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数控设备应用技术与维护专业毕业论文——数控车华中系统的加工方法与编程摘要：本文以数控车华中系统为研究对象，对其加工方法与编程进行了深入分析与研究。
首先介绍了数控车华中系统的基本结构和工作原理，然后探讨了数控车华中系统的加工方法和编程技巧，并举例说明了数控车华中系统在实际工程中的应用。
最后，针对数控车华中系统的常见故障进行了分析和解决方法的提出。
关键词：数控车华中系统；加工方法；编程；故障一、引言数控车华中系统是一种将数值控制技术应用于车床加工的高精度设备。
它具有高效、精度高、稳定性好等优点，在机械制造行业中得到广泛应用。
本文旨在研究数控车华中系统的加工方法与编程技巧，以提高其加工效率和质量。
二、数控车华中系统的基础知识2.1数控车华中系统的基本结构和工作原理数控车华中系统由数值控制器、执行部件和驱动器组成。
数值控制器以G代码和M代码作为指令，控制执行部件的运动。
执行部件包括主轴箱、刀架和滑板等，用于实现工件的加工。
驱动器将数值信号转化为相应的控制信号，驱动执行部件运动。
2.2数控车华中系统的加工方法数控车华中系统的加工方法包括手动编程和自动编程两种。
手动编程采用直接输入指令的方式进行，适用于简单的加工任务。
而自动编程则是根据工件图纸自动生成加工路径和刀具轨迹，适用于复杂的加工任务。
2.3数控车华中系统的编程技巧在数控车华中系统的编程中，需要掌握编程坐标系的选择、刀具半径补偿、插补运动的设定等技巧。
同时，还需要了解G代码和M代码的使用规则，以及常用的预置和非模态指令等。
三、数控车华中系统的应用实例3.1单线程螺纹加工在数控车华中系统中进行单线程螺纹加工时，需要设定好修正参数，确定好螺距等。
根据G代码和M代码编写相应的程序，即可实现螺纹的加工。
3.2面铣加工面铣加工是数控车华中系统常见的加工任务之一、通过设定好切削速度和进给速度等参数，选择合适的刀具和刀具路径，编写相应的程序，即可实现面铣加工。
四、数控车华中系统的故障分析与解决方法4.1刀具磨损导致的加工质量下降刀具磨损是数控车华中系统常见的故障之一、在使用过程中，需要定期检查和更换刀具，以确保加工质量。
一、显示功能1、实体图形显示功能：华中HNC-21T系统，可根据用户选择的不同形状刀具，对用户自定义大小的毛坯，进行仿真加工。
2、图形轨迹显示功能：可根据加工程序显示刀具运行轨迹3、正文显示功能：可显示当前运行程序，帮助操作者更好了解机床的运行状况。
4、大字符、坐标联合显示功能：可显示刀具在机床坐标系、工件坐标系下的指令值、实际值，还可显示刀具运行各段程序时的剩余值。
5、其他显示功能：可显示当前运行程序名；当前运行程序行号；工件坐标零点的坐标值；刀具实际进给速度；实际主轴转速；当前刀具号；主轴速度、进给速度、快移速度的修调率等。
6、可显示当前编辑程序行的实际行号、列号。
二、编辑功能1、可实现G代码程序（包括高级宏程序）单个字符的编辑，更方便程序的编辑、修改操作。
2、除便捷的新建程序、保存程序、删除程序、程序另存功能外，还可将程序中的部分内容通过快捷键进行块定义、拷贝、粘贴（也可粘贴到系统下其他G代码程序中）。
3、可用分号屏蔽程序段的运行，程序中可显示注释。
4、系统程序存储量大，系统标准配置内存32MB。
5、具有后台编辑功能：在加工过程中，可以在后台进行程序编辑。
6、具有蓝图编辑功能。
三、加工功能1、小线段高速连续插补功能（G64指令）：可高速圆滑拟合小线段程序的轨迹，十分利于CAM生成的小线段程序的加工。
2、断点保存功能、任意指定行加工的功能、程序跳段功能四、华中数控系统编程指令特点1、G01、G02（G03）：除基本的直线、圆弧插补功能外，还可倒角、倒圆2、华中数控HNC-21T（车床系统）还有直径、半径编程指令G36、G37；螺纹加工G32指令；固定循环G80、G81、G82；复合循环G71、G72、G73、G76；恒线速度控制指令G96、G97、G46等。
其中需关注的是：G36、G37指令可在同一个程序中实现直径、半径编程的转换；复合循环G71、G72指令的刀具轨迹，可完成每层粗切时的残料加工，满足现代加工中余量均匀的要求，有利于刀具寿命和加工精度；复合循环G71指令还可实现凹槽轮廓的粗加工，宏程序轮廓的粗加工。
华中数控系统概述1. 引言华中数控系统是一种用于控制机床运动的计算机化系统。
它可以实现对机床的自动化控制，提高加工效率和精度，减少操作人员的劳动强度。
本文将对华中数控系统的概念、原理、应用以及优势进行详细介绍。
