數(shù)控機床與編程

1、數(shù)控機床與編程實驗指導(dǎo)書西安文理學(xué)院機電系二一一年八月目 錄實驗1 數(shù)控機床參觀實驗1實驗2 數(shù)控車床的操作與加工實驗4實驗3 數(shù)控銑床的操作與加工實驗8實驗4 數(shù)控系統(tǒng)組成及其外設(shè)接口實驗13實驗5 插補原理及其實現(xiàn)實驗16實驗6 加減速控制及其實現(xiàn)實驗19實驗7 數(shù)控機床典型機械結(jié)構(gòu)拆裝實驗21實驗1 數(shù)控機床參觀實驗【實驗課時】2【主要內(nèi)容及目的】1實驗內(nèi)容參觀各類數(shù)控機床，了解數(shù)控機床的組成、基本結(jié)構(gòu)、基本運動、加工對象及其用途、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。并注意數(shù)控機床與普通機床的區(qū)別。2實驗?zāi)康?1) 了解數(shù)控機床的組成、基本結(jié)構(gòu)。(2) 了解數(shù)控機床的基本運動、加工對象及其用途。(3)

2、了解數(shù)控機床的傳動系統(tǒng)。(4) 了解數(shù)控機床的控制系統(tǒng)?！炯夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)及要求】(1) 注意不同類數(shù)控機床數(shù)控系統(tǒng)的區(qū)別。(2) 能夠理解加工中心與一般數(shù)控的結(jié)構(gòu)差別?！緦嶒瀳龅嘏c器材】(1)數(shù)控車床（華中數(shù)控）。(2) 數(shù)控銑床（北京FANUC數(shù)控）?！静僮鞑襟E及工作要點】    1數(shù)控車床(1)數(shù)控車床的機械結(jié)構(gòu)，裝夾機構(gòu)，換刀裝置，冷卻系統(tǒng)。(2)數(shù)控車床的主軸傳動系統(tǒng)和進給傳動系統(tǒng)。(3)數(shù)控車床的數(shù)控系統(tǒng)（華中數(shù)控）。    2數(shù)控銑床(1)數(shù)控銑床的機械結(jié)構(gòu)，裝夾機構(gòu)，換刀裝置，冷卻系統(tǒng)。(2)數(shù)控銑床的主軸傳動系統(tǒng)和進給傳動系

3、統(tǒng)。(3)數(shù)控銑床的數(shù)控系統(tǒng)（FANUC）?！咀⒁馐马棥?1) 注意安全，請勿亂動機床。(2) 參觀時請勿用手去觸摸正在加工過程中的工件或機床。(3) 不得穿拖鞋進入實訓(xùn)室現(xiàn)場?！究己艘蟆?1)參觀實驗考勤情況占實驗成績30%。(2)實驗報告占實驗成績70%。(3)本實驗報告中實驗結(jié)果及分析欄填寫參觀心得體會。【配分、評分標(biāo)準(zhǔn)】（參考）序號考核內(nèi)容配分評分標(biāo)準(zhǔn)考核記錄扣分得分1考勤與學(xué)習(xí)態(tài)度302實驗報告70 合計 【思考題】(1) 數(shù)控機床與普通機床在性能上有什么不同？ (2) 數(shù)控機床為了達到高性能在結(jié)構(gòu)上采取了那些措施？(3) 數(shù)控機床與普通機床相比較機構(gòu)上有那些不同？實驗2

4、 數(shù)控車床的操作與加工實驗【實驗課時】3【主要內(nèi)容及目的】1實驗內(nèi)容   了解數(shù)控車床系統(tǒng)、操作面板、機床結(jié)構(gòu)，常用指令，加工特點以及加工過程。2實驗?zāi)康?1) 了解數(shù)控車床的基本結(jié)構(gòu)。(2) 了解數(shù)控車床的加工特點。(3) 了解數(shù)控車系統(tǒng)的面板操作。(4) 了解數(shù)控車功能指令。【技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及要求】(1) 結(jié)合學(xué)過的理論知識理解數(shù)控車編程指令。(2) 注意觀察數(shù)控車的加工特點?！緦嶒瀳龅嘏c器材】 (1) 數(shù)控車床（華中數(shù)控世紀(jì)星系統(tǒng)，廣州數(shù)控系統(tǒng)）。 (2)刀具：90°外圓硬質(zhì)合金車刀YT15。(3)量具：0125游標(biāo)卡心、2550千分尺、0150鋼尺。(4) 材料

