數(shù)控機(jī)床裝調(diào)與技術(shù)改造賽項(xiàng)正式賽卷-第二天賽卷

一、選手須知

請(qǐng)各位選手賽前務(wù)必仔細(xì)研讀

1.本任務(wù)書總分為100分，考試時(shí)間為7小時(shí)。

2.選手在實(shí)操過(guò)程中應(yīng)該遵守競(jìng)賽規(guī)則和安全守則，確保人身和設(shè)備安全。

如有違反，則按照相關(guān)規(guī)定在考試的總成績(jī)中扣除相應(yīng)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(wú)效。

4.考試過(guò)程中考生不得使用自帶U盤及其它移動(dòng)設(shè)備拷貝相關(guān)文件。

5.禁止使用相機(jī)及手機(jī)對(duì)試題進(jìn)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?zāi)玫降奶?hào)碼簽字，不得實(shí)名簽字。

7.僅對(duì)任務(wù)三“數(shù)控機(jī)床維修”，參賽隊(duì)在比賽過(guò)程中遇到排除故障部分的

內(nèi)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(jìn)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(gè)由工作人員排除的故障倒扣2分。

8.本任務(wù)書25頁(yè)。如有缺頁(yè)，請(qǐng)立即與裁判聯(lián)系。

二、賽卷說(shuō)明

1.在比賽過(guò)程中需按照任務(wù)書的要求完成，需要填寫的測(cè)量數(shù)據(jù)、參數(shù)修改

位和修改值、繪制的圖等，應(yīng)按照任務(wù)書要求填入相應(yīng)的表格中。任務(wù)書由八個(gè)

任務(wù)組成，分別是：任務(wù)一：數(shù)控機(jī)床電氣裝調(diào)；任務(wù)二：加工中心主軸加裝改

造（以下簡(jiǎn)稱“主軸加裝改造”）；任務(wù)三：數(shù)控機(jī)床故障診斷和排除（以下簡(jiǎn)稱

“數(shù)控機(jī)床維修”）；任務(wù)四：工業(yè)機(jī)器人平口鉗安裝與信號(hào)連接（以下簡(jiǎn)稱“手

夾和平口鉗安裝與調(diào)試”）；任務(wù)五：加工中心主軸的功能開發(fā)（以下簡(jiǎn)稱“機(jī)床

功能開發(fā)”）；任務(wù)六：工業(yè)機(jī)器人上下料功能開發(fā)（以下簡(jiǎn)稱“機(jī)器人上下料

功能開發(fā)”）；任務(wù)七：數(shù)控機(jī)床精度檢驗(yàn)（以下簡(jiǎn)稱“機(jī)床精度檢驗(yàn)”）；任務(wù)八：

零件智能加工驗(yàn)證。在任務(wù)過(guò)程中全程實(shí)施職業(yè)素養(yǎng)和安全意識(shí)考核。

特別提請(qǐng)注意的是，本賽卷所述任務(wù)一、任務(wù)二、任務(wù)三、任務(wù)四、任務(wù)五、

任務(wù)六、任務(wù)七、任務(wù)八，并不代表選手必須按任務(wù)的序號(hào)依次操作，以及每一

2

個(gè)任務(wù)中的序號(hào)，如6－1、6－2、6－3也不代表選手比賽中選手要按此序號(hào)依

次操作，先做哪個(gè)任務(wù)、再做哪個(gè)任務(wù)，由選手自行確定。

2.每一項(xiàng)任務(wù)完成后，均需請(qǐng)裁判及時(shí)驗(yàn)收任務(wù)完成成果。

3.選手在任務(wù)一：數(shù)控機(jī)床電氣裝調(diào)中，設(shè)備上電前必須認(rèn)真檢查電源。選

手自檢完成后，須舉手請(qǐng)求裁判和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員檢查（請(qǐng)求檢查有且僅有一次機(jī)

會(huì)），檢查中發(fā)現(xiàn)安全隱患，中止選手繼續(xù)實(shí)施任務(wù)一，并扣除接線部分和功能

實(shí)現(xiàn)分。檢查后無(wú)安全隱患，則可上電，繼續(xù)調(diào)試。同意上電后的調(diào)試中又出現(xiàn)

短路等安全事故，中止繼續(xù)實(shí)施任務(wù)一。

4.選手在任務(wù)二：主軸加裝改造的精度檢測(cè)環(huán)節(jié)中，在記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)

向裁判示意，并經(jīng)裁判確認(rèn)方為有效。

5.選手在任務(wù)三：數(shù)控機(jī)床維修環(huán)節(jié)中，完成自己所能排除的機(jī)床故障后，

在指定表格中填寫“故障現(xiàn)象（報(bào)警號(hào)等）”、“故障原因”、“排除方法”，并僅有

一次機(jī)會(huì)請(qǐng)求向裁判員驗(yàn)證，在裁判員的監(jiān)督下，驗(yàn)證所完成的故障排除情況。

選手可提出放棄故障排除，并請(qǐng)裁判和技術(shù)支持人員清除所有故障，恢復(fù)機(jī)床正

常運(yùn)行，此時(shí)只能一次性地清除所有非排除的故障，每一個(gè)由裁判和技術(shù)支持人

員清除的故障倒扣2分。

6.選手在任務(wù)五：主軸功能開發(fā)任務(wù)完成后，向裁判示意功能驗(yàn)證，可以幾

個(gè)塊的功能一起驗(yàn)證，也可每完成一個(gè)功能塊申請(qǐng)一次驗(yàn)證，驗(yàn)證后由裁判確認(rèn)

