数控加工技术实验指导书范本.pdf

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1、 机电工程学院 数控技术 实验指导书 编者：沈华东 徐赐军 黄松林 审核：丁晚景 班级 学号 姓名 机 械 电 子 工 程 系 二 0 一 一 年 十 二 月 实验一：数控机床的认识及基本操作实验 实验目的 通过本次实验，要求学生掌握数控机床的硬件基本组成，了解数控机床的工作原理，掌握当今主流数控系统的控制面版的基本组成，掌握 SIEMENS 和 FUNC 系统操作面版的基本操作。实验属性 本实验属验证性质 实验学时 4 学时，可根据实际教案计划选作 24 学时。实验内容 1数控机床的组成、特点及分类 1.1 数控机床的组成：现代数控机床都是 CNC 机床，一般由数控操作系统和机床本体组成，主

2、要有如下几部分组成。1)CNC 装置：计算机数控装置（即 CNC 装置）是 CNC 系统的核心，由微处理器（CPU）、存储器、各 IO 接口及外围逻辑电路等构成。2)数控面板：数控面板是数控系统的控制面板，主要有显示器和键盘组成。通过键盘和显示器实现系统经管和对数控程序及有关数据进行输入和编辑修改。3)可编程逻辑控制器 PLC：PLC 是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置，用于完成数控机床的各种逻辑运算和顺序控制。例如：主轴的启停、刀具的更换、冷却液的开关等辅助动作。4)机床操作面板：一般数控机床均布置一个机床操作面板，用于在手动方式下对机床进行一些必要的操作，以及在自动方式下对机床的运

3、行进行必要的干预。上面布置有各种所需的按钮和开关。5)伺服系统：伺服系统分为进给伺服系统和主轴伺服系统，进给伺服系统主要有进给伺服单元和伺服进给电机组成。用于完成刀架和工作台的各项运动。主轴伺服系统用于数控机床的主轴驱动，一般由恒转矩调速和恒功率调速。为满足某些加工要求，还要求主轴和进给驱动能同步控制。6)机床本体：机床本体的设计与制造，首先应满足数控加工的需要，具有刚度大、精度高、能适应自动运行等特点，由于一般均采用无级调速技术，使得机床进给运动和主传动的变速机构被大大简化甚至取消，为满足高精度的传动要求，广泛采用滚珠丝杆、滚动导轨等高精度传动件。为提高生产率和满足自动加工的要求，还采用自动

4、刀架以及能自动更换工件的自动夹具等。1.2 数控机床的特点：由于数控机床是计算机自动控制同精密机床两者之间的相互结合，使得它具有高效率、高精度、高柔性等特点。1)具有广泛的适应性：现代加工业为适应市场竞争要求，需不断对产品进行更新换代，产品的换代势必要求其零件的改变，而对于数控加工来说，只要改变数控程序或加工程序中的相应参数，就能对新零件或改型后的零件进行自动加工。因此能很好地适应市场竞争对产品改型换代的要求。2)高精度与质量稳定：数控机床的本体中广泛采用滚珠丝杆、滚动导轨等高精度传动部件，而伺服传动系统脉冲当量的设定单位可达到 0.010.005mm。并且还有误差修正或补偿功能。而数控机床的

5、运行是根据数控程序而来，在程序调试完毕，加工件精度满足要求后，就进行自动加工，一般不需人工干预，从而保证其高精度和高稳定性。3)效率高：数控加工在程序调试完成，首件加工合格后，就可进行自动批量加工。加工过程中工件装夹、刀具更换、切削用量的调整均有设备自动完成，而且加工中一般无需进行检测，从而极大地减少了辅助时间。在程序的编制中只要对切削用量进行合理的选择，就可以在满足加工要求的前提下，提高其生产效率。4)能进行复杂零件的加工：数控机床采用计算机插补技术和多坐标轴联动控制，因此可实现任意轨迹运动，并能加工出任何复杂形状的空间曲面，从而满足加工普通机床无法加工的复杂零件。5)减轻劳动强度、改善劳动

6、条件：由于数控机床进行的是自动加工，程序调试完成后，一般不需对其进行人工干预，可以大大减轻劳动者的劳动强度，同时可实现一人经管多台机器。6)有利于进行现代化经管：数控机床加工能方面、精确的计算零件的加工时间，同时还可以进行自动加工统计，从而做到自动精确计算生产和加工费用，有利于对生产的全过程进行现代化经管。1.3 数控机床的分类：随着数控技术的不断发展，数控机床的类型越来越多，其加工用途、功能特点多种多样，据不完全统计，目前数控机床的品种已达 500 多种。按其实际使用情况可分为两大类（当然还有其它的分类方法），加工用途类和控制轨迹类。1)加工用途类：加工用途类一般是以数控机床实际加工使用情况

