XH714操作实例.docx
《XH714操作实例.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《XH714操作实例.docx（29页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
XH714操作实例
数控加工中心机床XH714的操作
一、主要用途和特性
XH714立式加工中心是一种中小规格、高效通用的自动化机床。
该机床设有可容20把刀具的自动换刀系统，并有先进的数字控制系统Sinumerik810D，通过编程，在一次装夹中可自动完成铣、镗、钻、铰、攻丝等多种工序的加工。
若选用数控转台，可扩大为四轴控制，实现多面加工。
XH714立式加工中心采用稠筋封闭式框架结构，刚性高、抗震性好；主传动采用交流调速电机，在45~450rpm范围内无级变速，对不同零件加工的适应力强。
三向采用镶钢——贴塑导轨副，滚珠丝杠传动，高速进给震动小，低速无爬行，精度稳定性高；间隙自动润滑系统使各主要运动部件均能得到良好的自动润滑，有效地提高了可靠性和使用寿命，因此，该机床具有刚性好、变速范围宽、精度高、柔性大等特点，特别适用于多品种生产的机器制造厂。
二、主要规格参数
1．主轴
主轴孔锥度ISO40#（7：
24）
主轴转数（电机无级调速）45~4500rpm
２．工作台
工作台面积（宽×长）400×1150mm
T型槽数及宽度3×18H8mm
T型槽间距125mm
工作台允许最大承重500kg
３．行程
工作台纵向行程（X轴）720mm
工作台横向行程（Y轴）400mm
垂向行程（Z轴）500mm
主轴端面至工作台面距离125~625mm
主轴中心至立柱导轨面距离450mm
工作台中心至立柱导轨面距离245~645mm
４．进给速度
进给速度范围1~5000mm/min
快速移动速度10m/min
三向滚珠丝杠直径ф40mm
５．刀库
刀库容量20把
换刀时间7秒
６．精度
分辩率0.001mm
定位精度X轴0.040mm
定位精度Y、Z轴0.030mm
重复定位精度0.016mm
７．控制系统
控制系统型号Sinumerik810D
系统分辩率0.001mm或0.0001inch
主要参数见Sinumerik810D系统介绍
８．电机容量
主轴电机5.5/7.5kw
进给电机X、Y向0.9kw
进给电机Z向1.8kw
刀库电机30kw
冷泵电机125kw
润滑电机3kw
机床电源380V50Hz
９．外形尺寸2300×2300×2500mm
１０．机床重量4500kg
三、 机床主要结构及工作原理
本机床由床身部件、立柱部件、铣头部件、工作台床鞍部件、刀库部件、润滑系统、冷却系统、气动系统、电气系统等部分组成。
１．传动系统
本机床传动系统分为主传动系统、进给系统和辅助运动系统，见图4.1
⑴ 主传动系统
主传动系统由交流伺服电机1，传动件圆弧同步内齿带3，带轮2、7（传动比为1：
1）及执行件主轴20组成。
*注意：
若用户每日开机后需要马上进行3000rpm以上的切削加工，建议先用1000rpm的转速空运转5—10分钟后再加速，以利于保持机床的高精度、长寿命，尤其在冬天气温较低的情况下更应注意。
⑵ 进给运动
进给运动分为X、Y、Z三个方向上的直线运动。
这三个方向的传动原理完全一样，均由伺服电机17（19、24）通过弹簧膜片联轴器16（18、23）与滚珠丝杠13（15、21）直联，从而使执行件工作台（床鞍、铣头）沿X（Y、Z）轴作直线运动。
⑶ 辅助运动
① 夹刀运动
刀具装于主轴前，压缩空气使气缸4活塞下压碟形弹簧8，使丝杠7下端的夹套处于放松状态，当刀具装入主轴后，气缸活塞上移，碟形弹簧复位，拉杆被拉向上，从而使其端部夹套内的钢球拉紧刀柄尾部的拉钉，将刀柄夹紧在主轴锥孔内。
图4.1 XH714加工中心主传动示意图
1．主电机2．同步内齿带轮3．同步内齿带4．汽缸5．拉杆6．碟形弹簧7．同步内齿带轮8．转动齿轮9．低速力矩电机10．直线滚动导轨11．汽缸12．滚珠丝杠13．滚珠丝杠14．丝杠螺母15．滚珠丝杠16．弹性膜片联轴器17．伺服电机18．弹性膜片联轴器19．伺服电机20．主轴21．滚珠丝杠22．丝杠螺母23．弹性膜片联轴器24．伺服电机
