数控机床与编程

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1、数控机床与编程实验指导书西安文理学院机电系二一一年八月目 录实验1 数控机床参观实验1实验2 数控车床的操作与加工实验4实验3 数控铣床的操作与加工实验8实验4 数控系统组成及其外设接口实验13实验5 插补原理及其实现实验16实验6 加减速控制及其实现实验19实验7 数控机床典型机械结构拆装实验21实验1 数控机床参观实验【实验课时】2【主要内容及目的】1实验内容参观各类数控机床，了解数控机床的组成、基本结构、基本运动、加工对象及其用途、传动系统、控制系统。并注意数控机床与普通机床的区别。2实验目的(1) 了解数控机床的组成、基本结构。(2) 了解数控机床的基本运动、加工对象及其用途。(3)

2、了解数控机床的传动系统。(4) 了解数控机床的控制系统。【技术标准及要求】(1) 注意不同类数控机床数控系统的区别。(2) 能够理解加工中心与一般数控的结构差别。【实验场地与器材】(1)数控车床（华中数控）。(2) 数控铣床（北京FANUC数控）。【操作步骤及工作要点】 1数控车床(1)数控车床的机械结构，装夹机构，换刀装置，冷却系统。(2)数控车床的主轴传动系统和进给传动系统。(3)数控车床的数控系统（华中数控）。 2数控铣床(1)数控铣床的机械结构，装夹机构，换刀装置，冷却系统。(2)数控铣床的主轴传动系统和进给传动系统。(3)数控铣床的数控系统（FANUC）。【注意事项】(1) 注意安全

3、，请勿乱动机床。(2) 参观时请勿用手去触摸正在加工过程中的工件或机床。(3) 不得穿拖鞋进入实训室现场。【考核要求】(1)参观实验考勤情况占实验成绩30%。(2)实验报告占实验成绩70%。(3)本实验报告中实验结果及分析栏填写参观心得体会。【配分、评分标准】（参考）序号考核内容配分评分标准考核记录扣分得分1考勤与学习态度302实验报告70合计 【思考题】(1) 数控机床与普通机床在性能上有什么不同？ (2) 数控机床为了达到高性能在结构上采取了那些措施？(3) 数控机床与普通机床相比较机构上有那些不同？实验2 数控车床的操作与加工实验【实验课时】3【主要内容及目的】1实验内容 了解数控车床系

4、统、操作面板、机床结构，常用指令，加工特点以及加工过程。2实验目的(1) 了解数控车床的基本结构。(2) 了解数控车床的加工特点。(3) 了解数控车系统的面板操作。(4) 了解数控车功能指令。【技术标准及要求】(1) 结合学过的理论知识理解数控车编程指令。(2) 注意观察数控车的加工特点。【实验场地与器材】 (1) 数控车床（华中数控世纪星系统，广州数控系统）。 (2)刀具：90外圆硬质合金车刀YT15。(3)量具：0125游标卡心、2550千分尺、0150钢尺。(4) 材料：45#钢、4583。 【操作步骤及工作要点】1、根据例子调试以下程序(1) 介绍数控的车床结构，系统，加工特点及操作。

5、(2) 启动机床、裝夹刀具和工件。(3) 简单介绍数控车的操作要点和主要功能指令特点，并演示主要指令运行效果。(4) 对刀操作。(5) 运行以下程序，并观察零件的加工过程（可以根据实验实际情况适当简化程序，如去掉精加工）。(6) 教师在加工过程中对程序进行讲解。%0002N01 T0101 （换一号刀，确定其坐标系）N02 G00 X80 Z80 （到程序起点或掐刀点位置）N03 M08 M03 S800 （冷却液开，主轴正转,转速为800r/min）N04 G00 X44 Z2 （刀尖快速定位到44直径，距端面2mm处）N05 G71 U1 R0.5 P1 Q2 X0.4 Z0.2 F100

6、 （外径粗车复合循环加工）N06 M03 S1600 (主轴以1600r/min正转)N07 N1 G00 Z0 （精加工轮廓起始行，到Z0处）N08 G01 X-0.5 F80 （直线插补加工到X-0.5处）N09 X0 （退回X0处）N10 G03 X28 Z-14 R14 （精加工R14圆弧）N11 G01 X29 （精加工距零点-14处的端面）N12 G03 X32 Z-15.5 R1.5 （精加工R1.5圆弧）N13 G01 Z-19 （精加工32外圆）N14 G02 X37.33 Z-25.8 R10 （精加工R10圆弧）N15 G03 X40 Z-29.2 R5 （精加工R5圆弧

