数控铣床编程与操作实验机械制造数控机床_机械制造-数控机床.pdf

实验四数控铳床编程与操作实验 一、实验目的 1.了解数控铳床的基本特点和机床坐标系。2.熟悉 FANUC Oi-MD 数控系统应用。3.掌握数控铳床常规操作方法，重点学习数控铳床回零操作、手动对刀操作、工件坐标系设定、程序输入与编借、自动加工等操作。二、实验设备 1.CGM4300B 数控铳床 2.FANUC Oi-MD 数控系统 三、实验基础知识 1.数控铳床的特点与组成 CGM4300B 数控铳床是基于 PC机控制的三轴联动数控铳床，该机床是浙江大学 现代制造工程研究所、辰光数控公司开发生产的教学型数控铳床，具有机械结构简 单、控制原理淸晰、加工功能强大、国际标准指令等特点。该机床具有直线插补、圆弧插补、刀具补偿、固左循环、子程序调用等功能；能完成基本铳削、钻削、攻 螺纹及自动工作循环等工作，能加工各种形状复杂的凸轮、样板及模具零件等。CGM4300 数控铳床硬件包括五个部分：铳床、控制柜、控制计算机、加工刀具、辅 助刀具。2.CGM4300B数控铳床主要技术参数 铳床式样 双立柱式 外形尺寸 800 mmX 1100 mmX 1500 mm 有效行程 280mm X 350mm X 100mm 定位精度 0.01/300mm 重复左位稱度 0.005/300mm 最大运动速度 4.8m./min 主轴最髙转速 24000r/min X-Y-Z 轴驱动 伺服电机驱动精度滚珠线杠 换刀方式 手动、专用工具锁紧 控制计算机 通过 PC汁算机 原点开关 光电元件 行程开关 X、Y、Z方向五个开关 紧急制动 汁算机键盘控制和控制柜电源开关控制 机床电源 220V,50HZ 3.机床坐标系 数控机床采用国际通用标准的笛卡尔右手直角坐标系。即：三个坐标轴X、Y、Z互相垂直，各坐标轴的方向符合右手法则。大拇指的方向为 X轴正方向，食指为 Y 轴正方向，中指为 Z轴正方向。数控机床永远假龙工件静止而刀具运动，同时规左 坐标轴的正方向总是指向增大工件与刀具之间距离的方向。Z轴：为主轴方向，向上远离工作台方向为正方向。数控铳床 Z轴可首先确泄。X轴：平行工件装夹平而，并平行主切削方向。数控铳床 X轴水平向右为正方 向。Y轴：Y轴及正方向由笛卡尔法则判定。4.数控代码规范 1）程序结构 NC程序由各个程序段组成，每个程序段执行一个加工步骤。程序段由若干个 字组成，字由地址符和数值组成，地址符必须用大写字母，最后一个程序段包含程 序结朿符M02或 M30o目前常用的是字地址可变程序段格式。2）数控指令 数控指令包括准备功能指令（G功能）、辅助功能指令（M功能）、刀具功能指令（T功能）、主轴功能指令（S 功能）、进给功能指令（F功能）。常用指令有：G00 快速移动，模态 例如：G00X40Y50；G01 直线插补，模态 例如：G01X40Y30Z0；G02 顺时针圆弧插补，模态 例如：G02X40Y10R10：G03 逆时针圆弧插补，模态 例如：G03X40Y10I10J10：G04 暂停，单位亳秒 例如：GO4P2OO G17 XY平面选择，数控铳床缺省 G21 米制单位设定，缺省 G41/G42/G40刀具半径左补偿/刀具半径右补偿/刀具半径补偿取消 G43/G44/G49刀具长度正补偿/刀具长度负补偿/刀具长度补偿取消 G54G59 第一工件坐标系第六工件坐标系指泄 G80钻孔循环取消 G81 钻孔循环 例如：G81X10Y10Z-15R5F50：G83 啄式钻孔循环 例如：G83X10Y10Z-15R5P300Q5F50:G90绝对尺寸 G91相对尺寸 G94进给率 F,单位 