完成有效。任務(wù)五項(xiàng)目按步驟評(píng)分，選手如果僅完成部分內(nèi)容，應(yīng)向裁判申請(qǐng)步

驟驗(yàn)證，并按照評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)給予完成部分的分值。

7.選手在進(jìn)行任務(wù)五之5-1加裝智能制造工件測(cè)頭、任務(wù)六之6－4零件試

加工及加工程序優(yōu)化、任務(wù)七機(jī)床精度檢測(cè)之7-2運(yùn)動(dòng)精度檢測(cè)中，由于檢測(cè)

儀器貴重，在起動(dòng)機(jī)床運(yùn)行前，須經(jīng)過(guò)檢測(cè)儀器廠商技術(shù)支持工程師確認(rèn)，方可

起動(dòng)機(jī)床運(yùn)行采集數(shù)據(jù)。

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

工驗(yàn)證中，加工前應(yīng)向裁判示意，確認(rèn)安全（裝夾安全、操作者工服安全、安全

3

眼鏡佩戴安全），并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)裁判員同意后，方可進(jìn)行。任務(wù)八之零件智能加工驗(yàn)

證，加工后樣件須經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)裁判員的確認(rèn)登記，由裁判封存送檢。

9.本任務(wù)書包括八項(xiàng)技術(shù)內(nèi)容，配分如下：

任務(wù)一：數(shù)控機(jī)床電氣裝調(diào)（10分）。

任務(wù)二：主軸加裝改造（10分）。

任務(wù)三：數(shù)控機(jī)床維修（15分）。

任務(wù)四：手夾和平口鉗安裝與調(diào)試（10分）。

任務(wù)五：主軸功能開發(fā)（10分）

任務(wù)六：機(jī)器人上下料功能開發(fā)（10分）

任務(wù)七：機(jī)床精度檢驗(yàn)（10分）。

任務(wù)八：零件智能加工驗(yàn)證（15分）。

九：職業(yè)素養(yǎng)和安全意識(shí)（10分）。

三、實(shí)操工作任務(wù)

任務(wù)一：數(shù)控機(jī)床電氣裝調(diào)（10分）

題目：立式加工中心刀庫(kù)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)功能的設(shè)計(jì)、接線及調(diào)試。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的器件、工具等，完成：①刀庫(kù)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)功能電氣原理圖（手

繪或者使用SEEElectrical電氣設(shè)計(jì)軟件）；②按繪制的電氣原理圖，完成接線；

③驗(yàn)證刀庫(kù)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)功能。本項(xiàng)任務(wù)完成后，按表1-1中的項(xiàng)目?jī)?nèi)容，請(qǐng)裁判

驗(yàn)收任務(wù)成果。

表1-1：數(shù)控機(jī)床電氣裝調(diào)事項(xiàng)

序號(hào)項(xiàng)目項(xiàng)目?jī)?nèi)容

器件選擇數(shù)量正確合理

原理圖繪制正確，科學(xué)合理，符合要求

電氣原理

1圖形符號(hào)規(guī)范，標(biāo)注齊全

圖繪制

保護(hù)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)得當(dāng)

字跡清楚、整潔、美觀

線路連接元件安裝位置合理，緊固不松動(dòng)，工具使用合理

2

正確線上號(hào)碼管安裝規(guī)范，與電氣原理圖相符

4

序號(hào)項(xiàng)目項(xiàng)目?jī)?nèi)容

接至板外的導(dǎo)線經(jīng)端子排轉(zhuǎn)接，原則上端子排上一個(gè)接點(diǎn)接一根線、且

端子與端子之間留有空端子

所有導(dǎo)線進(jìn)走線槽，或進(jìn)行了捆束

（學(xué)生填寫，裁判簽字確認(rèn)）

3功能實(shí)現(xiàn)功能實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證結(jié)果

選手繪制的電氣原理圖（空白不夠時(shí)可以畫背面）：

使用電氣副柜控制置于其下方的電機(jī)模擬刀庫(kù)電機(jī)時(shí)，需將K7.7=1；使用

機(jī)床主電氣柜控制機(jī)床上的刀庫(kù)時(shí)，需將K7.7=0。

5

電氣副柜中繼電器輸入輸出板的接口說(shuō)明見下圖：

注意：選手在設(shè)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)場(chǎng)

6

技術(shù)人員檢查無(wú)誤后方可通電運(yùn)行。當(dāng)技術(shù)人員或裁判發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤連接導(dǎo)致電源