7、进行分类。主要有如下三类：a.普通数控机床包括数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床以及数控加工中心等金属切削类。b.数控冲床、数控折弯机、数控旋压机等成型类。c.数控电火花切割机、数控电火花成型机、数控火焰切割机等特种加工类。2)控制轨迹类：控制轨迹类是根据数控机床刀具与被加工工件之间的相对运动轨迹来分类，一般分为点控制、线控制和轮廓控制三类。a.点控制类主要有数控钻床、数控镗床、数控冲床等，其特点是移动定位是不加工，要求以最快速度从一点运动到另一点，进行准确快速定位，一般来说各坐标轴之间没有严格的相对运动要求。b.线控制类是在点控制类基础上，对单个移动坐标轴进行运动速度控制，其作用一般是使

8、数控车床、数控铣床和数控磨床等，完成简单台阶形或矩形零件的加工。c.轮廓控制类数控机床也称为连续控制类数控机床，其特点是对两个或两个以上运动坐标的位移和速度，同时进行连续相关控制，使刀具与工件间的相对运动，符合工件加工轮廓的表面要求。目前大多数金属切削机床的数控系统，均是轮廓控制系统。根据其控制坐标轴的数目，可分为二轴联动、二轴半联动、三轴联动、四轴或五轴联动。2斯沃数控仿真软件的基本操作 2.1 执行和退出 2.1.1 执行 斯沃软件 的执行:在执行 SSCNC.exe 后，系统显示如上图那样铣削和车削集成的屏幕。点击要使用的机床执行相应的操作。2.1.2 退出 按(Alt+F4)键或点击

9、图标可以退出系统。在程序被终止时，系统自动保存：所选择的运行模式、操作面板上的切换开关的位置、加工的位置和屏幕的尺寸等数据。2.2 基本操作 2.2.1 工具条和菜单的配置 图标 名称及功能 建立新文件的功能(如 NC 文件)打开保存的文件(如 NC 文件)保存工程文件(如程序、刀具、毛坯文件)另存文件 选择机床规格大小 刀具的定义 显示模式切换 选择毛坯大小、工件坐标、工件掉头、冷却液调整 快速模拟加工 对刀(FANUC 车床专用)加工中关机床门 毛坯夹紧位置正向微调(FANUC 车床专用)毛坯夹紧位置负向微调(FANUC 车床专用)表 2.21 全部命令可以从屏幕左侧工具条上的按钮来执行。

10、当光标指向各按钮时系统会立即提示其功能，同时在屏幕底部的状态栏里显示该功能的详细说明。图标说明：窗口切换：变换显示界面 屏幕放大 屏幕缩小 屏幕放大、缩小 屏幕平移 屏幕旋转 二维显示(FANUC 车床专用)X-Z 平面选择 Y-Z 平面选择 Y-X 平面选择 机床罩壳切换显示 工件测量 声控 坐标显示 铁屑显示 冷却水显示 毛坯显示 零件显示 零件截面显示 透明显示 刀具交换装置显示 显示刀位号 刀具显示 刀具透明 刀具轨迹 版本说明 在线帮助 录制参数设置 录制开始 录制结束 2.2.2 文件经管菜单 程序文件（*.NC）、刀具文件（*.ct）和毛坯文件（*.wp）调入和保存有关的功能，例

11、如用于打开或保存对 NC 代码编辑过程的数据文件。打开：相应的对话框被打开，可进行选取所要代码的文件，完成选取后相应的 NC 代码显示在 NC 窗口里。图 2.21 新建：删除编辑窗口里正在被编的 NC 代码。保存：保存工程文件（程序文件、刀具文件、和毛坯文件），输入一个新文件名。图 2.22 另存为：以新文件名称保存。图 2.23 选择机床规格大小 图 2.24 机床参数 1.加工步长、加工图形显示加速：控制机床加工速度(根据计算机显存的配置调整)。2.显示精度：显示加工零件的精度(根据计算机显存的配置调整)。3.脉冲混合编程：如选择必须用小数点编程。4.车床前置刀架和后置刀架选择。5.刀架

12、换刀速度控制。6.夹具装夹速度控制(车床掉头卡盘夹紧)。7.起角、终角：车床剖切显示角度。图 2.25 显示颜色 刀具的定义 图 2.26 FANUC(铣床)刀具库经管 图 2.27 FANUC(车床)刀具库经管 1.添加:输入刀具号。输入刀具名称。可选择端铣刀、球头刀、圆角刀、钻头、镗刀。可定义直径、刀杆长度、转速、进给率。选确定,即可添加到刀具经管库。图 2.28 FANUC(铣床)刀具添加 图 2.29 FANUC(车床)刀具添加 2.刀具添加到主轴:在刀具数据库里选择所需刀具，如 01 刀。按住鼠标左键拉到机床刀库上(车床添加到刀架上)。添加到刀架上，按确定。工件参数及附件 工件大小、