5、：45#鋼、45×83。 【操作步驟及工作要點】1、根據(jù)例子調(diào)試以下程序(1) 介紹數(shù)控的車床結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)，加工特點及操作。(2) 啟動機床、裝夾刀具和工件。(3) 簡單介紹數(shù)控車的操作要點和主要功能指令特點，并演示主要指令運行效果。(4) 對刀操作。(5) 運行以下程序，并觀察零件的加工過程（可以根據(jù)實驗實際情況適當(dāng)簡化程序，如去掉精加工）。(6) 教師在加工過程中對程序進行講解。%0002N01 T0101 （換一號刀，確定其坐標(biāo)系）N02 G00 X80 Z80 （到程序起點或掐刀點位置）N03 M08 M03 S800 （冷卻液開，主軸正轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速為800r/min）N04 G0

6、0 X44 Z2 （刀尖快速定位到44直徑，距端面2mm處）N05 G71 U1 R0.5 P1 Q2 X0.4 Z0.2 F100 （外徑粗車復(fù)合循環(huán)加工）N06 M03 S1600 (主軸以1600r/min正轉(zhuǎn))N07 N1 G00 Z0 （精加工輪廓起始行，到Z0處）N08 G01 X-0.5 F80 （直線插補加工到X-0.5處）N09 X0 （退回X0處）N10 G03 X28 Z-14 R14 （精加工R14圓?。㎞11 G01 X29 （精加工距零點-14處的端面）N12 G03 X32 Z-15.5 R1.5 （精加工R1.5圓弧）N13 G01 Z-19 （精加工32外圓）

7、N14 G02 X37.33 Z-25.8 R10 （精加工R10圓弧）N15 G03 X40 Z-29.2 R5 （精加工R5圓?。㎞16 G01 Z-39 （精加工40外圓）N17 N2 X43 C0.5 （精加工0.5×45°倒角）N18 G00 X80 Z80 (返回程序起點位置) N19 M05 M09 （主軸停、冷卻液關(guān)）N20 M30 （主程序結(jié)束并復(fù)位）2、自己完成P173 例5-3必須調(diào)試出來老師逐個檢查（用華中世紀(jì)星系統(tǒng)）3、有時間做一下課后題5-4、5-5【注意事項】(1) 觀察機床運行時，注意與刀具和工件保持一定距離。(2) 女生需帶帽觀察，嚴(yán)禁穿拖

8、鞋和松散衣物。(3) 嚴(yán)格按教師的要求行事?！究己艘蟆?1)考勤情況占實驗成績40%。(2)實驗報告占實驗成績60%?！九浞?、評分標(biāo)準(zhǔn)】（參考）序號考核內(nèi)容配分評分標(biāo)準(zhǔn)考核記錄扣分得分1考勤與學(xué)習(xí)態(tài)度402實驗報告60 合計 【思考題】(1) 數(shù)控車有什么結(jié)構(gòu)特點。(2) 數(shù)控車一般應(yīng)用于那些零件的加工。(3) 數(shù)控車的操作方式（寫出仿真操作步驟）。(4) 數(shù)控車主要功能代碼作用。 實驗3 數(shù)控銑床的操作與加工實驗【實驗課時】3【主要內(nèi)容及目的】1.實驗?zāi)康模?）通過編寫數(shù)控銑加工程序，加深理解數(shù)控G代碼的功能。（2）學(xué)習(xí)數(shù)控加工直線插補和圓弧插補等功能的編程與加工。（3）通過數(shù)控

9、銑手動編程操作演示，掌握數(shù)控面板各個功能鍵的功能和G代碼的應(yīng)用。（4）了解數(shù)控銑零件加工過程。2.實驗內(nèi)容（1）介紹數(shù)控銑床的加工特點及類型（2）通過老師指導(dǎo)觀察銑床的加工過程（3）介紹數(shù)控銑床G代碼功能（4）數(shù)控銑手動編程操作【技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及要求】（1）掌握數(shù)控銑床G代碼00、01、03組的功能（2）了解數(shù)控銑床的特點和結(jié)構(gòu)【實驗場地與器材】 數(shù)控銑床（北京FANUC數(shù)控）。 蠟?zāi)；蚪饘倜饕粔K（長×寬×高）：180mm×120mm×50mm。（此規(guī)格材料僅為參考，如現(xiàn)場有其他規(guī)格，程序作相應(yīng)更改） 圓柱（Ø12mm）平底銑刀一把【操作步驟及工作

