2022 年山東省職業(yè)院校技能大賽高職組“數(shù)控機床裝調與技術改造”實操比賽

2022年山東省職業(yè)院校技能大賽高職組

“數(shù)控機床裝調與技術改造”實操比賽

（總時間：7小時）

任

務

書

（樣題）

場次：

工位號：

一、選手須知

請各位選手賽前務必仔細研讀

1.本任務書總分為100分，考試時間為7小時。

2.選手在實操過程中應該遵守競賽規(guī)則和安全守則，確保人身和設備安全。

如有違反，則按照相關規(guī)定在考試的總成績中扣除相應分值。

3.記錄表中數(shù)據(jù)用黑色水筆填寫，表中數(shù)據(jù)文字涂改后無效。

4.考試過程中考生不得使用自帶U盤及其它移動設備拷貝相關文件。

5.禁止使用相機及手機對試題進行拍照，否則取消考試資格。

6.選手簽字一律按照第二次抽簽拿到的號碼簽字，不得實名簽字。

7.僅對任務三“數(shù)控機床維修”，參賽隊在比賽過程中遇到排除故障部分的

內容不能自行完成，可以選擇放棄，放棄后由裁判通知工作人員進行故障排除，

本環(huán)節(jié)選手已經(jīng)查出故障的按規(guī)定給分，選手放棄后未查出的故障不給分，且

每一個由工作人員排除的故障倒扣2分。

8.本任務書25頁。如有缺頁，請立即與裁判聯(lián)系。

二、賽卷說明

1.在比賽過程中需按照任務書的要求完成，需要填寫的測量數(shù)據(jù)、參數(shù)修

改位和修改值、繪制的圖等，應按照任務書要求填入相應的表格中。任務書由

八個任務組成，分別是：任務一：數(shù)控機床電氣裝調；任務二：加工中心主軸

加裝改造（以下簡稱“主軸加裝改造”）；任務三：數(shù)控機床故障診斷和排除（以

下簡稱“數(shù)控機床維修”）；任務四：工業(yè)機器人平口鉗安裝與信號連接（以下

簡稱“手夾和平口鉗安裝與調試”）；任務五：加工中心主軸的功能開發(fā)（以下

簡稱“機床功能開發(fā)”）；任務六：工業(yè)機器人上下料功能開發(fā)（以下簡稱“機

器人上下料功能開發(fā)”）；任務七：數(shù)控機床精度檢驗（以下簡稱“機床精度檢

驗”）；任務八：零件智能加工驗證。在任務過程中全程實施職業(yè)素養(yǎng)和安全意

識考核。

特別提請注意的是，本賽卷所述任務一、任務二、任務三、任務四、任務

2

五、任務六、任務七、任務八，并不代表選手必須按任務的序號依次操作，以

及每一個任務中的序號，如6－1、6－2、6－3也不代表選手比賽中選手要按此

序號依次操作，先做哪個任務、再做哪個任務，由選手自行確定。

2.每一項任務完成后，均需請裁判及時驗收任務完成成果。

3.選手在任務一：數(shù)控機床電氣裝調中，設備上電前必須認真檢查電源。

選手自檢完成后，須舉手請求裁判和現(xiàn)場技術人員檢查（請求檢查有且僅有一

次機會），檢查中發(fā)現(xiàn)安全隱患，中止選手繼續(xù)實施任務一，并扣除接線部分和

功能實現(xiàn)分。檢查后無安全隱患，則可上電，繼續(xù)調試。同意上電后的調試中

又出現(xiàn)短路等安全事故，中止繼續(xù)實施任務一。

4.選手在任務二：主軸加裝改造的精度檢測環(huán)節(jié)中，在記錄檢測數(shù)據(jù)時，

應向裁判示意，并經(jīng)裁判確認方為有效。

5.選手在任務三：數(shù)控機床維修環(huán)節(jié)中，完成自己所能排除的機床故障后，

在指定表格中填寫“故障現(xiàn)象（報警號等）”、“故障原因”、“排除方法”，并僅

有一次機會請求向裁判員驗證，在裁判員的監(jiān)督下，驗證所完成的故障排除情

況。選手可提出放棄故障排除，并請裁判和技術支持人員清除所有故障，恢復

