加工中心演示实验

加工中心演示实验（2学时） 一、实验目的 1、熟悉加工中心的安全操作规程。 2、熟悉加工中心的工作原理和结构。 3、掌握加工中心的常规操作方法，重点学习加工中心回零操作、自动换刀操作、手动对刀操作、工件坐标系设定、程序输入与编辑、自动加工等操作。 二、实验仪器和设备 1、VMP-32(A) 加工中心3台，VMP-40(A) 加工中心1台 2、FANUC 0i-MD 数控系统 3、气泵 三、准备材料和工具 铣刀、铝块（毛坯）、夹具（台虎钳）、毛刷、扳手、游标卡尺 四、加工中心安全操作规程 1、未经指导老师同意不得私自开机。 2、工作时要穿好工作服、女生操作机床必须戴好帽子，衣服袖口穿戴整齐。不允许戴手套操作机床，一台机床只能一个人操作。 3、请勿更改CNC系统参数或进行任何参数设定。 4、在进行数控加工中心机床操作前，应检查电压、气压、冷却、油量、润滑是否正常，油泵、油管、刀具、工装夹具等是否完好，安全保护装置是否可靠有效。 5、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，按下机床复位按钮，使处于待命状态。 6、机床启动后，先进行机械回零操作，确认机械、刀具、夹具、工件、数控参数无误，方能开始正常工作。 7、回参考点前，必须检查各轴向位置，并保证全部在参考点负向50mm以上，回零时先Z向，后X、Y向操作。 8、认真查验程序编制、参数设置、动作排序、刀具干涉、工件装夹、开关保护等环节是否完全无误，以免自动加工时造成事故，损坏刀具及相关部件。 9、要保证预设的每把加工刀具类型及编号与刀库中的一一对应。每把刀具都要确保进行了正确的对刀操作及刀径、刀长设置。 10、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屏幕中坐标位置的变化，而要观察刀具的移动。 11、在换刀中，若发现刀库即将进入主轴，而其位置不在准停位置，可迅速按“复位”键或“急停”按钮。停止刀库试运行，刀库返回。 12、在换刀中，若发现刀库已进入主轴，绝对不允许按“复位”键或“急停”按钮，不能断电，否则将损坏刀库和机床主轴。可以按“进给保持”键暂停运行，观察刀库运行情况。 13、加工中心出现报警时，要根据报警号查找原因，及时解除报警，不可关机了事，否则开机后仍处于报警状态。 14、加工过程中，关上机床防护门，谨防意外发生。若出现意外，应及时按下急停键或迅速断电，保护现场并及时上报。 15、清理切屑时应用气枪或停下主轴后用毛刷清除，不能用其它方式清理切屑。 16、工作完毕后各轴向要移至中间位置，按开机相反顺序关闭电源；应将机床导轨、工作台擦拭干净，清理切屑并做好机床的润滑工作。打扫加工中心实验室，保持实验室干净整齐。 五、加工中心工作特点及原理 加工中心，简称CNC，是由机械设备与数控系统组成的应用于加工复杂形状工件的高效率自动化机床，加工中心又叫电脑锣。加工中心备有刀库，具有自动换刀功能，是对工件一次装夹后进行多工序加工的数控机床。加工中心是高度机电一体化的产品，工件装夹后，数控系统能控制机床按不同工序自动选择、更换刀具、自动对刀、自动改变主轴转速、进给量等，可连续完成钻、镗、铣、铰、攻丝等多种工序，因而大大减少了工件装夹时间、测量和机床调整等辅助工序时间，对加工形状比较复杂，精度要求较高，品种更换频繁的零件具有良好的经济效果。 图1 加工中心原理图 六、加工中心结构及主要技术参数 VMP-32(A)立式加工中心整体结构如图2所示： 图2 VMP-32(A)立式加工中心 1、基础部件 由床身、立柱和工作台等大件组成，它们是加工中心结构中的基础部件。