或負(fù)載短路、以及導(dǎo)致設(shè)備損壞或人員安全問(wèn)題時(shí)，中止選手繼續(xù)實(shí)施本任務(wù)。

技術(shù)人員確認(rèn)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(diào)試

過(guò)程中，選手不可改接已確認(rèn)正確的接線。技術(shù)人員確認(rèn)正確的接線的連接牢靠

性和接線規(guī)范性由選手自行負(fù)責(zé)。參賽隊(duì)有且僅有一次，請(qǐng)裁判和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員

檢查是否可以上電的機(jī)會(huì)，經(jīng)檢查確認(rèn)后，后續(xù)的斷電和通電調(diào)試不再請(qǐng)現(xiàn)場(chǎng)裁

判和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員檢查確認(rèn)是否可以上電。

表1-2新電氣接線地址表

刀庫(kù)正轉(zhuǎn)Y13.0照明Y13.4排屑正轉(zhuǎn)Y12.4

刀庫(kù)反轉(zhuǎn)Y13.1紅燈Y13.5排屑反轉(zhuǎn)Y12.6

潤(rùn)滑Y13.2綠燈Y13.6

冷卻Y13.3黃燈Y13.7

任務(wù)二：主軸加裝改造（10分）

題目：主軸的裝配、檢測(cè)與調(diào)整。

本任務(wù)共分六個(gè)項(xiàng)目（參見下圖）。

①工件準(zhǔn)備與清潔；

②主軸軸承安裝；

③主軸軸承回轉(zhuǎn)精度調(diào)整；

④前后軸承鎖緊螺母鎖緊；

⑤實(shí)測(cè)主軸套筒端面到主軸套隔臺(tái)的長(zhǎng)度K1值，實(shí)測(cè)疊加放置高度K2值，

實(shí)測(cè)主軸前端蓋凹臺(tái)深度數(shù)值H，計(jì)算主軸前端蓋壓緊量A，以及檢測(cè)主軸錐孔

跳動(dòng)值△s；

⑥機(jī)械主軸與主軸測(cè)試臺(tái)對(duì)接安裝。

7

完成過(guò)程中的相關(guān)數(shù)據(jù)記入表2-1中，請(qǐng)裁判驗(yàn)收各個(gè)項(xiàng)目任務(wù)的完成成果。

所涉主軸總裝圖及其主軸零件明細(xì)表由賽場(chǎng)提供。

表2-1:主軸加裝改造事項(xiàng)及記錄

序號(hào)項(xiàng)目?jī)?nèi)容

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

項(xiàng)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(xiàng)目二

向，軸承組對(duì)形式正確。測(cè)量并調(diào)整外圓與主軸同心。

主軸軸承回轉(zhuǎn)精度調(diào)整：測(cè)量和調(diào)整前軸承外環(huán)與主軸后軸承軸徑接觸外圓之

間回轉(zhuǎn)跳動(dòng)，選手將測(cè)量結(jié)果填入下式（請(qǐng)裁判簽字確認(rèn)）：

項(xiàng)目三△r=mm,

檢驗(yàn)前軸承外環(huán)端面跳動(dòng)

△a=mm

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

在力矩扳手調(diào)至前軸承預(yù)緊力矩值時(shí)，請(qǐng)裁判簽字確認(rèn)（僅驗(yàn)證選手掌握力矩

項(xiàng)目四扳手的調(diào)整和使用）：

前軸承=Nm

后軸承=Nm

用深度尺實(shí)測(cè)主軸套筒端面到主軸套隔臺(tái)的長(zhǎng)度K1值，選手記錄以下數(shù)據(jù)，請(qǐng)

項(xiàng)目五裁判簽字確認(rèn)：

K1=mm

8

K11=mm

K12=mm

K13=mm

………

K1n=mm

實(shí)測(cè)疊加放置高度K2值，選手記錄以下數(shù)據(jù)，請(qǐng)裁判簽字確認(rèn)：

K2=mm

K21=mm

K22=mm

K23=mm

………

K2n=mm

實(shí)測(cè)主軸前端蓋凹臺(tái)深度數(shù)值H，選手記錄以下數(shù)據(jù)，請(qǐng)裁判簽字確認(rèn)：

H=mm

H1=mm

H2=mm

H3=mm

………

Hn=mm

按照工藝要求計(jì)算主軸前端蓋壓緊量A=K2-K1-H：

A=mm

檢測(cè)主軸單錐孔跳動(dòng)△s，選手記錄以下數(shù)據(jù)，請(qǐng)裁判簽字確認(rèn)：

△s=mm

安裝流程：S1-將主軸安裝在賽場(chǎng)提供的主軸測(cè)試架上；

S2-安裝交流異步電動(dòng)機(jī)于電機(jī)座上；

S3-預(yù)裝彈性聯(lián)軸節(jié)（對(duì)接兩軸）；

S4-調(diào)整交流異步電機(jī)軸與主軸傳動(dòng)芯軸的同軸度；

S5-鎖緊聯(lián)軸節(jié)；

S6-安裝安全防護(hù)罩。

要求：

機(jī)械主軸與

1）機(jī)械主軸在測(cè)試臺(tái)上應(yīng)調(diào)整至主軸中心線與電機(jī)軸中心

項(xiàng)目六主軸測(cè)試臺(tái)