13、原点：图 2.210 FANUC(铣床)设置工件大小、原点 1.定义毛坯长、宽、高以及材料 2.定义工件零点 X、Y、Z 坐标 3.选择更换加工原点、更换工件 数控铣软件里可以用理论方法对工件零点，例如：根据所选择的机床行程规格如 X800 Y400 Z350，如果把工件坐标系原点设到工件表面中心上，这时就输入如上图坐标 X0 Y0 Z0，这时工件坐标系就设到工件表面中心上，可以选择 G54G59，按“确定”即存入到 OFFSET G54G59 的坐标系里。图 2.211 FANUC(车床)设置工件大小、原点 1.定义毛坯尺寸和材料 2.选择夹具类型和尾架顶针 工件装夹：1.直接装夹 2.工艺

14、板装夹 3.平口钳装夹 图 2.212 工件放置：图 2.213(1)选择 X 方向放置位置(2)选择 Y 方向放置位置(3)选择放置角度位置(4)按“放置”和“确定”键 基准芯棒选择：选择芯棒规格 选择塞尺规格 图 2.214 冷却液调整：冷却管长度和角度调整 图 2.215 快速模拟加工 1.用 EDIT 编程。2.选择好刀具。3.选择好毛坯、对工件零点。4.放置 AUTO 模式。5.可按此键快速模拟加工。工件测量 FANUC(铣床)FANUC(车床)点和截面测量 特征线(结合计算机键盘上的光标键使用，能够变换测量不同部位的尺寸。)距离测量 光洁度测量 测量退出 测量的三种方式：(1)特征

15、点(2)特征线(3)粗糙度分布 图 2.216 测量特征点可用坐标定位对话框，如上图。图 2.217 FANUC(铣床)测量尺寸 图 2.218 FANUC(车床)测量尺寸 录制参数设置 学生的操作可实时录像，有三种录制区域选择方式：固定区域、窗选区域、全屏。参数设置为：图 2.219 输出信息 输出当前信息文件 输出所有信息文件 前一天信息 后一天信息 删除当前信息文件 参数设置 单击“参数设置”按钮时，出现“信息窗口参数”窗口。图 2.2-20 字体颜色设置 图 2.2-21 评分规范 1.一般警告 回参考点!卸下主轴测量芯棒(仅用于铣床)!程序保护已锁定，无法编辑!程序保护已锁定，无法删

16、除程序!程式没有登记！请先登记!输入格式为:X*或 Y*或 Z*(FANUC 测量)!刀具参数不正确!刀具库中已有该刀号的刀具,请重新输入刀号!刀架上无此号的刀具!自动换刀前，请先卸下测量芯棒!请把模式打在 Auto、Edit 或 DNC 上，再打开文件!工件过大，无法放置工件!2.编程警告 搜索程序，无 O*程序!程序保护已锁定，无法编辑新的程序号!3.机床操作警告 电源没打开或没上强电!主轴启动应该在 JOG、HND、INC 或 WHEEL 等模式 请关上机床门!启动 NCSTART，请切换到自动、MDI、示教或 DNC 模式!4.一般错误 请先卸下主轴测量芯棒再启动 NCSTART X

17、方向超程 Y 方向超程 Z 方向超程 5.编程错误 一般 G 代码和循环程序有问题!程序目录中,无 O*号程序!刀号超界!半径补偿寄存器号 D 超界 长度补偿寄存器号 H 超界 O*程式没有登记!无法删除!子程序调用中,副程序号不存在!子程序调用中,副程序不正确!G 代码中缺少 F 值!刀具补偿没有直线段引入!刀具补偿没有直线段引出!6.机床操作错误 刀具碰到工作台了!测量芯棒碰到工作台了!端面碰到工件了!刀具碰到了夹具!主轴没有开启，碰刀!测量芯棒碰刀!碰刀!请更换小型号的测量芯棒，或将主轴提起!在 YhcncMonitor 网络服务器里，通过操作教师可以实时发送考题给学生，学生做完可发送给

18、教师评分，教师可控制学生机床操作面板和错误信息的提示。图 2.2-22 网络监控 图 2.2-23 过程查看 3实验的方法与步骤 3.1 对照数控机床认识机床的各个组成部分：a.认识并熟悉数控系统的各个部分，包括数控主机的控制面板、显示器、键盘等。b.认识并熟悉机床本体的各个部分，包括床身、导轨、步进电机、丝杆、工件夹头、刀架、控制开关等。c.熟悉并掌握整个数控机床的启动和停止。3.2 启动斯沃数控仿真软件：a.启动斯沃数控仿真软件进入主控菜单，对主控菜单中各个子菜单进行熟悉，了解并掌握进入、退出各级菜单的方法。b.分别进入各级子菜单，对各级子菜单的作用进行认识，重点掌握“文件编辑、参数设定、