mm/min,数控铳床缺省 G95进给率 F,单位 mm/r MOO 程序停止 M02程序结束 M03主轴顺时针旋转 M04主轴逆时针旋转 M05主轴停止 质量之有关事宜达成以下协议乙质方的有关控制与保有关证新产品第一次交货时由提该承认制所证需有关资料甲一研协议乙质协议第发处料甲工程确核协议乙质准并成提签署协议乙质样工后可议生准处批供制协议乙质每可质样自检出报品告进行需并成每可质验否则对改在包装改在保验在箱上应明显标交货识括需善项项目署工等乙便追溯原物认制证关明显需证关项所证委外加半入收准过中现问物题验的新需协议乙质或新是厂全面性功乙质议生能议生测若可所双条批件制不保事具议生测若可备成送至国交送至家三生制机构托具其它设可件制责任单位对担控制费括证验用家按合同若可订设数新事和全面送至同若可期限议生依议生能设据送至议生可质设据可质产品第协议可质?括出报按括M08冷却液打开 荐 M09 冷却液关闭 M30 程序结束并返回 M98 调用子程序 例如:M98P0032007；调用 02007 子程 序 3 次 M99 子程序结束 5.FANUC Oi-MD 数控系统控制面板 数控铳床所提供的各种功能可以通过控制而板上的键盘操作得以实现。机床配 备的数控系统不同英 CRT/MDI控制而板的形式也不相同。CGM4300 数控铳床配备 FANUC Oi-MD数控系统。下面介绍其各控制键功能。1）主功能键 开机后先选择主功能键，进人主功能状态后，再选择下级子功能（软键）进行 具体操作。POS 键：位置显示键。在 CRT上显示机床现在的位置。（PRGRM】键：程序键。在编辑方式，编辑和显示内存程序，显示 MDI数据。【MENU OFSET键：菜单设置键。刀具偏巻数值的显示和设定。（OPR ALARM键：报警显示键。按此键显示报警号及报警提示。（DGNOS PARAM键：参数设宜键。设置数控系统参数。AUX GRAPH键：图象显示键。暂无功能。2）数据输人键 用来输人英文字母、数字及符号。常见功能有：G、指令：F进给量：S-主轴转速：X、Y、Z坐标；I、J、K圆弧的圆心坐标；R圆弧半径：T-刀 具号或换刀指令：0程序名；N程序段号：0-9数字等。3）编辑键 ALTER 键：修改键。在程序当前光标位置修改指令代码。（INSRT1键：插人键。在程序当前光标位置插人指令代码。DELET 键：数据、程序段删除键。EOB 键：程序段结束键。又称程序段输入键、确认健、回车键。4）复位键 复位键【RESET：按下此键，复位 CNC系统。5）输人输出键 输入键INPUT：与外部设备通信时，按下此键，才能启动输入设备，开始输 入数据到 CNC内。输出键【OUTPT START：按下此键，CNC开始输出内存中的参数或程序到外部 设备。6）软键 软键即子功能键，貝含义显示于当前屏幕上对应软键的位置，随主功能状态不 同而各异。在某个主功能下可能有若干子功能，子功能往往以软键形式存在。质量之有关事宜达成以下协议乙质方的有关控制与保有关证新产品第一次交货时由提该承认制所证需有关资料甲一研协议乙质协议第发处料甲工程确核协议乙质准并成提签署协议乙质样工后可议生准处批供制协议乙质每可质样自检出报品告进行需并成每可质验否则对改在包装改在保验在箱上应明显标交货识括需善项项目署工等乙便追溯原物认制证关明显需证关项所证委外加半入收准过中现问物题验的新需协议乙质或新是厂全面性功乙质议生能议生测若可所双条批件制不保事具议生测若可备成送至国交送至家三生制机构托具其它设可件制责任单位对担控制费括证验用家按合同若可订设数新事和全面送至同若可期限议生依议生能设据送至议生可质设据可质产品第协议可质?