2012年《数控编程》课程实验指导书.doc

数控编程实验指导书学 院： 机械工程与自动化学院所在系： 机械工程系适用专业：机械设计制造及其自动化编 写 人：刘中柱中北大学机械工程系2012年11月实验一  数控车床典型零件编程与基本操作一、实验类型设计性实验二、实验目的通过本实验，掌握数控车床控制面板的基本操作，MDI手动数据输入，对刀，程序的编辑及管理，轴类零件的程序编制、调试及模拟加工等操作。三、实验设备及软件微型计算机、数控加工模拟仿真软件等。四、实验内容指导教师提供轴类零件图，学生自行设计零件的加工方案，手工编写零件加工程序单，然后上机调试程序，并进行模拟仿真。五、FANUC车床操作方法下面以加工如图1-1所示零件为例说明FANUC车床的操作方法。采用外圆加工方式，选取刀尖半径0.8， D号刀片，刀柄。主偏角93.0。图1-1 实例加工结果样图加工应选择直径130mm，高为200圆柱型毛坯。程序如下：O01N10G54N20T0101N30S100M03N40X135.Z5.N50G71U2.R0.5;N60G71P70Q170U1.W0.5F1.N70G01X20.N80W-24.N90X25.N100X30.W-16.N110X36.N120W-15.N130X40.N140W-30.N150X60.N160W-15.N170X65.;N175G70P70Q170;N180T0100;N190X80.Z0;N370M30注意：程序的小数点不能省略，段后的分号为半角！打开“开始”菜单，在“程序/数控加工仿真系统/”中选择“数控加工仿真系统”点击，进入系统，点击“快速登录”进入系统主界面。（1）选择机床点击菜单“机床/选择机床”，在选择机床对话框中控制系统选择FANUC，机床类型选择车床并按“确定”按钮，此时界面如图1-2所示。 图1-2 “数控加工仿真系统”软件界面（2）机床回零如图1-3所示，在操作面板的MODE旋钮位置点击鼠标左键，将旋钮拨到REF档，再点击加号按钮，此时X轴将回零，相应操作面板上X轴的指示灯亮，同时CRT上的X坐标发生变化；再用鼠标右键点击XZ轴切换旋钮，左键点击加号按钮，可以将Z轴回零，此时CRT和操作面板上的指示灯如图1-4所示。 图1-3 操作面板上的MODE旋钮 图1-4 操作面板上的指示灯（3）安装零件点击菜单“零件/定义毛坯”，在定义毛坯对话框中可改写零件尺寸高和直径，按确定按钮。点击菜单“零件/放置零件”，在选择零件对话框中，选取名称为“毛坯1”的零件，并按确定按钮，界面上出现控制零件移动的面板，可以用其移动零件，此时点击面板上的退出按钮，关闭该面板，此时机床如图1-5 所示，零件已放置在机床工作台面上。 图1-5 移动零件面板及机床上的零件（4）输入NC程序数控程序可以通过记事本或写字板等编辑软件输入并保存为文本格式文件，也可直接用FANUC系统的MDI键盘输入。此处假设已编辑了NC程序文件“fanucturndocu.nc”。(注意文件不要保存在桌面上)将操作面板的MODE旋钮切换到DNC方式。点击菜单“机床/DNC传送”，打开文件对话框，选取文件“fanucturndocu.nc”，点击打开按钮。点击控制面板上的键，CRT如图1-6所示；在通过MDI键盘一次输入O01，再点击键，即可输入预先编辑好的数控程序，此时CRT如图1-6所示。 图1-6 输入数控程序前后的CRT界面通过MDI键盘编辑数控程序的方法简要介绍如下：按 键（需在EDIT或AUTO模式下）；移动光标：按 PAGE 或 翻页，按 CURSOR或移动光标；按数字/字母键将数据输入输入域；按 键用于删除输入域中的数据；删除、插入、替代：按 键，删除光标所在的代码。按 键，把输入域的内容插入到光标所在代码后面。按 键，把输入域的内容替代光标所在的代码。