数控设备调试与维护-实训指导书
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实训一 HED—21S数控系统综合实验台组成部分和基本操作
一、实训目的
1、针对HNC-21TF数控系统综合实验台基本情况，了解实验台及数控设备工作原理。
2、了解HNC-21TF数控系统综合实验台组成
3、了解HNC-21TF数控系统综合实验台基本操作。
二、实训设备
HNC-21TF数控系统综合实验台
三、相关知识
1、数控机床工作原理
凡是用数字信息将刀具移动轨迹的信息记录在程序介质上，然后送入数控系统，经过译码、运算控制机床的刀具与工作的相对运动，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件的一类机床 即为数控机床。
2、数控机床的组成
数控机床一般由输入/输出设备、CNC装置、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器（PLC）及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。
数控机床结构图
3、数控系统的分类
按系统特点可分为点线控制系统、轮廓数控系统；
按有无测量装置分成开环控制系统、半闭环控制系统、闭环控制系统。
开环系统工作原理图
半闭环控制系统原理图
闭环控制系统原理图
4、数控机床机械结构的特殊部件
贴塑导轨、滚动导轨、滚珠丝杆副等机构是数控机床重要的机械部件。
四、实训内容
1.认识数控系统综合实验台的各组成部分
HED—21S数控系统综合实验台集成了数控装置、变频调速主轴及三相异步电机、交流伺服单元及交流伺服电机、步进电机及步进电机驱动器单元、测量装置、十字工作台，组成
2.了解HED—21S数控系统综合实验台各个组成部件作用
包括数控系统（内置PLC）、主轴控制回路、进给系统、十字工作台、电气控制部分、自动换刀装置、自动检测装置、自动刀架、输入/输出模块等。
3.了HED—21S解数控系统综合实验台的基本操作
（1）开机步骤
依次打开各电源开关：电气柜开关→操作面板开关[此时机床操作面板的电源灯亮（绿色）]→UPS→显示器→计算机主机，稍等片刻，出现选项[A，B]=[windows，dos]，选B，即DOS状态操作。在DOS提示符下键入：C：> CD HNC-21T↓，再键入N↓，即自动进入数控车床教学系统软件平面 [操作面板的驱动灯亮（绿色）]。
（2）系统软件用户界面的熟悉及基本操作（略，演示说明）
注意：用F10键作为界面翻页的功能键，同时按下“Alt”与“X”键退出软件界面；数控系统开机后，应首先在系统软件的机床参数中设定直径或半径编程方式，我校数控车床均设定为直径编程方式。
（3）操作面板的按键认识及基本操作（略，演示说明）
（4）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，并接通伺服电源。
控制机床运动的前提是建立机床坐标系，为此，系统接通电源、复位后首先应进行机床各轴的回参考点操作，所有轴回参考点后，即建立了机床坐标系。方法如下：
（a）如果系统显示的当前工作方式不是回零方式，按一下控制面板上面的“回零”按键，确保系统处于“回零”方式；
（b）根据X轴机床参数“回参考点方向”， 按一下“+X”按键， X轴回到参考点后，“+X”按键内的指示灯亮（黄色）；
（c）用同样的方法使用“+Z”按键，使Z轴回参考点。
ø 注意：
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；
同时按下X、Z轴向选择按键，可使X、Z轴同时返回参考点;
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；
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。
(5) 点动移动操作及进给修调
将控制面板上的工作方式旋钮对齐“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。手按-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1/3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。
(6) 步进移动操作与倍率选择
将控制面板上的工作方式旋钮对齐“步进”方式，系统处于步进运行方式，通过步进移动，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：用手转动倍率修调键，×1000表示刀架准确移动1mm，×100表示刀架移动0.1mm，×10表示刀架移动0.01mm，×1表示移动刀架0.001mm；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表示刀架准确移动2mm，×100表示刀架移动0.2mm，×10表示刀架移动0.02mm，×1表示刀架移动 0.002mm；Z方向的移动量与相应半径编程步进操作的移动量相同，即直径编程的Z坐标无直径值与半径值之分。根据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，同学可练习将刀架位于CRT显示机床坐标（-100，-100）处（直径编程）。
(7) 刀位转换操作
在手动状态，将操作面板上的刀位旋钮转到需要换刀的刀号上，按下“刀架开关”键，则刀架自动换刀，相应号数的刀将处于工作位置。
(8) MDI（手动数据输入）运行操作
在主菜单下按F4（MDI方式）键，按F4键进入MDI功能子菜单。在MDI功能子菜单下按F6，进入MDI运行方式，命令行的底色变成了白色，并且有光标在闪烁，如图1所示。
图1 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”。
ø 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。因此，输入一个MDI运行指令段可以有下述两种方法：
a一次输入，即一次输入多个指令字的信息；
b多次输入，即每次输入一个指令字信息。
例如：要输入“G00 X100 Z 100” MDI运行指令段，可以