2. 概念华中数控系统是指由数控硬件和数控软件组成的一种集教学、研究和生产于一体的系统。
它通过预先编写好的数控程序来控制机床进行加工操作，而不需要人工操作。
数控硬件包括数控主机、数控面板、伺服系统等，而数控软件则负责编写和管理数控程序。
3. 原理华中数控系统的原理可以简单地概括为以下几个步骤：3.1 数控编程数控编程是指将加工工艺和几何信息转化为数控程序的过程。
这个过程通常是由专门的数控编程软件完成的。
数控编程软件可以根据用户输入的加工工艺和几何信息生成相应的数控程序。
3.2 数控程序输入生成好的数控程序可以通过各种方式输入到数控系统中，例如使用U盘或通过网络传输。
一旦数控程序被输入到数控系统中，就可以进行下一步的操作。
3.3 运动控制数控系统根据数控程序中的指令，通过控制伺服系统来实现机床的运动控制。
伺服系统可以根据输入的指令来控制各个轴的运动速度和位置，使机床能够按照预先设定的路径进行加工。
3.4 加工过程监控在加工过程中，数控系统可以实时监控机床的状态，并根据需要进行调整。
例如，如果机床的运动速度偏差过大，数控系统可以通过调整伺服系统的控制指令来纠正运动速度。
3.5 加工结束一旦加工完成，数控系统会停止机床的运动，并提示操作人员进行下一步操作。
通常情况下，操作人员会查看加工结果并对其进行检查，以确保加工质量符合要求。
4. 应用华中数控系统在各个领域都有广泛的应用，包括航空航天、汽车制造、电子设备制造等。
它可以用于各种机床的控制，例如铣床、车床、钻床等。
华中数控系统的应用优势主要体现在以下几个方面：•提高加工效率：数控系统能够实现高速、高精度的加工，比传统的手动操作更加高效。
•提高加工精度：数控系统能够实现微米级别的加工精度，使产品质量得到保证。
1现代企业技术改造大量采用先进的高精度数控机床设备，其昂贵的造价限制了许多厂家的改造力度。
购置先进的数控设备，既不经济，也不现实，比较可行的措施就是对现有设备进行大量的数控技术改造。
我们对武汉重型机械厂3.4m立式车床和俄罗斯三坐标数控铣床的数控系统进行了数控改造，采用的数控系统是国产的华中—Ｉ型数控系统。
该系统最大的优势就是经济，其缺陷是一般的编程软件中没有它的后处理程序。
MasterCAM编程软件中就没有华中—Ｉ型数控系统的后处理程序，因此，机床改造后给数控编程带来了麻烦，每次编程都要进行手工修改，既耽误了时间，又容易出错。
在分析、借鉴FANUC后处理程序的基础上，我们设计编写了华中数控系统后处理程序，解决了机床改造后数控编程手工干预的问题，减少了错误，提高了效率。
一、计算机辅助数控编程过程一般交互式图形自动数控编程系统的编程步骤：经CAD软件将零件的结构、尺寸输入计算机，绘制出零件的二维或三维几何模型；通过结构、工艺分析，构建加工路径，设置工艺、刀具、进给等参数，由CAM软件自动生成刀具轨迹文件，并由计算机模拟、验证刀具轨迹；之后，经系统后处理程序将刀具轨迹文件转换成NC代码，生成数控加工程序；最后，将NC程序输入机床完成零件加工。
这里，刀具轨迹文件转换成NC代码是编制数控程序中关键的一个环节，而支持这一环节的软件就是不同数控系统的后处理程序。
二、后处理程序设计系统的后处理程序随不同的数控系统有不同的版本。
MasterCAM编程软件集成了各个公司数控系统的后处理程序，惟独没有国产的数控系统——华中数控系统的后处理程序。
后处理模块是CAD/CAM集成系统的重要组成部分，好的系统应该具有开放功能，允许用户在后处理模块中对未来数控能力进行描述。
遗憾的是MasterCAM软件目前还没有提供这项功能，要想扩充它的适用范围，只有自己进行二次开发，制作适合自己数控系统的后处理配置文件。
1. 后处理配置文件后处理配置文件是由不同数控系统后处理程序组合而成的可执行程序文件，它的后缀统一是*.PST。
铣槽机床华中I 型数控系统的开发与实现陈 兵1,金 敏2,旷江明1,解顺兴1(1.华中科技大学,湖北武汉430074;2.中山中等专业学校,广东中山528400)The Development and Implementation of CNC System for SlotterCHEN Bing 1,JIN Min 2,KUA NG Jiang ming 1,XIE Shun xing 1(1.Huazhong University of Science and Techn ology ,Wuhan 430074,China ;2.ZhongShan Technical Secondary School ,ZhongShan 528400,China ) 摘要:介绍了在华中Ⅰ型开放式数控系统上二次开发的铣槽数控机床系统的硬件,软件结构及其实时检测的方法。