線同軸，聯(lián)軸節(jié)安裝規(guī)范。

對(duì)接安裝

2）調(diào)整電機(jī)軸與主軸傳動(dòng)芯軸同軸，選手采用百分表或千

分表檢測(cè)。記錄實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，請(qǐng)裁判確認(rèn)：

3）異步電機(jī)安裝時(shí)提供0.02mm和0.04mm銅皮做調(diào)整墊。

4）上述每完成一步均應(yīng)協(xié)助裁判員檢測(cè)、確認(rèn)。

5）電機(jī)軸與主軸軸芯同軸度測(cè)出數(shù)值>0.5mm時(shí)，不允許帶

電旋轉(zhuǎn)。

6）安全防護(hù)罩安裝合格后，方可通電檢查。

任務(wù)三：數(shù)控機(jī)床維修（15分）

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

9

終以解除報(bào)警、準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)功能動(dòng)作為完成任務(wù)。比賽開始前，本賽位上應(yīng)張貼

有技術(shù)平臺(tái)在賽前完成的《故障清除確認(rèn)表》《故障設(shè)置完成簽字表》及機(jī)床準(zhǔn)

備封條。選手確認(rèn)齊全后，揭封，并在封條上簽字確認(rèn)。

要求：

1.根據(jù)表3-1第三列“技術(shù)指標(biāo)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)”，排除故障現(xiàn)象。

2.將每一個(gè)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(jī)床

維修記錄表中，并向裁判報(bào)告，請(qǐng)求裁判簽字確認(rèn)故障排除的工作成果。當(dāng)申

請(qǐng)裁判和技術(shù)人員恢復(fù)機(jī)床時(shí)，每一個(gè)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(jì)分。

表3-1故障檢查事項(xiàng)

序號(hào)檢查事項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

1急停檢查急停按鈕起作用

2伺服驅(qū)動(dòng)檢查解除伺服報(bào)警

進(jìn)給伺服移動(dòng)無(wú)報(bào)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(dòng)各軸，能正常移動(dòng)無(wú)報(bào)警

X/Y/Z軸在JOG方式下+/-移動(dòng)確認(rèn)軸運(yùn)動(dòng)方向符合立式數(shù)控

4伺服移動(dòng)方向正確

銑床相關(guān)坐標(biāo)定義標(biāo)準(zhǔn)。

5進(jìn)給軸軟/硬限位檢測(cè)各軸運(yùn)行范圍符合該機(jī)床行程規(guī)格且限位有效

檢測(cè)手輪或MDI方式下進(jìn)給軸移動(dòng)的實(shí)際距離與顯示數(shù)值

6坐標(biāo)軸移動(dòng)準(zhǔn)確

相等（需要使用百分表進(jìn)行演示）

進(jìn)給軸倍率修調(diào)正在JOG（手動(dòng)）和MDI方式下移動(dòng)進(jìn)給軸，調(diào)整倍率開關(guān)，

7

確軸按照指定倍率移動(dòng)

手輪方式下軸選正在手輪方式下，切換手輪軸選開關(guān)信號(hào)，能夠正確選擇相應(yīng)

