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《加工中心编程与操作》实训指导书
发表于:2016-05-18  来源:本站整理  点击量:1917

一、实训目的

通过实训使学生了解加工中心的一般结构和基本工作原理。掌握加工中心(DMG 64V型)的功能及其操作使用方法,掌握常用功能代码的用法,学会简单程序的手工编程方法,掌握数控加工中的编程坐标系(工件坐标系)与机床坐标系之间的关系,学会工件装夹及对刀方法,加深理解有关刀具知识和加工工艺知识。接受有关的生产劳动纪律及安全生产教育,培养学生良好的职业素质。训练学生的实际操作技能,使全部学生能达到加工中心初级水平。

二、实训条件

1.场地条件:生产型数控加工实训车间;

2.设备条件:生产型加工中心(至少1台);

3.工具及材料条件:

⑴工量具:虎钳、装拆刀专用扳手、垫铁、卡尺、百分表与表座、碰数棒、铣刀(各种规格的平刀球刀各10把)。

⑵材料:尺寸规格约为100×80×60的铝合金材料每人一件(46件)

三、实训要求及注意事项

1.要求每一个学生都能独立并熟练地操作加工中心(DMG 64V型),独立并熟练地完成本实训要求的有关课题。

2.以教材《数控铣床编程与操作实训教程》入门及中级工课题进行编程与加工强化训练学生的手工编程与实际操作技能。

3.每个学生独立完成实训报告的撰写。

4.说明

因已经开设了《机床数控技术应用》课程,该课程中已讲解了加工中心手工编程的相关内容,再预先给学员发下本实训指导书,让他们预习附件1的内容,所有与手工编程有关内容在课内外完成,有问题可以当场问指导老师。

四、实训内容和时间安排

本次实训时间为2个星期(10天)。内容和时间安排如下:

序号

周序

内 容

时间(天)

备 注

10天(2周)

1

1

安全教育和布置实训任务,加工中心的操作使用讲解和练习

1(6课时)

对应附件2的内容

2

1

熟悉加工中心的操作界面

1(6课时)

对应附件2、3的内容

3

1

加工中心的手动操作(装刀、工件装夹、对刀)

3(18课时)

对应附件2、3的内容

4

2

加工中心的手工编程

1(6课时)

对应附件1的内容

5

2

加工中心的自动加工

3(24课时)


6

2

分析加工结果,编写实训报告

1(6课时)


 

五、实训步骤

1.安全教育

⑴安全生产教育;

⑵讲授实训的目的意义;

⑶实训纪律;

⑷实训要求。

2.熟悉加工中心的编程方法(见附件1)

(1)常用G代码、M代码、辅助代码的功能含义及使用。

常用G代码:绝对坐标指令代码G90,相对坐标指令代码G91,坐标系设定指令G54~G57,快速点定位指令代码G00,直线插补指令代码G01,圆弧插补指令代码G02、G03,坐标平面指令代码G17、G18、G19,程序单位指令代码G20、G21,刀具半径补偿指令代码G40、G41、G42。孔加工指令代码G80~G89。

常用辅助功能M代码:加工暂停指令M00、M01,程序结束指令M02、M30,主轴转、停指令代码M03、M04、M05,换刀指令代码M06,切削液开关指令代码M08、M09。

其他指令代码:主轴转速S、进给F、刀具T。

(2)程序的组成

程序由程序名、程序段组成。程序名由程序号地址码和程序编号组成,程序段由序号、指令代码及数字、分隔符等组成。

3.熟悉加工中心的功能和操作使用方法(见附件2)。

4.在刀库上装刀。

5.工件装夹、对刀(见附件3)。

6.手工编程。

7.工件的自动加工。

8.加工中心维护与保养、加工过程中问题的处理。了解一般的机床维护与保养方法。

9.实训总结、写实训报告、评定实训成绩。

实训总结要根据时间顺序撰写,写出自己的体会。成绩的评定见考核方式。

六、考核方式

⑴考查的依据是:实训中的表现,出勤情况,对实训相关知识的掌握程度,实际操作技术的熟练程度,分析问题和解决问题的能力,加工工件的质量,以及对设备工具维护的情况,实训报告的编写水平等。

⑵根据考勤、过程考核确定平时成绩、实训报告等三部分确定最后成绩,权重分别为20%、70%、10%。

⑶成绩评定可分为优、良、中、及格、不及格。

七、参考文献

附件1:

西门子数控系统的常用G指令

1.G90/91绝对/增量尺寸编程

(1)G90(模态),G90是绝对尺寸输入,所有数据对应于实际工件零点。

(2)G91(模态),G91是增量尺寸输入,每一尺寸对应于上一个轮廓点。

2.G70/G71英制/公制编程

G70英制,G71米制,根据零件图纸的需要,在编制零件加工程序时,可以在英制和米制之间切换。

3.G54~G57设置零点偏移,建立工件坐标系

G54/G55/G56/G57:调用第1至第4可设置零点偏置。

4.G17/G18/G19平面选择指令

(1)G17:加工平面X/Y;

(2)G18:加工平面Z/X;

(3)G19:加工平面Y/Z;

加工平面的划分用来决定要加工的平面,同时也决定了刀具半径补偿的平面、刀具长度补偿的方向和圆弧插补的平面,一般在程序的开始定义加工平面;当使用刀具半径补偿命令G41/G42时加工平面必须定义,以便控制系统对刀具长度和半径进行修正,一般设置为G17(X/Y)。

5.G0快速移动指令

(1)编程格式。G0 X__ Y__Z__;

(2)、意义:X__ Y__Z__:直角坐标系内的终点坐标;

可以用G0去快速移动刀具到工件表面或换刀点;这个指令不适合工件的加工。执行G0指令时刀具以尽可能快的速度(快速)运动,这个快速移动速度是在机床参数内为每个轴定义好的,但受进给速度修调开关的倍率调节。

6.G1直线插补指令

(1)编程格式:G1 X__Y__ Z__ F__;

(2)含义。X__Y__ Z__:直角坐标系内的终点坐标;F__:进给速度(mm/min)。

G1指令可以沿平行于坐标轴,倾斜于坐标轴或空间的任意直线运动,直线插补可以加工3D曲面及槽等。你可以用直角坐标系或极坐标系输入目标点,刀具以进给速度F沿直线从目前的起刀点运动到编程目标点,沿这样的路径工件就被加工出来。例如:

G1 G94 X100 Y20 Z30 F100 LF

X、Y、Z的终点以速度100mm/min到达。G1是模态指令,主轴转速S及主轴转向M3/M4必须在加工之前被指定。

7.G2/G3/CIP圆弧插补指令

(1)编程格式。

①G2/G3 X—— Y—— Z—— I—— J—— K——;

②CIP X—— Y—— Z—— I1=—— J1=—— K1=——。

(2)含义。

G2:刀具以顺时针沿圆弧运动;

G3:刀具以逆时针沿圆弧运动;

CIP:通过中间点的圆弧插补;

X——Y—— Z——:直角坐标系中的终点;

I—— J—— K——:直角坐标系中的圆弧中心点坐标(在X Y Z方向);

I1=—— J1=—— K1=——:直角坐标系中的圆弧中点坐标(分别在X Y Z方向上);

8.G94/G95进给速度控制指令

(1)G94:确定进给速度的单位为m m/min、inches/min、degrees/min,为模态指令;

(2)G95:确定进给速度的单位为mm/r、inches/r,与主轴转速有关,为模态指令;

(3)F  :确定进给速度值,具体单位由G94/G95确定,为模态指令;

9.G41/G42/G40刀具半径补偿指令

G40

取消刀具半径补偿;

G41

刀具半径补偿被激活,沿切削方向看,刀具在工件轮廓的左边;

G42

刀具半径补偿被激活,沿切削方向看,刀具在工件轮廓的右边;

 

附件2:

加工中心的基本操作

一、手动控制进给轴运动

当轴在运动过程中时,进给速度和快速运动速度可以用进给速度控制旋钮和快速控制旋钮来改变。

1.调用“手动”操作模式

⑴按下按钮调用“手动控制”;

⑵旋转键锁旋钮到所需要的位置:。

2.Jog控制

⑶按下“主轴/进给轴(x、y、z轴)驱动使能键”;

⑷为了所希望的轴及其运动方向分别按每个“轴移动”键:、、、、、、、。

只要键被按下机床导轨就以预先设定的速度运动。根据所选的是哪一种操作模式来决定“使能按钮”是否被额外地按下。

3.快速运动

⑸以快速的速度运动。 再附加按下“快速运动”键:+;只要这个键被按下,机床导轨就在所选的方向上以快速运动速度保持运动。

4.增量速度

⑴调用“加工”或者“设置”模式。

⑵选择所要的速度增量:    ;

按下“以增量方式运动(可变增量/固定增量)”键。

进给增量被定义为μm(1μm = 0.001mm = 0.00004 in)。激活的增量显示在显示屏的状态栏内。

⑶为了所希望的轴及其运动方向分别按每个“轴移动”键:

