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系统数控铣床的基本操作

时间:2023-03-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:在利用机床手动铣削时,需对机床主轴进行手动操作。在此之前应在MDI操作画面上,将机床主轴转速值存入在机床系统外的存储器中方可在机械操作面板主轴正、反转按键上操作。MDI方式适用于简单的测试操作,所编制的程序将不保留在存储器内。在XK714B数控铣床进行零件加工时,编程是以主轴的中心线,而实际刀具是有半径的,所以在铣削零件时必须使用半径补偿。其对刀准确性将直接影响零件的加工精度。

1.开机

机床开机之前应先接通380V三相交流电源。然后按下CNC启动按钮后等待系统正常后即可进行操作。

在机床通电后,CNC装置尚未出现位置显示或报警画面之前,不得按MDI面板上的任何按键。如按下这其中的任何键,可能使CNC装置处于非常状态或有可能引起机床误动作。

2.手动操作

XK714B数控铣床的手动操作包括以下五种:

1)手动返回参考点(机械坐标零点)

启动机床执行具体运行之前,都必须进行手动返回参考点。这是为了使机床系统能够进行复位,找到机床坐标(即机械坐标)的坐标值全部为零点。

具体操作步骤:

(1)将方式选择旋转到手动回零。

(2)按点动按钮正方向之前旋转选择返回的坐标轴(一般先选择Z轴)。

(3)持续按下正方向按钮,直到该选择返回轴的回零结束灯亮。其他各轴按上述同样步骤操作即可。

注意:手动返回参考点之前,一定要将机械坐标画面调出,并使机械坐标上X、Y和Z各轴坐标值都必须为负值(即-50.000mm以上)。只有在这种情况下才可进行返回参考点的操作。

2)手动连续进给和快速进给

在JOG方式中,持续按下操作面板上的进给轴及其方向选择按键,会使刀具沿着该轴所选方向连续移动,旋转快速进给旋钮会使刀具沿着所选轴快速移动。

具体操作步骤:

(1)将方式选择旋钮旋转到手动进给(或快速移动)位置上。

(2)通过进给轴和方向选择按键,选择移动的轴和方向。

(3)点动方向按键,并注意运动方向。

(4)其他各轴的移动按上述步骤操作即可。

3)手轮进给(手摇脉冲发生器)

在手轮进给方式中,刀具可以通过旋转机床操作面板上的手摇脉冲发生器与电子倍率修调进行微量移动,在设定工件坐标系时,可使用手轮进给轴选择开关,选择要移动的轴进行精确定位。

具体操作步骤:

(1)将方式选择按钮旋转到手轮进给位置上;

(2)旋转轴向选择开关选择所要移动的轴;

(3)将手轮进给倍率旋转到所需移动的倍率位置;

(4)旋转手轮以对应刀具移动方向;

(5)其他各轴按上述步骤操作即可达到要求。

4)主轴手动操作

在利用机床手动铣削时,需对机床主轴进行手动操作。在此之前应在MDI操作画面上,将机床主轴转速值存入在机床系统外的存储器中方可在机械操作面板主轴正、反转按键上操作。

5)冷却泵启停操作

在进行手动铣削时,需要手动启动机床冷却泵开关,在JOG状态下开启或关闭冷却液。

3.自动运行操作

用编程程序运行CNC机床称为自动运行。

1)内存运行

程序事先存储到存储器中。当选择了这些程序中的一个并按下机床操作面板上的循环启动按钮后,启动自动运行。在自动运行中,机床操作面板上的进给暂停按钮按下后,自动运行被临时中止。当再次按下循环启动按钮后,自动运行又重新进行。当MDI面板上的复位键被按下后,自动运行被中止,并进入复位状态。

2)MDI运行

在MDI方式中,通过MDI面板,可以编制最多四行的程序并被执行。程序格式与通常程序一样。MDI方式适用于简单的测试操作,所编制的程序将不保留在存储器内。

具体操作步骤:

(1)将方式选择按钮旋转在“MDI”的位置。

(2)按下“PROG”程序显示键,使屏幕显示“MDI”程序画面。

(3)输入简单测试程序。

(4)按下循环启动按键,即进入MDI运行。

4.程序的输入编辑

在编制零件加工程序之后,将加工程序输入到机床系统内存储器中进行编辑,编辑操作包括插入、修改、删除、字的替换和程序号的检索、字检索、地址检索等,这是在程序编辑之前的必要操作。(注意:该步骤仅在EDIT方式中进行)

具体操作步骤:

(1)将方式选择开关旋转到编辑位置。

(2)按下程序键,使屏幕显示程序画面。

(3)按下DIR章节软键,显示程序目录。

(4)输入地址O,并接着输入程序号(4位数字),按下插入键,此时程序号码被输入到程序目录上,屏幕显示则转换成程序画面。

(5)按下EOB(程序段号),插入后即可将编制好的程序输入到系统的内存储器中进行编辑。

5.刀具补偿

在XK714B数控铣床进行零件加工时,编程是以主轴的中心线,而实际刀具是有半径的,所以在铣削零件时必须使用半径补偿。补偿功能代码是D_,就是刀具半径补偿代码号。

具体操作步骤:

(1)方式选择开关在任何位置均可;

(2)按下键OFFSET或软键,使屏幕显示刀具补偿画面;

(3)将光标移到要设定或改变补偿的位置上;

(4)输入设定的值和要修改的补偿值;

(5)按下输入键,刀具的补偿值或修改值即显示在光标停留的位置上。

6.对刀

对刀的目的就是确定工件坐标系(G54~G59)与机床坐标系之间的空间位置关系,并将对刀数据输入到相应的参数设置中。其对刀准确性将直接影响零件的加工精度。

1)工件坐标系(G54~G59)

一般数控机床可以预先设定6个(G54~G59)工件坐标系,在加工之前,对程序中相应的工件坐标系进行预设,这样程序执行时控制系统就会自动把工件坐标系与机床原点发生偏置。如图3-3所示,工件中心上表面为G54工件坐标系,其相对于机床原点坐标值为(-461,-210,-420)。

图3-3 G54工件坐标系

2)对刀

根据现有条件和加工精度要求选择对刀方法,可采用试切法对刀、寻边器对刀、机内对刀仪对刀、自动对刀等。其中试切法对刀精度较低,加工中常用寻边器对刀,效率高,能保证对刀精度。

(1)试切法对刀

具体操作步骤:

①在机床夹具上安装工件。装夹时,工件的四个侧面都应预留出试切位置。

②安装试切刀具。

③在“手动输入”下,输入S600M3指令,按循环启动按钮。此步骤一般在开机第一次运行机床时使用。不然直接按主轴正转按钮,启动主轴旋转。

④在“手轮连续”方式下,快速移动工作台和主轴,让铣刀靠近工件的左侧上方适当位置(见图3-4中①)。

⑤在手持盒上选择Z轴,使主轴下降到工件上表面下方5~10mm处(见图3-4中②)。

图3-4 试切法对刀示意图

⑥选择手持盒上X轴,移动工作台(见图3-4中③)。当刀具快接近工件侧面时,选择倍率为×10或×1,转动手摇脉冲发生器,使刀具慢慢接触到工件。当工件侧面有微量切屑飞出或有切削声音发出时(也可以在刀具侧面的工件上贴一小片浸了切削液或油的薄纸片,纸片厚度可以用千分尺测量,当刀具接触纸片时纸片移动),停止手摇脉冲发生器的进给,按位置显示按钮,再按“综合”软键,记下“机床坐标”中的X坐标值,如X左机=-441.000。

