3.3 数控综合实训
实训任务一 HNC－21系统数控车床控制面板基本操作的综合实训
一、实训目的
（1）熟悉数控车床开机、关机步骤，了解操作面板及控制面板各按键的作用及使用方法。
（2）掌握数控程序的输入、编辑、修改、调用、新建程序的输入与循环启动等方法。
二、实训要求
（1）每个学生能独立完成数控车床的基本操作。
（2）按实训的顺序要求，进行每个模块的考核，只有在完成前面模块的基础上才允许进行后面模块的实训。
（3）在实训过程中，应遵守数控实训车间安全管理规定，遵守数控机床教学安全操作规程，有问题及时询问指导老师。
三、实训条件
实训条件：华中数控世纪星HNC－21系统数控车床。
四、实训的具体步骤与详细内容
（1）数控车床开机。
（2）熟悉操作面板上的布局及各按键的含义与基本操作。
（3）机床的复位与回零操作。
由于系统关机时，已按下操作面板上的【急停】开关，系统上电进入软件操作界面时，系统的工作方式为“急停”，为控制系统运行，需左旋并拔起操作面板的【急停】按钮使系统复位。机床复位后应建立机床坐标系，通过各轴回参考点（回零）操作来建立，步骤在3.2.1中已有详细说明。
注意：①在每次电源接通后，必须先完成各轴的返回参考点操作，然后再进入其他运行方式，以确保各轴坐标的正确性；②在回参考点前，应确保回零轴位于参考点的“回参考点方向”相反侧（如X轴的回参考点方向为负，则回参考点前，应保证X轴当前位置在参考点的正向侧），否则应手动移动该轴直到满足此条件；③在回参考点过程中，若出现超程，请按住控制面板上的【超程解除】按键，向相反方向手动移动该轴使其退出超程状态。
（4）点动移动操作及进给修调。
将控制面板上的工作方式变成“手动”方式，系统处于点动运行方式，在手动状态可以对刀位进行粗调定位。用手按住【－X】或【＋X】、【－Z】或【＋Z】键将产生连续的移动，若同时按下方向键区中间的黄色快进键，将以快进速度移动刀架；松开X或Z方向按键（指示灯灭），手动轴即减速直至停止。
在点动进给时，进给速率为系统参数的“最高快移速度”的三分之一乘以进给修调选择的进给倍率（5%、10%、30%、50%、70%、100%）。点动快速移动的速率为系统参数的“最高快移速度”乘以快速修调选择的快移倍率。
（5）增量方式与倍率选择。
将控制面板上的工作方式旋钮对齐“增量”方式，通过增量移动，可以对刀位进行精确定位。半径编程步进操作时，X、Z方向步进移动量的读数规则如下：选择×1000、×100、×10、×1的倍率分别表示刀架移动1 mm、0.1 mm、0.01 mm、0.001 mm；直径编程步进操作时，X方向步进移动量的读数规则如下：用手转动倍率修调键，×1000、×100、×10、×1分别表示刀架移动2 mm、0.2 mm、0.02 mm、0.002 mm；Z方向的移动量与相应半径编程步进操作的移动量相同。根据所需定位点的机床坐标值，确定合适的修调倍率后，步进点按X、Z轴的正向或负向按键正确的次数后，可对刀位点进行精确定位。例如，可练习将刀架位于CRT显示机床坐标（－100，－100）处（直径编程）。
（6）刀位转换操作。
在手动状态下，通过【刀位转换】按键来选择自己所需要的刀。按一下此键，指示灯变黄色，刀架转动一定角度，松开即灭。
（7）MDI（手动数据输入）运行操作。
在主菜单下按【F4】（MDI方式）键，进入MDI功能子菜单。在MDI功能子菜单下按【F6】键，进入MDI运行方式，如图3－24所示。
图3－24 MDI运行方式
MDI运行：这时可以从NC键盘输入并执行一个G代码指令段，即“MDI运行”。