只要这个键被按下,机床导轨就以每次所选的一个增量速度保持运动。

二、手工换刀

1.注意事项概述

小心避免因旋转的刀具和尖锐的切削刃引起的事故的危险。

·确认刀具已经加工好工件以便换刀;

·未带安全手套绝不要去抓刀;

·只要刀具还在旋转就不要去抓它。

如果刀具还没有进入刀具管理器会因碰撞而损坏。在自动换刀之前,手工更换的刀具必须从主轴上卸下。

许可使用的刀具:

·要遵守许可使用刀柄和拉钉的指令;

·只能使用合适的刀柄和拉钉。

·只能使用完好条件的、牢固地安装和很好地平衡过的刀具;

·检查主轴转速,决不能超过刀具许可使用的最大主轴转速。

2.调用刀具交换

①按下按钮调用“手动控制”模式。小心避免因在加工操作过程中解锁门而引起的损坏危险。这样容易导致机床无法工作,轮廓被破坏和或者刀具破损,因为所有驱动将立即死死地停止。当正在加工过程中时决不要按“预选手动换刀”键。

②按“预选手动换刀”键。工作区门解锁且可以被打开。

3.卸下刀具

③先抓住刀具,再按“释放主轴上的刀具”按钮。小心因刀具坠落而引起事故的危险。


④卸下刀具。

4.夹紧刀具

⑤按“释放主轴上的刀具”按钮并且一直按下它,插入新的刀具。


小心避免当主轴开始转动时刀具被抛出而引起事故的危险。如果刀具错误地插入,刀具将不会被很好地夹紧。

·在使用ST 40(DIN)刀柄的机床上,插入刀具时要注意主轴端面上的定位销和刀柄上的凹槽相啮合以及刀柄上槽要和主轴上的键对齐。





小心你的手被夹紧去!抓刀具不要太靠近刀具的驱动法兰。

⑥松开“释放主轴上的刀具”按钮并且通过轻轻地向上推刀具以助刀具的夹紧过程。夹紧后再向下拉刀具确认已被夹紧。

⑦按下“加工基本显示”键,完成刀具交换。

⑧关闭工作区门;

⑨按下“主轴/进给轴(x、y、z轴)驱动使能键”;门被锁紧。

三、主轴的操作

1.启动主轴

⑴输入主轴速度值

①按下“手动控制键”调用手动控制功能。

②按“T,S,M(刀具,主轴转速,辅助功能)”功能软键。

③用“光标移动键”选择“S…rpm(主轴转速)”对话窗口。

④输入主轴速度值。

⑵选择主轴旋转方向。

⑤用“光标移动键”选择“Spindle(主轴)”对话窗口。

⑥用“选择,切换键”来设置所希望的主轴旋转方向。

·顺时针(CW);

·逆时针(CCW);

·主轴停止;

·主轴定位;

·在“Stop pos(主轴定位)”对话框为主轴定位输入所希望的定位位置(单位:°)。

⑶选择操作模式

⑦旋转键锁开关切换到所希望的操作位置。

⑷打开

小心避免因使用太高的主轴转速而引起事故的危险。在开始启动主轴旋转之前:

·检查所用的刀具最大许可主轴转速。

·再检查所选择的主轴转速,如果有必要,输入新的主轴转速。

⑧按“NC 启动键”以启动主轴旋转。

根据所选的是哪一种操作模式来决定是否需要附加地按下“使能按钮”。

2.变换主轴转速

①通过按“降低主轴转速”键和“升高主轴转速”键来实现在主轴运行时变换主轴转速。

在“设置”、“手动干涉”和“扩展的手动干涉”模式下,不能升高主轴转速值到超过100%。如果你这样做,所选的高的数值将显示在屏幕上,但为了安全的原因,主轴旋转将不会快于100%的转速。

②按下“重新设置主轴转速到100%”键取消先前所选择的主轴转速变量。

3.关掉主轴

按下“主轴/进给轴(x、y、z轴)驱动禁止键”按钮。主轴立即停止旋转。

4.Jog控制

按下“以负方向运动键”并一直按着,Jog控制顺时针方向旋转。按下“以正方向运动键”并一直按着,Jog控制逆时针方向旋转。只要键被按下,主轴将一直旋转。

5.手工旋转主轴

当主轴和机床驱动被关掉时,当工作区门被打开后,可以用手旋转主轴。小心避免机床导轨和主轴运动所引起事故的危险!在接触任何零件之前总是先关掉机床驱动和主轴。为了避免损坏主轴上的刀具装夹系统,除非刀具被安装上并且被安全地夹紧,绝不启动和运行主轴。

 

附件3:  

工件装夹与对刀

一、长方体工件装夹与对刀

图1所示长方体工件,编程坐标(工件坐标)原点在长方体的顶面中心位置,长度方向为X方向,宽度方向为Y方向,高度方向为Z方向。如何把工件装夹在机床上进行加工? 