⑦Y轴不动,抬起刀具至工件上表面之上,快速移动X轴,让刀具靠近工件右侧。然后按上一操作步骤得到工件右侧的X机床坐标值,如X右机=441.000。

⑧按X轴操作方法完成Y轴的对刀,得到Y前机和Y后机机床坐标值。

⑨Z向对刀。手持盒选择Z轴,快速移动刀具于工件上表面某处(要切除的表面),接近工件表面时,选择较小进给倍率(选择倍率×10或×1挡),当发生切屑或观察到工件表面切出圆时(也可以在刀具正下方的工件上贴一小片浸了切削液或油的薄纸片,当刀具接触纸片时纸片转动或移动)停止手摇脉冲发生器的进给,记下此时的Z轴机床坐标值,即Z工机。

若使用薄纸片进行辅助对刀,在得到的机床坐标值基础上应增加一个纸片厚度,以提高对刀精度。

(2)寻边器对刀

用寻边器对刀只能确定X轴、X轴方向的机床坐标值,而Z轴方向只能通过刀具或刀具与Z轴设定器(见项目四)配合来确定。如图3-5所示为使用光电式寻边器在1~4这四个位置确定X轴、Y轴方向的机床坐标值;在5这个位置用刀具确定Z轴方向的机床坐标值。图3-6所示为使用偏心式寻边器在1~4这四个位置确定X轴、Y轴方向的机床坐标值;在5这个位置用刀具确定Z轴方向的机床坐标值。

图3-5 光电式寻边器对刀

图3-6 偏心式寻边器对刀

使用光电式寻边器时(主轴做50~100(r/min)的转动),当寻边器Sφ10mm球头与工件侧面的距离较小时,手摇脉冲发生器的倍率旋钮应选择“×10”或“×1”,且一个脉冲、一个脉冲地移动,到出现发光或蜂鸣时应停止移动,且记录下当前位置的机床坐标值或相对坐标清零。在退出时应注意其移动方向,如果移动方向发生错误会损坏寻边器,导致寻边器歪斜而无法继续准确使用。一般可以先沿“+Z”移动退离工件,然后再做X轴、Y轴方向移动。使用光电式寻边器对刀时,在装夹过程中就必须把工件的各个面擦干净,不能影响其导电性。

使用偏心式寻边器的对刀过程见图3-7。图3-7(a)所示为偏心式寻边器装入(主轴没有旋转时)。图3-7(b)所示为主轴旋转时(转速为200~300r/min)。转速不能超过350 r/min以上,否则会在离心力的作用下把偏心式寻边器中的拉簧拉坏而引起偏心式寻边器损坏。寻边器的下半部分在内部拉簧(图3-8)的带动下一起旋转,在没有到达准确位置时出现虚像。图3-7(c)所示为移动到准确位置后上下重合,此时应记录下当前位置的机床坐标值或相对坐标清零。图3-7(d)所示为移动过头后的情况,下半部分没有出现影像。初学者最好使用偏心式寻边器对刀,因为移动方向发生错误不会损坏寻边器。另外在观察偏心式寻边器的影像时,不能只在一个方向观察,应在互相垂直的两个方向进行。

图3-7 偏心式寻边器对刀过程

7.工件坐标系设置

1)坐标值数学处理

在对工件坐标系进行设置前,应对对刀所得的机床坐标系进行数值处理。

(1)工件坐标系原点与工件对称中心重合。如图3-9所示,当工件坐标系原点与工件对称中心重合时,工件坐标系原点的机床坐标值按以下计算公式计算。

图3-8 偏心式寻边器内部结构

(2)工件坐标系原点与工件对称中心不重合。如图3-9所示,当工件坐标系原点与工件对称中心不重合时,工件坐标系原点的机床坐标值按以下计算公式计算。

上式中a、b前的正、负号的选取如表3-2所示。

表3-2 不同位置a、b符号的选取

(3)只对工件两侧面对刀时,工件坐标系原点的确定。如图3-10所示,如果只对工件两侧面对刀,工件坐标系原点的机床坐标值按以下计算公式计算。

本公式只针对如图3-10所示的对刀情况,对其他侧面对刀可参考计算。

图3-9 数值处理关系(一)