機床正常運行，此時只能一次性地清除所有非排除的故障，每一個由裁判和技

術支持人員清除的故障倒扣2分。

6.選手在任務五：主軸功能開發(fā)任務完成后，向裁判示意功能驗證，可以

幾個塊的功能一起驗證，也可每完成一個功能塊申請一次驗證，驗證后由裁判

確認完成有效。任務五項目按步驟評分，選手如果僅完成部分內容，應向裁判

申請步驟驗證，并按照評分標準給予完成部分的分值。

7.選手在進行任務五之5-1加裝智能制造工件測頭、任務六之6－4零件試

加工及加工程序優(yōu)化、任務七機床精度檢測之7-2運動精度檢測中，由于檢測

儀器貴重，在起動機床運行前，須經(jīng)過檢測儀器廠商技術支持工程師確認，方

可起動機床運行采集數(shù)據(jù)。

8.選手在進行任務六之零件試加工及加工程序優(yōu)化、任務八之零件智能加

3

工驗證中，加工前應向裁判示意，確認安全（裝夾安全、操作者工服安全、安

全眼鏡佩戴安全），并經(jīng)現(xiàn)場裁判員同意后，方可進行。任務八之零件智能加工

驗證，加工后樣件須經(jīng)過現(xiàn)場裁判員的確認登記，由裁判封存送檢。

9.本任務書包括八項技術內容，配分如下：

任務一：數(shù)控機床電氣裝調（10分）。

任務二：主軸加裝改造（10分）。

任務三：數(shù)控機床維修（15分）。

任務四：手夾和平口鉗安裝與調試（10分）。

任務五：主軸功能開發(fā)（10分）

任務六：機器人上下料功能開發(fā)（10分）

任務七：機床精度檢驗（10分）。

任務八：零件智能加工驗證（15分）。

九：職業(yè)素養(yǎng)和安全意識（10分）。

三、實操工作任務

任務一：數(shù)控機床電氣裝調（10分）

題目：立式加工中心冷卻和潤滑功能的設計、接線及調試。

根據(jù)現(xiàn)場提供的器件、工具等，完成：①冷卻和潤滑功能電氣原理圖（手

繪或者使用SEEElectrical電氣設計軟件）；②按繪制的電氣原理圖，完成接線；

③驗證冷卻和潤滑功能。本項任務完成后，按表1-1中的項目內容，請裁判驗收

任務成果。

表1-1：數(shù)控機床電氣裝調事項

序號項目項目內容

器件選擇數(shù)量正確合理

原理圖繪制正確，科學合理，符合要求

電氣原理

1圖形符號規(guī)范，標注齊全

圖繪制

保護環(huán)節(jié)設計得當

字跡清楚、整潔、美觀

2線路連接元件安裝位置合理，緊固不松動，工具使用合理

4

序號項目項目內容

正確線上號碼管安裝規(guī)范，與電氣原理圖相符

接至板外的導線經(jīng)端子排轉接，原則上端子排上一個接點接一根線、且

端子與端子之間留有空端子

所有導線進走線槽，或進行了捆束

（學生填寫，裁判簽字確認）

3功能實現(xiàn)功能實現(xiàn)驗證結果

選手繪制的電氣原理圖（空白不夠時可以畫背面）：

使用電氣副柜控制置于其下方的電機模擬刀庫電機時，需將K7.7=1；使用

機床主電氣柜控制機床上的刀庫時，需將K7.7=0。

5

電氣副柜中繼電器輸入輸出板的接口說明見下圖：

注意：選手在設備上電前需自行檢查所連接線路的正確性，并經(jīng)裁判和現(xiàn)

6

場技術人員檢查無誤后方可通電運行。當技術人員或裁判發(fā)現(xiàn)錯誤連接導致電

源或負載短路、以及導致設備損壞或人員安全問題時，中止選手繼續(xù)實施本任

務。技術人員確認可以上電后，將指出若干條已接線正確的接線，在后續(xù)的通

電調試過程中，選手不可改接已確認正確的接線。技術人員確認正確的接線的

連接牢靠性和接線規(guī)范性由選手自行負責。參賽隊有且僅有一次，請裁判和現(xiàn)