② 换刀运动
换刀运动主要由分度、卸刀、装刀等步骤组成，具体分解动作如下：
∙分度：
低速力矩电机9，通过槽轮机构8实现刀库刀盘的分度运动，将刀盘上接受刀具的空刀座转到换刀所需的预定位置。
∙注：
刀盘的分度分自动和手动两种形式。
∙接刀：
气缸11活塞杆推出，将刀盘上接受刀具的空刀座送至主轴下方并卡住刀柄定位槽。
∙卸刀：
主轴松刀，铣头上移，刀具卸留空刀座内。
∙再分度：
再次通过分度运动，将刀盘上被选定的刀具转到主轴正下方。
∙装刀：
铣头下移，主轴夹刀，刀库气缸活塞杆缩回，刀盘复位，完成换刀动作。
③ 主轴吹气
主轴卸刀后装刀前，由气动系统电磁阀的动作，向主轴孔内吹气，以保证装刀的精确度。
２．结构特点
⑴床身部分
床身是整个机床的基础。
床身底面通过调节螺栓和垫铁与地面相连，调整调节螺栓可使机床工作台处于水平。
床身上的Y型镶钢矩形导轨用于连接床鞍，并使其沿导轨作Y向进给运动。
⑵ 立柱部分
立柱安装于床身后部，立柱上设有Z向镶钢矩形导轨，用于连接铣头部件，并使其沿导轨作Z向进给运动。
立柱内部空间用于安放平衡锤，平衡锤用于平衡铣头部件重量，以减少垂向滚珠丝杠所受之拉力。
它是由铣头上下移动，经铣头上连接杆、套筒滚子链、链轮等带动而上下运动的。
⑶ 铣头部件
铣头部件由铣头壳体、主传动系统及主轴组成，铣头壳体是铣头部件的骨架，用于支撑主轴组件及各传动件，壳体后部的垂直导轨处装有压板、镶条及其调节螺钉，这些零件与立柱镶钢导轨的接触面上均有贴塑层，用以保证铣头与立柱导轨的良好配合，改善Z向低速进给性能，主传动系统用于实现夹刀、松刀动作，并保证主轴的回转精度。
⑷ 工作台床鞍部件
工作台位于床鞍上，用于安装工件，并与床鞍一起分别执行X、Y向的进给运动。
图4.2刀库结构图
1、支架2、汽缸3、直线滚动导轨副4、工具导柱5、工具导向板6、刀具座7、刀具键8、圆盘9、轴承10、轴承11、轴12、槽轮
⑸ 刀库部件
刀库部件主要由支架、支座、槽轮机构、圆盘等组成如下图，圆盘8用于安放刀柄，圆盘上装有20套刀具座6，刀具键7及工具导向板5，工具导向柱4。
刀具座通过工具导向板、工具导向柱的作用夹持刀柄，刀具键镶入刀柄键槽内，保证刀柄键在主轴准停后准确地卡在主轴轴端的驱动键上。
圆盘由轴承9、10支承，在低速力矩电机、槽轮机构12的作用下，绕轴11回转，实现分度运动。
支座与圆盘等组件连接在气缸2作用下，沿直线滚动导轨副3作往复运动，完成刀库送刀、接刀运动。
支架1安装在立柱左侧，用于支承刀库部件，确定刀库部件与主轴的相互位置。
３．润滑系统
润滑机床主轴部件。
三向进给及其它部件滚动轴承采用精密机床主轴润滑脂2号（针入度265~295）
机床其它部件轴承采用钙基润滑脂。
三向导轨副、滚珠丝杠副由自动间隙润滑泵进行定时润滑。
４．冷却系统
机床冷却系统包括切削强制冷却回路和主轴强制冷却回路两部分。
注：
主轴强制冷却一般在高速切削时才选用。
５．气动系统
使用空气压缩气。
气源压缩气体经过滤、减压进入气管，电磁阀接受由控制系统发出的控制信号，改变工作状态，控制执行元件气缸的动作。
６．电气系统
电气箱位于机床后侧，装有CRT的操作箱通道悬臂、转盘与电气箱相连接，并可任意转动。
四、 XH714控制面板添加功能
根据XH714立式加工中心特点，在Sinumerik810D数控系统设置，冷却系统功能，刀库移动功能，刀具夹紧、放松功能及报警应答、限位解除等手动操作功能，介绍如下图。
添加功能设置在空白部分操作键分布如图4.3
图4.3机床加工操作面板
操作方式和功能：
手动操作：
当你按下一个“操作方式”键，那么对应的操作方式将会替代之前选定的操作方式。
激活工作方式将以LED显示。
冷泵ON：
冷泵开。
冷却液冷却刀具和工件。
冷泵OFF：
冷泵停止。
刀库CCW：
手动操作顺时针方向转动。
刀库CW：
手动操作逆时针方向转动。
刀具放松：
手动操作卸刀。
刀具夹紧：
手动操作装刀。
报警应答：
根据系统显示屏显示信息，手工应答，7字开头的可应答，其余不允许
五、加工中心零件制造实训
１．实习目的和基本要求