关键词:铣槽机床;开放式数控系统;实时检测中图分类号:TP273文献标识码:A 文章编号:1001-2257(2003)05-0031-03A bstract :This paper intr oduced an architecture of software and hardware of slotter C NC system that is devel -oped on the HUST Ⅰopen platform ,and the method of real time inspection system .Key words :slotter ;open CNC ;r eal time inspection收稿日期:2003-05-230 引言华中I 型数控系统是基于IPC 的开放式数控系统,其软、硬件的开放性使得基于该系统的专用数控系统开发可以方便的实现。
本文所研究的铣槽机床数控系统就是在华中I 型开放式数控系统基础上进行功能扩展而开发成功的。
1 基于IPC 的开放体系结构的华中Ⅰ型数控开发平台1.1 华中I 型开放式数控系统的硬件结构[1]华中I 型数控系统是PC 直接数控,其硬件平台可以是通用PC 机或工业PC 机。
其硬件结构如图1所示。
虚线框内为标准PC 机配置,系统控制部件包括DMA 控制器、中断控制器和定时器等,外存包括硬盘、软盘和电子盘。
由于工业用CNC系图1 华中Ⅰ型开放式数控系统硬件结构统没有使用标准PC 键盘,故键盘在虚线框外,华中I 型开放式CNC 系统是建立在总线基础上的模块化设计的拓扑结构。
1.2 华中I 型开放式数控系统的软件结构[2]华中Ⅰ型数控系统的软件结构如图2所示,该图2 华中Ⅰ型开放式数控系统软件结构结构的实时操作环境是在DOS 操作系统的基础上经扩展扩充而成的。
图中的底层软件为华中Ⅰ型的软件开发平台,其中的RTM 为自行开发的实时多任务管理模块,负责CNC 系统的任务调度,NCBIOS 为基本输入/输出系统,管理CNC 系统所有的外部控制对象,RTM 和NCBIOS 两模块合起来统称为NCBASE ,如图中的虚线框所示。
虚线以下的部分称为过程层软件,它相当于前后台型软件结构中的背景程序。
对于不同的数控系统,其功能的区别都在这一层,系统功能的增减也均在这一层进行,各功能模块都可以通过NCBASE 的·31·《机械与电子》2003(5)NCBI OS 与底层进行信息交换,从而使该层的功能模块与系统的硬件无关。
这便是该系统具有开放性和可扩充性的关键所在。
2 基于华中Ⅰ型开放式数控平台的二次开发2.1 二次开发的专用数控系统的软硬件结构基于华中I 型开放式数控平台的专用设备数控系统采用与通用数控系统相同的硬件体系结构,由于采用的伺服单元、位置单元以及所需I /O 点数的不同,在具体的实现上略有差异,这种差异通过分别在配置文件中设置相应的驱动程序和在PLC 程序中根据具体要求进行点位控制编程来处理。
二次开发专用系统硬件扩展十分方便,硬件平台体现了很好的开放性。
专用设备数控系统的控制软件是在华中I 型开放式数控平台上进行二次开发而成的,数控系统是由一系列结构和对象组成的,根据它们在控制中所扮演的不同角色,这些对象和类可归纳到4个不同的方面,如图3所示。
图3 CNC 主题层a .人机控制 负责用户系统交互信息和系统实时控制信息等的显示,所联接的上位机系统或CAD /CAM 的虚拟或现实的接口,通过人机界面,人机控制的活动得以实现。
b .进程控制 用于调度运动控制或逻辑控制等实时任务的执行序列,形成运动控制和逻辑控制的控制量。
c .运动控制 是CNC 系统的核心,提供机床可以完成的联动及可能独立控制的运动量控制。
d .逻辑控制 提供对机床执行机构的运动控制和机床状态收集处理功能。
2.2 二次开发的内容2.2.1 人机交互功能对铣槽机床数控系统菜单功能的二次开发是按照以下顺序实现的:a .定义菜单子项及菜单组。
b .定义菜单管理器。
c .定义菜单消息响应函数。
d .定义菜单管理实例(对象)。
e .运行菜单。
编程实现上只需调用系统提供的标准类库的接口函数即可。
2.2.2 加工过程控制对加工过程控制的二次开发主要是使用对系统的底层模块NCBIOS 进行功能调用的一系列函数,通过实现查询或设置通道的状态,创建和管理任务,设置宏变量,直接控制轴运动等来完成过程控制功能。