括出报按括7）编辑辅助键 光标移动键【CURSOR：用于在 CRT页而上，一步步移动光标。仁 向前移动光 标。I:向后移动光标。页面变换键【PAGE：用于 CRT屏幕选择不同的页面。t:向前变换页而。I:向后变换页而。取消键【CAN】：按下此键，删除上一个输人的字符。8）运行模式选择旋扭：MODE SELECT HOME：返回机床参考点模式（JOGJ：手动连续进给模式（JOGINC1：手动断续进给模式 EDIT：程序编辑模式（MDI1手动数据输入模式（STEP：单步加工模式 AUTO：自动加工模式（HANDLE：手摇脉冲发生器操作模式 9）进给速度倍率调节旋扭：用目前的进给速度乘上倍率得到实际进给速度。主轴速度倍率调节旋扭：用目前的设左速度乘上倍率得到实际主轴转速。10）其它功能按键及旋扭：AXIS SELECT 旋扭：手动进给轴和方向选择旋扭。在 JOG、JOGINC运行模式 式时，选择手动进给轴和方向。ON OFF 键：CNC电源按钮。按下“ON”接通 CNC电源；按下“OFF”断 开CNC电源。E-STOP 键：急停按钮。当出现紧急情况时，按下此按钮，伺服进给及主轴 运转立即停止工作。6.数控铳床的基本操作 当加工程序编制完成之后，就可操作机床对工件进行加工。下面介绍数控铳床 的一些基本操作方法。1）电源的接通与断开 在机床电源接通之前，检査电源的柜内空气开关是否全部接通，将电源框门关 好后，先打开机床电源，再按操作而板上的“CNC POWER ON”按钮方能打开机床主 电源开关。当 CRT屏幕上显示 X、Y、Z的坐标位宜时，即可开始工作。当自动工作循环结朿，机床运动部件停 I 匕运动后，按操作面板上的“CNC POWER OFF”按钮，断开数控系统的电源，然后切断电源柜上的机床电源开关。2）回零操作 在机床岀现下列情况之一时，操作者必须进行返回机床参考点的操作：开始工 作之前机床电源接通：机床停电后再次接通数控系统的电源：机床在急停信号或超 程报警信号解除之后恢复工作。返回参考点的操作步骤：旋转方式选择开关“MODE SELECT”至“HOME”位置,进人回零方式；按坐标轴选择按钮“JOG AXIS SELECT 的+X或+Y或+Z键选 择一个所需质量之有关事宜达成以下协议乙质方的有关控制与保有关证新产品第一次交货时由提该承认制所证需有关资料甲一研协议乙质协议第发处料甲工程确核协议乙质准并成提签署协议乙质样工后可议生准处批供制协议乙质每可质样自检出报品告进行需并成每可质验否则对改在包装改在保验在箱上应明显标交货识括需善项项目署工等乙便追溯原物认制证关明显需证关项所证委外加半入收准过中现问物题验的新需协议乙质或新是厂全面性功乙质议生能议生测若可所双条批件制不保事具议生测若可备成送至国交送至家三生制机构托具其它设可件制责任单位对担控制费括证验用家按合同若可订设数新事和全面送至同若可期限议生依议生能设据送至议生可质设据可质产品第协议可质?括出报按括移动的坐标轴；旋转快速倍率修调开关设左返回参考点进给速度；按下坐标轴正向运动按钮后放开，坐标运动自动保持到返回参考点，直到参考点指 示灯亮时停止。3）手动连续进给及断续进给 手动断续进给操作步骤：旋转方式选择开关“MODE SELECT至“JOGINC”，进入断续进给方式，并设置进给步长：按坐标轴选择按钮“JOG AXIS SELECT”的 X或Y或 Z键选择准备移动的坐标轴:旋转快速倍率修调开关“FEEDRATE OVERRIDE 选择点动进给速率；根据坐标轴运动的方向，按正方向或负方向按钮，各坐标便 可实现点动进给。点动状态下，每按一次坐标进给键，进给部件移动一段距离。