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第一章 数控车削加工实习华中型车削数控系统（简称HCNC1T）是由华中理工大学、武汉华中数控有限公司研制开发的。系统结构较为简单，采用中文CRT显示，具有很好的人机交互界面，通讯接口可用于系统集成、联网、数据输入、输出、远程通讯等，系统采用实时多任务的管理方式，能够在加工的同时进行其它操作。有关HCNC1T的系统介绍、菜单结构等请参照与本实习指导书相关的实训教材，这里不多作介绍，只介绍与HCNC1T的机床操作相关的内容。第一节 数控车床CJK6032的操作1.1.1HCNC1T数控车床操作面板HCNC1T简易型数控机床的操作面板如图1.1。操作面板上各按键功能 电源开关合上总电源开关后，用钥匙打开操作面板上的电源开关，接通CNC电源，同样可用钥匙断开CNC电源。 急停按钮机床操作过程中，当出现紧急状况时，按下急停按钮，伺服进给及主轴运转立即停止工作，CNC即进入急停状态。当要解除急停时，须沿急停按钮的箭头方向转抬，即可解除。 超程解除按钮当某轴出现超程，要退出超程状况时，必须在手动方式下，一直按压着超程解除按钮，同时按下该坐标轴运动方向按钮（+X、-X、+Z或-Z）向相反方向退出超程状态。 工作方式选择波段开关通过工作方式选择开关，选择系统的工作方式，包括：手动、自动、单段、步进、回零等五种工作方式。 自动方式当工作方式选择开关置于自动方式时，机床控制由CNC自动完成。 单段方式当方式选择开关置于单段方式时，程序控制将会逐段进行，即运行一段后机床停止，再按一下循环启动按钮，执行下一程序段，执行完了后又再次停止。 循环启动自动运转启动。 进给保持自动运转暂停。在自动运转方式过程中，按下“进给保持”键，机床运动轴减速停止，暂停执行程序，刀具、主轴电机停止运行，暂停期间，按钮内指示灯亮。在暂停状态下，按下“循环启动”键，系统将重新启动，从暂停时的位置继续运行。图1.1 操作面板示意图 进给倍率在自动方式和点动方式下，当进给速度偏高时，可用操作面板上的进给修调开关，修调程序中设定的进给速度，此开关可提供5%、10%、30%、50%、70%和100%六档修调比例。 点动/手动进给和快进在点动方式下，按压+X、-X、+Z或-Z，则将在对应的轴向产生运动，松开按钮则减速停止。若同时按下快移按钮，则运动速度为G00指令对应速度，而与进给修调设定无关。 步进（增量）进给及增量倍率在步进（增量）方式下，按一下+X、-X、+Z或-Z，则选定轴将向指定方向产生一个增量移动值，增量值的大小由增量倍率X1，X10、X100、X1000控制。增量倍率开关位置和移动距离的对应关系如下表：位 置1101001000距离（mm）0.0010.0010.11 回零方式手动回参考点。 主轴正转/反转/停主轴的手动控制按钮。 刀位选择手动选择刀具。在选定对应的刀具之后，再按下“刀架开/停”按钮，即可将用户所选的刀具转到切削位置。 冷却液开/关按下此开关，冷却液开；松开则冷却液关。 机床锁住禁止机床动作。在自动运行开始之前，按下“机床锁住”键，再循环启动，坐标位置信息变化，但不允许刀架的X轴、Z轴方向移动（刀架可转位），这个功能用于校验程序。1.1.2HCNC1T数控车床操作方式简介手动操作手动操作主要是在装夹、调整工件，设定刀具参数以及其它准备工作的时候所进行的操作，它包括： 手动参考点返回：操作步骤：方法1： 在主菜单下选择“回零功能”； 将机床操作盘的“轴向选择”旋钮转至所需的坐标轴； 按机床操作盘的“+”键，则所选的坐标轴进行正向回零。*方法2： 在菜单下选择“回零功能”； 按“F1”键显示其子菜单； 按“选择轴向”键显示其子菜单； 选所需的软体键功能，则所选的坐标轴进行回零。当回到参考点时，屏幕显示“X（Z）参考点”。注意事项：l 系统上电或退出数控系统后，必须首先使各坐标轴回参考点；l 系统回参考点过程中，不允许有使坐标轴移动的动作（如点动）；l 可允许所有坐标轴同时进行回参考点操作。 