840D模具制造机床的操作

1、机床的操作 目录 2.1 工件 -确定工件零位 2.2 测量工具 2.3 程序数据转换 2.4 程序检测 2.5 程序的执行和调用 2.6 程序执行中断 2.7 快速设置 -CYCLE832 2.8 SHOPMILL 功能 2.1 工件-确定工件零点 该功能可设定工件的零位偏移和工件旋转 功能介绍 接通机床电源， 进行回参考点动作， 确定机床坐标系系统的坐标轴位置， 机 床坐标系中的工件位置则通过零位偏移量送给控制系统。 首先，手动将工件调整至与机床坐标轴平行， 装夹好工件， 然后确定工件的 零位偏移。这里我们看两个经常遇到的加工实例，怎样方便的使用探头和 SINUMERIK 循环。我们将看到

2、控制系统是怎样进行工件旋转补偿的、如何缩短 加工时间和进行手工调整的。 示例： 确定零位和测量工件轴的旋转 工件位置调整 工件装夹完以后， 工件会在加工区域中产生相对于工件坐标系旋转， 这就需要我 们确定零位偏移和坐标系的位置，即工件的旋转。 准备工作 探头校准，并在主轴上装夹；使刀具偏置有效 安装测量用的测量循环 如果只加工一个工件（像通常的模具加工） ，要用 JOG方式完成测量工作（如 下所述），如果要在同一台设备上机加工几个类似的工件， 就要使用自动方式中 两个测量循环（必须设定近似的零位） 。 零位的设定和工件旋转 选择“ Machine” 操作方式 在机床控制面板上选择“ Jog”方

3、式 使用“ Measure workpiece”工件测量功能 调用“ Corner”拐角测量功能 选择零位偏移 的数据准备转换， 如 G54，G55，G56 或 G57， 在这个例子中， 使用的是 G54 指令。 选择一个拐角作为一个基准点 然后按下“ Select” 键 要在 G17 平面中测量一个拐角，就要测量 X ，Y 方向上的零位偏移和绕 Z 轴旋转的零位偏移；而要想测量 Z 轴方向上的一个边，就要测量 Z 轴上的零位 偏移。 这个测量结果就是偏移和旋转的结构。 用“Axis keys”（轴键）将探头与工件前面上 P1 点接 触 保存接触点 P1 按下“ Calculate Corne

4、r” 键： 按下“NC Start” 键，执行自动测量功能：探头会向 工件趋近，并往返一次， 然后返回到开始位置。 用同样的方法对接触点 P2，P3（P4）执行自动测量 操作并储存。 注意： 接触点 P4 只用在非矩形工件上。 控制系统进行计算： a）两条直线交点处为零位偏移的 X ，Y 值 b) 基本旋转为工件坐标系相对于 Z 轴的旋转量 c) 零位偏移 G54 中输入的值，要着重考虑基本零位偏移的情况 这样就确定了 X-Y 平面中零位偏移和相对于“ Z”轴的旋转量 确定零位偏移的 Z 值 使用“ Edge”测量功能 选择“ Z”轴 在屏幕显示中选择 G54 返回到上面所属的“ Measur

5、e workpiece(工件测量)” 选择工件上边作为要测量的边，把探头接触在工件上表面 按下“NC Start” 键起动自动测 量功 能， 则“Z” 轴坐标值添加 到零 位表中 现在就完成了 3 轴机床的零位设置和旋转设置， 如果旋转值不等于零， 控制系统 可将坐标轴的运动转换成相应的 X 、Y 轴运动。 根据机床的运动可能出现两种可能： 图表中有旋转轴会对机床 上的零位偏移产生影响 如果机床有第四个轴，如， C 轴， 待加工的工件靠近机床轴的机床坐 标系， C 轴完成工件旋转加工的补 图表中无旋转轴时会对机床上零位 偏移产生的影响 机床C轴偏移和基准旋转 ,手动将 C轴移动到位 探头操作后

6、 ,进入零位偏移设定表 选择基准旋转值 Z 轴区域中包含旋转测量的值 , 把这个值复制到 C 轴区域 中,再把 Z 轴的值改写为零。 调用零位偏移值设定表， 把显示的值转换成 旋转轴 把 Z 轴值输入给 C 轴 在“ MDA ”方式中，通过程序把工件移动到机床工件坐标系 中。 调用“ Machine”操作区域 调用“ MDA ”方式并输入该程序 按下“NC Start”键，工作台旋转 C=24.894o 并移动工件到机床坐标 系系统中。 重复 2.3 页以前的测量步骤，但这时要在靠近轴的附近处调整工件， 这个操作是必需的， 因为由于旋转 X ，Y 值已经改变了， 需要重新设 置， 而 Z 轴值