初步掌握XH714立式铣削加工中心的使用；
基本掌握数控铣削加工中心加工工艺，熟悉掌握孔系零件加工及程序编制；
熟悉掌握加工中心换刀装置，正确选用刀具，合理选择切削用量；
掌握精密量具的使用和零件的精密测量；
了解实习场地的规章制度及安全文明生产的要求。
图4.4加工零件图
２．实习准备工作
⑴ 加工零件图：
如图4.4
⑵ 量具：
3~30mm内测百分尺0.01mm；0~150mm带表游标卡尺0.01mm；百分表；0~150mm钢板尺
⑶ 夹具：
200mm三爪定心卡盘；压板，螺栓及垫板等
⑷ 辅助工具：
10″扳手、卡盘扳手、手用台虎钳及万用百分表架等
⑸ 工件毛坯：
按图半精加工，外径ф140mm，留精加工余量2mm，采用普通机床C620或C6136加工外圆，ф140，ф88，内圆ф66及平面、端面。
３．工艺分析
⑴ 确定工件坐标系。
从上图确定，以ф140，ф120中心为坐标零点，确定X、Y、Z三轴，建立工件坐标系，对刀点XY平面坐标X0，Y0。
⑵ 加工方案：
采用工件一次装夹，自动换刀完成全部加工。
①ф140——外圆铣削，采用ф12螺旋立铣刀铣削加工。
②NT刻字铣削，采用ф6键槽铣刀铣削加工。
③ф12，ф7—6孔均布，ф8加工先打中心孔，采用A2中心钻钻中心孔。
④ф7—6孔均布，ф12—6孔均布为同一中心孔，ф8底孔采用ф7钻头钻孔。
⑤ф12—6孔均布孔深7mm，采用ф12键槽铣刀锪孔。
⑥ф8采用铰刀（机用）铰前孔。
４．数学处理（数值计算）
根据零件图计算各坐标数据。
⑴ ф140外圆铣削：
以（0，0）点，半径为70mm逆圆插补，刀具半径补偿6mm。
⑵ 以半径为60mm，进行孔系加工，以ф812°孔为基准孔，打出各孔中心孔，数值如下
AP=12°；AP=50°；AP=110°；AP=170°；
AP=192°；AP=230°；AP=290°；AP=350°。
⑶ 刻字坐标计算：
刀具为ф6，半径为3，取刀具中心轨迹
① N字坐标点
X-20，Y-12；X-20，Y12；X-8，Y-12；X-8，Y12；
② T字坐标点
X20，Y12；X18，Y12；X14，Y-12；
５．编制数控加工工艺文件
⑴ 工序卡：
如表5-1
⑵ 数控刀具明细表：
如表5-2
⑶ 数控刀具卡片：
无对刀仪，略
表5-1数控加工工序卡片
中国计量学院
数控加工工序卡片
产品名称或代号
零件名称
零件图号
工艺序号
程序编号
夹具名称
夹具编号
使用设备
车间
GJ
三爪定心卡盘
XH714
数控实训室
工步号
工步内容
加工面
刀具号
刀具规格
主轴转速
进给速度
切削深度
备注
1
N102—N132
ф140外圆加工
T6
ф12
600
100
螺旋立铣刀
2
N138—N166
NT刻字
T4
ф6
600
60
2
键铣刀
3
N184—N222
打8个中心孔
T10
ф2
500
50
A2中心钻
4
N234—N278
ф7-6孔均布
ф82底孔
T9
ф7
600
50
麻花钻
5
N288—N332
ф12-6孔均布
深度7mm
T7
ф12
500
50
键铣刀
6
N344—N366
将ф7铰孔ф8
T5
ф8
600
40
4刃铰刀
7
编制
审核
批准
共页
第页
表5-2数控刀具明细表
零件图号
零件名称
材料
数控刀具明细表
程序编号
车间
使用设备
GJ
数控实训室
XH714
刀号
刀位号
刀具名称
刀具图号
刀具
刀补地址
换刀方式
加工部位
直径（mm）
长度（mm）
设定
补偿
设定
半径
长度
自动/手动
T4
4
键铣
ф6
自动
T5
5
铰刀
ф8
自动
T6
6
立铣刀
ф12
6
自动
T7
7
键铣
ф12
自动
T9
9
麻花钻
ф7
自动
T10
10
中心钻
ф2
自动
编制
审核
批准
年月日
共页
第页
６．程序编制
本零件属盘类简单零件，采用手工编程，自动换刀加工，一次装夹完成整个零件加工，程序编制及说明如下：
程序名GJ.wpdwpd主程序扩展名
N102T6M6换刀指令（ф12立铣刀）
N104L221换刀子程序
N106；GOTOF另说明
N108G90G40G54G54作用另说明
N110G1Z-350F1000快移至对刀点，设安全高度