19、坐标设定、手动运行、立即执行、示教功能、模拟加工”各子菜单中的内容，以及各个功能键的作用。c.熟悉数控机床的控制面板，了解并掌握控制面板中各个功能键的作用，以及同各级子菜单中一些功能相互结合的运用。d.调出准备好的一个或二个加工程序，进行手动运行、示教功能、模拟加工等各项演示。4思考题 1、数控机床的基本硬件组成；2、普通机床与数控机床的区别；3、数控机床的刀架与普通机床刀架的区别；4、数控机床开机的步骤；5、数控机床的关机的步骤；6、数控机床加工的基本工作原理；7、斯沃数控仿真软件的如何操作 实验二：数控车床编程及仿真实验 实验目的 1掌握数控车床的加工特点。2掌握数控车床加工程序的结构特点

20、及编制方法。3掌握数控车床程序的输入、编辑、修改、调试、仿真、运行等方法。实验属性 本实验属综合性质 实验学时 6 学时，可根据实际教案计划选作 26 学时。实验内容 数控车床是计算机数控系统加上车床本体，是由计算机控制的数控系统发出各项指令，指挥车床自动运行完成对零件的车削加工，整个过程由加工前的各项准备和自动运行加工组成。1毛坯准备 分析零件图纸，准备零件毛坯。毛坯的选择过程包括如下几个方面。第一：应满足零件工艺加工各个方面的要求，包括装夹部位的预留，以及合理的加工余量。第二：应考虑数控车床的加工特点，能实现自动安装和自动定位的应尽量满足，以提高生产率减少工人劳动强度。第三：对一些加工安装

21、前就需准备好的部位，应提前考虑安排加工准备好。如中心孔等。2刀具准备及对刀操作 加工前应根据所用刀具情况，准备加工中所使用的各种刀具，本次实验用 CK6132 型车床最多可安装四把车刀，如果四把车刀不够用，应考虑分两次加工完成。刀具安装中可使用对刀块进行对刀，也可以预先准备一个普通毛坯进行试加工对刀。对刀是数控加工中重要的操作内容，其目的是确定工件坐标系与机床坐标系的相对关系。在本次实验中对刀的基本步骤如下：1)X 坐标轴的对刀：手动启动主轴将刀具安装到相应的刀位试车外圆测量被加工后材料的直径记录下直径值点击按键“参数”点击按键“对刀”输入“测理被加工后材料的直径”点击按键“计算”。2)Z 坐

22、标轴的对刀：试车端面加工至正好没有切屑飞溅点击按键“参数”点击按键“对刀”在相应的位置输“0”将 G500 改为 G54点击按键“计算”点击按键“确认”。3)验证对刀是否正确：选用 MDA 工作方式输入程序段“G54 G0 X0 Z0”看是否刀具停在编程坐标称的原点位置。3车加工程序的编制 数控车床是按编制好的加工程序发出各项指令，指挥车床自动运行完成对零件的车削加工。理想的加工程序不仅能保证加工出合格的零件，而且能使数控机床的功能得到合理的利用和充分的发挥，尽可能的提高其工作效率，保证机床安全高效的工作。零件加工程序的编制过程，包括分析零件图纸、进行工艺处理（选则走刀路线）、进行数学处理（走

23、刀过程中各个点的计算、曲线与曲面坐标的运算）、编制程序清单、程序的输入（包括效验与试运行）等五个步骤。1）程序的结构与书写形式：一个完整的数控加工程序由程序名和程序段构成。程序的书写内容就是零件加工程序单。每一个程序段一般是由程序段号、功能字、坐标字、各种辅助功能等组成。整个程序内容是由全部的程序段，按段号由小到大排列组成。下面给出简单程序加以说明：程序名：TESTNC（功能字意义见表 1-1）N0010 G01 U-90 F300 N0020 W-170 N0030 U90 N0040 W170 N0050 M02 运行结果见图 2-1；由 A 起步以 300mm/min 的速度走一矩形 A

24、BCDA；图 2-1 表 1-1：指令字的基本格式 名称 基本格式 主要含义 示例 程序名*.NC 不同加工程序的代号 SY1.NC 程序段号 N 程序的段号（最大为 9999）N0050 准备功能 G 运动方式（直线、斜线、圆弧等）G01 坐标字 X.或 X.Z.或 Z.U.或 U.W.或 W.I.或 I.K.或 K.坐标轴运动指令，绝对尺寸(mm)。坐标轴运动指令，增量尺寸(mm)。圆弧圆心对圆弧起点的坐标值(mm)。X50 U15.10 进给功能 F.进给速度(mm/min)，螺纹导程(mm)，延时(s)。F300 刀具功能 T 选择刀具和是否代刀具长度偏置补偿 T10 辅助功能 M 机