8

確的坐標(biāo)軸，實(shí)現(xiàn)X/Y/Z軸移動(dòng)。

手輪方式下倍率正在手輪方式下，切換手輪倍率信號(hào)，移動(dòng)X/Y/Z軸，能夠正

9

確確實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的倍率。

進(jìn)給軸伺服驅(qū)動(dòng)性

10通過(guò)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(dòng)和停止

11在JOG（手動(dòng)）和MDI方式下，能夠啟動(dòng)和停止主軸。

正常

12主軸定向準(zhǔn)確在MDI方式下，執(zhí)行M19，主軸準(zhǔn)停準(zhǔn)確。

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

主軸速度和倍率正在MDI方式下，執(zhí)行M03S500檢查主軸的旋轉(zhuǎn)速度和各檔

14

確倍率正確

機(jī)床操作面板功能

15檢查機(jī)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(jī)床維修記錄表

學(xué)生裁判

序號(hào)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(qǐng)排除（）

原因

2解決方法

已排除（）未排除（）申請(qǐng)排除（）

原因

3解決方法

已排除（）未排除（）申請(qǐng)排除（）

原因

4解決方法

已排除（）未排除（）申請(qǐng)排除（）

原因

5解決方法

已排除（）未排除（）申請(qǐng)排除（）

原因

6解決方法

已排除（）未排除（）申請(qǐng)排除（）

原因

7解決方法

已排除（）未排除（）申請(qǐng)排除（）

原因

8解決方法

已排除（）未排除（）申請(qǐng)排除（）

原因

9解決方法

已排除（）未排除（）申請(qǐng)排除（）

原因

10解決方法

已排除（）未排除（）申請(qǐng)排除（）

原因

11解決方法

已排除（）未排除（）申請(qǐng)排除（）

原因

12解決方法

已排除（）未排除（）申請(qǐng)排除（）

13原因

11

解決方法

已排除（）未排除（）申請(qǐng)排除（）

原因

14解決方法

已排除（）未排除（）申請(qǐng)排除（）

原因

15解決方法

已排除（）未排除（）申請(qǐng)排除（）

小計(jì)15分

任務(wù)四：手夾和平口鉗安裝與調(diào)試（10分）

根據(jù)賽場(chǎng)提供的電磁閥、氣管及傳感器，設(shè)計(jì)平口鉗氣路圖，完成表4-1中，

①手夾和機(jī)床平口鉗安裝與調(diào)試；②機(jī)器人手夾功能驗(yàn)證。

表4-1手爪和平口鉗功能驗(yàn)證事項(xiàng)

序號(hào)項(xiàng)目項(xiàng)目?jī)?nèi)容

1手夾和平口在加工中心上安裝平口鉗，調(diào)整合適氣壓（0.5-0.6Mpa）。

2鉗安裝與調(diào)設(shè)計(jì)平口鉗氣路，按設(shè)計(jì)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(jī)床平口鉗松開，M73控制平口鉗夾緊。

4機(jī)器人氣爪松開功能及控制信號(hào)驗(yàn)證

5機(jī)器人氣爪機(jī)器人氣爪夾緊功能及控制信號(hào)驗(yàn)證

6功能驗(yàn)證手爪松開到位控制功能及控制信號(hào)驗(yàn)證

7手爪夾緊物料到位控制功能及控制信號(hào)驗(yàn)證

任務(wù)五：主軸功能開發(fā)（10分）

根據(jù)賽項(xiàng)提供的測(cè)頭、主軸部件。利用機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，完成：①智能制造工

件測(cè)頭；②開通模擬主軸功能、主軸單元通電空載測(cè)試；③PC機(jī)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(cè)頭

根據(jù)所提供的測(cè)頭，按照表5-1工件測(cè)頭加裝項(xiàng)目表中第三列要求，完成

各項(xiàng)任務(wù)。每一個(gè)項(xiàng)目任務(wù)完成后均需請(qǐng)裁判驗(yàn)收任務(wù)完成成果。

12

表5-1加裝智能制造工件測(cè)頭事項(xiàng)

序號(hào)項(xiàng)目要求

放置測(cè)頭將測(cè)頭接收器固定于電氣柜頂部合適位置

1

接收器

1）連接測(cè)頭接收器電源線。

2）連接“工件測(cè)頭開啟”信號(hào)線至PLC輸出點(diǎn)Y10.7，并在PLC中編

輯M88開啟測(cè)頭/M89關(guān)閉測(cè)頭的梯形圖。

測(cè)頭電氣

2連接“測(cè)頭狀態(tài)”信號(hào)線至數(shù)控系統(tǒng)測(cè)量輸入點(diǎn)X11.7

連接

4）在MDI下開啟測(cè)頭，輸入測(cè)量信號(hào)測(cè)試指令“G91G31X50F50”，待

機(jī)床運(yùn)動(dòng)后,用手觸碰測(cè)頭測(cè)針,以模仿機(jī)床碰到了測(cè)針,觀察機(jī)床能

否正確地停止。

測(cè)針對(duì)中利用百分表或千分表調(diào)整測(cè)針圓跳動(dòng)，使之不超0.03mm。

3

調(diào)整記錄測(cè)量值（請(qǐng)裁判當(dāng)場(chǎng)確認(rèn)）。

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

工作臺(tái)面。

2）將測(cè)頭裝至機(jī)床主軸，并手動(dòng)定位至環(huán)規(guī)大約中心位置，測(cè)球低于

環(huán)規(guī)上表面。

測(cè)頭徑向

43）M88;（測(cè)頭開啟代碼）

標(biāo)定

4）MDI編寫并執(zhí)行測(cè)頭標(biāo)定宏程序：

G65P9901M102.D;

D:環(huán)規(guī)準(zhǔn)確直徑；標(biāo)定結(jié)果位于：#500，#501，#502，#503。

5）M89;（測(cè)頭關(guān)閉代碼）

同上1、2步驟。

3）M88;（測(cè)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(zhǔn)確直徑。

測(cè)量

注：#100存儲(chǔ)環(huán)規(guī)直徑測(cè)量值。

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

5）M89;（測(cè)頭關(guān)閉代碼）

5-2開通模擬主軸功能、主軸單元通電空載測(cè)試

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

技術(shù)資料連接變頻器，并通過(guò)機(jī)床MDI或操作面板備用鍵控制主軸分別旋轉(zhuǎn)200

rpm,500rpm,800rpm進(jìn)行測(cè)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(jī)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(cè)參數(shù)

設(shè)置、PLC編輯）；③變頻器參數(shù)設(shè)置。選手依據(jù)表5-2，在任務(wù)完成過(guò)程中或任

務(wù)完成后，請(qǐng)裁判驗(yàn)收任務(wù)成果。

13

表5-2：開通模擬主軸功能、主軸單元通電空載測(cè)試事項(xiàng)