10、要點】1數(shù)控銑床電源通電與通氣。2講解數(shù)控銑床結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)面板操作。3安裝刀具和裝夾工件。4對刀操作。5講解常用數(shù)控指令。6輸入以下程序并運行。7在零件加工過程中講解銑床的加工原理。參考程序如下：%1000 ；主程序N01 G92 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 【實驗講解】(1)講解數(shù)控銑機床的常識

11、。(2)講解直線插補指令，圓弧插補指令，G92工件坐標(biāo)系設(shè)定指令，絕對值和相對值指令在數(shù)控機床上的意義。(3)指導(dǎo)老師講解指令過程中進行各種指令運行的演示。(4)編寫包含以上指令的簡單綜合程序，進行簡單的零件加工操作示范；(5)指導(dǎo)學(xué)生代表上機操作完成所要求的內(nèi)容。實驗指導(dǎo) （1）01組代碼的格式用法： G00 X_ Y_ Z_ G01 X_ Y_ Z_ F_ G02(03) X_ Y_ Z_ （2） 00組代碼的格式用法 G92 X_ Y_ Z_ （3） 03組代碼的格式用法 G90 G91 （4）對半徑30缺口角度90的優(yōu)弧、劣弧以及整園編程 14組建立坐標(biāo)系的格式（1） G54 X_ Y

12、_ Z_ (建立第一工件坐標(biāo)系)（2）G55 X_ Y_ Z_ (建立第二工件坐標(biāo)系)增量編程G91 G02 X30 Y30 R30 F300G91 G02 X30 Y30 R30 F300G91 G02 X30 Y30 I30 J0 F300G91 G02 X30 Y30 I0 J30 F300絕對編程G90 G02 X0 Y30 R30 F300G91 G02 X0 Y30 R30 F300G91 G02 X0 Y30 I30 J0 F300G91 G02 X0 Y30 I0 J30 F300類別A點順園A點逆園增量編程G91 G02 X0 Y0 I30 J0 F300G91 G03 X0

13、 Y0 I0 J30 F300絕對編程G90 G02 X30 Y0 I30 J0 F300G90 G03 X0 Y30 I0 J30 F300【注意事項】數(shù)控銑床常常會用到平面銑削循環(huán)，這種循環(huán)主要用于平面、凸曲面的加工，常用的刀具有面銑刀（加工平面）、端銑刀（加工平面或曲面）、球頭銑刀（加工平面或曲面）。對加工路線重復(fù)的情況，才用子程序編程就非常簡便。在數(shù)控加工中，選擇合適的對刀點非常關(guān)鍵。（1） 注意安全，在指導(dǎo)老師的要求下操作機床（2） 參觀時請勿用手去觸摸加工工件或機床（3）不得穿拖鞋進入實訓(xùn)室現(xiàn)場【思考題】（1）為什么在加工零件前必須進行對刀操作？（2）絕對值編程和相對值編程方法的區(qū)

14、別及使用場合。（3）G54等坐標(biāo)系設(shè)定代碼功能及使用方法。（4）G代碼中直線插補、圓弧插補的功能及使用方法。 實驗4 數(shù)控系統(tǒng)組成及其外設(shè)接口實驗【實驗課時】2【實驗?zāi)康呐c要求】（1）熟悉數(shù)控系統(tǒng)各組成部件的接口。（2）掌握數(shù)控系統(tǒng)的上電順序及基本操作。（3）讀懂電氣原理圖，通過電氣原理圖能獨立進行數(shù)控系統(tǒng)各部件之間的連接。（4）掌握數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試及運行方法。【實驗儀器及設(shè)備】（1）具有二維或三維數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床或數(shù)控平臺。（2）萬用表及數(shù)字示波器。（3）百分表與磁力表架一套。（4）標(biāo)準(zhǔn)直角尺及檢測平尺。（5）活動扳手、內(nèi)六角扳手等工具?！緦嶒瀮?nèi)容】（1）實驗前分析數(shù)控系統(tǒng)組成及工作流程，畫