按 键；按 键入字母“O”；按数字键键入程序编号，但不可以与已有程序编号的重复；按 键，开始程序输入；用回车换行键 结束一行的输入后换行。（5）检查运行轨迹将操作面板中MODE旋钮切换到AUTO模式，按操作面板上的键，然后点击的自动运行按钮，即可观察数控程序的运行轨迹，此时也可通过“视图”菜单中的动态旋转、动态放缩、动态平移等方式对运行轨迹进行全方位的动态观察。如运行轨迹正确，表明输入的程序基本正确。再按键，即可回到PRGRM界面。（6）安装刀具点击菜单“机床/选择刀具”在“车刀选择”对话框中根据加工方式选择所需的刀片和刀柄。确定后退出。如图1-7所示。装好刀具后，机床如图1-8所示。图1-7 “车刀选择”对话框图1-8 安装刀具后的机床（7）对刀数控程序以零件右表面中心点为原点，下面将说明如何通过对刀来建立工件坐标系与机床坐标系的关系。将操作面板中MODE旋钮切换到JOG上，点击MDI键盘的POS按钮，利用操作面板上的按钮和X、Z轴的控制旋钮，将机床移动到如图1-9所示的大致位置。图1-9打开“视图/选项”中“铁屑开”选项。（为第一时间看清刀具和零件碰撞的一霎那，以确保对刀的准确性）。点击操作面板上控制主轴的按钮控制零件的转动。将操作面板的MODE旋钮切换到JOG，。通过调节操作面板上的倍率旋钮和按钮进行微调。在刀具和零件刚开始碰撞的一霎那，记下此时CRT中的x坐标287.333。如图1-10所示。故工件中心的X坐标为287.333-126.064（Z向切削后测量的零件半径的2倍）=161.269。同样可得工件中心的Z坐标为201.017。零件半径可点击“测量/剖面图测量”点击对刀时切割的边，在对话框中得X、Z长度。X长度即为切割后零件准确直径。如图1-11。注意：对刀完毕后要将刀具退离工件。 图1-10 图1-11确定工件与机床坐标系的关系有两种方法，一种是通过G54-G59设定，另一种是通过G92设定。此处采用的是G54方法：将对基准得到的工件在机床上的坐标数据，结合工件本身的尺寸算出工件原点在机床中的位置，确定机床开始自动加工时的位置。刀具补偿参数默认为0。输入零件原点参数（G54-G59）的步骤：1) 连续点击按钮四次，进入图1-12的参数设定页面；2) 用PAGE或 键在No1No3坐标系页面和No4No6坐标系页面之间切换；3) 用CURSOR或 选择坐标系；4) 按数字键输入地址字（X /Z）和数值到输入域；5）按 键，把输入域中间的内容输入到所指定的位置。图1-12（8）自动加工机床位置确定和工件中心坐标输入后，就可以开始自动加工了。此时将操作面板的MODE旋钮切换到AUTO模式，点击按钮，机床就开始自动加工了，如图1-13。加工完毕就会出现如图1-14所示的效果。 图1-13 加工过程示意图 图1-14 加工完毕后的效果图六、实验步骤与要求（1）深刻理解数控车床的编程方法；（2）根据指导老师所给零件图设计加工方案，编写加工程序；（3）上机调试运行，并进行模拟仿真；（4）要求每生必做，实验上机时间为2学时。七、实验结果与报告（1）提交数控加工程序； （2）整理完成实验报告。实验二 数控铣床典型零件编程与基本操作一、实验类型设计性实验二、实验目的通过本实验，掌握数控铣床控制面板的基本操作，MDI手动数据输入，对刀，程序的编辑及管理，轴类零件的程序编制、调试及模拟加工等操作。三、实验设备及软件微型计算机、数控加工模拟仿真软件等。四、实验内容指导教师提供零件图，学生自行设计零件的加工方案，手工编写零件加工程序单，然后上机调试程序，并进行模拟仿真。五、FANUC铣床操作方法下面以加工如图2-1所示零件内外轮廓为例说明FANUC铣床的操作方法。用刀具半径补偿指令编程，刀具直径为8mm。工件坐标系选在工件对称中心上表面。图2-1 实例加工结果样图分析：外轮廓沿圆弧切线方向切入，切出时沿切线方向，根据判断，用左侧刀具半径补偿。内轮廓加工时，为切入段，为切出段，故用右侧刀具半径补偿。