点动操作操作步骤：方法1： 在主菜单下选择“点动操作”； 将机床操作盘的“轴向选择”旋钮转至所需的坐标轴； 将机床操作盘的“进给修调”旋钮转至所需的进给百分比； 按机床操作盘的“+”键，则所选的坐标轴正向移动；按“-”键，则向所选的坐标轴负方向移动。 如使坐标轴快速进给，则按下“快速”键和对应的方向键同时按下（注意：尽可能不要超程）。*方法2： 在菜单下选择“点动操作” 按“F1”键显示其子菜单； 按“速度轴向”键显示其子菜单； 选所需的软体键功能（速度，轴向）； 按键盘的光标（）（）则可实现点动操作。注意事项：l 一次只能使一个坐标轴移动；l 系统上电，主菜单选为“点动操作”；l 快速移动的速度为系统设定的该轴最大速度（G00）。 步进功能操作步骤：方法1： 在主菜单下选择“步进功能”； 将机床操作盘的“轴向选择”旋钮转至所需的坐标轴； 将机床操作盘的“倍率”旋钮转至所需的倍率（1或10或100或1000）； 按机床操作盘的“+”，则所选的坐标轴正方向移动（1或10或100个或1000个脉冲）。（系统一个脉冲对应0.001mm）。按“-”键，则所选的坐标轴负向移动对应的脉冲。*方法2： 在主菜单下选择“步进功能”； 按“F1”键显示其子菜单； 按“轴向选择”键显示其子菜单； 选所需的软体键功能（倍率，轴向）； 按键盘的光标（）（）则可实现步进功能。注：所有带“*”的操作方法，只有在系统无机床操作面板的情况下有效。自动方式运行 操作步骤： 在主菜单下选择自动运行； 按（）键显示其子菜单，如加工程序已被选取，可进行操作； 按“内存方式”则屏幕显示内存中一系列程序名； 如果运行的零件程序是CAD/CAM生成的文件，并且内容在30K以上，请选用“CAM方式”运行。在信息行提示“请输入：”，可为软盘的程序，如“A：O1000”。注意事项：l 光标所在处为上一次加工运行的程序；l 选择所需的程序时，可采用“、PAGEDOWN、 PAGEUP ”键，将光标移动到要选定的程序后，回车，则该文件即为加工程序；l 按“F1”则退出该功能，回到图形界面；l 若系统正在运行程序，“内存方式”功能选择无效；l 若加工的程序已修改，则必须重新选择“内存方式”功能，修改的程序才有效；l 将机床操作面板上的“进给修调”选择到所需的百分比；l 按软体键“F10”（“循环启动”）或按机床操作面板上“循环启动”键，则系统启动运行，加工的程序段在菜单上显示；l 在加工过程中，旋转“进给修调”，进给速度也随之变化。 自动运行的停止 程序停止（M00）当程序执行到M00代码的程序段时，所有的模态信息保留，按“循环启动”键，程序继续执行。 选择停止（M01）功能类似于M00，但只有在“选择停止”键按下时，才有效。 程序结束（M02）是加工程序的结束标志，当系统执行该程序段时，自动运行停止，如按“循环启动”键，系统又从程序开始处执行。 循环停止在自动运行过程中，“循环停止”键按下，指示灯点亮，刀具减速停止。如按“循环启动”，系统又将继续运行，指示灯熄灭。 运行取消当运行过程中，想人为地退出自动运行的程序或清除屏幕上的报警信息，按“F9取消运行”键，屏幕上提示确认信息“是否退出自动运行Y/N？”，按“Y”表明取消运行，其它任意键或按“N”，则不取消运行。 自动运行的测试机能 机床锁住在自动运行开始时，将“机床锁住”键按下，再循环启动，坐标信息变化，但刀具位置不动，这个功能用于校验程序。注意事项：l 即使是G28、G29指令，刀具也不运动到参考点。l 机床辅助功能（M、S、T）仍有效。l 在自动运行过程中，按“机床锁住”键，机床锁住无效。l 在自动运行过程中，按“机床锁住”键想取消机床锁住，该操作无效，只有在自动运行结束后，方可解除机床锁住。 空运行如果“进给修调”旋钮旋至“空运行”，程序中的进给速度无效，刀具以快移速度运行。 程序单段当“程序单段”按下，则该指示灯亮，表明程序单段有效，自动运行将逐段执行，即运行完一段程序后停止，循环启动后，执行下一段又停止，当撤消“程序单段”，该指示灯灭，程序单段无效。注意事项：l 对于G28、G29指令，程序单段有效，分成两段执行，在中间点停止。