第一章 数控车削加工实习.docx
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第一章数控车削加工实习
第一章数控车削加工实习
华中Ⅰ型车削数控系统（简称HCNC—1T）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HCNC—1T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HCNC—1T的机床操作相关的内容。
第一节数控车床CJK6032的操作
1.1.1 HCNC—1T数控车床操作面板
１．HCNC—1T简易型数控机床的操作面板
如图1.1。
２．操作面板上各按键功能
⑴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。
⑵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。
⑶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。
⑷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。
⑸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。
⑹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。
⑺循环启动
自动运转启动。
⑻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
⑼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。
⑽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。
⑾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
1
10
100
1000
距离（mm）
0.001
0.001
0.1
1
⑿回零方式
手动回参考点。
⒀主轴正转/反转/停
主轴的手动控制按钮。
⒁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。
⒂冷却液开/关
按下此开关，冷却液开；松开则冷却液关。
⒃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。
1.1.2 HCNC—1T数控车床操作方式简介
１．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：
⑴手动参考点返回：
操作步骤：
方法1：
①在主菜单下选择“回零功能”；
②将机床操作盘的“轴向选择”旋钮转至所需的坐标轴；
③按机床操作盘的“+”键，则所选的坐标轴进行正向回零。
*方法2：
①在菜单下选择“回零功能”；
②按“F1▲”键显示其子菜单；
③按“选择轴向”键显示其子菜单；
④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：
●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；
●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）；
●可允许所有坐标轴同时进行回参考点操作。
⑵点动操作
操作步骤：
方法1：
①在主菜单下选择“点动操作”；
②将机床操作盘的“轴向选择”旋钮转至所需的坐标轴；
③将机床操作盘的“进给修调”旋钮转至所需的进给百分比；
④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。
⑤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：
①在菜单下选择“点动操作”‘
②按“F1▲”键显示其子菜单；
③按“速度轴向”键显示其子菜单；
④选所需的软体键功能（速度，轴向）；
⑤按键盘的光标（↑）（↓）则可实现点动操作。
注意事项：
●一次只能使一个坐标轴移动；
●系统上电，主菜单选为“点动操作”；
●快速移动的速度为系统设定的该轴最大速度（G00）。
⑶步进功能
操作步骤：
方法1：
①在主菜单下选择“步进功能”；
②将机床操作盘的“轴向选择”旋钮转至所需的坐标轴；
③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）；
④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：
①在主菜单下选择“步进功能”；
②按“F1▲”键显示其子菜单；
③按“轴向选择”键显示其子菜单；
④选所需的软体键功能（倍率，轴向）；
⑤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。
２．自动方式运行
⑴操作步骤：
①在主菜单下选择＂自动运行＂；
②按（Ｆ１▲）键显示其子菜单，如加工程序已被选取，可进行⑷操作；
③按“内存方式”则屏幕显示内存中一系列程序名；
④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：
●光标所在处为上一次加工运行的程序；
●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；
●按“F1▲”则退出该功能，回到图形界面；
●若系统正在运行程序，“内存方式”功能选择无效；
●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；
●将机床操作面板上的“进给修调”选择到所需的百分比；
●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；
●在加工过程中，旋转“进给修调”，进给速度也随之变化。
⑵自动运行的停止
①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。
②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。
③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。
④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。
⑤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。
⑶自动运行的测试机能
①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：
●即使是G28、G29指令，刀具也不运动到参考点。
●机床辅助功能（M、S、T）仍有效。
●在自动运行过程中，按“机床锁住”键，机床锁住无效。
●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。
②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。
③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：
●对于G28、G29指令，程序单段有效，分成两段执行，在中间点停止。
●对于固定循环（G80、G81、G82），若单段有效，分成4段执行。
●对于复合循环（G71、G72、G73、G76），若单段有效，分成若干段执行。
④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。
⑤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。
⑥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。
⑷MDI运行
操作步骤：
①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；
②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；
③在光标处输入所要的MDI程序，光标可以左右移动修改程序；
④如果前面输入的程序都不要，则按“ESC”键，全部废除，重新输入；
⑤按F10“循环启动”，运行所输入的程序；
⑥在运行中，选择F9“循环停止”，刀具停止运动，按F10可继续进行；
⑦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。
⑸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Ⅰ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。
１．零件程序的目录显示
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。
２．零件程序的编辑
“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：
⑴如屏幕上显示主菜单，按“F1▲”键，进入第一级菜单；
⑵选择F5“零件程序”，进入第二级菜单；
⑶按F2“程序编辑”，显示如下功能：