 

1.装夹与找正步骤

具体步骤如下:

(1)把虎钳装在机床上,钳口方向与X轴方向大约一致。

(2)把工件装夹在虎钳上,工件长度方向与X轴方向基本一致,工件底面用等高垫铁垫起,并使工件加工部位最低处高于钳口顶面(避免加工时刀具撞到或铣刀虎钳)。

(3)夹紧工件。

(4)拖表使工件长度方向与X轴平行后,将虎钳锁紧在工作台。

(也可以先通过拖表使钳口与X轴平行,然后锁紧虎钳在工作台上,再把工件装夹在虎钳上。如果必要可再对工件拖表检查长度方向与X轴是否平行)。

(5)必要时拖表检查工件宽度方向与Y轴是否平行。

(6)必要时拖表检查工件顶面与工作台是否平行。

图2  长方体工件基准

2.对刀

说明:寻边器对刀、Z向设定器、Z向直接碰刀对刀的方法、原理、步骤完全相同。

⑴XY方向(寻边器对刀)

①第一种方法:基准边碰数对刀

图2中长方体工件左下角为基准角,左边为X方向的基准边,下边为Y方向的基准边。通过正确寻边,寻边器与基准边刚好接触(误差不超过机床的最小手动进给单位,一般为0.01,精密机床可达0.001)。

在左边寻边,在机床控制台显示屏上读出机床坐标值X0(即寻边器中心的机床坐标)。

左边基准边的机床坐标为:

X1=X0+R;

工件坐标原点的机床坐标值为:

X=X1+a/2=X0+R+a/2;

a/2为工件坐标原点离基准边的距离。

同理:

在下边寻边,在机床控制台显示屏上读出机床坐标值Y0(即寻边器中心的机床坐标)。

下边基准边的机床坐标为:

Y1=Y0+R;

工件坐标原点的机床坐标值为:

Y=Y1+b/2=Y0+R+b/2;

b/2为工件坐标原点离基准边的距离。

②第二种方法:双边碰数分中对刀

双边碰数分中对刀方法适用于工件在长宽两方向的对边都经过精加工(如平面磨削),并且工件坐标原点(编程原点)在工件正中间的情况。

左边正确寻边,读出机床坐标XZ,右边正确寻边,读出机床坐标XY;

下边正确寻边,读出机床坐标YX,上边正确寻边,读出机床坐标YS。

则工件坐标原点的机床坐标值X、Y为:

X=(XZ+XY)/2

Y=(YX+YS)/2

⑵Z方向:可直接碰刀对刀或Z向设定器对刀。

①基准面在顶面(如图3):

顶面正确寻边,读出机床坐标Z0,则工件坐标原点的机床坐标值Z为:

Z=Z0-h

h为块规或Z向设定器的高度

②基准面在底面(如图4):

底面正确寻边,读出机床坐标Z0,则工件坐标原点的机床坐标值Z为:

Z=Z0-h+H

H为工件坐标原点离基准面(底面)的距离。

对刀完成后,把X、Y、Z值输入到G54中去(或G55、G56、G57、G58、G59,依程序所引用的代码对应 

 

二、圆柱体工件的装夹与对刀

图5所示圆柱体工件,编程坐标(工件坐标)原点在圆柱体的顶面圆心位置,左右方向为X方向,前后方向为Y方向,高度方向为Z方向。如何把工件装夹在机床上进行加工?

图5 圆形工件对刀

操作步骤如下:

1.装夹与找正

⑴把虎钳装在机床上,使钳口方向与X轴方向大约一致(最好拖平行)然后锁紧。

⑵把工件装夹在虎钳上,工件底下用等高垫铁垫起,使工件加工部位最低处高于钳口顶面(避免加工时刀具撞到或铣到虎钳)。

⑶拖表使工件高度方向与Z轴平行后夹紧工件。

⑷必要时拖表检查工件顶面与工作台是否平行。

2.对刀

⑴XY方向对刀:

寻边器双边碰数分中对刀(同长方体:寻边器双边碰数分中);

⑵Z方向对刀:(同长方体Z方向对刀)。

 

 


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