注意：自动运行过程中，不能进入MDI运行方式，可在进给保持后进入。
MDI输入的最小单位是一个有效指令字。输入一个MDI运行指令段可以有下述两种方法：
①一次输入，即一次输入多个指令字的信息；
②多次输入，即每次输入一个指令字信息。
例如，要输入“G00 X100 Z100”MDI运行指令段，可以直接输入“G00 X100 Z100”并按【Enter】键，显示窗口内关键字G、X、Z的值将分别变为00、100、1000；也可先输入“G00”并按【Enter】键，显示窗口内将显示大字符“G00”，再输入“X100”并按【Enter】键，然后输入“Z100”并按【Enter】键，显示窗口内将依次显示大字符“X100”、“Z100”。
在输入命令时，可以在命令行看见输入的内容，在按【Enter】键之前，发现输入错误，可用【BS】键和光标移动键进行编辑；按【Enter】键后，系统若发现输入错误，会提示相应的错误信息。在输入完一个MDI指令段后，在自动方式或单段方式下按一下操作面板上的【循环启动】键，系统即开始运行所输入的MDI指令。如果输入的MDI指令信息不完整或存在语法错误，系统会提示相应的错误信息，此时不能运行MDI指令。在运行MDI指令段之前，如果要修改输入的某一指令字，可直接在命令行上输入相应的指令字符及数值。例如，在输入“X100”并按【Enter】键后，希望X值变为109，可在命令行上输入“X109”并按【Enter】键。在输入MDI数据后，按【F7】键可清除当前输入的所有尺寸字数据（其他指令字依然有效），显示窗口内X、Z、I、K、R等字符后面的数据全部消失。此时可重新输入新的数据。在系统正在运行MDI指令时，按【F7】键可停止MDI运行。
（8）超程与超程解除。
在伺服轴行程的两端各有一个极限开关，作用是防止伺服机构碰撞而损坏。每当伺服机构碰到行程极限开关时，就会出现超程。当某轴出现超程（“解除超程”指示灯亮）时，系统视其为紧急停止，要退出超程状态，可进行如下操作：
①置工作方式为“手动”或“手摇”方式；
②一直按压【超程解除】按键；
③在手动或手摇方式下，使该轴向相反方向退出超程状态；
④松开【超程解除】按键。
若显示屏上运行状态栏“运行正常”取代了“出错”，表示恢复正常，可以继续操作。
注意：在操作机床退出超程状态时务必注意移动方向及移动速率，以免发生撞机。
（9）急停操作。
在自动加工过程中，操作者若发现异常现象，可按下红色的【急停】键，则机床主运动、进给运动全部停止；若要解除急停报警，只需轻轻旋转【急停】键复位，切忌用力向上拔出【急停】键，否则该键易被拉断。
（10）主轴控制。
在手动方式下，按一下【主轴正转】按键（指示灯亮），主轴电动机以手动换挡设定的转速正转，直到按压【主轴停止】或【主轴反转】按键后停止动作。在手动方式下，按一下【主轴反转】按键（指示灯亮），主轴电动机以机床参数设定的转速反转，直到按压【主轴停止】或【主轴主转】按键后停止动作。在手动方式下，按一下【主轴停止】按键（指示灯亮），主轴电动机停止运转。
注意：【主轴正转】、【主轴反转】、【主轴停止】这几个按键互锁，即按下其中一个键（指示灯亮），其余两个键会失效（指示灯灭）。在手动方式下，可用【主轴点动】按键点动转动主轴。
（11）输入并编辑加工程序（见3.2.5节）。
例：%1010
T0101
S500 M03
G00 X80 Z2
G80 X60 Z－80 F1.3
X50
X40
X30
G00 X100 Z100
M30
具体操作步骤如下。
①选择【F2】“程序编辑”功能，然后在子菜单中选择【F1】“文件管理”，再选择“新建文件”，在屏幕下方输入新文件名，如图3－25所示。
