UG NX 10.0多轴数控加工典型实例详解最新章节_高长银著

2.2 多轴数控机床基本操作

HEIDENHAINTNC是面向车间应用的轮廓加工数控系统，操作人员可在机床上采用易用的对话格式编程语言编写常规加工程序。它适用于铣床、钻床、镗床和加工中心。iTNC530系统最多可控制12个轴。可由程序来定位主轴角度。系统自带的硬盘提供了足够存储空间存储大量程序，包括脱机状态编写的程序。为方便快速计算，还可以随时调用内置的计算器。键盘和屏幕显示的布局清晰合理，可以快速方便地使用所有功能。

2.2.1 多轴数控机床操作面板的组成和基本操作

操作面板是操作人员与数控机床进行交互的工具，一方面操作人员可以通过它对数控机床进行操作、编程、调试或对机床参数进行设定和修改；另一方面，操作人员也可以通过它了解或查询数控机床的运行状态。HEIDEHAIN iTNC530系统操作面板如图2-34所示。

下面简单介绍HEIDEHAINiTNC530系统操作面板的内容。

图2-34 HEIDEHAIN iTNC530系统操作面板

1.显示屏

HEIDENHAINiTNC530系统配BF150（TFT）彩色纯平显示器，如图2-35所示。

①标题区：启动TNC后，屏幕标题区将显示所选定的操作模式：加工模式显示在左侧，编程模式显示在右侧。当前所用的模式显示在大框中，弹出的对话框和TNC信息（除非TNC将整个显示屏都用于图形显示）也显示在这里。

②软键区：在屏幕底部有一行提供其他功能的软键，可通过按其正下方的按键选择这些功能。软键正上方的线条用来显示可被右侧和左侧黑色箭头按键调用的软键行的数量。当前软键行由高亮条显示。

③软键选择键。

④软键行切换键。

⑤设置屏幕布局。

⑥加工和编程模式切换键。

⑦预留给机床制造商的软键选择键。

⑧预留给机床制造商的软键行切换键。

图2-35 可视显示屏

2.操作面板

TNC系统配TE530操作面板，如图2-36所示为TE530键盘部分的控制钮和显示屏。

图2-36 HEIDEHAIN iTNC530面板

HEIDEHAINiTNC530面板主要由以下几部分构成：

①字母键盘：用于输入文本和文件名以及ISO编程。双处理器版本还有用于操作Windows的其他按键。

②文件管理器、计算器、MOD功能、“HELP”（帮助）功能。

③编程模式。

④机床操作模式。

⑤编程对话的初始化。

⑥箭头键和GOTO跳转命令。

⑦数字输入和轴选择。

⑧鼠标触摸板：仅适用于双处理器版本，软键和smarT.NC。

⑨smarT.NC浏览键。

HEIDEHAIN iTNC530系统控制面板软键功能说明见表2-6。

表2-6 HEIDEHAIN iTNC530系统控制面板软键功能说明

（续）

3.HEIDENHAIN 3-D测头和HR电子手轮

（1）HEIDENHAIN 3-D测头用HEIDENHAIN 3-D测头可实现如下功能：自动对正工件、快速和精确地设置工件原点、在程序运行期间测量工件、测量和检查刀具等。测头采用红外线将触发信号传给控制系统，如图2-37所示。HEIDENHAIN触发式测头内有一个耐磨的光学开关，只要探针一偏离其自由位置就将发出电信号。将该信号传给TNC后，TNC系统将保存探针的当前位置，并将其用作实际值。

（2）HR电子手轮 HR电子手轮可以让操作人员方便和精确地移动机床轴，如图2-38所示。

图2-37 HEIDENHAIN 3-D测头

图2-38 HR电子手轮

4.操作模式

（1）“手动操作”和“电子手轮”“手动操作”模式用于设置机床，如图2-39所示。在“手动操作”模式下，可以用手动或增量运动来定位机床轴、设置工件原点以及倾斜加工面。在“电子手轮”操作模式下，可用HR电子手轮移动机床轴。

