础上。
自动方式和MDA方式只有在机床返回参考点后才能进行操作。
方向间隙补偿和丝杠螺距误差补偿也只有在返回参考点后才生效。
综合实验台上回参考点配置如图5-5所示:
在坐标轴侧有减速开关,在丝杠端有一接近开关(丝杠每转产生一个脉冲)。
减速开关接到I/O的输入,接近开关接到系统的高速输入口(X20)。
该方式可高速寻找减速开关,然后低速寻找接近开关。
图5-6为减速开关,且接近开关在减速开关之前。
(34050=0)
其中:
Vc-寻找减速挡块速度(34020)
Vm-寻找接近开关信号速度(34040)
Vp-参考点定位速度(34070)
Rv-参考点偏移(34080,34090)
Rk-参考点坐标(34100)
5)①设定回参考点参数(X轴﹑Z轴)
34000=1;减速开关有效
34020=800;寻找减速开关速度;
34060=20;寻找接近开关的最大距离;
34040=300;寻找零脉冲速度;
34070=200;参考点定位速度;
34010=0;减速开关方向正;
34050=0;接近开关方向正。
②系统重新上电。
③按“+X”使X轴回参考点。
④按“+Z”使Z轴回参考点。
为进一步理解所设定参数,可以做以下实验:
实验步骤:
①设定34000=0;减速开关无效。
②按“复位”键,使设定的所有参数有效。
③回参考点操作,观察现在是如何回参考点的,为何不正确。
④将34000恢复为1.
6)设定坐标的软限位。
①设定
36100=-1;轴负向软限位值;
36110=200;轴正向软限位值;
②按“复位”键,使设定参数有效
为进一步理解所设参数,可选做以下实验:
实验步骤:
①设定34100=0;参考点位置值;
36100=-5;轴负向软限位值;
36110=5;轴正向软限位值;
③手动方式。
移动坐标轴。
出现010621报警号
④按软键“诊断”,阅读故障说明。
⑤恢复34100=50,36100=-1,36110=200.
7)主轴参数调试
①设定:
30130=1,有±10V模拟量输出;
30200=1,主轴有编码器反馈;
②因为主轴安装了编码器,因而下列主轴参数应设定;
30240=2,主轴带测量系统;
31020=1000,编码器每转脉冲数;
32260=2800,主轴额定转速;
36200=2600,最大主轴监控速度。
③设定:
36300=500000,主轴监控频率。
④系统重新上电,使设定参数有效。
按软键“调试”→”“调试开关”→“NC”→“确认”。
系统重新上电。
8)数据保护
在各项机床资料调试完毕后,必须关闭口令进行资料存储。
这样在数控系统参数被破坏时,可迅速恢复资料。
1关闭口令:
按软键“调试”→‘〉’→“关闭口令”
2机内资料存储
.在各项机床资料调试完毕后,必须关闭口令并进行资料存储!
这样在数控系统参数被破坏时,可迅速恢复资料。
操作过程:
.机床数据﹑设定数据﹑加工程序﹑丝杠螺距补偿数据等被储存于永久内存中,通过选择调试开关中位置3即选择软菜单项的“按存储数据上电启动”可恢复资料。
3机外数据保护
.通过RS232接口(利用WINPCIN通讯软件)将系统各种资料备份到外部计算机中,是最可靠的数据保护措施。
必要时可通过计算机重新加载各项资料。
.将系统的“试车资料”备份文件到光盘中提供给最终用户(机床或设备的使用者)以便在极端情况下迅速恢复出厂时的资料。
注意:
只有机床制造厂可使用调试开关位置1或软菜单的“按缺省数据上电启动”。
机床制造商一定告知最终用户千万不要改变调试开关的位置,否则会将机床制造商设定的数据清除!