直接输入“G00 X100 Z 100”并按Enter键，图
先输入“G00” 并按Enter键，图
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、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。
(9) 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（“超程解除”按键内红色指示灯亮）时，系统视其状况为紧急停止，要退出超程状态时，操作方法如下：
a 松开“急停”按钮，置工作方式为“手动”方式；
b一直按压着“超程解除”按键；
c在手动方式下，使该轴向相反方向退出超程状态；
d 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。
ø 注意：
在操作机床退出超程状态时请务必注意移动方向及进给速度的控制，以免发生撞机。
(10) 急停及复位操作
在自动加工过程，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。
(11) 主轴控制
教学型CJK6032车床是机械齿轮手动换档，无主轴功能，其主轴速度不能修调。一般手动换档设定主轴转速为755rpm。
在手动方式下，按一下“主轴正转”按键（指示灯亮），主电机以手动换档设定的转速正转，直到按压“主轴停止”或“主轴反转”按键。在手动方式下，按一下“主轴反转”按键（指示灯亮），主电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。在手动方式下，按一下“主轴停止”按键（指示灯亮），主电机停止运转。
ø 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（指示灯亮），其余两个会失效（指示灯灭）。
在手动方式下，可用“主轴点动”按键，点动转动主轴。机床锁住禁止机床所有运动，在手动运行方式下，按一下“机床锁住”按键（指示灯亮），再进行手动操作，系统继续执行，显示屏上的坐标轴位置信息变化，但不输出伺服轴的移动指令，所以机床停止不动。若弹起“机床锁住”按键（指示灯灭），则可解除机床锁住状态。
(12) 输入并编辑加工程序：
在主菜单中按下F2（程序编辑键），再按下F10（▲），进入其子菜单中，新建一个文件进行编辑的操作步骤如下：
a选择F2 “选择编辑程序”菜单(图
b按Enter键，弹出对话框；
c选择新文件的路径；
d按Tab键将蓝色亮条移到“文件名”栏；
e按Enter键进入输入状态（蓝色亮条变为闪烁的光标）；
f在“文件名”栏输入新文件的文件名，如“O 2000”；
g按Enter键，系统将自动产生一个0字节的空文件；
h光标进入编辑区，并可输入程序，并对程序进行编辑，最后按F4（保存文件），按F10（▲）返回主菜单。
(13) 加工程序的轨迹校验
未运行的新程序在调入后最好先进行校验运行，正确无误后再启动自动运行。
程序校验运行的操作步骤如下：
a选择要校验的加工程序；
b按机床控制面板上的“自动”按键进入程序运行方式；
c在程序运行子菜单下，按F3键，此时软件操作界面的工作方式显示改为“校验运行”；
d按机床控制面板上的“循环启动”按键，程序校验开始；
e若程序正确，校验完后，光标将返回到程序头，且软件操作界面的工作方式显示改回为“自动”；若程序有错，命令行将提示程序的哪一行有错。
ø 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。
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，机床运动轴减速停止，刀具、主轴电机停止运行；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，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，并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。
(15) 数控车床的维护与保养（演示说明）
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第运行。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。
(16) 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，操作人员不必惊慌，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按面板，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，应对机床、地面打扫干净卫生，经老师检查设备完好及打扫卫生合格后，并已登记好工位记录本后，才允许离开现场。
(17) 关机步骤
在主菜单下按ESC键返回DOS状态，依次关主机、显示器、UPS→按下操作面板上的“急停”按钮，使伺服电源断开→转动操作面板的钥匙开关处于关机位，使数控电源断开→打下电气柜开关，使机床电源断开→依次关电脑电源插座开关、电气柜插座开关。
五、操作练习：
(1) 开机、关机的操作；
(2) 机床回零操作；
(3) 在不同进给修调率下进行点动操作；
(4) 在不同倍率下进行步进操作；
(5) 通过回零、点动与步进，将刀架位于CRT显示坐标（-100，-100）处（直径编程）；
(6) 急停与复位操作；
(7) 刀位转换操作；
(8) 超程与超程解除操作；
(9) MDI（手动数据输入）操作：执行G 91 G01 X10 Z 10 F100程序单段；
(10) 输入加工程序，在机床锁住状态下，练习调整合适的图形显示参数，在屏幕窗口模拟工件加工，同时进行程序单段、进给保持、取消运行的操作。
六、思考题
1．简述数控设备系统工作原理
2．数控设备（机床）组成及工作过程
3．数控机床操作规程
七、实训步骤
1、认识HED—21S数控系统综合实验台的各组成部分，并记录各部分规格型号及技术参数。
2、了解各部分工作过程。
3、了解数控系统综合实验台操作规程及注意事项。
4、熟悉基本操作，并完成练习操作内容。