图2-39 手动操作

（2）手动数据输入（MDI）定位“手动数据输入定位”操作模式用于对简单运动的编程，如铣端面或预定位，如图2-40所示。

图2-40 手动数据输入定位

（3）“程序编辑”模式用“程序编辑”操作模式可编写零件程序，如图2-41所示。FK自由编程功能、各种循环加工功能和Q参数功能让用户可以编写程序和添加必要信息。如果需要的话，编程图形或3-D线图（此为FCL2功能）功能可以显示编程的运动路径。

图2-41 程序编辑

（4）试运行在“试运行”操作模式下，TNC将检查程序和程序块中是否有错误，例如几何尺寸是否相符、程序中是否缺少数据及数据有错误、或是否不符合加工区要求，如图2-42所示。

（5）“运行程序，自动方式”和“运行程序，单段方式”在“运行程序，自动方式”操作模式下，TNC连续执行零件程序直到程序结束或手动暂停或有指令暂停，如图2-43所示。程序中断运行后，可恢复程序的继续执行。

在“程序运行，单段方式”操作模式下，通过按机床的START（开始）按钮来依次执行各程序段。

图2-42 试运行

图2-43 自动方式

2.2.2 机床的手动操作

1.开机和关机

（1）开机开启控制系统和机床电源，TNC将自动进行如下初始化：

①内存自检，自动检查TNC内存。

②电源中断信息，TNC显示出先前电源曾中断的信息，可清除该信息。

③转换PLC程序，自动编译TNC的PLC程序。

（2）关机为防止关机时发生数据丢失，需要用如下方法关闭操作系统：

①选择“手动操作”模式。

②选择关机功能，用YES（是）软键再次确认。

③当TNC的弹出窗口显示“Now you can switch offthe TNC”（现在可以关闭TNC系统了）字样时，切断TNC电源。

2.移动机床轴

（1）用机床轴方向键移动

①按键，选择“手动操作”模式。

②按住机床轴方向键直到轴移动到所要的位置为止，或者连续移动轴：按住机床轴方向键，然后按下机床的START（启动）按钮。

③要停止机床轴移动，按下机床STOP（停止）按钮。

（2）增量式点动定位采用增量式点动定位，可按预定的距离移动机床轴。

①选择“手动操作” 或“电子手轮”操作模式。

②按键，切换行。

③选择增量式点动定位：将“INCREMENT”（增量）软键置于ON（开）。

④输入以毫米为单位的点动增量，例如8mm，如图2-44所示。

⑤根据具体需要决定按下机床轴方向键的次数。

图2-44 增量图例

注意最大允许进给量为10mm。

3.主轴转速S、进给速率F和辅助功能M

在“手动操作”和“电子手轮”操作模式下，可用软键输入主轴转速S、进给速率F和辅助功能M，三者参数输入方式相同，下面以主轴转速为例说明。

①按S软键输入主轴转速。

②输入所需主轴转速并用机床的START（启动）按钮确认。

注意输入进给速率F后，必须用ENT键确认，不能用机床的START（启动）按钮确认。

2.2.3 程序文件的调用与编辑

1.文件管理基础知识

在TNC系统上编写零件程序时，必须先输入文件名，TNC将用该文件名将程序保存在硬盘上。TNC还可以将文本和表保存为文件。HEIDEHAIN文件类型见表2-7。

表2-7 HEIDEHAIN文件类型

将程序、文本和表保存为文件时，TNC将给文件名添加扩展名并用点号分隔。扩展文件名代表文件类型，如图2-45所示。

图2-45 文件名和文件类型

文件名长度不能超过25个字符，否则TNC无法显示完整文件名。文件名中不允许使用“；*\/“？＜＞.”字符。

2.使用文件管理器

TNC具有专门的文件管理器，用它可以方便地查找和管理文件。可以用文件管理器调用、复制、重命名和删除文件。TNC管理文件的数量几乎是无限的，至少为25GB（双处理器版为13GB）。