序號(hào)項(xiàng)目項(xiàng)目?jī)?nèi)容

1異步電機(jī)連接正確

2變頻器連系統(tǒng)模擬電壓及信號(hào)線連接正確

3接與調(diào)試模擬主軸參數(shù)設(shè)置正確，模擬主軸被激活

4變頻器通電及參數(shù)設(shè)置正確

模擬主軸正轉(zhuǎn)輸出信號(hào)Y12.0，模擬主軸反轉(zhuǎn)輸出信號(hào)Y12.2。

5-3．PC機(jī)與NC互聯(lián)互通

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供設(shè)備接口和以太網(wǎng)線，實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與CNC（數(shù)控系統(tǒng)）的連接。

系統(tǒng)與PC機(jī)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(fù)制

到數(shù)控系統(tǒng)。選手在任務(wù)完成后，根據(jù)表5-3，請(qǐng)裁判驗(yàn)收任務(wù)完成成果。

表5-3：PC與NC互聯(lián)互通事項(xiàng)

項(xiàng)目?jī)?nèi)容調(diào)整結(jié)果項(xiàng)目?jī)?nèi)容

PC側(cè)IP地址設(shè)置正確

PC與NC互NC側(cè)IP地址設(shè)定正確

參數(shù)調(diào)整

聯(lián)互通數(shù)據(jù)線連接成功

NC側(cè)調(diào)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(shè)置，實(shí)現(xiàn)：

（1）通過(guò)MDI鍵盤輸入S指令、M指令控制主軸正/反轉(zhuǎn)。

（2）通過(guò)機(jī)床操作面板備用鍵（參照表5-4）作為“主軸正轉(zhuǎn)”、“主軸反

轉(zhuǎn)”、“增速按鈕”、“減速按鈕”、“主軸停止”，按下哪個(gè)鍵后，其對(duì)應(yīng)的按鈕LED

點(diǎn)亮，通過(guò)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(shí)現(xiàn)模擬主軸調(diào)速控制功能）

后，請(qǐng)裁判驗(yàn)收任務(wù)完成成果。

14

表5-4備用鍵對(duì)應(yīng)的輸入和輸出地址

新定義內(nèi)容在操作面板上定義輸入地址輸出地址

主軸正轉(zhuǎn)K2R901.5R911.5

主軸反轉(zhuǎn)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(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)/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(shí)現(xiàn)模擬主軸調(diào)速控制功能）事項(xiàng)

序號(hào)項(xiàng)目項(xiàng)目?jī)?nèi)容

1MDI方式下執(zhí)行主軸控制M/S代碼，主軸旋轉(zhuǎn)

2主軸正轉(zhuǎn)按鈕/主軸反轉(zhuǎn)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(wù)六：機(jī)器人上下料功能開發(fā)（10分）

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

的M指令等。完成：①機(jī)器人應(yīng)用功能仿真；②機(jī)器人應(yīng)用功能開發(fā)；③機(jī)器人

上、下料編程；④零件試加工及加工程序優(yōu)化。

6-1機(jī)器人應(yīng)用功能仿真。選手使用賽場(chǎng)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(dòng)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(xiàng)功能進(jìn)行虛擬仿真驗(yàn)證。

表6-1：虛擬制造仿真事項(xiàng)

序號(hào)項(xiàng)目項(xiàng)目?jī)?nèi)容

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

2PLC程序開發(fā)編寫虛擬機(jī)器人實(shí)現(xiàn)對(duì)加工中心上下料流程的PLC程序開發(fā)。

3機(jī)床執(zhí)行M90指令，可以運(yùn)行無(wú)報(bào)警

4機(jī)床可以回到指定的第二參考點(diǎn)

5機(jī)器人可以在傳送帶上抓取毛坯

6機(jī)床門可以自動(dòng)打開

功能驗(yàn)證

7機(jī)床平口鉗可以自動(dòng)松開

8平口鉗夾緊，機(jī)器人可以完成機(jī)床上料

9機(jī)床門可以自動(dòng)關(guān)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(jī)床地址含義機(jī)床→仿真

X2機(jī)器人到達(dá)機(jī)床上料位置X24.0Y2添加毛坯Y24.0

機(jī)器人手爪松

X3機(jī)器人手爪到平口鉗位置X24.1Y5Y24.1

開

16

機(jī)器人移動(dòng)到傳送帶抓料位機(jī)床門打開

X4X24.2Y6Y24.2

置上方

機(jī)器人移動(dòng)到傳送帶抓料位平口鉗松開

X5X24.3Y7Y24.3

置

機(jī)床加工完成

X9機(jī)床啟動(dòng)加工X24.4Y8Y24.4

信號(hào)

機(jī)器人手爪夾

X10機(jī)床門打開到位X24.5Y12Y24.5

緊

X11機(jī)床門關(guān)閉到位X24.6Y13機(jī)床門關(guān)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(dòng)到成品放置位置X25.1