这些大件有铸铁件，也有焊接的钢结构件，它们要承受加工中心的静载荷以及在加工时的切削负载，因此必须具备更高的静动刚度，也是加工中心中质量和体积最大的部件。 2、主轴部件 由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零件组成。主轴的启动、停止等动作和转速均由数控系统控制，并通过装在主轴上的刀具进行切削。机床主轴动力来自装在主轴箱上的交流主轴电机，电机轴上装有带轮，通过同步齿形带传至主轴上的带轮，从而使主轴获得动力。主轴箱升降，工作台纵向移动，滑座横向移动，分别通过各坐标轴的交流伺服电机和联轴节带动滚珠丝杠，获得各自的运动。主轴部件是切削加工的功率输出部件，是加工中心的关键部件，其结构的好坏，对加工中心的性能有很大的影响。 3、数控系统（FANUC 0i-MD） 由CNC装置、可编程序控制器、伺服驱动装置以及电动机等部分组成，是加工中心执行顺序控制动作和控制加工过程的中心。 4、自动换刀装置（ATC） 加工中心与一般数控机床的显著区别是具有对零件进行多工序加工的能力，有一套自动换刀装置。刀库的移动由气缸提供，而刀库的转动则由安装在刀库上的电机提供动力，并达到分度的目的。 5、VMP-32(A)加工中心主要技术参数 X轴行程820mm Y轴行程520mm Z轴行程505mm 主轴转速50-10000rpm 工作台面积520mm×950mm 工作台载重量800kg T型槽宽18×5×100mm 工作台表面至地面距离920mm 刀库容量24把刀 最大刀具直径80mm 最大刀具直径（无相邻刀）150mm 最大刀具长度300mm 最大刀具重量8kg 换刀时间（刀对刀）7.1（2.2）秒 主轴马达7.5/11kW 七、立式加工中心MDI键盘及控制面板简介 图3 立式加工中心MDI键盘及控制面板 1、MDI键盘各个键的主要功能见表1所示： 表1 MDI键盘各个键的功能 MDI软键 功能 软键实现左侧CRT中显示内容的向上翻页；软键实现左侧CRT显示内容的向下翻页。 软键实现光标的向上移动；软键实现光标的向下移动；软键实现光标的向左移动；软键实现光标的向右移动。 实现字符的输入，点击键后再点击字符键，将输入右下角的字符。例如：点击将在CRT的光标所处位置输入“O”字符，点击软键后再点击将在光标所处位置处输入P字符；软键中的“EOB”将输入“；”号，表示换行结束。 实现字符的输入，例如：点击软键将在光标所在位置输入“5”字符，点击软键后再点击将在光标所在位置处输入“]”。 在CRT中显示坐标值。 CRT将进入程序编辑和显示界面。 CRT将进入参数补偿显示界面。 显示系统画面。 显示信息画面。 在自动运行状态下将数控显示切换至轨迹模式。 输入字符切换键。 删除单个字符。 将数据域中的数据输入到指定的区域。 字符替换。 将输入域中的内容输入到指定区域。 删除一段字符。 帮助。 机床复位。 2、机床操作面板操作键的主要功能见表2所示： 表2 机床操作面板操作键的主要功能 类型 按钮/名称 功能说明 模式选择 自动 按此按钮后，系统进入自动加工模式。 编辑 按此按钮后，系统进入程序编辑模式。 MDI 按此按钮后，系统进入MDI模式，手动输入并执行指令。 DNC 按此按钮后，系统进入DNC模式，可进行输入输出数控程序。 回原点模式 按此按钮后，系统进入回原点模式。 JOG 按此按钮后，系统进入手动模式。 增量 按此按钮后，系统进入增量模式 手轮 按此按钮后，系统进入手轮模式。 电源开 接通电源。 电源关 关闭电源。 急停按钮 按下急停按钮，使机床移动立即停止，并且所有的输出如主轴的转动等都会关闭。 主轴倍率 按此旋钮，可以调节主轴倍率。 进给倍率 按此旋钮，可以调节进给倍率。 