外轮廓加工完毕取消左侧刀具半径补偿，待刀具移至点，再建立右侧刀具半径补偿。加工应选用高度为14mm、边长为240mm的正方形毛坯。程序如下：程序注释O0100 ;程序号N010 G90 G92 X0. Y0. Z100. ;绝对值输入，建立工件坐标系N020 G00 Z2. S150 M03 ;Z轴快移至Z=2，主轴正转，转速150RPMN030 X20. Y-44. ;快速进给至X=20，Y-=-44N040 G01 Z-4. F100 ;Z轴进给至Z=-4，进给速度100mm/sN050 G41 X0. Y-40. D01 ;直线插补至X=0，y=-40，刀具半径补偿量D01=4mmN060 G02 X0. Y-40. I0. J40. ;顺圆插补至X=0，Y=-40N070 G40 G1 X-20. Y-44. ;直线插补至X=-20，Y=-44，取消刀具半径补偿N080 G00 Z2. ;Z轴快移至Z=2N090 X0. Y15. ;快速进给至X=0，Y=15N100 G01 Z-4. ;Z轴进给至Z=-4N110 G42 X0. Y0. D01 ;直线插补至X=0，Y=0，刀具半径右补偿D01=4mmN120 G02 X-30. Y0. I-15. J0. ;顺圆插补至X=-30，Y=0N130 X30. Y0. I30. J0. ;顺圆插补至X=30，Y=0N140 X0. Y0. I-15. J0. ;顺圆插补至X=0，Y=0N150 G40 G01 X0. Y15. ;直线插补至X=0，Y=15，取消刀具半径补偿N160 G00 Z100. ;Z轴快移至Z=100N170 X0. Y0. M05 ;快速进给至X=0，Y=0，主轴停N180 M30 ;主程序结束,光标返回程序开头注意：程序的小数点不能省略！打开“开始”菜单，在“程序/数控加工仿真系统/”中选择“数控加工仿真系统”点击，进入系统，点击“快速登录”进入系统主界面。（1）选择机床点击菜单“机床/选择机床”，在选择机床对话框中控制系统选择FANUC，机床类型选择铣床并按“确定”按钮，此时界面如图2-2所示，选择菜单“机床”，点“开门”。 图2-2 “数控加工仿真系统”软件界面（2）机床回零如图2-3所示，在操作面板的MODE旋钮位置点击鼠标左键，将旋钮拨到REF档，再点击加号按钮，此时X轴将回零，相应操作面板上X轴的指示灯亮，同时CRT上的X坐标发生变化；再用鼠标右键点击XYZ轴切换旋钮，左键点击加号按钮，可以将Y、Z轴回零，此时CRT和操作面板上的指示灯如图2-4所示。 图2-3 操作面板上的MODE旋钮 图2-4 操作面板上的指示灯（3）安装零件点击菜单“零件/定义毛坯”，在定义毛坯对话框中将零件尺寸改为高14、长和宽240，并按确定按钮。点击菜单“零件/安装夹具”，在选择夹具对话框中，选择零件栏选取“毛坯1”，选择夹具栏选取“工艺板”，夹具尺寸用缺省值，并按确定按钮。点击菜单“零件/放置零件”，在选择零件对话框中，选取名称为“毛坯1”的零件，并按确定按钮，界面上出现控制零件移动的面板，可以用其移动零件，此时点击面板上的退出按钮，关闭该面板，此时零件已放置在机床工作台面上。点击菜单“零件/安装压板”，在选择压板对话框中，点击左边的图案，选取安装四块压板，压板尺寸用缺省值，点击确定按钮，此时机床台面上的零件已安装好压板，如图2-5所示。 图 2-5 “选择压板”对话框及安装压板后的零件（4）输入NC程序数控程序可以通过记事本或写字板等编辑软件输入并保存为文本格式文件，然后用前述DNC方式传送到数据机床，也可直接用FANUC系统的MDI键盘输入。（5）检查运行轨迹将操作面板中MODE旋钮切换到AUTO模式，按键，然后点击操作面板上的自动运行按钮，即可观察数控程序的运行轨迹，此时也可通过“视图”菜单中的动态旋转、动态放缩、动态平移等方式对运行轨迹进行全方位的动态观察。