25、床各种辅助动作 M03 重复次数或程序号、段号 L 循环重复次数，指定工件号、程序跳转段号及子程序调用段号。L03 L0101 2）坐标系统：系统采用规范坐标系统，即右手笛卡尔坐标系统。刀具运动正方向是工件与刀具距离增大的方向。编程时既可以用绝对坐标 X、Z 坐标值，也可用相对坐标 U、W 坐标值，但必须依据正确的组合方式进行组合。正确组合为：X、Z；U、W；X、W；U、Z 等，不正确的组合为：X、U；Z、W 等。为了编程方面，坐标系原点通常设定在工件对称轴上，即 Z 轴，且 X、U 值为直径量。数控车床各坐标系关系如图 2-2。3）工件坐标系设定：工件坐标系的设定，首先应确定几个点的定义。起

26、始点：即程序启动时刀具的开始位置；坐标原点：即工件坐标系原点；机械原点：机床上刀具的固定基准点。对刀操作就是确定上述各点的位置以及相互关系，可采用 G54G59 指令，通过手动对刀的方式设定工件坐标系与机床坐标系的偏置量，也可使用 G92 指令，指定刀具当前点在工件坐标系下的坐标值（请注意：X、Z 值要齐全不可缺少，且不得使用 U、W 值）。下面给出两例 G92 指令的运行结果：例 1：N0010 G92 X200 Z300 （结果见图 2-3）；例 2：N0010 G92 X200 Z50 （结果见图 2-4）；4）程序编制时应注意的问题：A、编制前应认真确定加工中的走刀路线，绘出走刀路线图

27、，标出各个关键点的坐标值。B、编制前应认真阅读相关的编程操作说明书，理解各指令的含义。C、加工程序中应合理设置各项加工参数。D、实际加工前一定要进行反复调试，不可出现在加工中或换刀时，刀具与工件产生干涉现象，也不能出现超程现象。4实验步骤 1）实验前应仔细阅读实验指导书内容，并掌握相关的数控机床知识。2）按实验要求编制加工程序单。3）启动斯沃数控仿真软件，反复演练，熟悉其操作系统，对各项菜单进行熟悉，对各控制按钮进行熟悉。4）根据实验要求，对“参数设定”菜单中相关参数进行设定，重点掌握工件坐标系参数设定的方法及一般步骤。5）将编制好的加工程序调入到数控系统中。6）在斯沃数控仿真软件中对加工程序

28、进行调试，检查是否存在语法错误，如需修改请返回“编辑工件坐标系（G54G59）机床坐标系Z工X工Z机X机机床原点工件原点机床参考点参参 图 2-2 图 2-3 图 2-4 功能”中进行，直到加工程序满足要求。7）在金工车间 CK6132 型数控车床上进行实际加工，将准备好的刀具安装在刀架上，各刀具要安装在相应的刀位上，不可装错。刀具刀尖的高度要进行校对，不可装高或装低。8）根据具体数控系统进行对刀操作，完成工件坐标系的设定。9）进入“自动运行”菜单执行加工程序，加工中可通过屏幕对加工过程进行监测，加工完毕后对零件进行检测，分析实验结果。5思考题 1）加工如图 2-5 零件，要求精车所有外形，不

29、留加工余量。图 2-5 2）编制下图所示（图 2-6）的数控加工程序，毛坯材料为铜棒，尺寸为3590。图 2-6 3）分别编制如图 2-7 所示的四个零件数控加工程序，毛坯材料为铜棒。图 2-7 附：实验加工实例。要求加工如图 2-8 所示零件，实现由粗加工到精加工成型的过程。本加工程序的文件名为 SY01.NC。图 2-8 刀具选择：一号刀：左偏刀；二号刀：螺纹刀；三号刀：切断刀；零件毛坯：材料：尼龙；毛坯尺寸：2080；程序编制如下：程序名 SY01.NC N0010 G92 X50 Z100 N0020 T1 N0030 S400 N0040 M03 N0050 G00 X25 Z0 N

30、0060 G01 X-2 F30 N0070 Z2 F200 N0080 G00 X22 N0090 G22 L0003 N0100 G01 U-2 F100 N0110 Z-50 F50 N0120 U0.5 N0130 G00 Z2 N0140 G80 N0150 G01 X16 F100 N0160 Z-45 F50 N0170 U2 W2 F100 N0180 G00 Z2 N0190 X16 N0200 G22 L0003 N0210 G01 U-2 F100 N0220 Z-15 F50 N0230 U0.5 N0310 G80 N0320 G00 X14 N0330 Z-14 N

31、0340 G01 Z-15 F50 N0350 X16 Z-23 N0360 X14 Z-35 N0370 Z-41 N0380 U4 W2 F100 N0390 G00 Z-14 N0400 G01 Z-15 F50 N0410 X12.8 N0420 X16 Z-23 N0430 X12.8 Z-35 N0440 Z-40 N0450 U5 W2 F100 N0460 G00 Z2 N0470 X8 N0480 G01 X6 F100 N0490 Z-5 F50 N0500 X10 N0510 Z-15 N0520 X12 N0530 X16 Z-23 N0610 M00 N0620 G0