为便于查找文件，建议将硬盘分成不同目录。目录可被进一步细分为子目录，可用-/+键或ENT键显示或隐藏子目录。路径名和文件名的最大长度为256个字符。路径是指保存文件的驱动器及其各级目录和子目录的位置。路径名间用反斜线“\”分隔。

例如：在驱动器TNC：\上创建子目录AUFTR1。然后在目录AUFTR1中创建子目录NCPROG，并将零件程序PROG1.H复制到这个子目录下，如图2-46所示。这样零件程序的路径为：TNC：\AUFTR1\NCPROG\PROG1.H。

图2-46 HEIDEHAIN目录结构

（1）调用文件管理器按下PGMMGT键，TNC显示文件管理器对话框，如图2-47所示。

图2-47 文件管理器对话框

左侧窄窗口用于显示可用的驱动器和目录。驱动器代表用于保存或传输数据的设备。驱动之一是TNC上的硬盘。其他驱动器包括所用的接口（RS232、RS422、以太网），例如用于连接个人计算机。目录左边标记有文件夹符号，右边为目录名。数控系统将子目录显示在父目录的右下部。文件夹符号前面有+号框的目录表示它还有子目录，可用-/+键或ENT键显示或隐藏这些子目录。

右侧宽窗口中显示了选定目录中的全部文件，同时还显示每个文件的附加信息，见表2-8。

表2-8 文件管理器右侧窗口信息

（2）选择驱动器、目录和文件

①按下PGMMGT键，调用文件管理器。

②用箭头键或软键，将高亮区移至屏幕中的所需位置。

：在窗口中由左向右移动高亮区，也可以由右向左。

：在窗口中上下移动高亮区。

：在一个窗口中将高亮区移至上一页或下一页。

③选择驱动器：将高亮区移至左侧窗口中所需的驱动器，要确定选择驱动器，按下SELECT（选择）软键，或者按下ENT键。

④选择目录：将高亮区移至左侧窗口中所需的目录，右侧窗口将自动显示高亮目录中的全部文件。

⑤选择一个文件：

a 按下SELECTTYPE（选择类型）软键，按下所需文件类型的软键；或者按下SHOWALL（全部显示）软键显示所有文件。

b 移动高亮区至右侧窗口中所需的文件上。

c 按下SELECT（选择）软键，或者按下ENT键，TNC打开文件管理器所调用的操作模式中选择的文件。

（3）创建新目录（仅适用于驱动器TNC：\）将左侧窗口中的高亮区移至要创建子目录的目录上，输入新文件名并用ENT键确认，在弹出的窗口中按下YES（是）软键确认，或者用NO（否）软键取消。