实验六数控系统调试(PLC部分)
6.1实验目的:
了解PLC的操作对象
6.2试验装置:
数控实验台
6.3实验步骤:
1)PMC的规格
2)PMC执行的优先顺序
3)子程序的构成
4)地址的分类
5)固定的地址
X8.4急停X9.0X轴减速;X9.1Z轴减速
6)状态显示
7)梯形图的显示
8)搜索指定的触点和线圈
9)机床I/O点分配表(见电器原理图)
实验七变频器的使用
7.1实验目的:
变频器基本操作
7.2实验装置:
变频器
7.3实验步骤:
1)①将主轴模块(端子2、5)与系统模块(SVC1、ES1)的连接线断开。
②熟悉变频器前面板操作键的基本作用。
③端子接线图
④操作面板的基本本操作
⑤参数设定举例
把Pr.7的设定值从5秒变到10秒
参数的详细说明请参照使用手册。
⑥基本功能参数一览表
2)用数控系统控制变频器运行
1将主轴模块(端子2、5)与系统模块(SVC1、ES1)的连接线接通
2在机床控制面板上选择MDI方式
3键入”M03S500”→”回车/输入”→”数控启动”,观察Y0.0,Y0.1和变频器的LED的显示
4键入”M04S800”→”回车/输入”→”数控启动”,观察Y0.0,Y0.1和变频器的LED的显示
3)用电位器控制变频器运行
1将主轴模块(端子2、5)与系统模块(SVC1、ES1)的连接线断开
2将主轴模块(端子2)与电位器的抽头接通
3将电位器调至所需的频率(通过变频器上LED的显示)
4将主轴模块端子STF拨至ON,观察主轴的旋转
5将主轴模块端子STR拨至ON,观察主轴的旋转
6STF和STR同时接通或同时断开主轴,观察主轴的旋转
4)用变频器内部速度(参数设定)控制变频器运行
1分别将主轴模块上端子RH,RM,RL接通
2将主轴模块端子STF拨至ON,观察主轴的旋转
3将主轴模块端子STR拨至ON,观察主轴的旋转
4STF和STR同时接通或同时断开主轴,观察主轴的旋转
5)用操作面板控制变频器运行
1按PU/EXT键,选择PU方式
2拨动旋钮设定所需要的频率
3按SET键,频率设定完成,F和所设频率交替闪烁
4按RUN键启动主轴电机,观察主轴的旋转
5按STOP键停止主轴
6)主轴的正反转和速度也可用两种方式同时控制
1正反转由系统控制,速度由电位器控制
2正反转由系统控制,速度由RH,RM,RL控制
3正反转由SFT,STR控制,速度由系统控制
实验八换刀
8.1实验目的:
熟悉到刀库的换刀原理
8.2实验装置:
数控实验台和机床
8.3实验步骤:
1)连接并检查换刀模块演示板与I/O模块演示板的连接:
(虚线为连接线)
换刀模块I/O模块
1-------------------------X4.0
2-------------------------X4.1
3-------------------------X4.2
4-------------------------X4.3
5-------------------------X4.4
6-------------------------X4.5
CWY0.4
CCWY0.5
24V-------------------------24V
GND-------------------------GND
实验台提供了两种换刀实验方法:
一,模拟刀架,可以观察到刀架的控制过程;二,机床刀架,通过刀架板上的开关可以切换对两种刀架的控制.
2)自动换刀
①按切换到MDI工作方式
i.键入“T0101”并按“EOB”键。
③按“INSERT”键。
④按“数控启动”键,刀盘旋转至“1”号刀。
⑤键入“T0303”。
⑥重复步骤③、④。
实验九故障设置与诊断、排除
9.1实验目的:
电器演示板的相关故障设置
故障现象:
主轴与进给轴驱动器不得电。
9.2试验装置:
数控实验台和机床
9.3实验步骤:
1)①数控系统上电。
即:
合上电源开关→按机床的启动开关NCON。
②从电器模块演示板上的原理图可知:
NCON不按,KAO不得电、KMO不得电,NC不得电,主轴驱动器与进给驱动器不得电。
按NCON能听到继电器与接触器的动作的声音。
③此时主轴驱动器与进给驱动器仍然不得电。
因为QS2与QS3没有合上。
④合上QS2,主轴变频器得电。
⑤合上QS3,进给驱动器得电。
2)主轴编码器的硬件故障
①A-对应的故障设上。
即断开编码器A相。
②按“MDA”→键入“M03S500”→按“回车/输入”键→按“数控启动”键。
屏幕显示转速与给定相差很大”
③检查主轴编码器的信号会发现A-断路,找出故障。
④按软键“调试”→“调试开关”→“NC”→“确认”。
系统重新上电。
系统模块的故障码及所对应的故障内容
A------编码器A相
B------编码器B相
Z------编码器零脉冲信号
3)主轴模拟量硬件故障
实验准备:
将对应主轴模块演示板的故障拨码开关2设为故障,即断开模拟电压+/-10V端
①在MDI方式下→键入“M03S500”→按“回车/输入”键→按“数控启动”键。
②主轴不运转,观察I/O模块演示板的Y0.0(主轴正转信号)的红色指示灯是否亮,亮着表示正转有效。
③检查主轴模块演示板的拨码开关2是否为有输出,如果没有,按动开关,改变使其接通。
④重复步骤①,主轴运转。
实验准备:
变频器的P79=1,设为变频器内部控制方式。
①在MDI方式下→键入“M03S500”→按“回车/输入”键→按“数控启动”键。
②主轴不运转,观察I/O模块演示板的Y0.0(主轴正转信号)的红色指示灯是否亮,亮着表示正转有效。
③检查主轴模块演示板的拨码开关2,STF,STR是否为接通,如果不是,按动开关,改变开关的通断,使其接通。
重复步骤①。
④如果主轴模块演示板
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