图3－25 输入新文件名
②文件名输入后按【Enter】键，程序名出现在上方，可以直接用键盘或右边数字和字母键输入程序。
③选择【F4】“保存文件”。
④如果发现程序编写有误，可以选择【F2】“选择编辑程序”，选择正在加工的程序，可以通过右边的光标移动按键将光标移动到所需要修改的地方，修改完成后再按【保存】，即修改成功。
（12）加工程序的轨迹校验。
注意：校验运行时，机床不动作；为确保加工程序正确无误，请选择不同的图形显示方式来观察校验运行的结果。
（13）程序的自动加工。
经实验指导老师确认已校验的程序正确后，方能进行自动加工。将控制面板上的工作方式旋钮对齐“自动”方式，系统处于自动运行方式，在自动加工状态下，选择加工程序后再按一下【循环启动】键，就可进行自动加工。在自动加工期间，可分别进行程序单段、进给保持、取消运行、急停、复位等操作练习。在操作面板上将加工方式旋钮转向“单段运行”位置，系统处于单段自动运行方式，程序控制将逐段执行。按一下【循环启动】按键，运行一程序段，机床运动轴减速直至停止，刀具、主轴电动机停止运行，再按一下【循环启动】按键，又执行下一程序段，执行完后又再次停止。在自动运行状态下，按一下机床控制面板上的【进给保持】按键，则暂停程序运行，并保留当前运行程序的模态信息。在自动运行暂停状态下，按一下机床控制面板上的【循环启动】按键，系统将从暂停前的状态重新启动，继续运行。在程序运行的过程中，需要中止运行，可在程序运行子菜单下按【F7】（停止运行）键，再按【Y】键则中止程序运行，同时卸载当前运行程序的模态信息。程序在非程序起点位置中止运行后，如要重新运行，需要重新对刀，并选择加工程序从程序头重新启动运行。
（14）数控车床的维护与保养。
对数控车床进行维护保养的目的是延长其机械部件的磨损周期，延长器件的使用寿命，保证车床长时间稳定可靠的运行。一般需对数控车床的润滑系统、传动系统、数控系统、电器系统、防护系统等部分进行日常维护。维护保养要定时、定期，贵在坚持，责任到人。特别要求开机时要给机床运动部位加润滑油，实习结束前，应将机床床面彻底打扫干净，并再加润滑油。
（15）数控车工的安全文明生产知识。
操作员必须仔细阅读数控系统的说明书，熟悉车床的操作规程。为了确保安全文明生产，除严格遵守普通车床的安全操作规程外，在操作数控车床时特别应注意以下几点。
①编好程序后，首先应空运行一次，确保走刀路径、进刀量、速度的正确，然后单段试加工以确保无误。
②遇到紧急情况时，应迅速按下红色【急停】按钮，使机床立即停止运动。事故处理完毕，旋转【急停】按钮，会解除被关闭的功能，但所有输出功能必须重新启动。
③如果超程，系统会显示超程报警，刀具运动停止，此时在手动方式下，使刀具向反方向移动，同时按下【超程解除】按键，可解除超程报警。
④当数控系统报警时，操作员不必惊慌，可查阅操作说明书进行处理。如解除不了，可请维修人员支援。注意对异常情况要及时处理，以防发生意外。
⑤切记不要用硬物和脏手触碰面板，以防弄破面膜，使杂物和水进入；也不要太用力点按按键，以防按键操作失灵。
⑥未经老师允许、未经杀毒处理不许擅自带软盘上机。
⑦在未经老师确认程序正确无误之前，严禁弹起操作面板上已按下的【机床锁住】键。
⑧在上电和关机之前应按下【急停】按钮，以减少设备电冲击。
⑨下课前，应将机床、地面打扫干净，经老师检查设备完好及打扫卫生合格，并已登记好工位记录本后，才允许离开现场。
（16）关机步骤。
①按下控制面板上的【急停】按钮，断开伺服驱动系统的电源。
②断开数控电源。
③断开机床电源。