7、不变。 选择“ Measure workpiece”和“ Corner”功能起动工件 测量功能，然后执行像以上的步骤 在零位偏移设定表的“ C”轴下手动输入的旋转角是不会 被改写。 在 MDA 方式中重新建立一个很短的程序来检查轴附近的 横移运动是否可以进行。 当按下“ NC Start”键时， Z 轴向距零位附近的安全位置趋近 示例： 在加工中， 有、无“ C”轴的机床运动 CNC 程序会根据机床运动结 有 C 轴工作台的机床加工 工作台将会旋转， 铣削运动的路径与工件的边缘平行， 而且移动到机床坐标 系的轴附近，当编程 X 轴运动时，机床轴也会在 X 方向上移动。 没有 C 轴工作台的机床

8、加工 机床没有旋转工作台， 机床通过横移运动让铣削路径与工件边相平行， 当编 程 X 轴时，机床轴 X ，Y 被同时驱动。 先进的测量功能 SINUMERIK 840D 系统包括特殊模具加工的工件测量功能。 控制系统含有“ Spigots”功能，这样可以很容易的确定 没有明显工件边缘的铸件的零位偏置值。当无法接触工 件边时使用此功能。 示例： 带有“ Spigots”测量功能的模具的测量 操作步骤 测量倾斜面 -CYCLE998 ： 工作平面转动的零位偏移 要求： 设置转动循环 CYCLE800 选择 AUTOMATIC 方式 功能介绍 要确定带有斜面的方形底座工件的零位 ，根据 CAM 程序

9、，调整刀具与底座面 相垂直，整个操作过程可分为 4 个步骤，但首先零位偏移的近似值先要知道。 测量角度 在 CYCLE998 循环中，使用 3 点测 量法确定机床坐标系中倾斜面的位 置。测量结束后控制系统会自动计算 出与由斜面定义的两个倾斜角， 通过 这两个倾斜角就可以加工该斜面， 然 后，会把这两个斜角值写到有效的零 位偏移表中，如： G54。 3 点测量法可用于 20o 斜角的测量，如 果是 更大的 角， 如，48o， 那么 CYCLE800 就会将加工面旋转 45 o。 3 点测量法是用来确定精确的角度， 但仍会有一定的误差， 在这里是有 3 o 误差。 旋转加工面 -CYCLE800

10、现在，用 CYCLE800 旋转加工面，可 使刀具与该加工面垂直。 要做到这样 首先在程序中调用 CYCLE800 功能 “ Rotation equal zero ”。 通 过 CYCLE988 来自动确定工作面的转 角，使之与刀具相垂直。 带有 2 个旋转工作台的机床运动 拐角测量 -CYCLE961 工作台绕 A 轴和 C 轴旋转，根据刀 具位置调整加工面。 用 CYCLE961 功能接触工件上的 3 个点来确定新零点的 X ，Y 值，因 为工件底座是方形的，所以用 3 个 点就可以确定这个拐角。 测量结果： 就确定了 X 、Y 的平移值和刀具轴 Z 的基准旋转值。 10 确定 Z 轴值

11、 -CYCLE978 ， 测量 工件边 ： 使用 CYCLE978 沿 Z 方向接触与 探头相垂直的加工面。 注： 这种操作完全与机床的运动是无 关。 编程 调用“ Program”操作区域 按下 input 键 示例： 打开程序 N01 G56 ； 调用零位偏移量 N02 T1D1 ； 用“Measure”，“Mill ” ，“Measure angle”软键去调用测量循环，从以 下屏幕显示中选择测量功能并输入 所有的相关参数 ；按下“ Mill ” , “ ”，“Swivel cycle” 去调用 转动测量循环，但不要对下面的屏幕内容做任何 改动。 N05 CYCLE961 ；使用“ Me

12、asure”，“ Mill ”， “ Measure workpiece” 和“ Corner”软键调用测量 循环，在以下屏幕显示中选择测量功能并输 入所有的相关参数。 ；按下 OK 键把测量循环添加到程序中。 12 ；用“ Measure”，“Mill ”，“Measure workpiece” 和“ Surface”软键调用测量 循环，并在以下屏幕显示中选择测量功能，输入所有的相关参数。 N06 CYCLE978 ；按下 OK 键把循环添加到程序中 N07 M30 ；程序结束 用光标键在程序中选择对应的测量循环 并按下“ Recompile”软键来修改参数， 先把参数复制到该循环的屏幕格式