32、1 X8 F20 N0630 X13 F30 N0640 G00 X50 Z100 N0650 T20 N0660 S300 N0670 G00 Z0 N0680 X15 N0690 M00 N0700 G01 X9.8 F200 N0710 G33 W-14 F1.5 N0720 G01 Z0 F300 N0730 G01 X8.6 F200 N0740 G33 W-14 F1.5 N0750 G01 Z0 F300 N0760 G01 X8.2 F200 N0770 G33 W-14 F1.5 N0780 G01 Z0 F300 N0790 G00 X50 Z100 N0800 T30 N

33、0810 S600 N0820 G00 Z-52 N0830 X25 N0240 G00 Z2 N0250 G80 N0260 G22 L0004 N0270G01 U-1.5 F100 N0280 Z-5 F50 N0290 U0.5 N0300 G00 Z2 N0540 X12 Z-35 N0550 Z-40 N0560 G02 X16 Z-42 I4 K0 F50 N0570 G00 X50 Z100 N0580 T30 N0590 G00 Z-15 N0600 X13 N0840 G01 X18 F200 N0850 X-1 F15 N0860 U1 W1 F30 N0870 G00

34、X50 Z100 N0880 M05 N0890 M02 备注：本程序中起刀点、换刀点、加工完后的终刀点同为一点，这样的程序编制比较适合零件的批量加工。实际运行加工前，一定要运行“示教功能”对程序反复检查与调试，看看是否与您的编程要求吻合，否则应对程序进行编辑修改，直到满足加工要求，方可运行“自动加工”进行加工。实验三：数控铣床编程及仿真实验 实验目的 1掌握数控铣床的加工特点。2掌握数控铣床加工程序的结构特点及编制方法。3掌握数控铣床程序的输入、编辑、修改、调试、示教、运行等方法。实验属性 本实验属综合性质 实验学时 6 学时，可根据实际教案计划选作 26 学时。实验内容 数控铣床是计算机数

35、控系统加上铣床本体，在工件安装完毕，由计算机控制的数控系统按以编好的程序发出各项指令，指挥铣床自动运行完成对零件的铣削加工，整个过程由加工前的各项准备和自动运行加工组成。1毛坯准备 分析零件图纸，选择加工方法，准备零件毛坯。毛坯的选择过程包括如下几个方面。第一：应满足零件工艺加工方面的要求，包括如何进行定位装夹，以及合理的加工余量。第二：应考虑数控铣床的工作特点（包括能换几把刀），能实现自动安装和自动定位的应尽量满足，以提高生产率减少工人劳动强度。第三：对一些加工安装前就需准备好的部位，应提前考虑安排加工准备好。2刀具准备及对刀操作 加工前应根据加工所需刀具情况，准备加工中所使用的各种刀具，本

36、次实验用数控铣床无换刀功能，只能安装一把刀具。因此如果加工中需要多刀，手工换刀应考虑刀具的重新定位问题。刀具的安装可使用工件进行对刀，也可以对刀块进行对刀。如果是多刀各刀具的安装误差，可在相应菜单中的刀具补偿值进行修正，保证加工中各刀具处于同一坐标系。本次实验所用设备中无刀具补偿功能，每次只可使用一把刀具，不考虑刀具的补偿问题。对刀是数控加工中重要的操作内容，其目的是确定工件坐标系与机床坐标系的相对关系。在本次实验中对刀的基本步骤如下：1)首先对 z 轴对刀：将主轴上装上相应的刀具手动方式下启动主轴用 JOG 方式和 VAR方式让刀具正好停在工作的上表面上记下此进机床坐标系下 Z 轴的坐标值。

37、2)再对 Y 轴进行对刀：将刀具向 X 轴向的工件外边缘上靠用 JOG 方式和 VAR 方式让刀具正好停在 X 方向的工件外边缘上记下此时的坐标值将坐标值加上刀具的半径值。3)再对 X 轴进行对刀：将刀具向 Y 轴向的工件外边缘上靠用 JOG 方式和 VAR 方式让刀具正好停在 Y 方向的工件外边缘上记下此时的坐标值将坐标值加上刀具的半径值。4)将上述 XYZ 的坐标输到参数的零点偏置的 G54 下。5)验证对刀是否正确：选用 MDA 工作方式输入程序段“G54 G0 X0 Z0”看是否刀具停在编程坐标系的原点位置。3铣加工程序的编制 铣削加工是机械加工中最常用的加工方式之一，一般有平面铣削和