場技術人員檢查是否可以上電的機會，經(jīng)檢查確認后，后續(xù)的斷電和通電調試

不再請現(xiàn)場裁判和現(xiàn)場技術人員檢查確認是否可以上電。

表1-2新電氣接線地址表

刀庫正轉Y13.0照明Y13.4排屑正轉Y12.4

刀庫反轉Y13.1紅燈Y13.5排屑反轉Y12.6

潤滑Y13.2綠燈Y13.6

冷卻Y13.3黃燈Y13.7

任務二：主軸加裝改造（10分）

題目：主軸的裝配、檢測與調整。

本任務共分六個項目（參見下圖）。

①工件準備與清潔；

②主軸軸承安裝；

③主軸軸承回轉精度調整；

④前后軸承鎖緊螺母鎖緊；

⑤實測主軸套筒端面到主軸套隔臺的長度K1值，實測疊加放置高度K2值，

實測主軸前端蓋凹臺深度數(shù)值H，計算主軸前端蓋壓緊量A，以及檢測主軸錐孔

跳動值△s；

⑥機械主軸與主軸測試臺對接安裝。

7

完成過程中的相關數(shù)據(jù)記入表2-1中，請裁判驗收各個項目任務的完成成果。

所涉主軸總裝圖及其主軸零件明細表由賽場提供。

表2-1:主軸加裝改造事項及記錄

序號項目內容

工件準備與清潔。在零件擺放區(qū)的主軸零部件進行清點、核對，并按照正確的

項目一工藝步驟清潔，按照安裝工藝步驟將零部件整齊碼放到裝配區(qū)，如發(fā)現(xiàn)零部件

上有毛刺，按照正確的工藝方法去除毛刺。

前主軸軸承安裝：根據(jù)主軸安裝工藝要求安裝主軸軸承，正確選擇軸承安裝方

項目二

向，軸承組對形式正確。測量并調整外圓與主軸同心。

主軸軸承回轉精度調整：測量和調整前軸承外環(huán)與主軸后軸承軸徑接觸外圓之

間回轉跳動，選手將測量結果填入下式（請裁判簽字確認）：

項目三△r=mm,

檢驗前軸承外環(huán)端面跳動

△a=mm

前后軸承鎖緊螺母鎖緊。選手確認軸承系軸向預緊完成后，請?zhí)顚懭缦聰?shù)據(jù)，

在力矩扳手調至前軸承預緊力矩值時，請裁判簽字確認（僅驗證選手掌握力矩

項目四扳手的調整和使用）：

前軸承=Nm

后軸承=Nm

用深度尺實測主軸套筒端面到主軸套隔臺的長度K1值，選手記錄以下數(shù)據(jù)，請

項目五裁判簽字確認：

K1=mm

8

K11=mm

K12=mm

K13=mm

………

K1n=mm

實測疊加放置高度K2值，選手記錄以下數(shù)據(jù)，請裁判簽字確認：

K2=mm

K21=mm

K22=mm

K23=mm

………

K2n=mm

實測主軸前端蓋凹臺深度數(shù)值H，選手記錄以下數(shù)據(jù)，請裁判簽字確認：

H=mm

H1=mm

H2=mm

H3=mm

………

Hn=mm

按照工藝要求計算主軸前端蓋壓緊量A=K2-K1-H：

A=mm

檢測主軸單錐孔跳動△s，選手記錄以下數(shù)據(jù)，請裁判簽字確認：

△s=mm

安裝流程：S1-將主軸安裝在賽場提供的主軸測試架上；

S2-安裝交流異步電動機于電機座上；

S3-預裝彈性聯(lián)軸節(jié)（對接兩軸）；

S4-調整交流異步電機軸與主軸傳動芯軸的同軸度；

S5-鎖緊聯(lián)軸節(jié)；

S6-安裝安全防護罩。

要求：

機械主軸與

1）機械主軸在測試臺上應調整至主軸中心線與電機軸中心

項目六主軸測試臺

線同軸，聯(lián)軸節(jié)安裝規(guī)范。

對接安裝

2）調整電機軸與主軸傳動芯軸同軸，選手采用百分表或千

分表檢測。記錄實測數(shù)據(jù)，請裁判確認：

3）異步電機安裝時提供0.02mm和0.04mm銅皮做調整墊。

4）上述每完成一步均應協(xié)助裁判員檢測、確認。

5）電機軸與主軸軸芯同軸度測出數(shù)值>0.5mm時，不允許帶

電旋轉。

6）安全防護罩安裝合格后，方可通電檢查。

任務三：數(shù)控機床維修（15分）

故障排查涉及立式加工中心技術指標、系統(tǒng)參數(shù)、伺服參數(shù)及PLC程序，

9

最終以解除報警、準確實現(xiàn)功能動作為完成任務。比賽開始前，本賽位上應張

貼有技術平臺在賽前完成的《故障清除確認表》《故障設置完成簽字表》及機

床準備封條。選手確認齊全后，揭封，并在封條上簽字確認。

要求：

1.根據(jù)表3-1第三列“技術指標檢驗標準”，排除故障現(xiàn)象。

2.將每一個已排除故障的現(xiàn)象、故障原因及修正參數(shù)寫入表3-2：數(shù)控機床

維修記錄表中，并向裁判報告，請求裁判簽字確認故障排除的工作成果。當申

請裁判和技術人員恢復機床時，每一個未排除的故障倒扣2分。

3.選手不得全部清除數(shù)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)和梯形圖。一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，按要求排除全部