（4）删除文件

①将高亮区移至要删除的文件上。

②按下DELETE（删除）软键，TNC提示是否确要删除这个文件。

③如确认的话，按下YES（是）软键；或者要取消删除的话，按下NO（否）软键。

（5）删除目录

①将高亮区移到要删除的目录上。

②选择删除功能，按下DELETE（删除）软键。TNC提示是否确要删除这个目录。如确认的话，按下YES（是）软键；或者要取消删除的话，按下NO（否）软键。

（6）重命名文件将高亮区移至要重命名的文件上。

①选择重命名功能。

②输入新文件名，但不能改变文件类型。

③按下ENT键。

3.创建和编写程序

（1）创建新零件程序必须在“程序编辑”操作模式下输入零件程序。创建程序举例：

①按键，选择“程序编辑”操作模式。

②按PGMMGT键调用文件管理器。

③选择用于保存新程序的目录，输入新程序名并用ENT键确认。

④若选择尺寸单位，按MM 或INCH软键。TNC切换屏幕布局并启动BLKFORM（毛坯形状）（定义工件毛坯）对话框，如图2-48所示。

图2-48 创建毛坯对话框

⑤选择工作主轴的坐标轴，例如Z。

⑥定义毛坯形状：最小角点？依次输入最小点的X、Y和Z坐标并用ENT键确认每一个输入值。

⑦定义毛坯形状：最大角点？依次输入最大点的X、Y和Z坐标并用ENT键确认每一个输入值。

举例：在NC程序中显示毛坯形状

0 BEGIN PGM NEW MM 程序开始，程序名，尺寸单位

1 BLK FORM 0.1 Z X+0 Y+0 Z-40 主轴坐标轴，最小点坐标

2 BLK FORM 0.2 X+100 Y+100 Z+0 最大点坐标

3 END PGM NEW MM 程序结束、程序名、尺寸单位

⑧TNC自动生成程序段编号以及BEGIN（开始）和END（结束）程序段。

（2）编辑程序创建或编辑零件程序过程中，可使用箭头键或软键选择程序中任何所需的行或程序段中的字，见表2-9。

表2-9 编辑零件程序软键功能说明

1）在任意位置处插入程序段。选择准备在其后插入新程序段的程序段并启动对话。

2）编辑并插入字。

①选择程序段中的字并用新字将其改写。字被高亮时可用简易语言对话。

②要接受修改，按END（结束）键。

如果想插入一字，重复按箭头键直到显示所需对话为止，然后输入所需的值。

3）查找任何文本。

①选择搜索功能，按FIND（查找）软键，TNC显示对话提示Findtext（查找文本）。

②输入要查找的文本。

③查找文本，按EXECUTE（执行）软键。

4.添加注释

TNC系统支持在零件程序中的所需程序段添加注释的功能，以解释程序步骤或做一般性的说明，如图2-49所示。

有三种添加注释的方法：

（1）编程时输入注释

1）输入程序段数据，然后按字母键盘上的分号键（；），TNC显示对话提示注释。

2）输入注释并按END（结束）键结束程序段。

图2-49 注释

（2）程序输入后插入注释

①选择要添加注释的程序段。

②用右箭头键选择程序段的最后一个字，按字母键盘上的分号键（；），分号显示在程序段的结尾处，TNC显示对话提示注释。

③输入注释并按END（结束）键结束程序段。

（3）在单独程序段添加注释

①选择要在其后插入注释的程序段。

②用字母键盘上的分号键（；）启动编程对话。

③输入注释并按END（结束）键结束程序段。

5.创建文本文件

可以用TNC的文本编辑器编写文本。典型应用：记录测试结果、创建工作文档、创建公式。文本文件的类型为“.A”文件。

（1）打开与退出文本文件

①选择“程序编辑”操作模式。

②按PGMMGT键，调用文件管理器。

③按SELECTTYPE（选择类型），然后按SHOW（显示）“.A”软键，显示“.A”类型文件。

④用SELECT“选择”软键选择文件，用ENT键确认，或输入新文件名创建新文件，并用ENT键确认。

⑤退出文本编辑器，调用文件管理器并选择不同文件类型的文件，如零件程序。

（2）编辑文本文本编辑器，如图2-50所示。

图2-50 文本编辑器

文本编辑器的第一行是标题信息，显示文件名、光标位置和编写模式。

①文件：文本文件名。

②行：光标当前所在行。

③列：光标当前所在列。

④插入：插入新文本，右移现有文本。

⑤覆盖：改写现有文本，用新文本替换现有文本。

文本将在光标所在处插入或改写。按箭头键将光标移至文本文件中所需的任意位置处。光标所在行将显示为不同的颜色。一行最多为77个字符。按RET键或ENT键开始新行。

2.2.4 多轴数控机床的对刀

确定工件原点的方法是将TNC显示的位置设置为工件上已知位置的坐标。准备工作为将工件夹紧并对正、将已知半径的标准刀具装于主轴上、确保TNC上显示实际位置值。

确定工件原点的步骤如下：

1）选择“Manual Operation”（手工操作）模式。

2）选择一个轴（也可用ASCII字符键盘选择各轴），缓慢移动刀具直到它接触（划到）到工件表面为止，如图2-51所示。

图2-51 沿轴移动刀具

3）主轴上的标准刀具：将屏幕显示值设置到已知的工件位置（此例为0）或输入薄片厚度 d 。在刀具轴方向，需考虑刀具半径补偿。

2.2.5 机床与刀具参数的设置

通常路径轮廓坐标的编程都与工件图样标注的尺寸一样。要使TNC能计算刀具中心路径，即刀具补偿，还必须输入所用每把刀具的长度和半径。

用TOOLDEF（刀具定义）可以在零件程序中直接输入刀具数据，也可以输入在单独刀具表中。在刀具表中，还可以输入特定刀具的附加信息。执行零件程序时，TNC将考虑输入刀具的全部相关数据。