⑷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。
⑸编辑和修改
在程序调入后，可以方便地进行编辑和修改。
⑹程序的存储
将生成的或编辑修改的程序存入磁盘中。
⑺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
３．程序文件的拷贝、删除
⑴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：
O1000O1010”，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。
⑵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：
O1000C：
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。
⑶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：
O1000A：
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。
⑷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。
４．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。
1.1.4 HCNC—1T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：
⑴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；
⑵从显示屏幕上输入对应刀具的刀具偏置值。
⑶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“PAGEDOWN”和“PAGEUP”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。
⑷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。
⑸刀偏数据的测量方法：
工件
OZ
A
基准刀
X
图1.2刀偏数据测量示意图
方法一：
①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；
②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；
③采用点动方式，使刀具退出；
④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：
①系统在点动方式下，用基准刀切削工件外径；
②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；
③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；
④退刀，选择所需的刀号，手动换刀，重复步骤①、②、③得到D2，X2，L2，Z2；
⑤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：
⑴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。
⑵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：
1
INPUT：
注意事项：
●
平面选择可设定的值为：
0：
X-Z平面；1：
X-Y平面；
ZX
XZ
坐标设定值为：
01
●坐标系设定的值为：
参见上图。
●图形显示的区域设定：
（左坐标，上坐标）
（右坐标，下坐标）
●图形放大系数：
如为1，显示为1:
1；如为2，显示放大两倍。
1.1.6 HCNC—1T数控车床轴参数的设定
１．操作步骤：
⑴选择“数据设定”，从下拉菜单中选择“轴参数”
⑵按“轴参数”“F3”键，则显示如下内容：
XYZ
轴名：
XYZ
型号：
101
旋转轴否：
NNN
CNC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：
⑶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：
⑷按光标上下左右，上翻页，下翻页键选择所要修改的参数；
⑸按“F1”键退出该功能，并提示是否存盘。
２．轴参数的详细清单及含义
（略）
1.1.7 HCNC—1T数控车床PLC功能
１．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。
FY
GX
图1.3PLC、NC和机床联系示意图
●其中：
G、F、R、X、Y都是PLC的寄存器；
●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）。
●F寄存器：
是NC给PLC的信息，如机床M、S、T指令。
●R寄存器：
存储PLC中间状态信息。
●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）。
●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。
●NC—I，NC—O寄存器：
分别为NC与PLC通信的输入与输出映射寄存器。
●其中G、F寄存器的内容系统已经定义，不可更改。
２．PLC语句
⑴定时语句
TIMET,#C
T为定时器，共有T0、T1、T2、T3、T4五个
C为常数，单位为秒
如：
TIMET0，#16
⑵输出语句
OUT寄存器名[号].[位]
如：
OUTY0.1
⑶或语句
OR寄存器名[号].[位]
如：
ORX2.1
⑷或非语句
ORNOT寄存器名[号].[位]
如：
ORNOTX2.1
⑸块或语句
ORLD
如：
ORLD
⑹读语句
LD寄存器名[号].[位]
如：
LDX2.1
⑺读非语句
LDNOT寄存器名[号].[位]
如：
LDNOTX4.0
⑻与语句
AND寄存器名[号].[位]
如：
ANDF2.1
⑼与非语句
ANDNOT寄存器名[号].[位]
如：
ANDNOTG2.0
⑽块与语句
ANDLD
⑾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：
COUNTC0，#10
⑿译码
DEC寄存器名，#常数
如：
DECF0，#3
⒀高级顺序结束END0
⒁低级顺序结束END1
３．PLC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。
４．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。
５．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。
６．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。
７．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。
1.1.8 HCNC—1T数控车床的操作
１．系统启动步骤
原则：
先开强电，再开弱电。
⑴合上电源开关，合上电柜空气开关；
⑵开操作面板上的电源开关；
⑶开计算机电源开关，进入DOS操作环境；
⑷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。
２．系统上电屏幕说明
系统启动后，显示屏上包括如下内容：
⑴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G00G90G20G99。
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）。
⑵运行文件名：
显示自动加工的文件名。
⑶O.N索引：
显示自动运行中的O代码和N代码。
⑷P.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。
⑸M.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）。
⑹机械坐标：
显示从伺服单元中反馈的坐标信息。
⑺F1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。
３．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。
⑴按“ESC”键退出CNC操作系统；
⑵关闭计算机电源；
⑶关闭操作面板上NC电源钥匙开关；
⑷拉下电气柜空气开关；
⑸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Ⅰ型数控系统的车床上，用Φ26mm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
⑴根据图纸要求按先主后次的加工原则，确定工艺路线：
①先从左向右切削外轮廓面：
倒角——切削螺纹的实际外圆——切削锥度部分——车削圆柱部分。
②车削R15的圆弧。
③切ф12*3的槽并倒1.5*45°角。
④车M16的螺纹。
⑵建立工件坐标系
以O为编程原点，以复合轴径向为X轴，轴向为
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