如运行轨迹正确，表明输入的程序基本正确。再按键，即可回到PRGRM界面。（6）对基准、装刀具数控程序以零件上表面中心点为原点，下面将说明如何通过对基准来建立工件坐标系与机床坐标系的关系。点击菜单“机床/基准工具”，在基准工具对话框中选取左边的刚性圆柱基准工具（为对刀而用），其直径为14mm，如图2-6；将操作面板中MODE旋钮切换到JOG，点击MDI键盘的POS按钮，利用操作面板上的按钮和X、Y、Z轴的控制旋钮 ，将机床移动到如图2-7所示的大致位置。 图 2-6 图2-7点击菜单“塞尺检查/1mm”，首先对X轴方向的基准，将基准工具移动到如图2-8所示的位置，将操作面板的MODE旋钮切换到HANDLE，通过调节操作面板上的倍率旋钮和按钮移动基准工具，使得提示信息对话框显示“塞尺检查的结果：合适”，记下此时CRT中的X坐标-372.000，此为基准工具中心的X坐标，故工件中心的X座标为-372.000-1（塞尺厚度）-14/2（基准工具半径）-240/2（取工件中心为原点）=-500.000，同样操作可得到工件中心的Y座标为-415。 图2-8X，Y方向基准对好后，点击菜单“塞尺检查/收回塞尺”收回塞尺，抬高并点击“机床/拆除工具”拆除基准工具，点击菜单“机床/选择刀具”，选择一把直径为8mm的平底刀，如图2-9，装好刀具。用类似方法得到工件上表面的Z座标为-404.000。图2-9（7）设置参数确定工件与机床坐标系的关系有两种方法，一种是通过G54G59设定，另一种是通过G92设定。此处采用的是G92方法：将对基准得到的工件在机床上的坐标数据，结合工件本身的尺寸算出工件原点在机床中的位置，确定机床开始自动加工时的位置。刀具补偿参数的输入：此处半径补偿值为4mm。将操作面板的MODE旋钮切换到EDIT模式，再点击菜单“视图/控制面板切换”打开MDI面板，连续点击两次按钮，是CRT如图2-10所示；依次点击MDI面板的、按钮，此时CRT如图2-11所示，即完成了刀补数据的输入。 图2-10 图2-11（8）自动加工机床位置确定和刀补数据输入后，就可以开始自动加工了。首先手工移动刀具（可通过操作面板的MODE下的STEPHANDLE和JOG配合使用）到工件中心上方100mm的位置，即机床坐标(-500.000,-415.000,-404+100)，此时将操作面板的MODE旋钮切换到AUTO模式，点击按钮，机床就开始自动加工了，加工完毕就会出现如图2-12所示的结果。图2-12 加工完毕后的效果图六、实验步骤与要求（1）深刻理解数控铣床的编程方法；（2）根据指导老师所给零件图设计加工方案，编写加工程序；（3）上机调试运行，并进行模拟仿真；（4）要求每生必做，实验上机时间为2学时。七、实验结果与报告（1）提交数控加工程序； （2）整理完成实验报告。实验三 加工中心典型零件编程与基本操作一、实验类型综合性实验二、实验目的通过本实验，掌握加工中心控制面板的基本操作，MDI手动数据输入，对刀，程序的编辑及管理，轴类零件的程序编制、调试及模拟加工等操作。三、实验设备及软件微型计算机、数控加工模拟仿真软件等。四、实验内容指导教师提供零件图，学生自行设计零件的加工方案，手工编写零件加工程序单，然后上机调试程序，并进行模拟仿真。五、FANUC加工中心操作方法FANUC加工中心的操作方法与铣床基本相同，可参照前文进行操作，此处选择机床为立式加工中心，执行机床回零操作。如图3-1所示。图3-1 加工如图3-2所示零件，毛坯为132 mm×132 mm，厚度20mm，孔深12 mm，底面和侧面不加工，仅加工上表面和孔。选用80的平底刀铣上表面，刀具长度为120 mm；选用6的钻头钻孔，刀具长度为100mm。下面简要介绍一下加工中心刀具的安装：。（1）首先，点击“机床/选择刀具”定义好所需的刀具，如图3-3所示。