38、轮毂的外形铣削。平面铣削一般是两轴联动，另一轴作进给运动即可完成，这样的数控铣床我们称为两轴半控制。复杂轮毂的外形铣削 均需要三轴以上联动才可完成。本次实验使用的数控铣床是两轴半控制，只能完成平面铣削加工。数控铣床的工作过程，按编制好的加工程序发出各项指令，指挥铣床自动运行完成对零件的铣削加工。理想的加工程序不仅能保证加工出合格的零件，而且能使数控铣床的功能得到合理的利用和充分的发挥，尽可能的提高其工作效率，保证机床安全高效的工作。零件加工程序的编制过程，包括分析零件图纸、进行工艺处理（选则走刀路线）、进行数学处理（走刀过程中各个点的计算、曲线与曲面坐标的运算）、编制程序清单、程序的输入（包括

39、效验与试运行）等五个步骤。1）程序的结构与书写形式：一个完整的数控加工程序由程序名和程序段构成。程序的书写内容就是零件加工程序单。每一个程序段一般是由程序段号、功能字、坐标字、各种辅助功能等组成。整个程序内容是由全部的程序段，按段号由小到大排列组成。下面给出简单程序加以说明：设当前刀尖在工件表面上，使用绝对坐标编程如下：程序名：TESTNC（功能字意义见表 3-1）N0010 G90 N0020 G17 N0030 S1000 N0040 M03 N0050 G00 Z10 N0060 X10 Y10 N0070 G01 Z-10 F300 N0080 Y210 N0090 X60 N0100

40、 Y10 N0110 X10 N0120 Z10 N0130 M05 N0140 M02 运行结果见图 3-1；由 A 起步以 300mm/min 的速度走一矩形 ABCDA；X6010O10210YZABCD 图 3-1 表 3-1：指令字的基本格式 名称 基本格式 主要含义 示例 程序名*.NC 不同加工程序的代号 SY1.NC 程序段号 N 程序的段号（最大为 9999）N0050 准备功能 G 运动方式（直线、斜线、圆弧等）G01 坐标功能 G90、G91 绝对坐标、相对坐标 准备加工面 G17、G18、G19 XY 面、ZX 面、YZ 面 坐标字 X.或 X.Y.或 Y.Z.或 Z.

41、I.或 I.J.或 J.K.或 K.坐标轴运动指令，绝对尺寸(mm)。圆弧圆心对圆弧起点的坐标值(mm)。X50 I20 进给功能 F.进给速度(mm/min)，螺纹导程(mm)，延时(s)。F300 刀具功能 T 选择刀具和是否代刀具长度偏置补偿 T10 辅助功能 M 机床各种辅助动作 M03 重复次数或程序号、段号 L 循环重复次数，指定工件号、程序跳转段号及子程序调用段号。L03 L0101 2）坐标系统：系统采用空间右手笛卡尔坐标系统。空间一点的表示有绝对坐标和相对坐标表示。G90 有效时为绝对坐标表示；G91 有效时为相对坐标表示。3）工件坐标系设定：机械零点：是机器上的固定点，由装

42、于每轴上的机械零点接近开关决定，机械零点相对于对刀点的坐标值可通过系统的“参数设定”来设定。工件坐标系：G54G59 或 G92 设定 对刀操作就是确定上述各点的位置以及相互关系，可采用 G54G59 指令，通过手动对刀的方式设定工件坐标系与机床坐标系的偏置量，也可使用 G92 指令，指定刀具当前点在工件坐标系下的坐标值（请注意：X、Z 值要齐全不可缺少，且不得使用 U、W 值）。4）程序编制时应注意的问题：编制前应认真确定加工中的走刀路线，绘出走刀路线图，标出各个关键点的坐标值。编制前应认真阅读相关的编程操作说明书，理解各指令的含义。加工程序中应合理设置各项辅助功能，本系统不允许 G、T、S

43、、M 指令共段。实际加工前一定要进行反复调试，防止刀具与工件发生碰撞或超程现象。4实验步骤 1）实验前应仔细阅读实验指导书内容，并掌握相关的数控机床知识。2）按实验要求编制加工程序单。3）启动斯沃数控仿真软件，反复演练，熟悉其操作系统，对各项菜单进行熟悉，对各控制按钮进行熟悉。4）根据实验要求，对“参数设定”菜单中相关参数进行设定，重点掌握工件坐标系参数设定的方法及一般步骤。5）将编制好的加工程序调入到数控系统中。6）在斯沃数控仿真软件中对加工程序进行调试，检查是否存在语法错误，如需修改请返回“编辑功能”中进行，直到加工程序满足要求。7）在金工车间 XK714 型数控铣床上进行实际加工，将准备

44、好的刀具安装在主轴上，换刀时需主轴停止，手动进行换刀。8）根据具体数控系统进行对刀操作，完成工件坐标系的设定。9）进入“自动运行”菜单执行加工程序，加工中可通过屏幕对加工过程进行监测，加工完毕后对零件进行检测，分析实验结果。5思考题 1）编制如图 3-2 所示零件的数控加工程序。图 3-2 2）根据示图 3-3 加工工件外轮廓，用绝对坐标编写数控铣程序。已知：R刀5mm H01 F50 其它参数合理自定。图 3-3 附：实验加工实例。要求加工如图 3-4 所示的图形。刀具直径 4mm；毛坯尺寸 100mm80mm，厚度 5mm；铣削深度为 1mm。OXY10351035 图 3-4 程序编制如