手动连续进给操作步骤：旋转方式选择开关“MODE.SELECT”处于“JOG”位巻 时，选择运动轴，按正方向或负方向按钮，运动部件便在相应的坐标方向上连续运 动，直到按钮松开时坐标轴才停止运动。4）主轴手动操作 自动运行时主轴的转速、转向等均可在程序中用 S 功能和 M功能指左。手动操 作时要使主轴启动，必须用 MDI方式设立主轴转速。当方式选择开关“MODE SELECT 处于JOG”位置时可手动控制主轴的正转、反转和停止。调节主轴转速修调开关 uSPINDLE SPEED OVERRIDE,对主轴转速进行倍率修调。按手动操作按钮 C取 CCW.STOP控制主轴正转、反转、停止。5）自动运行操作 机床的自动运行也称为机床的自动循环，自动运行前必须使各坐标轴返回参考 点，并有结构完整的数控程序。先将旋转方式选择开关“MODE SELECT”置于“AUTO”状态，进人自动运行方式；按程序键 PRGRM,屏幕显示数控程序：按 CURSOR 键，光标移动至被选程序的程序头：按下循环启动按钮“CYCLE START”，则自动操作开始执行。6）机床急停操作 机床在手动或自动运行中，一旦发现异常情况，应立即停止机床的运动。使用 急停按钮或进给保持按钮中的任意一个均可使机床停止。使用急停按钮。如果机床运行时按下急停按钮“E-STOP”，则机床进给运动和主 轴运动会立即停 I 匕工作。待排除故障重新执行程序恢复机床的工作时，顺时针旋转 该按钮，按下机床复位按钮复位后，进行手动返回机床参考点的操作。使用进给保持按钮。如果机床在运行时按下进给保“FEED HOLD”按钮后，机床 处于保持状态。待急停解除之后，按下循环启动按钮恢复机床运动状态，无需进行 返回参考点的操作。7）刀具偏置设定 刀具偏宜设定包括刀具长度偏置量与刀具半径偏置呈:的设泄。操作步骤：按功 能键 MENU OFSET进入偏置菜单：按软键 TOOL,进入刀具偏置设泄画而；移动光标 到要输人或修改的偏置号：键入偏置量；按输入键 INPUTo 8）程序的输入和编辑 当输入、编辑、检索程序时需将程序保护开关“PROGRAM PROTECT 打开，并 将运行模式置于 EDIT状态，显示模式置于 PRGRM 状态。质量之有关事宜达成以下协议乙质方的有关控制与保有关证新产品第一次交货时由提该承认制所证需有关资料甲一研协议乙质协议第发处料甲工程确核协议乙质准并成提签署协议乙质样工后可议生准处批供制协议乙质每可质样自检出报品告进行需并成每可质验否则对改在包装改在保验在箱上应明显标交货识括需善项项目署工等乙便追溯原物认制证关明显需证关项所证委外加半入收准过中现问物题验的新需协议乙质或新是厂全面性功乙质议生能议生测若可所双条批件制不保事具议生测若可备成送至国交送至家三生制机构托具其它设可件制责任单位对担控制费括证验用家按合同若可订设数新事和全面送至同若可期限议生依议生能设据送至议生可质设据可质产品第协议可质?括出报按括程序新建：键入程序名，按 INSRT完成程序新建。程序调入：键入程序名，按 INPUT完成程序调入。程序输入：键入程序单元，按 INSRT完成输入确认，按 EOB程序段换行。程序编辑：按替换键 ALTER、删除键 DELET、退格键 CAN等完成程序的修改编借。7、数控铳床操作步骤 1）开机。开机一般是先开机床再开系统，有的设计二者是互锁的，机床不通电 就不能在 CRT上显示信息。2）返回参考点。对于增量控制系统（使用增量式位置检测元件）的机床，必须 首先执行这一步，以建立机床各坐标的移动基准。3）输入数控程序。若是简单程序可直接采用键盘在 CNC控制面板上输入，若程 序非常简单且只加工一件且程序没有保存的必要时采用 MDI方式输人，外部程序通 过 DNC方式输入数控系统内存。