15、出其原理圖或數(shù)據(jù)流圖。（2）數(shù)控系統(tǒng)的連接 電源回路的連接； 數(shù)控系統(tǒng)繼電器和輸入、輸出開關(guān)量的連接； 數(shù)控裝置與手搖單元； 變頻主軸、步進或伺服電動機驅(qū)動器，以及刀架電動機的連接。（3）數(shù)控系統(tǒng)調(diào)試 檢查系統(tǒng)電路； 上電進行系統(tǒng)調(diào)試； 手動進給、回零及程序控制測試，對數(shù)控裝置功能進行檢查。（4）編寫簡單數(shù)控程序，進行仿真或加工測試?！緦嶒灴偨Y(jié)】（1）簡述數(shù)控系統(tǒng)的組成及原理。（2）列舉一些數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用的實例。（3）總結(jié)數(shù)控裝置連接和調(diào)試的一般步驟與方法。（4）簡述步進及交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)采用的控制方式，分析這兩種控制方式的區(qū)別和特點。（5）總結(jié)專有數(shù)控系統(tǒng)和基于PC+運動控制卡的優(yōu)缺點。（6）

16、根據(jù)實驗過程中出現(xiàn)的問題，寫出數(shù)控系統(tǒng)故障的一般分析和判斷的方法。【注意事項】（1） 注意安全，請勿亂動機床。（2）參觀時請勿用手去觸摸正在加工過程中的工件或機床。（3）不得穿拖鞋進入實訓(xùn)室現(xiàn)場?！究己艘蟆浚?）參觀實驗考勤情況占實驗成績30%。（2）實驗報告占實驗成績70%。（3）本實驗報告中實驗結(jié)果及分析欄填寫參觀心得體會?！九浞帧⒃u分標(biāo)準(zhǔn)】（參考）序號考核內(nèi)容配分評分標(biāo)準(zhǔn)考核記錄扣分得分1考勤與學(xué)習(xí)態(tài)度302實驗報告70 合計 【實驗報告】（1）畫出實驗選用的數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。（2）列舉數(shù)控系統(tǒng)實驗臺或數(shù)控機床的主要部件，并簡述其作用。（3）簡述數(shù)控系統(tǒng)與外設(shè)接口的連接及基本

17、操作。（4）畫出本實驗數(shù)控系統(tǒng)的電氣控制回路、電源回路連接的電氣原理圖。（5）若實驗過程中出現(xiàn)故障，寫出關(guān)于故障現(xiàn)象及所采取的措施的處理報告。（6）用運動控制卡（如固高的四軸伺服閉環(huán)運動控制卡GT400SVPCIG）、松下交流伺服驅(qū)動器MSDA023A1A、松下交流伺服電動機MSMl022A以及光柵尺設(shè)計一個全閉環(huán)控制系統(tǒng)，畫出電氣原理圖。實驗5 插補原理及其實現(xiàn)實驗【實驗課時】2【實驗?zāi)康呐c要求】1.實驗要求（1）掌握逐點比較法、數(shù)字積分法、數(shù)據(jù)采樣法等直線和圓弧插補的插補原理及其實現(xiàn)方法；（2）利用運動控制器的基本控制指令實現(xiàn)直線和圓弧插補； （3）掌握基本數(shù)控插補算法的軟件實現(xiàn)方法。2.

18、實驗要求（1）實驗前做好理論知識學(xué)習(xí)，明確實驗?zāi)康?、實驗方法步驟和實驗內(nèi)容；（2）嚴(yán)格遵守實驗操作規(guī)程，注意設(shè)備及人身安全；（3）按要求完成實驗操作,做好實驗記錄,認(rèn)真做好實驗報告；（4）實驗結(jié)束，整理好實驗工具，保持實驗室整潔衛(wèi)生?！緦嶒炑b置】（1）數(shù)控兩維平臺二套；（2）數(shù)控三維平臺二套；（3）GT-400-SV卡二塊；（4）GT-400-SG卡二塊；（5）PC機四臺；（6）配套筆架；（7）繪圖紙若干張；（8）VC軟件開發(fā)平臺?！緦嶒瀮?nèi)容】（1）逐點比較法直線插補實驗；（2）逐點比較法圓弧插補實驗；（3）數(shù)字積分法直線插補實驗；（4）數(shù)字積分法圓弧插補實驗；（5）數(shù)據(jù)采樣法直線插補實驗；（