N112G1G41T6D1X90Y90F1500至起刀点，刀具左偏置
N114M3S600主轴运转
N116Z-382下刀
N118G1Z-397F500Z向进刀
N120X0Y70F100切入工件
N122G3I0J-70加工ф140外圆
N124G1X-20沿切线切出
N126G1Z-350F1000提刀
N128G40取消刀具补偿
N130G1X0Y0F1500回工件坐标系零点
N132M5主轴停
N134T4M6换刀指令（ф12立铣刀）
N136L221换刀子程序
N138G1Z-350F1500
N140M3S600主轴运转
N142G1X-20Y-20F500刻字开始，对刀
N144G1Z-395F200下刀
N146Z-397F50Z向进刀切入2mm
N148Y12F60
N150X-8Y-12
N152Y12N字刻字完成
N154Z-385F1600提刀
N156X8Y12T字对刀
N158G1Z-395F200下刀
N160Z-397F50进刀切入2mm
N162X20F200
N164X14
N166Y-12T字刻字完成
N168Z-350F1500提刀
N170X0Y0
N172M5主轴停
N174T10M6换刀（A2中心钻）
N176L221换刀子程序
N178G90G54G40
N180G111X0Y0钻孔
N182M3S500主轴运转
N184G1Z-300F1000下刀
N186G90RP=60AP=12第一个孔，半径60mm，12°角
N188G1Z-370.7F500下刀至安全高度
N190L901打中心孔子程序
N192AP=50第二孔，ф12，ф7-6孔第一孔
N194L901
N196AP=50第三孔，110°
N198L901
N200AP=170第四孔，170°
N202L901
N204AP=192第五孔，，ф8第二孔
N206L901
N208AP=230第六孔
N210L901
N212AP=290第七孔
N214L901
N216AP=350第八孔
N218L901
N220G40取消刀具补偿
N222G1Z-300F1000提刀
N224X0Y0
N226M5主轴停
N228；PP：
N230T9M6换刀指令（ф7麻花钻）
N232L221换刀子程序
N234G90G54G40
N236G111X0Y0
N238M3S600
N240G1Z-200F1000下刀
N242G90RP=60AP=12第一个孔，半径60mm，12°
N244G1Z-300F500至安全高度
N246L902钻孔子程序
N248AP=50第二孔
N250L902
N252AP=110第三孔
N254L902
N256AP=170第四孔
N258L902
N260AP=192第五孔
N262L902
N264AP=230第六孔
N266L902
N648AP=290第七孔
N270L902
N272AP=350第八孔
N274L902
N276G40
N278G1Z-300F1000提刀
N280G0X0Y0
N282M5主轴停
N284T7M6换刀指令（ф12键铣刀）
N286L221换刀子程序
N288G90G54G40
N290G11X0Y0
N292M3S500主轴运转
N294G1Z-350F1000
N296G90RP=60AP=50第一孔，ф12-6孔角度50°
N298G1Z-370F500安全高度
N300L903锪孔子程序
N302AP=110
N304L903
N306AP=170
N308L903
N310AP=230
N312L903
N314AP=290
N316L903
N318AP=350
N320L903
N322G40
N324G1Z-300F1000提刀
N326X0Y0
N328M5
N330T5M6换刀指令（ф8铰刀）
N332L221换刀子程序
N334G90G54G40
N336G111X0Y0
N338M03S600
N340G1Z-200F1000下刀
N342G90RP=60AP=12第一孔
N344G1Z-300F150安全高度
N346L904铰孔子程序
N348AP=192第二孔
