实训(二) 华中世纪星教学型数控铣床的对刀操作及基本编程

实训(二) 华中世纪星教学型数控铣床的对刀操作及基本编程

一．实验目的

1） 掌握数控铣床手动试切法对刀的工作原理及基本步骤；

2） 掌握加工零件的对刀操作，了解用G92与G54~G59指令对刀操作的异同点；

3） 编制铣平蜡模上表面的加工程序，掌握在HNC-21M 数控铣系统输入该程序进行校

验、仿真和自动加工的基本操作。

二．实验设备和工具

1）华中世纪星（HNC-21M ）数控系统的ZJK7532A 立式钻铣床

2）蜡模：180×120×50

3）圆柱铣刀φ12一把

三．数控铣床手动试切法对刀的基本原理

数控机床的机床坐标系是唯一固定的，CRT 显示的是切削刀刀位点的机床坐标，但为计算方便和简化编程，在编程时都需设定工件坐标系，它是以零件上的某一点为坐标原点建立起来的X-Y-Z 直角坐标系统。因此，数控铣床对刀的实质是确定随编程变化的工件坐标系程序原点（工件零点）的机床坐标。

程序原点应尽量选在工件顶面，以提高被加工零件的加工精度。如图2—1，对于坐标尺寸标注的零件，程序原点应该设在尺寸标注的基准点。如图2—2，对于对称标注的零件，程序原点应该设在对称中心线或圆心上。

确定方形工件程序原点的机床坐标的方法：

1） 方形工件，程序原点在顶面中心，毛坯四侧有较多的加工余量，粗略对齐

方法：先用直尺和划针在毛坯表面划出方形对角线的交点，机床回零，主轴正转，用点动＋步进方式，让铣刀中心在X 、Y 、Z 三个方向大致对准毛坯顶面对角线交点，则此时CRT 显示的坐标为程序原点的机床坐标。

2）方形工件，程序原点在方形顶面的一个角点，如左角点A ，毛坯四侧有较多的加工余量，准确对齐

方法：机床回零→主轴正转→将刀具下降到低于蜡模上表面处→Y 方向手动控制刀具边缘从工件前端移动切入工件左侧面，记录CRT 显示不变的X 坐标→X 方向手动控制刀具边缘从工件左端移动切入工件前侧面，记录CRT 显示不变的Y 坐标→Z 方向手动控制刀具底部接触蜡模上表面，从CRT 读取Z 坐标并记录→根据记录的X 、Y 、Z 坐标，计算出程序原点A 的机床坐标，即X A ＝X+R ；Y A =Y+R ；Z A =Z （R 为铣刀半径）。

如程序原点在右角点B ，基本步骤类似，但X B ＝X-R ；Y B =Y-R ；Z A =Z （R 为铣刀半径）。

图2—2

图2－1

3）方形工件，程序原点在顶面中心A ，工件四侧已加工，准确对齐

方法：机床回零→主轴正转→将刀具下降到低于蜡模上表面处→Y 方向手动控制刀具边缘从工件前端移动切入工件左侧面，记录CRT 显示的不变的X 1坐标；退刀，Y 方向手动控制刀具边缘从工件前端移动切入工件右侧面，记录CRT 显示的不变的X 2坐标→X 方向手动控制刀具边缘从工件左端移动切入工件前侧面，记录CRT 显示的不变的Y 1坐标，退刀，X 方向手动控制刀具边缘从工件左端移动切入工件后侧面，记录CRT 显示的不变的Y 2坐标→Z 方向手动控制刀具底部接触蜡模上表面，从CRT 读取Z 坐标并记录→根据记录的X 、Y 、Z 坐标，计算出程序原点A 的机床坐标，即X A ＝X 1+ X 2；Y A =Y 1+Y 2；Z A =Z

4）圆形对称工件，程序原点在顶面中心

对于对称工件可按图2—3的顺序，移动X 轴或

Y 轴，通过刀具与工件外表面接触，此时按F9—F3

—F4（相对坐标系）—F5（相对值零点）—Y 。然后

返回，向相反的对面外表面接近，记录位置数据，提高刀具，返回两表面距离的1/2处的中心位置。回零，反复几次，定中心结束。然后Z 轴对刀，使刀具中心与编程工件坐标原点重合。此时再将坐标系设为机床坐标系，并记录X 、Y 、Z 轴的坐标数据。

四．数控铣床手动试切法对刀的基本步骤

（一） G92 X αY βZ γ指令对刀

要点：自动加工程序前，铣刀要求一定要准确停在程序起点位置。

方法一：1）根据上述的步骤，确定程序原点的机床坐标；再根据程序原点的机床坐标计算出程序起点H （对刀点）的机床坐标X H ＝X A +α；Y H =Y A +β；Z H =Z A +γ

2）用MDI 功能，运行G53 X H Y H Z H ，将刀具自动移动到对刀点。

方法二：1）根据上述的步骤，确定程序原点的机床坐标；用点动＋步进方式，将铣刀中心对齐程序原点；

2）用MDI 功能，运行G91 G00 X αY βZ γ，将刀具自动移动到对刀点。

（二） G54~G59指令对刀

要点：自动加工程序前，需要将程序原点的机床坐标输入到数控系统软件的坐标系中。

方法：根据上述步骤，确定了程序原点的机床坐标后，

(1) 在MDI 功能子菜单下按F3 键，进入坐标系手动数据输入方式，图形显示窗口首先显示G54坐标系数据。

(2) 按Pgdn 或Pgup 键选择要输入的数据类型，G55、G56、G57、G5、G59坐标系，当前工件坐标系的偏置值(坐标系零点相对于机床零点的值)，或当前相对值零点。

(3) 如图2－3 所示，在MDI 命令行输入所需程序原点的机床坐标，如X_ Y_ Z_，并按Enter 键,将设置G54坐标系的X 、Y 、Z 偏置。

(4) 若输入正确，图形显示窗口相应位置将显示修改过的值；否则原值不变。

注意：

编辑的过程中在按Enter 键之前按Esc 键可退出编辑，但输入的数据将丢失系统将保持原值不变。

(5) 将机床工作方式设为自动方式，按下循环启动键，则软件界面右侧的工件坐标零点显示的数据与输入的数据一致。

B

图2－3 MDI方式下的坐标系设置

五、实验内容

1）根据HNC－21M数控系统的程序格式，编制铣平蜡模（180×120×50）顶面的加工程序，加工深度依蜡模顶面被铣削的深度而定。

参考程序1：

％1000

G92 X0 Y0 Z50;程序原点在方形顶面的左角点, 铣刀直径φ12

M03 S1000

G90 G00 Z2

G01 Z-2 F300; 加工深度依蜡模顶面被铣削的深度而定，这里定为切入2mm

M98 P2000 L6

G90 G01 Z2 F500

G00 Z50

X0 Y0

M05

M30

%2000

G91 G01 X180 F300

Y10

X-180

Y10

M99

参考程序2

%1000; Z切1次主程序形式1

g92 x0 y0 z50；程序原点在顶面对角中心，铣刀直径φ10

g17 g21 m03 s1000

g90 g43 g00 z2 h01

#50=180：蜡块长度变量

#51=120；蜡块宽度变量

#52=8；Y向行间距变量

＃54＝0；宽度初始值

g01 x0 y[-#52] f300

g01 z-2；Z向切入2mm