故障的情形計分。

表3-1故障檢查事項

序號檢查事項技術指標檢驗標準

1急停檢查急停按鈕起作用

2伺服驅動檢查解除伺服報警

進給伺服移動無報X/Y/Z軸顯示正常，在JOG方式和錄入方式下，倍率100%

3

警移動各軸，能正常移動無報警

軸在方式下移動確認軸運動方向符合立式數(shù)控

4伺服移動方向正確X/Y/ZJOG+/-

銑床相關坐標定義標準。

5進給軸軟/硬限位檢測各軸運行范圍符合該機床行程規(guī)格且限位有效

檢測手輪或MDI方式下進給軸移動的實際距離與顯示數(shù)值

6坐標軸移動準確

相等（需要使用百分表進行演示）

進給軸倍率修調正在JOG（手動）和MDI方式下移動進給軸，調整倍率開關，

7

確軸按照指定倍率移動

手輪方式下軸選正在手輪方式下，切換手輪軸選開關信號，能夠正確選擇相應

8

確的坐標軸，實現(xiàn)X/Y/Z軸移動。

手輪方式下倍率正在手輪方式下，切換手輪倍率信號，移動軸，能夠正

9X/Y/Z

確確實現(xiàn)相應的倍率。

進給軸伺服驅動性

10通過伺服優(yōu)化，觀察圓圖形誤差有明顯改善

能匹配

主軸的啟動和停止

11在JOG（手動）和MDI方式下，能夠啟動和停止主軸。

正常

12主軸定向準確在MDI方式下，執(zhí)行M19，主軸準停準確。

13主軸旋轉方向正確在MDI方式下，執(zhí)行M03S500檢查主軸的旋轉方向正確

主軸速度和倍率正在方式下，執(zhí)行檢查主軸的旋轉速度和各檔

14MDIM03S500

確倍率正確

機床操作面板功能

15檢查機床操作面板各按鍵、旋鈕、指示燈功能正常

正常

10

表3-2數(shù)控機床維修記錄表

學生裁判

序號故障現(xiàn)象處理方案

簽字簽字

原因

1解決方法

已排除（）未排除（）申請排除（）

原因

2解決方法

已排除（）未排除（）申請排除（）

原因

3解決方法

已排除（）未排除（）申請排除（）

原因

4解決方法

已排除（）未排除（）申請排除（）

原因

5解決方法

已排除（）未排除（）申請排除（）

原因

6解決方法

已排除（）未排除（）申請排除（）

原因

7解決方法

已排除（）未排除（）申請排除（）

原因

8解決方法

已排除（）未排除（）申請排除（）

原因

9解決方法

已排除（）未排除（）申請排除（）

原因

10解決方法

已排除（）未排除（）申請排除（）

原因

11解決方法

已排除（）未排除（）申請排除（）

原因

12解決方法

已排除（）未排除（）申請排除（）

13原因

11

解決方法

已排除（）未排除（）申請排除（）

原因

14解決方法

已排除（）未排除（）申請排除（）

原因

15解決方法

已排除（）未排除（）申請排除（）

小計15分

任務四：手夾和平口鉗安裝與調試（10分）

根據(jù)賽場提供的電磁閥、氣管及傳感器，設計平口鉗氣路圖，完成表4-1

中，①手夾和機床平口鉗安裝與調試；②機器人手夾功能驗證。

表4-1手爪和平口鉗功能驗證事項

序號項目項目內容

1手夾和平口在加工中心上安裝平口鉗，調整合適氣壓（0.5-0.6Mpa）。

2鉗安裝與調設計平口鉗氣路，按設計氣路圖，完成平口鉗的氣路連接

3試在MDI狀態(tài)下，使用M72控制機床平口鉗松開，M73控制平口鉗夾緊。

4機器人氣爪松開功能及控制信號驗證

5機器人氣爪機器人氣爪夾緊功能及控制信號驗證

6功能驗證手爪松開到位控制功能及控制信號驗證

7手爪夾緊物料到位控制功能及控制信號驗證

任務五：主軸功能開發(fā)（10分）

根據(jù)賽項提供的測頭、主軸部件。利用機床數(shù)控系統(tǒng)，完成：①智能制造

工件測頭；②開通模擬主軸功能、主軸單元通電空載測試；③PC機與CNC互聯(lián)

互通；④完成指定功能的開發(fā)。

5-1.加裝智能制造工件測頭

根據(jù)所提供的測頭，按照表5-1工件測頭加裝項目表中第三列要求，完成

各項任務。每一個項目任務完成后均需請裁判驗收任務完成成果。

12

表5-1加裝智能制造工件測頭事項

序號項目要求

放置測頭將測頭接收器固定于電氣柜頂部合適位置

1

接收器

1）連接測頭接收器電源線。

2）連接“工件測頭開啟”信號線至PLC輸出點Y10.7，并在PLC中編

輯M88開啟測頭/M89關閉測頭的梯形圖。

測頭電氣

2連接“測頭狀態(tài)”信號線至數(shù)控系統(tǒng)測量輸入點X11.7

連接

4）在MDI下開啟測頭，輸入測量信號測試指令“G91G31X50F50”，待

機床運動后,用手觸碰測頭測針,以模仿機床碰到了測針,觀察機床能

否正確地停止。

測針對中利用百分表或千分表調整測針圓跳動，使之不超0.03mm。

3

調整記錄測量值（請裁判當場確認）。

1）用磁鐵固定或利用工作臺上的臺鉗輕夾自備環(huán)規(guī)，保持上表面平

行工作臺面。

2）將測頭裝至機床主軸，并手動定位至環(huán)規(guī)大約中心位置，測球低

于環(huán)規(guī)上表面。

測頭徑向

43）M88;（測頭開啟代碼）

標定

4）MDI編寫并執(zhí)行測頭標定宏程序：

G65P9901M102.D;