l 对于固定循环（G80、G81、G82），若单段有效，分成4段执行。l 对于复合循环（G71、G72、G73、G76），若单段有效，分成若干段执行。 程序跳段当“程序跳段”键按下，则该指示灯亮，表明程序跳段有效，有”符号的程序段不被执行，当撤消“程序跳段”，该指示灯灭，程序不跳段。 进给率修调进给率修调分为5%100%共6档。进给率修调对于G00指令无效；如在“点动操作”方式下调整“进给率修调”，则为点动速度修调；在进行螺纹切削时，进给率修调无效。 报警处理在自动运行过程中，如程序语法不对，或系统其它报警，则系统在屏幕上显示报警的详细内容，刀具停止运动。 MDI运行操作步骤： 在主菜单下，选择“MDI功能”，系统的模态信息显示在“运行状态”处； 按“F1”，从下拉菜单中选择F4“程序进给”键，在屏幕上方出现光标； 在光标处输入所要的MDI程序，光标可以左右移动修改程序； 如果前面输入的程序都不要，则按“ESC”键，全部废除，重新输入； 按F10“循环启动”，运行所输入的程序； 在运行中，选择F9“循环停止”，刀具停止运动，按F10可继续进行； 在运行过程中或程序输入中，按F1键，退出该级菜单，返回上级菜单。 自动运行下的断点保护数控系统在加工过程中，如发生刀具磨损，此时希望退刀更换刀片，按“循环停止”软键，将数控系统的进给停止。选择点动或手摇工作方式，点动将坐标轴退出，更换刀片后，回到自动方式，按“循环启动”，回到断点处，再按“循环启动”，系统将继续运行加工程序。1.1.3零件加工程序的编辑与管理华中型数控系统是一个具有实时多任务特征的控制系统，系统在各工作方式下都能进行零件的编辑。零件程序的目录显示在操作菜单上选择“零件程序”的软体键，则在下拉菜单中显示：F2“程序编辑”，F7“程序目录”；选择F7键，在屏幕上显示系统中所有零件程序的文件名、大小、记载的时间，如果一屏显示不下，则并可用“PAGEDOWN”和“PAGEUP”上下翻页，查看其余的文件相关信息。选择F2键，则选择了零件程序的编辑功能。零件程序的编辑“程序编辑”下拉菜单包括：程序存储、打开程序、程序拷贝、删除程序、删除一行等功能。操作步骤： 如屏幕上显示主菜单，按“F1”键，进入第一级菜单； 选择F5“零件程序”，进入第二级菜单； 按F2“程序编辑”，显示如下功能： 程序调入：缺省值为上一次编辑的文本文件或自动运行的文件，如用户要选择已存在的程序，则请用F4“打开程序”，在菜单的上面有提示信息“请输入：”，请在光标处输入需要编辑的文件名，回车。如要编辑新程序，则输入内存中不存在的文件名，回车即可。 编辑和修改在程序调入后，可以方便地进行编辑和修改。 程序的存储将生成的或编辑修改的程序存入磁盘中。 删除一行选择F10“删除一行”，则将删除光标所在位置的程序段删除程序文件的拷贝、删除 程序的复制选择F6“程序拷贝”，在菜单的上方有提示信息“源文件、目标文件”，按任意键，提示“请输入：”，如将O1000复制为O1010，输入“C：O1000 O1010”，然后按回车键，复制完成，如果硬盘中无该文件，则提示出错信息。 读入软盘中的内容选择F6“程序拷贝”，在菜单的上方有提示信息“源文件、目标文件”，按任意键，提示“请输入：”，如将O1000文件拷贝到硬盘中，输入 A：O1000 C：O1000”，然后按回车键，拷贝完成。如果软盘中无该文件或软盘没有准备好，则提示出错信息。 写软盘操作选择F6“程序拷贝”，在菜单的上方有提示信息“源文件、目标文件”，按任意键，提示“请输入：”，如将硬盘中的O1000文件拷贝到软盘中，输入 C：O1000 A：O1000”，然后按回车键，拷贝完成。如果硬盘中无该文件或软盘没有准备好，则提示出错信息。 文件的删除选择F9“删除文件”，在菜单的上方有提示信息，提示“请输入：”，如将硬盘中的O1000文件删除，输入 C：O1000”，然后按回车键，删除完成。如果硬盘中无该文件，则提示出错信息。程序编辑的退出选择“F1”键，系统退出编辑，返回上一级菜单，同时将编辑的文件内容自动保存。