7、）N16 G01 Z-39 （精加工40外圆）N17 N2 X43 C0.5 （精加工0.545倒角）N18 G00 X80 Z80 (返回程序起点位置) N19 M05 M09 （主轴停、冷却液关）N20 M30 （主程序结束并复位）2、自己完成P173 例5-3必须调试出来老师逐个检查（用华中世纪星系统）3、有时间做一下课后题5-4、5-5【注意事项】(1) 观察机床运行时，注意与刀具和工件保持一定距离。(2) 女生需带帽观察，严禁穿拖鞋和松散衣物。(3) 严格按教师的要求行事。【考核要求】(1)考勤情况占实验成绩40%。(2)实验报告占实验成绩60%。【配分、评分标准】（参考）序号考核内

8、容配分评分标准考核记录扣分得分1考勤与学习态度402实验报告60合计 【思考题】(1) 数控车有什么结构特点。(2) 数控车一般应用于那些零件的加工。(3) 数控车的操作方式（写出仿真操作步骤）。(4) 数控车主要功能代码作用。 实验3 数控铣床的操作与加工实验【实验课时】3【主要内容及目的】1.实验目的（1）通过编写数控铣加工程序，加深理解数控G代码的功能。（2）学习数控加工直线插补和圆弧插补等功能的编程与加工。（3）通过数控铣手动编程操作演示，掌握数控面板各个功能键的功能和G代码的应用。（4）了解数控铣零件加工过程。2.实验内容（1）介绍数控铣床的加工特点及类型（2）通过老师指导观察铣床的

9、加工过程（3）介绍数控铣床G代码功能（4）数控铣手动编程操作【技术标准及要求】（1）掌握数控铣床G代码00、01、03组的功能（2）了解数控铣床的特点和结构【实验场地与器材】 数控铣床（北京FANUC数控）。 蜡模或金属毛坯一块（长宽高）：180mm120mm50mm。（此规格材料仅为参考，如现场有其他规格，程序作相应更改） 圆柱（12mm）平底铣刀一把【操作步骤及工作要点】1数控铣床电源通电与通气。2讲解数控铣床结构与系统面板操作。3安装刀具和裝夹工件。4对刀操作。5讲解常用数控指令。6输入以下程序并运行。7在零件加工过程中讲解铣床的加工原理。参考程序如下：%1000 ；主程序N01 G92

10、 X-10 Y-10 Z10N02 G90 G01 Z-5 F300 M03N03 X0 Y0N04 M98 P2000 L6N05 G90 Z10N06 G00 X-10 Y-10N07 M05N08 M30%2000 ；子程序N10 G91 G01 X180 F300N11 Y10N12 X-180N13 Y10N14 M99 【实验讲解】(1)讲解数控铣机床的常识。(2)讲解直线插补指令，圆弧插补指令，G92工件坐标系设定指令，绝对值和相对值指令在数控机床上的意义。(3)指导老师讲解指令过程中进行各种指令运行的演示。(4)编写包含以上指令的简单综合程序，进行简单的零件加工操作示范；(5)

11、指导学生代表上机操作完成所要求的内容。实验指导 （1）01组代码的格式用法： G00 X_ Y_ Z_ G01 X_ Y_ Z_ F_ G02(03) X_ Y_ Z_ （2） 00组代码的格式用法 G92 X_ Y_ Z_ （3） 03组代码的格式用法 G90 G91 （4）对半径30缺口角度90的优弧、劣弧以及整园编程 14组建立坐标系的格式（1） G54 X_ Y_ Z_ (建立第一工件坐标系)（2）G55 X_ Y_ Z_ (建立第二工件坐标系)增量编程G91 G02 X30 Y30 R30 F300G91 G02 X30 Y30 R30 F300G91 G02 X30 Y30 I30

12、 J0 F300G91 G02 X30 Y30 I0 J30 F300绝对编程G90 G02 X0 Y30 R30 F300G91 G02 X0 Y30 R30 F300G91 G02 X0 Y30 I30 J0 F300G91 G02 X0 Y30 I0 J30 F300类别A点顺园A点逆园增量编程G91 G02 X0 Y0 I30 J0 F300G91 G03 X0 Y0 I0 J30 F300绝对编程G90 G02 X30 Y0 I30 J0 F300G90 G03 X0 Y30 I0 J30 F300【注意事项】数控铣床常常会用到平面铣削循环，这种循环主要用于平面、凸曲面的加工，常用的

13、刀具有面铣刀（加工平面）、端铣刀（加工平面或曲面）、球头铣刀（加工平面或曲面）。对加工路线重复的情况，才用子程序编程就非常简便。在数控加工中，选择合适的对刀点非常关键。（1） 注意安全，在指导老师的要求下操作机床（2） 参观时请勿用手去触摸加工工件或机床（3）不得穿拖鞋进入实训室现场【思考题】（1）为什么在加工零件前必须进行对刀操作？（2）绝对值编程和相对值编程方法的区别及使用场合。（3）G54等坐标系设定代码功能及使用方法。（4）G代码中直线插补、圆弧插补的功能及使用方法。 实验4 数控系统组成及其外设接口实验【实验课时】2【实验目的与要求】（1）熟悉数控系统各组成部件的接口。（2）掌握数控