D:環(huán)規(guī)準確直徑；標定結果位于：#500，#501，#502，#503。

5）M89;（測頭關閉代碼）

同上1、2步驟。

3）M88;（測頭開啟代碼）

4）MDI下執(zhí)行G65P9901M2.D_。

環(huán)規(guī)直徑

5D:環(huán)規(guī)準確直徑。

測量

注：#100存儲環(huán)規(guī)直徑測量值。

并將環(huán)規(guī)直徑值存儲到#610，編寫#610=#100并執(zhí)行。

5）M89;（測頭關閉代碼）

5-2開通模擬主軸功能、主軸單元通電空載測試

根據(jù)任務二裝配好的機械主軸和異步電機，在本節(jié)中根據(jù)賽場提供的變頻器

技術資料連接變頻器，并通過機床MDI或操作面板備用鍵控制主軸分別旋轉200

rpm,500rpm,800rpm進行測試。具體要求：①完成數(shù)控系統(tǒng)模擬接口→變頻器→

三相異步電機的硬件連接；②完成數(shù)控系統(tǒng)模擬接口功能開通（數(shù)控系統(tǒng)側參

數(shù)設置、PLC編輯）；③變頻器參數(shù)設置。選手依據(jù)表5-2，在任務完成過程中

或任務完成后，請裁判驗收任務成果。

13

表5-2：開通模擬主軸功能、主軸單元通電空載測試事項

序號項目項目內容

1異步電機連接正確

2變頻器連系統(tǒng)模擬電壓及信號線連接正確

3接與調試模擬主軸參數(shù)設置正確，模擬主軸被激活

4變頻器通電及參數(shù)設置正確

模擬主軸正轉輸出信號Y12.0，模擬主軸反轉輸出信號Y12.2。

5-3．PC機與NC互聯(lián)互通

根據(jù)現(xiàn)場提供設備接口和以太網(wǎng)線，實現(xiàn)PC機與CNC（數(shù)控系統(tǒng)）的連接。

系統(tǒng)與PC機聯(lián)通中，要求檢查在數(shù)控系統(tǒng)端操作，可將PC上的程序文件復制

到數(shù)控系統(tǒng)。選手在任務完成后，根據(jù)表5-3，請裁判驗收任務完成成果。

表5-3：PC與NC互聯(lián)互通事項

項目內容調整結果項目內容

PC側IP地址設置正確

PC與NC互NC側IP地址設定正確

參數(shù)調整

聯(lián)互通數(shù)據(jù)線連接成功

NC側調用程序成功

5-4.完成指定功能開發(fā)（6分）

利用富余的M指令，開發(fā)PLC程序，以及參數(shù)設置，實現(xiàn)：

（1）通過MDI鍵盤輸入S指令、M指令控制主軸正/反轉。

（2）通過機床操作面板備用鍵（參照表5-4）作為“主軸正轉”、“主軸反

轉”、“增速按鈕”、“減速按鈕”、“主軸停止”，按下哪個鍵后，其對應的按鈕LED

點亮，通過增速/減速按鈕每按一次增/減速10%。

（3）模擬主軸指令推薦見表5-5。

（4）選手根據(jù)表5-6：完成指定功能開發(fā)（實現(xiàn)模擬主軸調速控制功能）

后，請裁判驗收任務完成成果。

14

表5-4備用鍵對應的輸入和輸出地址

新定義內容在操作面板上定義輸入地址輸出地址

主軸正轉K2R901.5R911.5

主軸反轉K3R901.6R911.6

主軸停止K4R901.7R911.7

增速按鈕5R906.1R916.1

減速按鈕6R906.2R916.2

表5-5模擬主軸指令推薦

分類正轉/反轉/主軸停備注

主軸指令M33/M34/M35也可自行定義未用M代碼