图3-10 数值处理关系(二)

2)工件坐标系的设置操作

(1)任何方式下,按“偏置/参数设置”按钮,再选择“工件坐标系”软键,都可进入如图3-11所示的工件坐标系设置界面,按翻页按钮可进行其余界面的切换。

(2)按上、下光标按钮移动光标到所需设置的位置。如设定G54工件坐标系X轴坐标,把光标移动到如图3-11所示的相应位置上。

(3)把计算得到的X工机、Y工机、Z工机输入到G54~G59所要设置的工件坐标系。如输入X-391数值,按“输入”按钮完成数值的输入。

图3-11 工件坐标系设置画面

8.程序模拟检测或试运行操作

在零件程序编辑完成后,并运行人为目测检查认定无编辑错误后,利用机床的模拟刀具轨迹图形检测程序或利用试运行单段功能做最后的检测。

1)模拟检测的操作

(1)调出程序编辑窗口和所需加工零件的程序,将光标停留在程序名上;

(2)将方式选择开关旋转在自动位置上;

(3)按下CUSTOM/GRAPH功能键,并按下“图形”键,使屏幕显示模拟画面;

(4)将机床锁定开关锁定;

(5)按下循环按钮,即可通过观察屏幕上的刀具轨迹,检查程序的加工全过程。

2)程序试运行的操作

(1)调出程序,将光标停留在程序名上,并按下检索键;

(2)将方式选择开关旋转在自动位置上;

(3)放开机床锁定开关,并将程序单段运行开关打上;

(4)按下循环启动键,开始进入自动运行。当程序执行完一段后,自动运行停止,再次按下循环启动键,自动运行功能再次启动运行。如此循环,程序一段一段执行,直到程序执行结束。

9.自动加工操作

当工件程序经编辑存入CNC中,并经模拟或试运行检测无编辑语法错误时,将机床锁定放开和单段运行开关断开,并进行机床回零操作后,按下循环启动按钮,开始进行工件程序的自动运行。

需要注意的是,当零件程序进入自动运行前,应进行回零操作,以消除机械位置与系统内的数值的误差。在进入自动运行加工过程中,不得进行其他操作,以免出现机床与系统故障或机床加工事故。

三、数控铣削加工实例

如图3-12所示的零件,其毛坯直径为100mm×80mm×30mm的方形坯料,材料为45钢,且底面和四个轮廓面均已加工好,要求在数控铣床上加工型腔,编写其数控加工程序。

图3-12 型腔零件

1.确定零件的定位基准

选定零件坯料底面为定位基准。

2.确定装夹方案

采用机用平口虎钳夹持。

3.确定加工顺序和进给路线

根据铣削加工特点,加工顺序按行切法、顺铣、由上到下层进行的原则确定。

4.刀具选择

选用φ10mm的立铣刀粗铣、精铣型腔。

5.数值计算

(1)计算步距。

(2)设置刀具补偿值,精加工余量在编程时不需考虑,只需在刀具半径补偿值中增加一个精加工余量即可。

(3)走刀路线设计,如图3-13所示。

图3-13 走刀路线设计

6.切削用量选择

(1)背吃刀量的选择:铣削轮廓选ap=5mm。

(2)主轴转速的选择:铣外圆和圆弧时为1000r/min。

7.切削液的选择

采用乳化液冷却。

8.确定工件坐标系、对刀点和换刀点

根据基准重合原则,确定以工件底面几何中心O为工件原点,建立G54工件坐标系。采用手动试切对刀方法把O点作为对刀点。

9.确定工艺方案

(1)粗铣型腔侧面和精铣底面。

(2)精铣型腔侧面(精加工余量0.75mm)。

10.加工程序(见表3-3)

表3-3 加工程序

续表3-3

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