14、系统的上电顺序及基本操作。（3）读懂电气原理图，通过电气原理图能独立进行数控系统各部件之间的连接。（4）掌握数控系统的调试及运行方法。【实验仪器及设备】（1）具有二维或三维数控系统的数控机床或数控平台。（2）万用表及数字示波器。（3）百分表与磁力表架一套。（4）标准直角尺及检测平尺。（5）活动扳手、内六角扳手等工具。【实验内容】（1）实验前分析数控系统组成及工作流程，画出其原理图或数据流图。（2）数控系统的连接 电源回路的连接； 数控系统继电器和输入、输出开关量的连接； 数控装置与手摇单元； 变频主轴、步进或伺服电动机驱动器，以及刀架电动机的连接。（3）数控系统调试 检查系统电路； 上电进行系

15、统调试； 手动进给、回零及程序控制测试，对数控装置功能进行检查。（4）编写简单数控程序，进行仿真或加工测试。【实验总结】（1）简述数控系统的组成及原理。（2）列举一些数控系统应用的实例。（3）总结数控装置连接和调试的一般步骤与方法。（4）简述步进及交流伺服驱动系统采用的控制方式，分析这两种控制方式的区别和特点。（5）总结专有数控系统和基于PC+运动控制卡的优缺点。（6）根据实验过程中出现的问题，写出数控系统故障的一般分析和判断的方法。【注意事项】（1） 注意安全，请勿乱动机床。（2）参观时请勿用手去触摸正在加工过程中的工件或机床。（3）不得穿拖鞋进入实训室现场。【考核要求】（1）参观实验考勤情

16、况占实验成绩30%。（2）实验报告占实验成绩70%。（3）本实验报告中实验结果及分析栏填写参观心得体会。【配分、评分标准】（参考）序号考核内容配分评分标准考核记录扣分得分1考勤与学习态度302实验报告70合计 【实验报告】（1）画出实验选用的数控系统结构框图。（2）列举数控系统实验台或数控机床的主要部件，并简述其作用。（3）简述数控系统与外设接口的连接及基本操作。（4）画出本实验数控系统的电气控制回路、电源回路连接的电气原理图。（5）若实验过程中出现故障，写出关于故障现象及所采取的措施的处理报告。（6）用运动控制卡（如固高的四轴伺服闭环运动控制卡GT400SVPCIG）、松下交流伺服驱动器MS

17、DA023A1A、松下交流伺服电动机MSMl022A以及光栅尺设计一个全闭环控制系统，画出电气原理图。实验5 插补原理及其实现实验【实验课时】2【实验目的与要求】1.实验要求（1）掌握逐点比较法、数字积分法、数据采样法等直线和圆弧插补的插补原理及其实现方法；（2）利用运动控制器的基本控制指令实现直线和圆弧插补； （3）掌握基本数控插补算法的软件实现方法。2.实验要求（1）实验前做好理论知识学习，明确实验目的、实验方法步骤和实验内容；（2）严格遵守实验操作规程，注意设备及人身安全；（3）按要求完成实验操作,做好实验记录,认真做好实验报告；（4）实验结束，整理好实验工具，保持实验室整洁卫生。【实验

18、装置】（1）数控两维平台二套；（2）数控三维平台二套；（3）GT-400-SV卡二块；（4）GT-400-SG卡二块；（5）PC机四台；（6）配套笔架；（7）绘图纸若干张；（8）VC软件开发平台。【实验内容】（1）逐点比较法直线插补实验；（2）逐点比较法圆弧插补实验；（3）数字积分法直线插补实验；（4）数字积分法圆弧插补实验；（5）数据采样法直线插补实验；（6）数据采样法圆弧插补实验；（7）插补算法的高级语言编程实验。【注意事项】（1）注意安全，请勿乱动机床。（2）参观时请勿用手去触摸正在加工过程中的工件或机床。（3）不得穿拖鞋进入实训室现场。【考核要求】（1）参观实验考勤情况占实验成绩30%

19、。（2）实验报告占实验成绩70%。（3）本实验报告中实验结果及分析栏填写参观心得体会。【配分、评分标准】（参考）序号考核内容配分评分标准考核记录扣分得分1考勤与学习态度302实验报告70合计 【思考题】（1）根据实验现象，分析逐点比较法和数字积分法的精度和局限性；（2）根据实验结果说明寄存器位数对数字积分法插补精度和速度控制的影响并分析其原因；（3）列出直线插补和圆弧插补运动所需参数，结合实验记录，分析不同映射设置对插补轨迹的影响，并理解其在实际应用中的意义；（4）根据实验现象，分析数据采样法插补中插补周期对加工轮廓误差的影响。实验6 加减速控制及其实现实验 【实验课时】2【实验目的与要求】1