主軸速度指令S--

表5-6完成指定功能開發(fā)（實現(xiàn)模擬主軸調速控制功能）事項

序號項目項目內容

1MDI方式下執(zhí)行主軸控制M/S代碼，主軸旋轉

2主軸正轉按鈕/主軸反轉按鈕/LED有效

PLC編程

3增速按鈕/減速按鈕/LED有效

4主軸停止按鈕/LED有效

任務六：機器人上下料功能開發(fā)（10分）

根據(jù)賽項提供的智能加工仿真軟件、機器人及控制系統(tǒng)、數(shù)控機床及其富

余的M指令等。完成：①機器人應用功能仿真；②機器人應用功能開發(fā)；③機

器人上、下料編程；④零件試加工及加工程序優(yōu)化。

6-1機器人應用功能仿真。選手使用賽場提供的仿真軟件，根據(jù)虛擬制造

仿真流程圖（圖6-1）。完成上料動作PLC的編寫。

15

圖6-1虛擬制造仿真流程圖

根據(jù)表6-1，指定2項功能進行虛擬仿真驗證。

表6-1：虛擬制造仿真事項

序號項目項目內容

1互聯(lián)互通數(shù)控機床與虛擬制造仿真軟件間的互聯(lián)互通信號連接。

2PLC程序開發(fā)編寫虛擬機器人實現(xiàn)對加工中心上下料流程的PLC程序開發(fā)。

3機床執(zhí)行M90指令，可以運行無報警

4機床可以回到指定的第二參考點

5機器人可以在傳送帶上抓取毛坯

6機床門可以自動打開

功能驗證

7機床平口鉗可以自動松開

8平口鉗夾緊，機器人可以完成機床上料

9機床門可以自動關閉

10虛擬制造仿真流程與給定的流程圖符合

表6-2軟件與系統(tǒng)互聯(lián)地址

地址含義仿真→機床地址含義機床→仿真

X2機器人到達機床上料位置X24.0Y2添加毛坯Y24.0

機器人手爪松

X3機器人手爪到平口鉗位置X24.1Y5Y24.1

開

16

機器人移動到傳送帶抓料位機床門打開

X4X24.2Y6Y24.2

置上方

機器人移動到傳送帶抓料位平口鉗松開

X5X24.3Y7Y24.3

置

機床加工完成

X9機床啟動加工X24.4Y8Y24.4

信號

機器人手爪夾

X10機床門打開到位X24.5Y12Y24.5

緊

X11機床門關閉到位X24.6Y13機床門關閉Y24.6

X12平口鉗松開到位X24.7Y14平口鉗夾緊Y24.7

X13平口鉗夾緊到位X25.0

X16移動到成品放置位置X25.1

6-2機器人應用功能開發(fā)。根據(jù)表6－3提供的信號地址，示教編制機器人

程序，實現(xiàn)在MDI和單步方式下，使用機器人信號輸出實現(xiàn)自動門開關，以及

自動門開關的安全聯(lián)鎖，智能加工區(qū)安全圍欄上安全門的安全聯(lián)鎖等功能。

附表6-3：機器人應用功能開發(fā)信號表

CNCPMC機器人PMC虛擬ROBOTIO

機床門開到位1X9.0快換RO[1]

DI[121]R701.0

機床門開到位2X9.1手爪松開RO[2]

機床門關到位1X9.2手爪夾緊RO[3]

DI[123]R701.2

機床門關到位2X9.3噴嘴吹氣RO[4]

加工完成信號F9.4，R701.4DI[124]R701.3

機床取放料到位F96.0,F94.1,F94.2DI[125]R701.4

機床門開Y8.0DO[101]R700.0手爪松開到位RI[1]

機床門關Y8.1DO[102]R700.1手爪夾緊到位RI[2]

平口鉗松開Y8.2DO[103]R700.2手爪在機器人末端RI[3]