N350L904
N352G40
N354G1Z-200F1000提刀
N356X0Y0
N358M5主轴停
N360G500零点取消
N362M2程序结束
L221（换刀子程序）
G01Z-129.20F4000主轴准停位置（不允许修改）
SPOS=284.139主轴准停位置（不允许修改）
M28刀库进入
M11刀具放松
G01Z0F2000主轴回零
M32刀库转动寻找换刀位（PLC处理）
G4F.5暂停0.5秒
G01Z-129.20F4000下降至准停位置
M10刀具夹紧
M29刀库退出
G4F2.5暂停2.5秒
M17子程序返回
L901（钻中心孔子程序）
G91G1Z-5F100相对坐标编程
Z-8F50钻孔
Z13F1000提刀
G90绝对坐标
M17子程序返回
L902（ф7钻孔子程序）
G91G1Z-18F200
Z-20F50钻孔
Z38F1000提刀
G90
M17子程序返回
L903（ф12键铣锪孔子程序）
G91G1Z-18F200
Z-7F50锪孔孔深7mm
Z25F1000提刀
G90
M17子程序返回
L904（ф8铰刀铰孔子程序）
G91G1Z-18F200
Z-20F50铰孔
Z38F1000提刀
G90
M17子程序返回
说明：
⑴ 跳程序起点
⑵GOTOF往下跳
⑶GOTOB往上跳
⑷ 执行的程序前无分号（；），前有分号（；）的程序已封闭不执行。
⑸L221子程序为换刀程序，不允许修改。
⑹ 扩展名.MPF主程序
.SPF子程序
图4.5子程序流程图
⑺L221换刀子程序（PLC）流程图，如图4.5
７．操作步骤
⑴ 机床操作开机步骤
① 打开机床电箱上的总电源控制开关。
（钥匙开关）
② 合上总电源开关（空气开关），这时电箱上的poweron指示灯亮，表示电源接通。
③ 按下操作面板箱右侧poweron按钮，这时CNC通电显示器亮，系统启动，进入图形用户界面屏幕。
④ 合上外部设备空气压缩机电源开关，空压机启动送气。
⑤ 拉出急停按钮，按下操作面板左侧复位按钮，再按报警应答键，机床就处于准备状态。
⑵ 机床回零操作步骤
⑶ 确定工件在机床上的位置
① 用压板、T型螺栓将ф200三爪定心卡盘固定在工作台上合理位置；
② 将工件、半精加工毛坯装夹在三爪卡盘中，夹紧、敲平；
③ 主轴刀具上用黄油粘大头针，然后采用手动工作方式，手轮步进方式移动工作台，粗找ф140毛坯外圆中心；
④ 用百分表架吸附在主轴端面上，用百分表精确找正卡盘的中心（工件中心理论上与卡盘中心重合）即工件的中心，将X、Y数值记录，如：
X-371.553;Y-244.743
⑤ G54零点偏置设置操作步骤
在Sinumerik810D操作面板，图形用户界面水平方向软键菜单栏选择“刻线”软键
G17XY平面
G54零偏
确定工件坐标系零点在机床坐标系中的位置。
⑷ 刀库装刀操作步骤
经操作面板输入程序段（手工输入）
③ 重复①装第2把刀，即选择第二个空刀座，依次执行，将刀库装满。
④ 所有空刀座装刀完成，调任一把刀，即主轴上总是存在一把刀具。
⑤ 装刀注意事项
∙刀具柄拉钉必须上紧，刀具装夹正确、牢靠，刀柄、夹头必须清洁干净，无杂物和灰尘。
∙装刀前必须对刀库进行检查、诊断，步骤如下：
∙
在操作面板按
区域转换键，LED显示
∙水平方向软键菜单栏选择“诊断”软键，
∙屏幕显示PLC状态
∙MW4（主轴）
∙MW2（刀库）
∙检查其值是否对应一致，并相应检查刀库刀号、主轴刀号、PLC状态值是否一致。
∙
⑸ 刀具对刀操作
本节只介绍手动对刀：
① 按
MDA方式，LED显示，经操作面板输入程序段（手工部分）
T╳M6
L221
选取需对刀的刀具
② 刀库复位后，按
jog手动方式
选择轴选择键Z
选择
手轮进给调速键
选择合适的手轮进给调速步进值，LED会显示选定值
③ 在工件零平面上垫一张纸，进行对刀。
摇动操作面板箱侧电子手轮，Z轴负方向步进，刀具轻贴在纸上对零，（应加上纸的厚度值）记录Z值，也可以采用透光法粗对刀，再测量、计算，等方法。
④ 重复①-③步骤将程序调用刀具对刀，Z值进行记录后，手工输入程序，
T6N116Z-382
N118Z-398
T4N144Z-395
N14
升级会员 