1.1.4HCNC1T数控车床刀具参数刀具偏置的设定和显示一般情况下，刀具参数的设定是在手动方式下进行的，操作步骤为： 在菜单中，选择刀具参数项，从下拉菜单中选择“刀具偏置”功能项； 从显示屏幕上输入对应刀具的刀具偏置值。 刀具偏置数据的输入：选择刀具编号，通过光标（）上下移动，选择所需的编号，如本屏没有，则通过“PAGE DOWN”和“PAGE UP”键选择；输入数据：在参数显示左下端光标闪烁处输入，如X，将参数显示处的光标用方向键（ ）移至X下方，按回车键，即输入到指定位置，Z输入方式相同。 刀具偏置设置的退出按（F1）键，即退出刀具偏置的设定，并且将所有的参数存储到硬盘中。 刀偏数据的测量方法： 工件 O Z A 基准刀 X 图1.2 刀偏数据测量示意图方法一： 系统在手动方式下，用基准刀对准工件的一基准点，如图1.2的A点； 按F7“X轴清零”，则屏幕上显示的X轴坐标清零；按F9“Z轴清零”，则屏幕上显示的Z轴坐标清零； 采用点动方式，使刀具退出； 选择刀号，手动换刀。点动方式，使该刀刀尖对准该基准点A，这时屏幕上显示的X、Z值就是该刀与基准刀之间的偏置值X、Z；方法二： 系统在点动方式下，用基准刀切削工件外径； 点动方式使刀具沿Z轴离开工件，主轴停止，测量外径大小，记录为D1，并记下屏幕上显示的X轴坐标显示值，记为：X1； 用基准刀切削工件端面，点动方式使刀具沿X轴离开工件，主轴停止，测量该端面与某一基准面之间的距离，记录为L1，并记下屏幕上显示的Z轴坐标显示值，记为：Z1； 退刀，选择所需的刀号，手动换刀，重复步骤、得到D2，X2，L2，Z2； 计算刀偏：如系统设置为直径编程，则：X=X2-X1-（D2-D1）；Z=Z2-Z1-（L2-L1）；如系统设置为半径编程，则：X=X2-X1-（D2-D1）/2；Z=Z2-Z1-（L2-L1）；1.1.5零点偏置和图形参数的设定操作步骤： 选择“数据设定”，则下拉子菜单包括如下内容：“零点偏置”，“轴参数”，“图形参数”等。*注意：程序在运行过程中，零点偏置的值不能修改。退出“零点偏置”，请按“F1”键。 按“图形参数”“F4”键，则显示如下内容：平面选择：0坐标系设定：0图形左坐标值：-300图形右坐标值：300图形上坐标值：-300图形下坐标值：300图形放大倍数：1INPUT：注意事项：l 平面选择可设定的值为：0：X-Z平面；1：X-Y平面； Z X X Z坐标设定值为： 0 1l 坐标系设定的值为：参见上图。l 图形显示的区域设定： （左坐标，上坐标） （右坐标，下坐标 ）l 图形放大系数：如为1，显示为1:1；如为2，显示放大两倍。1.1.6HCNC1T数控车床轴参数的设定操作步骤： 选择“数据设定”，从下拉菜单中选择“轴参数” 按“轴参数”“F3”键，则显示如下内容：XYZ轴名：XYZ型号：101旋转轴否：NNNCNC轴：YYY齿轮比分子：151齿轮比分母：1121电机每转脉冲：100001000010000正软极限：100010001000负软极限：-1000-1000-1000输入： 如果要对轴参数进行修改，请输入正确的口令，按任意键进入参数显示画面： 按光标上下左右，上翻页，下翻页键选择所要修改的参数； 按“F1”键退出该功能，并提示是否存盘。轴参数的详细清单及含义（略）1.1.7HCNC1T数控车床PLC功能PLC结构内装PLC是控制机床的顺序动作，它与NC及机床之间存在如图1.3所示关系。NCINCNCOPLC控制机 床 F Y G X图1.3 PLC 、NC和机床联系示意图l 其中：G、F、R、X、Y都是PLC的寄存器；l G寄存器：是从PLC反馈到NC的信息，包括面板的操作信息；（如：循环启动、进给保持、进给率、极限开关等和M、S、T完成）。l F寄存器：是NC给PLC的信息，如机床M、S、T指令。l R寄存器：存储PLC中间状态信息。l X寄存器：存储从机床及工程面板的输入信息（如极限开关，刀位检测，操作按钮等）。l Y寄存器：存储PLC输出的状态信息，如各种提示灯，继电器动作。