13、中， 然 后再对参数进行修改。 2.2 测量刀具 功能 承载刀库 , 在刀具图表中输入的刀 具编号 T1,T2 ,用通常的方法 分配刀具偏移值 D -包括半径 ”R” 和长度 ”L1”. CAM 编程人员要确定刀具类型和 刀具的几何形状 , 操作人员要用相 关的刀具参数来确定刀具的长度 . 关于刀具长度，操作人员必须检查 CAM 编程人员编程 L1 中是否包含 刀尖 （刀尖或 TCP）。由于需要不同 的刀具形状， 编程人员会设置刀尖 位置大于刀具长度， 在这种情况下 必须把刀尖位置距离考虑到刀具长 度中。 CAM 编程人员为了达到一致：为了最大限度的避免刀具偏差，编程人员应尽量 选择较短的刀具

14、长度。 半径铣削 110 球形端面铣削 端面铣 带拐角半径的端面铣 截锥铣 带拐角半径的截锥铣 锥度钢模铣 类型： 110 类型： 111类型： 120，130 类型： 121， 131 类型： 155 类型： 156 类型： 157 根据不同的刀具类型，可以确定平面铣削的其他刀具数据 在 CNC 程序中， 控制系统使用该数据和程序中所定义的路径补正功能 G41， G42去执行需要的刀具路径和刀具长度。 操作 - 手动输入刀具的偏置数据 预调整刀具偏移数据“ L” 和“ R”，并把刀具装在刀库上，然后输入刀具偏置 数据： 选择“ Parameter” 操作区域 14 选择“ TOOL OFFS

15、ET” 选择刀具或 选择偏置数据 输入新的数据 操作 - 使用刀具测量来确定刀具偏置数据 在 JOG 或 AUTOMATIC 方式用刀具测量循环 CYCLE971 中，可以非常容 易的使用刀具探头功能。 一个单独的操作就可以确定测量的数据 “ L” 或“R” 并自动把它们存储到刀具偏置存储器中。 要做到这一步，首先在程序中调用 CYCLE971 循环，选择半径，长度和合适的 测量手段并输入相关参数。 如果在探头测量操作完成以后， 调用刀具偏置存储器， 则系统会自动输入有效刀具的偏置数据。 15 SINUMERIK 840D 在“ Machine”方式中也提供了测量功能： 2.3 程序数据转换

16、CNC程序被存储到 HMI 控制单元 中,并装入到 NCK CNC 存储器 中, 由机床来执行 CNC 程序。 模具加工程序部分包含了加工工艺和几何图形程序，大于 100MB 的几 何程序对于 NCK CNC 存储器太大了，它会被转换到服务器中 ，比如，通 过网络 逐条的送到控制单元中。 16 硬件配置 在网络管理器中确定程序数据存储， SINUMERIK 840D 有很多选项， 包括： TCP/IP 以太网，串行接口 RS232/V.24 带 PCU50 的硬盘 ,带 PCU20 的闪存卡 PCMCIA 卡、软磁盘 程序数据转换 使用网络路径（服务器、 PCMCIA 卡等），在主程序 中,

17、EXTCALL 指 令是可编程的，用来调用交换输出用的几何程序。 设置数据 设置数据 时，在带有网络管理器的闭环程序中确定转换到程序数据中 的路径。 EXTCALL 指令可以确保程序数据逐步传送到 NCK CNC 存储器中 2.4 程序的检测 机床检查 必须对机床进行定期检查 , 检查 机械系统是否有加工误差存在 用 TRAOPI 指令做一次趋近操 作和多次定向操作就可以完成 对机床的检查 . 如果球体半径为已知值 , 就可 以很容易地建立一个很短的检 测程序 , 包含球体法向表面上的 点。如果测量表在整个横移运动 中没有出现摆动， 则说明一切 均处于正常状态中； 如果误差超 出所确定的机床公

18、差范围以外， 则必须通知机床制造商去修理。 注：测量仪表可以固定在工作台上也可以装夹在主轴刀具上 程序测试 使用 DIN/ISO 标准接口 在 加工前， CAM 程序会被检 查是否存在语法错误。 通过操作 方法：在“ Machine”区域，“ Auto “方式下，通过调用程序并按下 “Program control” 软键来选择 “Machine ”操作区域， 然后， 在屏 幕显示中选择“Program test” 功能。 当按下“ NC Start”键时，以加 速进给方式执行程序， 但机床坐 标轴不做任何运动。 如果发现语法错误， 程序测试 过程会被中断， 并将错误的程序 段突出显示出来，按