20、.实验要求（1）掌握数控系统前加减速和后加减速控制原理及其实现方法；（2）理解数控系统加、减速控制的基本原理及其常见实现方式（直线加减速、指数加减速模式）；（3）掌握实现数控系统加减速运动模式的方法和设置。2.实验要求（1）实验前做好理论知识学习，明确实验目的、实验方法步骤和实验内容；（2）严格遵守实验操作规程，注意设备及人身安全；（3）按要求完成实验操作,做好实验记录,认真做好实验报告；（4）实验结束，整理好实验工具，保持实验室整洁卫生。【实验装置】（1）数控三维平台二套；（2）GT-400-SG卡二块；（3）PC机两台。【实验内容】（1）直线加减速和指数加减速运动模式实验；（2）运动速度控

21、制模式实验。【注意事项】（1）注意安全，请勿乱动机床。（2）参观时请勿用手去触摸正在加工过程中的工件或机床。（3）不得穿拖鞋进入实训室现场。【考核要求】（1）参观实验考勤情况占实验成绩30%。（2）实验报告占实验成绩70%。（3）本实验报告中实验结果及分析栏填写参观心得体会。【配分、评分标准】（参考）序号考核内容配分评分标准考核记录扣分得分1考勤与学习态度302实验报告70合计 【思考题】（1）根据实验现象，分析直线加减速和指数加减速运动模式的特点和应用场合；（2）根据实验现象，分析运动速度控制模式的特点和应用场合。实验7 数控机床典型机械结构拆装实验【实验课时】2【实验目的与要求】1.实验目

22、的（1）了解数控机床的机械结构与传统机床相比进行了哪些改进； （2）掌握数控机床机械机构中典型零部件的工作原理及特点； （3）掌握数控机床进给传动机构中典型零部件的工作原理及其特性； （4）了解自动换刀机构的组成及其工作原理； （5）掌握换刀机械手的工作原理和工作过程。2.实验要求（1）实验前做好理论知识学习，明确实验目的、实验方法步骤和实验内容；（2）严格遵守实验操作规程，注意设备及人身安全；（3）按要求完成实验操作,做好实验记录,认真做好实验报告；（4）实验结束，整理好实验工具，保持实验室整洁卫生。【实验装置】（1）滚珠丝杠螺母副一套；（2）滚动导轨副一套；（3）贴塑导轨模型一副，塑料带(

23、50mm100mm)一条；（4）消除间隙双片齿轮装置一套；（5）变齿厚蜗杆蜗轮一副(或变齿厚蜗杆一件)；（6）联轴器(无间隙传动)一套；（7）同步齿形带及带轮一套；（8）60角接触滚珠轴承一个；（9）数控车床四方转位刀架一套；（10）电动机内藏式电主轴一件；(11)通用工具：活动扳手两个；木柄起子两个；内六角扳手一套；紫铜棒或木质手锤一个；齿厚卡尺一个。【实验内容】（1）观察贴塑导轨的外形及其结构；（2）拆装一种滚动导轨副，掌握其工作原理及结构特点和精度要求；（3）认识同步齿形带及其带轮的结构；（4）拆装一种滚珠丝杠螺母副，掌握其工作原理及结构特点和精度要求；（5）拆装一种消除齿轮传动间隙的结

24、构；（6）观察并检测双导程变齿厚蜗杆，了解其工作原理和结构特点；（7）拆装一种无间隙传动的联轴器，掌握它的工作原理；（8）拆装转位刀架，了解其内部结构，观察刀具位置与分度定位机构间的关系；（9）认识主轴和滚珠丝杠用的角接触轴承，掌握其受力和定位特点；（10）观察认识一种结构形式的电主轴。【注意事项】（1）注意安全，请勿乱动机床。（2）参观时请勿用手去触摸正在加工过程中的工件或机床。（3）不得穿拖鞋进入实训室现场。【考核要求】（1）参观实验考勤情况占实验成绩30%。（2）实验报告占实验成绩70%。（3）本实验报告中实验结果及分析栏填写参观心得体会。【配分、评分标准】（参考）序号考核内容配分评分标准考核记录扣分得分1考勤与学习态度302实验报告70合计 【思考题】（1）绘制所见部件的工作原理简图并说明其工作原理；（2）根据拆装的部件结构提出改进意见；（3）如果要将齿轮固定在轴上，如何实现无间隙固定?（4）了解转位刀架工作过程，分析每一步如何保证刀具的位置精度？（5）分析齿轮消除传动间隙与双导程变齿蜗杆-涡轮消除传动间隙的异同点。