45、下：程序名 SY02.NC N0010 G91 N0020 G17 N0030 S600 N0040 M03 N0050 G01 Z5 F200 N0060 Z-6 F30 N0070 G01 X10 Y35 F50 N0080 G03 X25 Y-25 I25 J0 F30 N0090 G01 X-35 Y-10 F50 N0100 G12 N0110 G01 X10 Y35 F50 N0120 G03 X25 Y-25 I25 J0 F30 N0130 G01 X-35 Y-10 F50 N0140 G11 N0150 G01 X10 Y35 F50 N0160 G03 X25 Y-25

46、I25 J0 F30 N0170 G01 X-35 Y-10 F50 N0180 Z20 F200 N0190 M05 N0200 M02 实验四：FANUC 加工中心编程及仿真加工 实验目的 1.熟悉加工中心的外形布局及运动分配。2.熟悉加工中心的操作方法。3.掌握编制数控加工程序的基本方法及常用指令的使用。实验属性 本实验属设计性综合性实验 实验学时 6 学时，可根据实际教案计划选作 26 学时。实验内容 一、实验环境及操作 1.实验平台：FANUC 加工中心 2.机床主要技术参数：X 轴行程范围：13000 mm Y 轴行程范围：6400 mm Z 轴行程范围：6000 mm 最高主轴转

47、速：9999.r.p.m 最大进给速度：24000 mm/min 3.仿真实验环境及操作：打开 FANUC 系统，进入主界面如图 1。屏幕分为左右两部分，左侧为数控机床仿真操作区，右侧为机床控制面板。功能简介如下：(1).主菜单：七个主菜单“文件、显示、工艺流程、工具、选项、教案经管、帮助”。点击主菜单，出现子菜单如图 2 仿真操作区 机床控制面板 主菜单 视图操作 图 1 图 2 (2).机床及加工实体图：可以从不同视角显示机床及加工区实体。(3).视图操作：扩大和缩小图像：按下。将光标移到机床上任意处。按下鼠标左键，按住并向上、下方轻轻拖动，即可放大缩小图像。局部扩大：按下。将光标移到机床

48、需要放大的部位，按下并拖动鼠标左键，即可局部放大。旋转图像：按下，将光标移到机床上任意处。按下鼠标左键，拖动，即可旋转图像。移动图像：按下图标，将光标移到机床上任意处，按下鼠标左键，向目的方向拖动鼠标，至满意位置时松开即可。基准辅助视图（图 3）：对刀时，为了看清毛坯与基准的接触情况，可以使用“基准辅助视图”。选择菜单栏“显示”/“辅助视图”，即可打开“基准辅助视图”窗口；再次选择菜单栏“显示”/“辅助视图”，即可关闭该窗口。辅助视图窗口中，灰色为基准工具圆棒，黄色为毛坯，红线是塞尺；左侧三个灰色按键选择不同平面视角；灰键下方的带有数字的下拉菜单，用于选择塞尺的厚度；窗口提示栏用文字表明当前的

49、基准棒与毛坯的接触状况：“太紧”、“太松”、“合适”操作键（图 4）急停键：用于锁住机床。按下急停键时，机床立即停止运动。循 环 启 动/保 持：在自动和 MDI 运行方式下，用来启动和暂停程序。方式选择键图 3 显示屏 MDI 键盘 操作区 急停按钮 修调按钮 图 4 ：用来选择系统的运行方式。进给轴和方向选择开关：用于手动连续进给、增量进给和返回机床参考点运行方式下，选择机床欲移动的轴和方向。主轴修调：在自动或 MDI 方式下，当 S 代码的主轴速度偏高或偏低时，可用主轴修调键，修调程序中编制的主轴速度。进给修调：自动或 MDI 方式下，当 F 代码的进给速度偏高或偏低时，可用进给修调右侧

50、的键，修调程序中编制的进给速度。主轴旋转键：用来开启和关闭主轴。超程解除：当机床运动到达行程极限时，会出现超程，系统会发出警告音，同时紧急停止。要退出超程状态，可按下该键（指示灯亮），再按与刚才相反方向坐标轴键。空运行：在自动方式下，按下该键（指示灯亮），程序中编制的进给速率被忽略，坐标轴以最大快移速度移动。机床锁住：用来禁止机床坐标轴移动，显示屏上的坐标轴仍会发生变化，但机床停止不动。MDI 键盘：用法与一般计算机键盘类似，其中上档键按下“SHIFT”键（指示灯亮）有效。二、实验步骤 加工图 5 所示零件的曲线轮廓和孔（或自拟零件图形），毛坯材料：铝或铜。1.制定加工工艺（1）加工方式（2）