19、6）數(shù)據(jù)采樣法圓弧插補實驗；（7）插補算法的高級語言編程實驗?！咀⒁馐马棥浚?）注意安全，請勿亂動機床。（2）參觀時請勿用手去觸摸正在加工過程中的工件或機床。（3）不得穿拖鞋進入實訓(xùn)室現(xiàn)場?！究己艘蟆浚?）參觀實驗考勤情況占實驗成績30%。（2）實驗報告占實驗成績70%。（3）本實驗報告中實驗結(jié)果及分析欄填寫參觀心得體會?！九浞帧⒃u分標(biāo)準(zhǔn)】（參考）序號考核內(nèi)容配分評分標(biāo)準(zhǔn)考核記錄扣分得分1考勤與學(xué)習(xí)態(tài)度302實驗報告70 合計 【思考題】（1）根據(jù)實驗現(xiàn)象，分析逐點比較法和數(shù)字積分法的精度和局限性；（2）根據(jù)實驗結(jié)果說明寄存器位數(shù)對數(shù)字積分法插補精度和速度控制的影響并分析其原因；（

20、3）列出直線插補和圓弧插補運動所需參數(shù)，結(jié)合實驗記錄，分析不同映射設(shè)置對插補軌跡的影響，并理解其在實際應(yīng)用中的意義；（4）根據(jù)實驗現(xiàn)象，分析數(shù)據(jù)采樣法插補中插補周期對加工輪廓誤差的影響。實驗6 加減速控制及其實現(xiàn)實驗 【實驗課時】2【實驗?zāi)康呐c要求】1.實驗要求（1）掌握數(shù)控系統(tǒng)前加減速和后加減速控制原理及其實現(xiàn)方法；（2）理解數(shù)控系統(tǒng)加、減速控制的基本原理及其常見實現(xiàn)方式（直線加減速、指數(shù)加減速模式）；（3）掌握實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)加減速運動模式的方法和設(shè)置。2.實驗要求（1）實驗前做好理論知識學(xué)習(xí)，明確實驗?zāi)康?、實驗方法步驟和實驗內(nèi)容；（2）嚴(yán)格遵守實驗操作規(guī)程，注意設(shè)備及人身安全；（3）按要求完

21、成實驗操作,做好實驗記錄,認(rèn)真做好實驗報告；（4）實驗結(jié)束，整理好實驗工具，保持實驗室整潔衛(wèi)生?！緦嶒炑b置】（1）數(shù)控三維平臺二套；（2）GT-400-SG卡二塊；（3）PC機兩臺?！緦嶒瀮?nèi)容】（1）直線加減速和指數(shù)加減速運動模式實驗；（2）運動速度控制模式實驗。【注意事項】（1）注意安全，請勿亂動機床。（2）參觀時請勿用手去觸摸正在加工過程中的工件或機床。（3）不得穿拖鞋進入實訓(xùn)室現(xiàn)場?！究己艘蟆浚?）參觀實驗考勤情況占實驗成績30%。（2）實驗報告占實驗成績70%。（3）本實驗報告中實驗結(jié)果及分析欄填寫參觀心得體會?！九浞?、評分標(biāo)準(zhǔn)】（參考）序號考核內(nèi)容配分評分標(biāo)準(zhǔn)考核記錄扣分得分1考勤

22、與學(xué)習(xí)態(tài)度302實驗報告70 合計 【思考題】（1）根據(jù)實驗現(xiàn)象，分析直線加減速和指數(shù)加減速運動模式的特點和應(yīng)用場合；（2）根據(jù)實驗現(xiàn)象，分析運動速度控制模式的特點和應(yīng)用場合。實驗7 數(shù)控機床典型機械結(jié)構(gòu)拆裝實驗【實驗課時】2【實驗?zāi)康呐c要求】1.實驗?zāi)康模?）了解數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)機床相比進行了哪些改進； （2）掌握數(shù)控機床機械機構(gòu)中典型零部件的工作原理及特點； （3）掌握數(shù)控機床進給傳動機構(gòu)中典型零部件的工作原理及其特性； （4）了解自動換刀機構(gòu)的組成及其工作原理； （5）掌握換刀機械手的工作原理和工作過程。2.實驗要求（1）實驗前做好理論知識學(xué)習(xí)，明確實驗?zāi)康?、實驗方法步驟和實驗內(nèi)容；（2）嚴(yán)格遵守實驗操作規(guī)程，注意設(shè)備及人身安全；（3）按要求完成實驗操作,做好實驗記錄,認(rèn)真做好實驗報告；（4）實驗結(jié)束，整理好實驗工具，保持實驗室整潔衛(wèi)生。【實驗裝置】（1）滾珠絲杠螺母副一套；（2）滾動導(dǎo)軌副一套；（3）貼塑導(dǎo)軌模型一副，塑料帶(50mm×100mm)一條；（4）消除間隙雙片齒輪