19、下 “ Program correction”软键，在 程序编辑器中显示出错误的程 序段 ，它会被改写。 按下“ OK ” 则关闭程序编辑 器，然后再次按下“ NC Start” 程序测试继续向后执行。 18 2.5 程序的调用和执行 理想的程序结构 主程序 中包含的所有技术数据均来源于 CAM 工作站 , 主程序可以调用一个或 多个包含工件几何数据的子程序 ， 。换刀时会中断子程序的执行。 主程序：用于铣削 加工的主程序包含两个 主要功能， CYCLE832 和 EXTCALL 。 CYCLE832 ： CYCLE832 功能特别用于在此处说明的程序结构， 即将工艺 数据与几何数据分开。用

20、CYCLE832 功能确定了 5 轴加工的加工工艺，对于带 有 T1 的粗加工程序“ CAM-roughing ”，在 CYCLE832 中设置较高的加工速度， 而对于精加工程序“ CAM-Finishing ”， 则会设置较高的加工精度。 在 CYCLE832 中也可以调用 TRAORI 功能，当前的零位偏置值可以保持， 可参 19考 2.7 节关于 CYCLE 功能的详细说明。 EXTCALL ：由于 CAM 程序都比较大， 一般情况下会把它们转换到外围存 储设备中， EXTCALL 功能可以从外围存储设备中调用子程序。 子程序 ： 几何图形程序段会跟在用于绝对坐标编程的子程序 G90 后

21、面，在我们 的示例中有几个用于 3轴铣削加工的程序段 ，后面是 5轴铣削加工程序段， 通 过矢量元素 A3，B3 和 C3 识别。 选择/起动/停止/中断/继续执行程序 选择 选择“ Automatic ” 方式 选择“ Machine”操作区域 Program overview ”， “ Workpiece overview ”，选中 Workpiece overview”显示所需要的工件目录并打开它。 在工件目录中选择工件程序 - 选择“ Call.MPF”程序-并按下 Select”. 按下 “NC START”键起 动工 件程 序 , 这是调用 几何程序 “Roughing.SPF”?

22、 和 “FinishingSPF”, 这些程序是在加工过程 中把程序段从外围设备中一段一段传送到控制系统中的。 按下“NC STOP”键停止执行工件程序 按下“ RESET”键中断工件程序的执行 注： 由“NC STOP”键中断的工件程序，还可由“ NC START”功能重新起动。 由“ RESET” 中断的工件程序，还可以在按下“ NC START”键时重新从 头开始执行程序。 20 2.6 程序的中断 REPOS- 程序中断后的重新定位 功能 当用“NC Stop” 指令中断一个程序的执行过程时，可在手动方式下移动刀 具，使之离开工件加工轮廓。例如，去执行一次测量时。 这时控制系统会保存

23、当前中断点的坐标，而控制系统会显示轴移动的距离。 操作 初始状态： 用“NC STOP”指令中断程序执行 选择“ Machine” 操作区域 断点 选择“ JOG（手动）”方式 程序中断后重新定位 选择轴 根据控制系统所显示的移动距离把轴移动到断点处， 不能超限。 从“ JOG”方式转换到“ Automatic” 方式中 继续进行加工操作 TOROT- 把刀具从斜孔或凹陷中退出 功能 21 当 5 轴转换功能有效时， TOTOT 功能可以生成一个使 Z 轴与当前刀具方向 重合的结构， 这就允许刀具在损坏时，从 5 轴程序中退出。比如：没有刀具碰 撞的危险，用 TOROR编程完刀具方向后， 所有

24、编程好的几何轴运动都会参照由 程序生成的结构，退出 Z 轴。 当前工件方向 沿Z 轴的刀具回 工件坐标系 基础坐标系 编程结构 N10 TRAOPI 选择“ Machine”加工区域 选择“ MDA ”方式 输入以下程序： ； 转换功能 ON ； 计算和选择回退结构 ； 在 Z 轴方向上刀具垂直回退 50MM ； 子程序结束 选择单段，一个程序段一个程序段地起动程序 22 可在 MDA 方式中进行刀具的增量回退，或在 JOG 方式中按下相应的 刀具方向键回退刀具。 注意： 在 JOG 方式中进行刀具回退时，要对机床执行相关的配置（ Z 轴为 几何轴）。 在起动另一个程序之前，必须关闭 TORO