如下列函数:int sys estop in (void );//检测系统是否处于急停状态int ch c ycle sw (int lch );//取指定通道的运行状态double ch feedrate (int lch ,int cmd );//取得当前的加工速度void get ch mstb (int lch ,int ＊m ,int ＊s ,int ＊t ,int ＊b );//取得lc h 通道的当前M 、S 、T 、B 信息PROCESS ＊cr eate proc (char ＊name ,int far (＊func )(),int priority ,int fla g ,int time ,int stk len );//创建进程int iip set mode (int lch ,int mode ,int far (＊echo func )(int ,int ));//通过后置处理取得插补器控制权,并传递联络函数echo func 指针到插补器static void add in iip (struct iip buf ＊idt );//将已填写好的插补数据块送入插补器int axes line (int mask ,long pinc [],float speed );//将mask 指定的轴以speed 的速度插补直线段例如使X 、U 轴移动100.0μm ,速度大小为600mm /min ,可用如下编程实现:long mypinc [9]={100,0,0,0,0,0,100,0,0};axes line (65,mypinc ,600);将插补加工过程用如上的一系列轴运动API 函数来编程,可以实现连续的加工控制。
3 开放式数控系统平台上实时检测的实现[2] 铣槽机床数控系统是在华中I 型开放式数控平·32·《机械与电子》2003(5)台上进行功能扩展而成的,其检测系统与数控系统的软件连接如图4所示。
底层软件为各种通用操作图4 检测系统与数控系统的软件连接系统,实时软件接口为系统提供实时开发环境,应用中与实时相关的模块通过这一接口与系统连接。
过程控制软件相当于背景程序,与硬件是完全隔离的,这样针对不同应用的二次开发只需改动过程控制软件,而无需与硬件打交道。
华中Ⅰ型开放式数控平台的底层软件包提供了一个创建进程的函数,由它生成一个任务。
具体函数如下:create proc (char ＊name ,int far (＊func )(), int priority ,int flag ,int time ,int stk len )此函数的功能就是创建一个进程,返回值为空时表示创建进程失败。
第一个参数是进程名,字符串,长度小于8;第二个参数是进程入口函数,即进入具体实现的函数,所创建进程的功能就是由这个函数实现。
在铣槽机床数控系统加工过程的测量阶段,此函数的调用产生一个实时检测进程,定时时间为8ms ,即每隔8ms 执行该任务一次。
此进程实现的功能有:读取数据采集板指定的端口获取测头伸缩形变量,同时记录了此时的旋转轴的坐标值,并把这两个值存到结构数组中以待后续程序进行处理。
实时检测进程创建后,伺服轴控制函数调用系统相应功能驱动旋转轴运动,带动工作台和工件旋转,同时检测进程记录了这个过程中的测头伸缩形变量与旋转轴的坐标值,它们是一一对应的,直到进程撤销函数系统调用结束检测进程。
以上过程就实现了铣槽机床数控系统实时在线检测。
后续的数据处理模块就根据这些一一对应的测头伸缩形变量和旋转轴坐标值求出需要的数据。
4 结束语在开放式华中I 型数控平台上开发铣槽机床数控系统,使系统具有良好的开放性和模块化功能,不受数控平台升级以及硬件变化的影响,能根据需要随时调整机床的加工参数和工艺参数等,改善了机床的柔性,扩大机床的加工范围,目前可以加工6槽和8槽的转向器输入轴,今后对系统软件进行扩展还可以加工其它类型的工件。
该数控铣槽机床系统已成功应用在国内某汽车转向器生产厂,加工精度小于,达到了厂家要求的标准。
参考文献:[1] 叶伯生,朱志红,熊清平.计算机数控系统原理、编程与操作[M ].武汉:华中理工大学出版社,1999.[2] 旷江明,陈 兵,向 华,金 健.铣槽机测量加工数控系统的研制[J ].机床与液压,2002,(4):197-199.作者简介:陈 兵 (1960-)男,广东汕头人,华中科技大学华中数控公司副总经理,主要从事数控系统的开发与应用;金 敏 (1965-)女,湖南株洲人,广东省中山中等专业学校高级工程师,主要从事机械设计的教学和科研。
·33·《机械与电子》2003(5)。