平口鉗夾緊Y8.3DO[104]R700.3

啟動加工G7.2DO[105]R700.4

DI信號均需設置為模擬

機器人在機床外防干涉功能DO[106]R700.5

6-3機器人上下料編程。托盤上有A、B、C三個工位（三個工位號由選手

自行確定），每一個工位上放置1個毛坯，共放置了A、B、C三個毛坯。

（1）要求選手完成連續(xù)和自動加工A、B兩工位上兩個毛坯上料和下料的

機器人示教編程（在編寫和調試兩個毛坯上料和下料過程中，用5秒－10秒的

等待過程模擬零件加工過程，以調試好機器人程序，即兩個毛坯不進行加工）。

（2）調試好機器人程序后，要求和裁判共同驗證連續(xù)和自動加工A、B兩

17

工位上兩個零件上料和下料的機器人程序，確保機器人程序的安全性。特別提

示，此驗證是一次性的，即一次驗證時出現(xiàn)安全性問題，立即停止6－3中的任

務，進行最后的打分。表6-4功能全部實現(xiàn)后，請裁判記錄任務完成情況。

附表6-4：機器人示教編程記錄表

序號項目項目內容

機器人上料示示教編程實現(xiàn)上料時機器人對第1件毛坯抓取，并放置到加工中心

1

教編程平口鉗中，實現(xiàn)夾緊，以及機器人退出加工位置

機器人下料示示教編程實現(xiàn)下料時機器人對平口鉗上的工件的抓取，配合平口鉗

2

教編程的松開，機器人將工件施加到毛坯1位置，移動到毛坯2位置上方。

6-4零件試加工及加工程序優(yōu)化。選手依據(jù)GB/T-20957.7-2007《精密加工

試件》標準，按照賽項任務書的圖紙要求（圖6-1，該件毛坯為一塊方料，其中

707010段為平口鉗夾持部位，事先已加工成形），對C毛坯進行試切加工以確

定和驗證零件的數(shù)控加工程序。加工過程中按表6-5進行工件在線測量,測量過

程及結果請裁判驗收。根據(jù)測量結果，對加工程序進行優(yōu)化，為零件的智能加

工作準備。

附表6-5：工件在線測量事項

序號項目項目內容

臺面清掃

1測量準備裝夾測頭前執(zhí)行M19定向指令，之后進行測頭裝夾。

在MDI下開啟測頭，輸入測量信號測試指令用手觸碰測頭測針，檢查

機床是否停止運動。

編程正確

三點或四點測量

2編程測量

圓直徑

結果輸出至宏變量

本項目注意事項：

（1）安裝在線測頭，啟動檢測程序，調用圓檢測宏指令，檢測加工后的圓

直徑。檢測結果通過程序賦值到宏變量#XXX中。

（2）本環(huán)節(jié)采用手工編程，也可使用賽場統(tǒng)一安裝的CAD/CAM軟件編程，

加工程序通過FTP傳送至CNC。參賽隊根據(jù)現(xiàn)場提供的圖紙，編程并完成試切件

18

輪廓的加工。

（3）選手根據(jù)圖紙要求和賽場提供的毛坯，自行設計試件切削試驗工藝，

完成試件切削試驗的程序編制和加工。

（4）本環(huán)節(jié)使用C毛坯加工的零件，僅供選手驗證和優(yōu)化數(shù)控加工程序使

用，不作為零件加工質量的檢測件。賽場另準備若干備用件，當參賽隊的毛坯

出現(xiàn)“硬點”等質量問題時，參賽隊可以提出更換毛坯。當參賽選手因自身原