l NCI，NCO寄存器：分别为NC与PLC通信的输入与输出映射寄存器。l 其中G、F寄存器的内容系统已经定义，不可更改。PLC语句 定时语句TIME T, #CT为定时器，共有T0、T1、T2、T3、T4五个C为常数，单位为秒如：TIME T0，#16 输出语句OUT 寄存器名号.位如：OUT Y0.1 或语句OR 寄存器名号.位如：OR X2.1 或非语句OR NOT 寄存器名号.位如：OR NOT X2.1 块或语句OR LD如：OR LD 读语句LD 寄存器名号.位如：LD X2.1 读非语句LD NOT 寄存器名号.位如：LD NOT X4.0 与语句AND 寄存器名号.位如：AND F2.1 与非语句AND NOT 寄存器名号.位如：AND NOT G2.0 块与语句AND LD 计数器COUNT 记数号，#记数常数计数器一共有五个（C0、C1、C2、C3、C4）：如：COUNT C0，#10 译码DEC 寄存器名，#常数如：DEC F0，#3 高级顺序结束 END0 低级顺序结束 END1PLC状态显示选择“PLC功能”，屏幕提供以下内容：PLC状态，T图显示，PLC编辑，PLC生成，PLC解释，T图生成，删除一行等。选择“PLC状态”，则在屏幕上显示PLC所有寄存器的位信息，可测试PLC状态：“红”块，表示该位ON“兰”块，表示该位OFF。按“F1”退出该功能。PLC的测试选择“T图显示”，则在屏幕上显示PLC的T图和开关动作信息，可测试PLC。PLC编辑选择“PLC编辑”，进入全屏幕编辑，可进行PLC语句的输入，输入完毕，按“F1”退出，并将所编辑的内容保存。PLC解释选择“PLC解释”，将PLC语句解释为CNC系统可执行的代码，如语句有错误，则在信息提示行显示错误的总数及行号。如果PLC语句有修改，要使之有效，必须进行解释，然后系统断电后重新上电才有效。T图生成选择“T图生成”，选择该功能前必须进行“PLC解释”，并保证无语法错误，才可进行“T图生成”，否则将导致系统故障。1.1.8HCNC1T数控车床的操作系统启动步骤原则：先开强电，再开弱电。 合上电源开关，合上电柜空气开关； 开操作面板上的电源开关； 开计算机电源开关，进入DOS操作环境； 进入C：TCNC 执行CNC.EXE文件。*注意：上机床实习时，千万注意实习纪律，以免发生设备和人身伤害。系统上电屏幕说明系统启动后，显示屏上包括如下内容： 工作方式：显示系统目前的工作方式。在不同的工作方式下有不同的运行状态显示。如：自动方式的状态显示：100%（进给修调）循环启动或机床锁住或程序单段等。回零方式的状态显示：X轴回零（或Z）。MDI 功能的状态显示：模态G00 G90 G20 G99。点动方式的状态显示：100%（最大速度的百分比）X轴进给（或Z）。步进方式的状态显示：*10（步进倍率）X轴进给（或Z）。 运行文件名：显示自动加工的文件名。 O.N索引：显示自动运行中的O代码和N代码。 P.L索引：显示自动运行中的P9调用子程序）代码和L（调用次数）代码。 M.T索引：显示自动运行中的M（辅助功能）代码和T（刀具号，四位）。 机械坐标：显示从伺服单元中反馈的坐标信息。 F1键的功能：用此键可以改变显示的软键功能，使其返回到高一级菜单。关机顺序原则：先关弱电，再关强电。应在实习老师要求结束实习时进行，中间一般不进行该步骤。 按“ESC”键退出CNC操作系统； 关闭计算机电源； 关闭操作面板上NC电源钥匙开关； 拉下电气柜空气开关； 关闭总电源开关（由实习老师完成）。第二节 数控车削加工（实习一）1. 实习目的通过对典型复合轴工件的实际编程及加工，初步掌握数控车床的基本结构、工作原理，熟悉数控车床编程过程及其具体操作步骤。2. 实习要求数控车床主要用于加工轴类和盘类等回转体零件，能自动完成内外圆柱面、锥面、圆弧、切槽、钻、扩孔和螺纹等各种表面的加工。本实习以车削复合轴为例，要求在配有华中型数控系统的车床上，用26mm的棒料进行加工，最后精加工出尺寸如图1.4所示的零件。图1.4 复合轴零件图3. 工艺路线及工艺参数的设定 根据图纸要求按先