1.在程序中输入刀具数据

可在零件程序的TOOLDEF（刀具定义）程序段中定义特定刀具的编号、长度和半径。

选择“刀具定义”，按TOOLDEF（刀具定义）键。

（1）刀具编号每把刀都用刀具编号作它的唯一标识。

（2）刀具长度刀具长度的补偿值。

（3）刀具半径刀具半径的补偿值。

例如：4 TOOL DEF 5L+10R+5

2.在刀具表中输入刀具数据

刀具表中最多可定义并保存30000把刀及其刀具数据。在机床参数MP7260中，可决定确定创建新表时要保存的刀具数。为了给刀具设置不同的补偿数据（刀具索引编号），MP7262不能等于0。刀具表中的名词缩写和含义见表2-10。

表2-10 刀具表中的名词缩写和含义

（续）

编辑刀具表。执行零件程序期间所用的刀具表被指定为TOOL.T，只能在机床操作模式之一中编辑TOOL.T。其他用于存档或测试运行的刀具表应使用不同文件名，扩展名都是“.T”。

打开刀具表TOOL.T步骤：

1）选择任何一种机床操作模式。

2）按TOOL TABLE（刀具表）软键选择刀具表。

3）将EDIT（编辑）软键置于ON（打开），如图2-52所示。

图2-52 编辑刀具表

3.调用刀具数据

用以下数据定义零件程序中的TOOL CALL（刀具调用）程序段。

1）用TOOL CALL（刀具调用）键选择刀具调用功能。

2）刀具编号。输入刀具编号或名称。输入的刀具必须在TOOLDEF（刀具定义）程序段或刀具表中已有定义，TNC自动给刀具名加上引号。刀具名称仅指当前刀具表TOOL.T中的输入名。如果要调用其他补偿值的刀具，也可以在小数点后输入刀具表中定义的索引编号。

3）工作主轴为 X / Y / Z ：输入刀具轴。

4）主轴转速S。直接输入主轴转速。如果使用切削数据表也可以让TNC计算主轴转速，这时需按SCALCULATE AUTOMAT（自动计算主轴转速）软键。TNC将用MP3515设置的最高转速限制主轴转速。也可以用m/min定义切削速度 v _c ，这时需按VC软键。

5）进给速率F：直接输入进给速率。如果使用切削数据表也可以让TNC计算进给速率，这时需按FCALCULATEAUTOMAT（自动计算进给速率）软键。TNC将用最慢轴（由MP1010设置的）最快进给速率限制进给速率。进给速率F将一直保持有效至定位程序段或TOOLCALL（刀具调用）程序段有新的进给速率为止。

6）刀具长度正差值DL。输入刀具长度的差值。

7）刀具半径正差值DR。输入刀具半径的差值。

8）刀具半径正差值DR。输入刀具半径2的差值。

举例：刀具调用。在刀具轴Z调用5号刀具，主轴转速为2500r/min，进给速率为350mm/min。用正差值0.2mm给刀具长度编程，刀具半径2的正差值为0.05mm，刀具半径负差值为1mm。

20TOOL CALL5.2ZS2500 F350DL+0.2DR-1DR2+0.05

4.换刀

换刀位置必须是刀具可达的位置且不会发生碰撞。用辅助功能M91和M92输入基于机床的（而不是基于工件）的换刀位置坐标。如果TOOLCALL0被编程在第一次调用刀具前的话，TNC沿刀具轴将刀具轴移至与刀具长度无关的位置。

要手动换刀，需停止主轴转动并将刀具移至换刀位置：

①在程序控制下将刀具移至换刀位置。

②中断程序运行。

③换刀。

④恢复程序运行。