（2）进入MDI方式，点，键入G28，回车（按INPUT键）；键入Z0，回车；点击循环启动按钮，主轴下降到达换刀位置。（3）键入T01（01为所要安装的刀具编号），回车；键入M06，回车；点击循环启动按钮，实现换刀，此时，刀具已被安装在主轴上了。对刀方法与铣床相同，Z轴方向对刀时使用长度为80mm的1号刀，则1号刀的长度补偿值为0，2号刀的长度补偿值为-20。把这2把刀的半径补偿值和长度补偿值分别输入到系统的偏置寄存器中（分别点击一次和两次按钮），如图3-3所示。（注：本例中编程未用到半径补偿。）图3-2 零件示意图图3-3 选择所需刀具 图3-4 设置刀具的半径和长度补偿值对刀后，将工件坐标系原点在机床坐标系的值存入G54中，如图3-5所示。为与便于加工上表面，可将Z轴零点设在工件上表面下1mm处。加工程序如下：（先导入子程序，再导入主程序）O0002; (主程序)N10 G54N20 G91 G28 Z0T01 M06 G90 G00 X35. Y-45.; (未用半径补偿，用刀具中心编程) S800 M03 G43 Z3. H01 G01 Z0 F100 Y135. X105. Y-45. Z3. M05N30 G91 G28 Z0N35 T02 M06N40 G00 G90 X12. Y0 Z0 S1600 M03 N50 G43 Z3. H02N60 M08N70 M98 P0004; (宇龙系统不支持用L方式多次循环) M98 P0004 M98 P0004 M98 P0004 M98 P0004N80 G80N90 G00 G90 Z25. M05N100 M09N110 G91 G28 X0 Y0 Z0N120 M30O0004;(子程序)N100 G91 G83 Y12. Z-12. R3. Q3. F250N110 G91 G83 X12. Z-12. R3. Q3. F250; (宇龙系统不支持用L方式多次循环) G91 G83 X12. Z-12. R3. Q3. F250 G91 G83 X12. Z-12. R3. Q3. F250 G91 G83 X12. Z-12. R3. Q3. F250 G91 G83 X12. Z-12. R3. Q3. F250 G91 G83 X12. Z-12. R3. Q3. F250 G91 G83 X12. Z-12. R3. Q3. F250 G91 G83 X12. Z-12. R3. Q3. F250 G91 G83 X12. Z-12. R3. Q3. F250N120 G91 G83 Y12. Z-12. R3. Q3. F250N130 G91 G83 X-12. Z-12. R3. Q3. F250 G91 G83 X-12. Z-12. R3. Q3. F250 G91 G83 X-12. Z-12. R3. Q3. F250 G91 G83 X-12. Z-12. R3. Q3. F250 G91 G83 X-12. Z-12. R3. Q3. F250 G91 G83 X-12. Z-12. R3. Q3. F250 G91 G83 X-12. Z-12. R3. Q3. F250 G91 G83 X-12. Z-12. R3. Q3. F250 G91 G83 X-12. Z-12. R3. Q3. F250N140 M99将程序分别用DNC方式导入进来，可切换到AUTO方式，然后按键，再点击操作面板上的循环启动按钮，即可观察数控程序的运行轨迹。对刀方式与铣床相同，此点仿真结果如图3-6所示。 图3-5 图3-6六、实验步骤与要求（1）深刻理解加工中心的编程方法；（2）根据指导老师所给零件图设计加工方案，编写加工程序；（3）上机调试运行，并进行模拟仿真；（4）要求每生必做，实验上机时间为2学时。七、实验结果与报告（1）提交数控加工程序； （2）整理完成实验报告。16