数控加工实训指导书

数控加工实训指导书崔永波营口职业技术学院机电工程系数控加工教研室2004年11月30日数控加工实训指导书1绪论1《数控加工与编程》实训的目的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、数控铣床、并能加工出中等复杂程度的零件。6、能初步使用加工中心机床，了解刀库及其设置，了解加工中心的加工过程与特点7、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。8、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实训内容与实训计划安排1、实训的主要内容1．1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。1．2数控铣床操作与编程训练（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，空运行校验模拟。（4）、轮廓铣削和槽形铣削编程训练与上机调试，掌握程序校验方法。（5）、刀长与刀径补偿及编程训练。手工换刀基本操作，多把刀具的对刀、刀库数据设置。（6）、子程序调用技术，程序调试技巧，钻孔加工的基本编程。（7）、实际铣削训练，合理设置、调校工艺参数，排除基本故障。（8）、了解润滑与冷却系统，机床的维护与保养。（9）、理论课：复习总结铣床加工的应知、应会内容。1．3加工中心机床操作与编程训练数控加工教研室2（1）、操作面板和控制软件的简单用法。（2）、刀具基本知识及应用状况了解。刀库结构与自动换刀装置的初步了解。（3）、加工中心编程的特点。手工编程与程序阅读理解，空运行校验。（4）、固定钻镗循环编程与上机调试。（5）、刀具补偿及编程训练。多把刀具的对刀、刀库数据设置，自动换刀的程序实施。（6）、理论课：刀具基本知识及其它应知、应会内容。1．4自动编程与DNC控制训练（1）、自动编程系统原理的了解。（2）、图纸分析，基本加工零件图形的绘制，复杂曲面类零件的绘制。（3）、轮廓铣削、挖槽、钻孔等基本刀具加工路线的建立。（4）、工艺参数、刀具补偿等的设定，模拟加工校验。（5）、曲面铣削加工刀路的建立，粗、精加工的参数设定。（6）、刀路的编辑。（7）、程序的生成与编辑修改，程序与机床控制系统间的接口技术。（8）、车床的自动编程技术。（9）、自动编程的实用训练、DNC加工。2、实训计划安排2．1实训内容与学时总体分配表序号实训内容时间实训讲课1数控车床操作1.3周62数控铣床操作1.3周63加工中心机床操作0.4周44自动编程训练1周65联机传送、DNC加工、备考和考核0.5周4合计培训周数4.5周26学时2．2实训具体内容与时间安排表周次学时星期教学内容(理论学习、实训操作、复习、考试等)实训报告备注2数控加工原理、程序格式2机床坐标系统、机床基本操作2演示：数控加工原理与加工过程报告12数控车削基本编程4实训：数控车的基本操作、程序输入调试报告22车削循环编程4实训：车削循环程序调试2实训：数控车床的对刀、坐标系建立2实训：自编程序调试报告32螺纹车削、刀补与换刀4实训：螺纹车削程序调试报告42实训：刀补及其设置数控加工实训指导书3周次学时星期教学内容(理论学习、实训操作、复习、考试等)实训报告备注2实训：换刀程序处理2实训：综合车削程序调试4实训：车削零件的综合加工4实训：车削零件的综合加工报告52数控铣削基本编程4实训：数控铣的基本操作、程序输入调试2实训：自编程序调试报告62实训：数控铣床的对刀、坐标系建立2实训：数控铣床的对刀、坐标系建立2刀具补偿及编程4实训：刀补设置与程序调试报告72挖槽、钻孔编程2钻镗循环编程2实训：挖槽、钻孔程序调试4实训：钻镗循环程序调试报告82主、子程序调用，镜象、旋转功能4实训：主、子程序调试23实训：综合铣削程序调试4实训：铣削零件的综合加工44实训：铣削零件的综合加工报告92加工中心刀库、编程特点4实训：加工中心基本操作2加工中心换刀编程训练2实训：加工中心换刀及加工演练报告102MasterCAM自动编程演示4实训：MasterCAM-2D绘图62实训：MasterCAM-2D编辑报告112MasterCAM2D刀路定义4实训：2D刀路定义-轮廓、挖槽、钻孔2实训：MasterCAM-2D综合刀路定义报告122MasterCAM-3D构图知识4实训：MasterCAM3D构图训练2MasterCAM-3D刀路定义46实训：MasterCAM-3D刀路定义报告134后置处理-程序生成2DNC-程序传送4实训：DNC-程序传送与加工报告142复习备考43考核3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。数控加工教研室42、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5数控加工原理与加工过程一、实训目的＜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、实训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。CJK6032数控车床ZJK7532A-1数控铣床南通XH713A立式加工中心2、数控系统的基本组成（以华中数控车CJK6032、数控铣ZJK7532A-1机床、南通XH713A立式加工中心为例）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61数控装置：华中数控车CJK6032、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：CJK6032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7则工作台