因損壞毛坯時，不予更換毛坯。

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圖6-1試切件圖

任務七：機床精度檢驗（10分）

本任務基于：標準GB17421-1/2/4和GB-T20957[1].2-2007精密加工中心

檢驗條件（2）標準檢測方法和評價標準，包括圓度誤差檢測。

7-1.數(shù)控機床幾何精度測量

1.依據(jù)GB/T18400.2-2010(ISO10791-2:2001)精密加工中心檢驗條件（2）

中的部分測量標準以及GB/T17421.1-1998通用標準，選擇5項檢驗項目，利

用所提供的工具、量具、檢具，進行數(shù)控機床幾何精度測量。

2.工具、量具、檢具選用合理，使用方法正確，每一項數(shù)據(jù)檢測完成后，

選手應舉手示意，經(jīng)現(xiàn)場裁判確認后將檢測結果填入表7-1幾何精度檢測表中。

表7-1：數(shù)控機床幾何精度測量事項

序號檢驗項目簡圖

主軸錐孔的

1

徑向跳動

a）靠近主軸端部

b）距主軸端部300mm處

檢驗項目簡圖主軸錐孔的徑向跳動

靠近主軸端部的徑向跳動：（裁判簽字確

認：）

距主軸端部300mm處的徑向跳動：（裁判簽字確

認：）

21/25

序號檢驗項目簡圖

主軸軸線與

2Z軸線運動

間的平行度

a）在YZ垂直平面內b）在ZX垂直平面內

檢驗項目簡圖主軸軸線和Z軸線運動間的平行度

在YZ垂直平面內的平行度：（裁判簽字確

認：）

在ZX垂直平面內的平行度：（裁判簽字確

認：）

工作臺面和

3X軸線運動

間的平行度

和X軸線運動間的平行度

檢驗項目簡圖工作臺面和X軸線運動間的平行度

工作臺面和X軸線運動間的平行度：（裁判簽字確

認：）

22

序號檢驗項目簡圖

線性運動直

線度-Z軸線

4

運動的直線

度

a）在平行于X軸線的ZX垂直平面內b）在平行于Y軸線的YZ垂直平面內

檢驗項目簡圖Z軸線運動的直線度

在平行于X軸線的ZX垂直平面內的直線度：（裁判

簽字確認：）

在平行于Y軸線的YZ垂直平面內的直線度：（裁

判簽字確認：）

Y軸線運動

和X軸線運

5

動間的垂直

度

檢驗項目簡圖Y軸線運動和X軸線運動間的垂直度

Y軸線運動和X軸線運動間的垂直度：（裁判簽

字確認：）

7-2.運動精度檢測——球桿儀檢測圓軌跡運動精度

按照表7-2中第二列“檢測項目”和第三列“要求”，使用球桿儀對機床某

指定位置按GB17421.4或ISO230-4標準要求測量XY平面圓度（假定機床溫度

20℃，膨脹系數(shù)11.7）。并填寫和保存數(shù)據(jù)。

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表7-2：運動精度檢測事項

設定數(shù)據(jù)（選手填裁判

序號檢測項目檢測內容

寫）簽字

編制X-Y平面測

試程序（可以借鑒半徑：100mm，

1儀器幫助手冊中進給速度

的已有程序），并1000mm/min

輸入數(shù)控系統(tǒng)