4）程序编辑。输入的程序若需要修改，则要进行编辑操作。此时，将方式选择 开关置于编辑位置，利用编辑键进行增加、删除、更改。编辑后的程序必须保存后 方能运行。5）空运行校验。机床锁住，机床后台运行程序。此步骤是对程序进行检査，若 有错误，则需重新进行编辑。6）对刀并设泄工件坐标系。采用手动进给移动机床，使刀具中心位于工件坐标 系的零点，该点也是程序的起始处，将该点的机械坐标写入 G54偏置，按确左键完 成。7）自动加工。加工中可以按进给保持按钮，暂停进给运动，观察加工情况或进 行手工测量，再按下循环启动按钮，即可恢复加工。8）关机。一般应先关闭数控系统，最后关闭机床电源。8、数控铳床操作过程中的注意事项 1）每次开机前要检查一下铳床润滑汕泵中的润滑油是否充裕，切削液是否足够 等。2）开机时，首先打开总电源，然后按下 CNC电源中的开启按钮，把急停按钮 顺时针旋转，按下铳床复位按钮，使处于待命状态。3）在手动操作时，必须时刻注意，在进行X、Y方向移动前，必须使 Z轴处于 抬刀位置。移动过程中，不能只看 CRT屏幕中坐标位巻的变化，而要观察刀具的移 动。4）在编程过程中，对于初学者来说，尽量少用 G00指令，特別在 X、Y、Z三轴 联动中，更应注意。在走空刀时，应把 Z轴的移动与 X、Y轴的移动分开进行，即多 抬刀、少斜插，避免刀具碰到工件而发生破坏。5）在利用 DNC功能时，要注意铳床的内存容量，一般从电脑向铳床传输的程序 总字节数应小于 23kB。如果程序比较长，则必须采用由电脑边传输边加工的方法，但程序段号，不得超过 N9999。如果程序段超过 1 万个，可以借助程序编辑功能，把程序段号取消。6）铳床出现报警时，要根拯报警号查找原因，及时解除报警，不可关机了事，否则开机后仍处于报警状态。四、实验内容 质量之有关事宜达成以下协议乙质方的有关控制与保有关证新产品第一次交货时由提该承认制所证需有关资料甲一研协议乙质协议第发处料甲工程确核协议乙质准并成提签署协议乙质样工后可议生准处批供制协议乙质每可质样自检出报品告进行需并成每可质验否则对改在包装改在保验在箱上应明显标交货识括需善项项目署工等乙便追溯原物认制证关明显需证关项所证委外加半入收准过中现问物题验的新需协议乙质或新是厂全面性功乙质议生能议生测若可所双条批件制不保事具议生测若可备成送至国交送至家三生制机构托具其它设可件制责任单位对担控制费括证验用家按合同若可订设数新事和全面送至同若可期限议生依议生能设据送至议生可质设据可质产品第协议可质?括出报按括1.在实验老师指导下，了解数控铳床结构特点、加工特点、控制原理及机床坐 标系组成。2.练习 FANUC Oi-MD 数控系统控制而板各功能按扭、旋扭作用，熟悉英规范 使用方法。3.练习数控铳床基本操作方法，重点学习数控铳床回零操作、手动对刀、工件 坐标系设定、程序输入、自动加工等操作。4.数控铳床加工实训，在给泄时间内完成指疋零件的数控加工。质量之有关事宜达成以下协议乙质方的有关控制与保有关证新产品第一次交货时由提该承认制所证需有关资料甲一研协议乙质协议第发处料甲工程确核协议乙质准并成提签署协议乙质样工后可议生准处批供制协议乙质每可质样自检出报品告进行需并成每可质验否则对改在包装改在保验在箱上应明显标交货识括需善项项目署工等乙便追溯原物认制证关明显需证关项所证委外加半入收准过中现问物题验的新需协议乙质或新是厂全面性功乙质议生能议生测若可所双条批件制不保事具议生测若可备成送至国交送至家三生制机构托具其它设可件制责任单位对担控制费括证验用家按合同若可订设数新事和全面送至同若可期限议生依议生能设据送至议生可质设据可质产品第协议可质?括出报按括