轴向选择 选择移动轴。 手轮 手轮。 循环启动 程序运行开始；系统处于“自动运行”或“MDI”位置时按下有效，其余模式下使用无效。 循环保持 程序运行暂停，在程序运行过程中，按下此按钮运行暂停。按“循环启动”恢复运行。 单段 此按钮被按下后，运行程序时每次执行一条数控指令。 跳段 此按钮被按下后，数控程序中的注释符号“/”有效。 选择性停止 按此按钮后，“M01”代码有效。 辅助功能锁定 按此按钮后，所有辅助功能被锁定。 空运行 点击该按钮后系统进入空运行状态。 机床锁定 锁定机床，无法移动。 增量/手轮倍率 在增量或手轮状态下，按此键可以调节步进倍率。 主轴吹气 主轴吹气。 松开主轴 手动方式按下此键可进行手动夹刀。 主轴正转 控制主轴转向为正向转动。 主轴反转 控制主轴转向为反向转动。 主轴停止 控制主轴停止转动。 超程解除 在手动方式下，按此键伺服上电，再按下超程轴的相反方向键退出极限即可解除超程。 刀库正转 刀库正转。 刀库正转 刀库正转。 Z正方向按钮 手动方式下，点击该按钮主轴向Z轴正方向移动。 Z负方向按钮 手动方式下，点击该按钮主轴向Z轴负方向移动。 Y正方向按钮 手动方式下，点击该按钮主轴向Y轴正方向移动。 Y负方向按钮 手动方式下，点击该按钮主轴向Y轴负方向移动。 X正方向按钮 手动方式下，点击该按钮主轴将向X正方向移动。 X负方向按钮 手动方式下，点击该按钮主轴向X轴负方向移动 快速按钮 点击该按钮系统进入手动快速按钮。 冷却液启动键 冷却液启动。 气冷启动键 气冷启动。 八、机床准备 1、激活机床 点击“电源开”按钮，此时机床电源指示灯灯变亮。检查“急停”按钮是否松开至状态，若未松开，点击“急停”按钮，将其松开。 2、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。数控机床永远假定工件静止而刀具运动，同时规定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。加工中心Z轴可首先确定。X轴：平行工件装夹平面，并平行主切削方向。加工中心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。 3、机床回参考点 点击操作面板上的“回原点模式”，若指示灯变亮则已进入回参考点模式。先将X轴回参考点，点击操作面板上的X正方向按钮，此时X轴回参考点完成，CRT上的X坐标变为“0.000”。同样，再分别点击Y轴，Z轴正方向按钮，分别完成Y轴、Z轴回参考点。回参考点后，CRT界面如图3所示。 图 3 4、装刀 点击操作面板上的按钮，指示灯变亮，则系统转入MDI运行模式。点击MDI键盘上的键，CRT界面如图4所示。 图 4 图 5 利用MDI键盘输入“G28 Z0.00”，按键，将输入域中的内容输到指定区域。CRT界面如图5所示。点击“循环启动”按钮按钮，主轴回到换刀点。利用MDI键盘输入“T01 M06”，按键，将输入域中的内容输到指定域。点击按钮，则1号刀被装载在主轴上。 换刀装置动作顺序：主轴移动到换刀点（上位）——刀库移动至主轴箱下方——主轴箱移动到换刀点（下位）——主轴拉刀并吹气——刀库移动至原始位置。 刀库注意事项：对于换刀动作不可进行单段操作；2）在换刀过程中不可打开安全门。 5、手动操作 点击操作面板中的“手动按钮”，指示灯变亮，系统进入手动操作方式；适当的点击、、、及、、按钮，可以移动机床并控制移动方向及移动距离。点击按钮，控制主轴的转动和停止。 注：刀具切削零件时，主轴需转动。加工过程中刀具与零件发生非正常碰撞后（非正常碰撞包括刀柄与零件发生碰撞；铣刀与夹具发生碰撞等），系统弹出