实训任务二 HNC－21系统数控铣床控制面板基本操作的综合实训
一、实训目的
（1）了解数控铣床的基本操作：启动、停止、回参考点、手动进给、手轮进给、MDI运行、程序编辑和管理。
（2）熟悉数控铣床系统界面。
二、实训要求
（1）每个学生能独立完成数控铣床的基本操作。
（2）按实训的顺序要求，进行每个模块的考核，只有在完成前面模块的基础上才允许进行后面模块的实训。
（3）在实训过程中，应遵守数控实训车间安全管理规定，遵守数控机床教学安全操作规程，有问题及时询问指导老师。
三、实训条件
实训条件：华中数控世纪星HNC－21系统数控铣床。
四、实训的具体步骤与详细内容（同车床）
（1）电源接通前后检查工作。
（2）回零操作。
（3）主轴的操作：主轴的启动与停止；主轴的点动。
（4）手摇轮进给操作。
（5）机床急停操作。
（6）程序的输入、检查与修改。
实训任务三 HNC－21系统数控车床试切对刀基本操作的综合实训
一、实训目的
（1）掌握游标卡尺、千分尺的使用方法。
（2）掌握车刀和工件的安装方法。
（3）掌握数控车床的对刀操作及步骤。
（4）培养良好的职业道德及操作规范。
二、实训要求
（1）每个学生能独立完成数控车床的对刀操作。
（2）按实训的顺序要求，进行每个模块的考核，只有在完成前面模块的基础上才允许进行后面模块的实训。
（3）在实训过程中，应遵守数控实训车间安全管理规定，遵守数控机床教学安全操作规程，有问题及时询问指导老师。
三、实训条件
实训条件：华中数控世纪星HNC－21系统数控车床、游标卡尺、外圆车刀、螺纹刀、坯料若干。
四、实训的具体步骤与详细内容
（1）机床复位，回参考点。
（2）安装毛坯。
（3）安装刀具：选定一把刀添加到刀架上，转到加工位置后确定。可以根据自己加工的需要添加刀具，选择所需的刀具类型。
（4）采用试切法进行对刀，具体过程参考3.2.3。
（5）选择程序，进行加工。
注意事项：操作数控车床时应确保安全，包括人身和设备的安全；禁止多人同时操作一台机床；禁止让机床在同一方向连续“超程”。工件和刀具要夹紧、夹牢；选择换刀时，要注意安全位置。
实训任务四 HNC－21系统数控铣床试切对刀基本操作的综合实训
一、实训目的
（1）掌握游标卡尺、千分表的使用方法。
（2）掌握铣刀和工件的安装方法。
（3）掌握数控铣床的对刀操作及步骤。
（4）培养良好的职业道德及操作规范。
二、实训要求
（1）每个学生能独立完成数控铣床的对刀操作。
（2）按实训的顺序要求，进行每个模块的考核，只有在完成前面模块的基础上才允许进行后面模块的实训。
（3）在实训过程中，应遵守数控实训车间安全管理规定，遵守数控机床教学安全操作规程，有问题及时询问指导老师。
三、实训条件
实训条件：华中数控世纪星HNC－21系统数控铣床、方形或圆形坯料若干、立铣刀、键槽铣刀、游标卡尺、千分表等。
四、实训的具体步骤与详细内容
（1）机床复位，回参考点。
（2）安装毛坯。
（3）安装刀具：选定一把刀添加到主轴上，可以根据自己的需要添加刀具，选择所需的刀具类型。
（4）采用试切法进行对刀，具体过程参考3.2.4。
（5）选择程序，进行加工。
注意事项：操作数控车床时应确保安全，包括人身和设备的安全；禁止多人同时操作一台机床；禁止让机床在同一方向连续“超程”。工件和刀具要夹紧、夹牢；选择换刀时，要注意安全位置。
【思考题】
3－1 数控车床、铣床坐标轴及正负方向是如何规定的？
3－2 机床回零的主要作用是什么？
3－3 试说明机床零点、机床参考点、编程零点、刀位点的含义及它们之间的关系。
3－4 简述数控车床、铣床对刀的目的及试切对刀法的步骤。