6-2機(jī)器人應(yīng)用功能開發(fā)。根據(jù)表6－3提供的信號(hào)地址，示教編制機(jī)器人

程序，實(shí)現(xiàn)在MDI和單步方式下，使用機(jī)器人信號(hào)輸出實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門開關(guān)，以及

自動(dòng)門開關(guān)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(jī)器人應(yīng)用功能開發(fā)信號(hào)表

CNCPMC機(jī)器人PMC虛擬ROBOTIO

機(jī)床門開到位1X9.0快換RO[1]

DI[121]R701.0

機(jī)床門開到位2X9.1手爪松開RO[2]

機(jī)床門關(guān)到位1X9.2手爪夾緊RO[3]

DI[123]R701.2

機(jī)床門關(guān)到位2X9.3噴嘴吹氣RO[4]

加工完成信號(hào)F9.4，R701.4DI[124]R701.3

機(jī)床取放料到位F96.0,F94.1,F94.2DI[125]R701.4

機(jī)床門開Y8.0DO[101]R700.0手爪松開到位RI[1]

機(jī)床門關(guān)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(jī)器人末端RI[3]

平口鉗夾緊Y8.3DO[104]R700.3

啟動(dòng)加工G7.2DO[105]R700.4

DI信號(hào)均需設(shè)置為模擬

機(jī)器人在機(jī)床外防干涉功能DO[106]R700.5

6-3機(jī)器人上下料編程。托盤上有A、B、C三個(gè)工位（三個(gè)工位號(hào)由選手自

行確定），每一個(gè)工位上放置1個(gè)毛坯，共放置了A、B、C三個(gè)毛坯。

（1）要求選手完成連續(xù)和自動(dòng)加工A、B兩工位上兩個(gè)毛坯上料和下料的

機(jī)器人示教編程（在編寫和調(diào)試兩個(gè)毛坯上料和下料過(guò)程中，用5秒－10秒的

等待過(guò)程模擬零件加工過(guò)程，以調(diào)試好機(jī)器人程序，即兩個(gè)毛坯不進(jìn)行加工）。

（2）調(diào)試好機(jī)器人程序后，要求和裁判共同驗(yàn)證連續(xù)和自動(dòng)加工A、B兩工

17

位上兩個(gè)零件上料和下料的機(jī)器人程序，確保機(jī)器人程序的安全性。特別提示，

此驗(yàn)證是一次性的，即一次驗(yàn)證時(shí)出現(xiàn)安全性問(wèn)題，立即停止6－3中的任務(wù)，

進(jìn)行最后的打分。表6-4功能全部實(shí)現(xiàn)后，請(qǐng)裁判記錄任務(wù)完成情況。

附表6-4：機(jī)器人示教編程記錄表

序號(hào)項(xiàng)目項(xiàng)目?jī)?nèi)容

機(jī)器人上料示示教編程實(shí)現(xiàn)上料時(shí)機(jī)器人對(duì)第1件毛坯抓取，并放置到加工中心

1

教編程平口鉗中，實(shí)現(xiàn)夾緊，以及機(jī)器人退出加工位置

機(jī)器人下料示示教編程實(shí)現(xiàn)下料時(shí)機(jī)器人對(duì)平口鉗上的工件的抓取，配合平口鉗

2

教編程的松開，機(jī)器人將工件施加到毛坯1位置，移動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)，按照賽項(xiàng)任務(wù)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(duì)C毛坯進(jìn)行試切加工以確

定和驗(yàn)證零件的數(shù)控加工程序。加工過(guò)程中按表6-5進(jìn)行工件在線測(cè)量,測(cè)量過(guò)

程及結(jié)果請(qǐng)裁判驗(yàn)收。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，對(duì)加工程序進(jìn)行優(yōu)化，為零件的智能加工

作準(zhǔn)備。

附表6-5：工件在線測(cè)量事項(xiàng)

序號(hào)項(xiàng)目項(xiàng)目?jī)?nèi)容

臺(tái)面清掃

1測(cè)量準(zhǔn)備裝夾測(cè)頭前執(zhí)行M19定向指令，之后進(jìn)行測(cè)頭裝夾。

在MDI下開啟測(cè)頭，輸入測(cè)量信號(hào)測(cè)試指令用手觸碰測(cè)頭測(cè)針，檢查

機(jī)床是否停止運(yùn)動(dòng)。

編程正確

三點(diǎn)或四點(diǎn)測(cè)量

2編程測(cè)量

圓直徑

結(jié)果輸出至宏變量

本項(xiàng)目注意事項(xiàng)：

（1）安裝在線測(cè)頭，啟動(dòng)檢測(cè)程序，調(diào)用圓檢測(cè)宏指令，檢測(cè)加工后的圓

直徑。檢測(cè)結(jié)果通過(guò)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(chǎng)統(tǒng)一安裝的CAD/CAM軟件編程，

加工程序通過(guò)FTP傳送至CNC。參賽隊(duì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)提供的毛坯，自行設(shè)計(jì)試件切削試驗(yàn)工藝，