25、T 功能：使用 TOROTOF 没有计算的外部加速的段搜寻 功能 该功能主要用于由 EXTCALL 调用的程序， 它是从 CAM 站调用大程序的理 想工具。 如果加工由于“ Reset”键中断加工，使用该功能可在程序中任意选择一个 起动点以便继续执行加工。 操作 初始状态： 用“ RESET”中断的程 序 按下“ BLOCK SEARCH （寻找程序段）”软键 23 按下“ SEARCH POINTER ”软键 按下 BREAKPOINT 断点）”软键 按下“ Breakpoint”键把整个程序许 序列插入到屏幕中的断点处。 在本示例中，主程序“ Call.MPF ” 调用子程序 “CAM_R

26、oughing ”用 于子程序的 EXTCALL 定位在程序 段 N16 中 CAM_Roughing SPF” 中的程序段 3044 是程序的中断位 会有两种可能性 : 1. 直接跳跃到子程序中的断点处 按下”External without calc”软键, 程序会直接跳跃到程序段 3044. 2. 跳跃到子程序的任意位置处 : 用”External without calc”先选 择一个搜索类型，在 ”1-Block number”和 ”5-Linenumber” 之 间进行选择，然后类型编号后 面输入程序段编号或行号 . 按下 “External without calc”软键 该功能

27、把所有有效的 M 指令组合在一起并将这 些指令承载到目标程序段中 . 24 在目标程序段处继续执行加工操作 修正 在输入 ”Overstore”后可以在起动程序前 , 对目标 程序段进行修正 . 按NC Start“前这个公差已经 被激活。 这是一个比较典型的例子 , 在这里 需要 改 变压 缩 公差 。 调用 CYCLE832 是手动将压缩公差更 改为 20 m , 在起动主程序以 前执行 CYCLE832 调整压缩公差。 快速视图 功能 该功能可以观察含 G01 程序段的工件程序 , 但该功能不支持程序循环 多项式、转换和 G02/03 程序段。 可以使用四种视图方法 ：3D 视图 ，X/

28、Y 平面，X/Z 平面和 Y/Z 平面 编辑器中显示两个程序段，其中用高亮显示的是当前程序段，滚动编 辑器窗口显示的高亮程序段为图形高亮位。 25 可执行以下功能： 寻找指定的程序段 图形放大或缩小 移动，旋转 两点之间的测量 编辑所显示的 NC 程序 仿真 选择“ Quick View （快速视图）”功能 调用程序段， 改它 如，该程序中修 选择需要的图形 -该示例的图形 在 X/Z 平面中。 用光标选择图形上的某个点， 编辑器屏幕上会显示出相关的 程序段。 27 高速设置 -CYCLE832 26 功能 CYCLE832 会影响 CAM 程序序列，它给 3轴和 5轴机床的高速加工自由轮廓

29、（曲 面）提供了技术支持。 操作方法 调用“ Program” 操作区域 显示其他软键功能 按下“ High-speed setting” 键， 调用该循环 该循环结合了用于 HSC 加工的 G 代码和加工设置数据，在参数去指定它 们，根据这些参数选择 、 三角形的“加工速度”或“加工精度” 。 27 高速设置循环的参数 用户可以在“ Machining ” Tolerance”区域中输入公差值 区域中选择精加工，半精加工和粗加工，并在 机床生产厂家已经把所有其他区域中的数值输 入进去了，可以在“ Adaption” 区域中激活其他区域 28 注：根据 CAM 程序中所确定的公差值修改程序，实

30、际公差值不得小于所确定的 公差值， 5轴加工可以使用 Transformation（转换） TRAORI 指令，如果 NC 程序 中已经包含了 TRAORI 指令 ，就不需要再确定它了。 各加工区域之间都是相互依赖的： 例如，如果关闭 COMPRESSION 功能， 那 么就可以在 Continuous-path contro（l 连续路径控制） 下选择不同的倒圆类型， 机 床生产厂家预先确定了 Feedward control（前馈控制）功能。由于现代机床具有 越来越强的刚性，前馈控制的使用越来越少，跟随误差几乎可降到零。 各参数说明请参考第三章。那里有各个参数的详细解释。 编程 CYCLE832 是高级 NC 编程程序（调用几何图形）非常理想的功能， 这样可以 在整个几何图形的自由曲面使用这个循环功能，详见前一章编程示例。