完成試件切削試驗(yàn)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(yàn)證和優(yōu)化數(shù)控加工程序使

用，不作為零件加工質(zhì)量的檢測(cè)件。賽場(chǎng)另準(zhǔn)備若干備用件，當(dāng)參賽隊(duì)的毛坯出

現(xiàn)“硬點(diǎn)”等質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，參賽隊(duì)可以提出更換毛坯。當(dāng)參賽選手因自身原因損

壞毛坯時(shí)，不予更換毛坯。

19

圖6-1試切件圖

任務(wù)七：機(jī)床精度檢驗(yàn)（10分）

本任務(wù)基于：標(biāo)準(zhǔn)GB17421-1/2/4和GB-T20957[1].2-2007精密加工中心

檢驗(yàn)條件（2）標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，包括圓度誤差檢測(cè)。

7-1.數(shù)控機(jī)床幾何精度測(cè)量

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

中的部分測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)以及GB/T17421.1-1998通用標(biāo)準(zhǔn)，選擇5項(xiàng)檢驗(yàn)項(xiàng)目，利

用所提供的工具、量具、檢具，進(jìn)行數(shù)控機(jī)床幾何精度測(cè)量。

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

手應(yīng)舉手示意，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)裁判確認(rèn)后將檢測(cè)結(jié)果填入表7-1幾何精度檢測(cè)表中。

表7-1：數(shù)控機(jī)床幾何精度測(cè)量事項(xiàng)

序號(hào)檢驗(yàn)項(xiàng)目簡(jiǎn)圖

主軸錐孔的

1

徑向跳動(dòng)

a）靠近主軸端部

b）距主軸端部300mm處

檢驗(yàn)項(xiàng)目簡(jiǎn)圖主軸錐孔的徑向跳動(dòng)

靠近主軸端部的徑向跳動(dòng)：（裁判簽字確

認(rèn)：）

距主軸端部300mm處的徑向跳動(dòng)：（裁判簽字確

認(rèn)：）

21/25

序號(hào)檢驗(yàn)項(xiàng)目簡(jiǎn)圖

主軸軸線與

2Z軸線運(yùn)動(dòng)

間的平行度

a）在YZ垂直平面內(nèi)b）在ZX垂直平面內(nèi)

檢驗(yàn)項(xiàng)目簡(jiǎn)圖主軸軸線和Z軸線運(yùn)動(dòng)間的平行度

在YZ垂直平面內(nèi)的平行度：（裁判簽字確

認(rèn)：）

在ZX垂直平面內(nèi)的平行度：（裁判簽字確

認(rèn)：）

工作臺(tái)面和

3X軸線運(yùn)動(dòng)

間的平行度

和X軸線運(yùn)動(dòng)間的平行度

檢驗(yàn)項(xiàng)目簡(jiǎn)圖工作臺(tái)面和X軸線運(yùn)動(dòng)間的平行度

工作臺(tái)面和X軸線運(yùn)動(dòng)間的平行度：（裁判簽字確

認(rèn)：）

22

序號(hào)檢驗(yàn)項(xiàng)目簡(jiǎn)圖

線性運(yùn)動(dòng)直

線度-Y軸線

4

運(yùn)動(dòng)的直線

度

a）在YZ垂直平面內(nèi)b）在XY水平面內(nèi)

檢驗(yàn)項(xiàng)目簡(jiǎn)圖Y軸線運(yùn)動(dòng)的直線度

在YZ垂直平面內(nèi)的直線度：（裁判簽字確

認(rèn)：）

在XY水平面內(nèi)的直線度：（裁判簽字確

認(rèn)：）

Z軸線運(yùn)動(dòng)

和Y軸線運(yùn)

5

動(dòng)間的垂直

度

檢驗(yàn)項(xiàng)目簡(jiǎn)圖Z軸線運(yùn)動(dòng)和Y軸線運(yùn)動(dòng)間的垂直度

Z軸線運(yùn)動(dòng)和Y軸線運(yùn)動(dòng)間的垂直度：（裁判簽字確

認(rèn)：）

7-2.運(yùn)動(dòng)精度檢測(cè)——球桿儀檢測(cè)圓軌跡運(yùn)動(dòng)精度

按照表7-2中第二列“檢測(cè)項(xiàng)目”和第三列“要求”，使用球桿儀對(duì)機(jī)床某

指定位置按GB17421.4或ISO230-4標(biāo)準(zhǔn)要求測(cè)量XY平面圓度（假定機(jī)床溫度

20℃，膨脹系數(shù)11.7）。并填寫和保存數(shù)據(jù)。

23

表7-2：運(yùn)動(dòng)精度檢測(cè)事項(xiàng)

設(shè)定數(shù)據(jù)（選手裁判

序號(hào)檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)內(nèi)容

填寫）簽字

編制X-Y平面測(cè)

試程序（可以借鑒半徑：100mm，

1儀器幫助手冊(cè)中進(jìn)給速度

的已有程序），并1000mm/min

輸入數(shù)控系統(tǒng)

記錄所設(shè)定坐標(biāo)