《数控技术》实验指导书

实验注意事项

1．实验前必须认真阅读本实验指导书,认真完成预习报告内容,完成零件加工程序,预习报告内容经实验指导老师检查后方可进行实验,否则不得进入实验室. 2．认真填写设备管理登记簿,按各自的编号分组实验,不得擅自分组,自觉服从安排.

在实验室内不许擅自插拔控制电源插头,不许携带软盘上机,操纵面板各键必须在实验指导老师讲解后使用,不许随意装卸刀具,工件.

3．零件加工完成后,必须经过实验老师的检查和确认.

4．加工后的工件不得带出实验室,各小组负责人实验后应将实验工具和机床台面整理,清理好,经指导老师认可后,方可离开.

5．没有按照要求熟悉实验指导书中的内容的有关实验步骤和正确操作方法,造成人身伤害或设备损伤,追究责任人应负责任.

6．实验中有异常情况发生应及时报告指导老师,否则如造成不良后果,追究当事人责任,并作相应处理.

预习报告及实验报告内容

每次试验前必须认真完成预习报告,在实验后完成实验报告，两份报告均作为平时成绩计入《数控技术》的最终成绩。预习报告在实验前由试验指导教师检查后方可进行实验，预习报告及实验报告不得互相抄袭，如有抄袭，一经发现，取消实验资格并严肃处理。

一、预习报告内容

预习报告内容的具体形式可以自定，但必须包括以下内容：

1．加工工艺分析

（1）加工方式的确定；

（2）加工刀具的确定；

（3）选择起刀点；

（4）确定切削用量；

（5）工艺路线选择；

2．编写零件的加工程序

二、实验报告内容

实验报告的具体内容包括：

1．实验目的；

2．实验设备；

3．加工零件图；

4．完成加工的工艺内容

5．最终完成加工的加工程序

6．对加工中出现的问题的分析

实验一数控车床基本操作

一、实验目的要求

1）了解数控机床的组成结构、特点及功能。

2）了解机床操作面板各按钮的功能。

3）了解数控系统的菜单功能和菜单结构。

4）上机练习程序的编辑与系统的设置。

5）上机练习数控车床的对刀操作。

要求上机前仔细阅读数控机床加工编程与实验教材的有关部分，了解数控系统与机床的技术指标、数控功能及操作方法，通过实验掌握数控系统的基本操作。

二、实验设备及用具

1）华中HNC-18iT/19iT型数控系统。

2）CNC6130A数控车床

3）游标卡尺,千分尺

4）尼龙棒

三、实验内容与步骤

1．现场了解数控机床的各部分的组成结构、工作特点及功能。

1）数控车床是由主轴箱、刀架、进给系统、床身以及润滑、冷却系统等部分组成。

2）数控车床能自动地完成对轴类与盘类零件内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、

螺纹等切削加工，并能进行切槽、钻孔、扩孔和铰孔等工作。

3）数控车床是采用伺服电动机经滚珠丝杠传到滑板和刀架，实现Z向（纵向）和X向（横向）进给运动，其结构较卧式车床大为简化。

2．了解数控系统面板的结构及各按钮的作用。

HNC-18iT操作面板可分为如下几个功能区:机床操作面板(MCP面板)、NCP 键盘按键、主菜单功能键（七个）、子菜单功能键（F1-F6）、显示器（LCD）。

3．数控数控机床基本操作

1）开机

a 检查机床状态是否正常。

b 检查电源电压是否符合要求，接线是否正确。

c按下“急停”按负钮。

d 机床上电。

e 数控系统上电。

F 检查风扇电动机运转是否正常。

G 检查面板上的指示灯是否正常。

2）复位

系统上电进入软件操作界面时，系统的工作方式为“急停”，为控制系统运行，需左旋并拔起操作台右下面的“急停”按钮指系统复位，并接通伺服电源。

3）急停

机床运行过程中，在危险或紧急情况下，按下“急停”按钮，CNC即进入急停状态，伺服进给及主轴运转立即停止工作。

4）超程和超程解除

当伺服机构碰到行程极限开关时，就会出现超程。要退出超程状态，必须：

A 松开“急停“按钮，置工作方式为手动方式。

B 一直按住“超程解除“按键，控制器会暂时忽略超程的紧急情况；

C 在手动方式下，使该轴向相反方向退出超程状态。

D 松开“超程解除”按键，若显示屏上运行状态栏“运行正常”取代了“出错”，表示恢复正常，可以继续操作。

5）关机

A 按下控制面板上的“急停”按钮，断开伺服电源。

B 断开数控系统电源。

C 断开机床电源。

6）回参考点

系统接通电源、复位后首先进行机床各轴回参考点操作，方法如下：

A 按下控制面板上的“回零”键，确保系统处理“回零”方式。

B 按下机床的“+X”和“+Z”键，使X、Z轴回参考点。

C 回参考点成功，“+X”“+Z”指示灯亮。所有轴回参考点后，即建立了机床坐标系。

4．CNC6130A数控车床的对刀。

华中世纪星HNC-18iT/19iT只能采用试切法来设置刀具偏置补偿数据。

试切法指的是通过试切，由试切直径和试切长度来计算刀具偏置值的方法。

对刀的具体步骤如下：

①移动▲▼键，将光标定位到要选择刀具的行；

②用刀具试切工件的外径，然后沿Z轴方向退刀（注意此过程中不要移动X 轴）；

③测量试切后的工件外径，按下主菜单下的“刀补”，按下子菜单下的F2（试切直径），移动▲▼键，选择刀具号，按下ENTER键，进入编辑状态，按下“BS”，删除原来的值，填入此值，按ENTER键确认。这样X向偏置就设置好了；

④用刀具试切工件的端面，然后沿X轴方向退刀；

⑤计算试切工件端面到该刀具要建立的工件坐标系的零点位置的有向距离，按下F3，填入计算的有向距离。这样就把刀的Z向偏置设置好了。如果要设置其他的刀具，可重复以上步骤。

注意：

①对刀前，机床必须先回机械零点；

②试切工件端面刀具要建立的工件坐标系的零点位置的有向距离也是就试切工件端面在面建立的工件坐标系中的Z轴坐标值；

③设置的工件坐标系X轴零点偏置=机床坐标系X轴坐标-试切直径，因而

试切工件外径后，不得移动X轴；

④设置的工件坐标系Z轴零点偏置=机床坐标系Z轴坐标-试切长度，因而试切工件端面后不得移动Z轴。

5．数控程序的编辑和管理

1）选择数控程序

从数控系统中按要求调用和查看已存储的程序内容。

2）新建数控程序

新建如下数控程序：

程序名：O0001

程序内容：

%0001；

T0101；

M03S500;

X80Z1;

G72W1.2R1P1Q2X0.2Z0.5F100;

G00X100Z80;

G42X80Z1;

N1G00Z-56;

G01X54Z-40F80;

Z-30;

G02U-8W4R4;

G01X30;

Z-15;

U-16;

G03U-4W2R2;

Z-2;

N2U-6W3;

G00X50;

G40X100Z80;

M05;

M30;

对键入的程序进行检验，以图形方式显示其所加工工件的形状。

3）编辑数控程序

对已经保存的程序进行修改。

4）删除数控程序

删除错误或无用的程序，释放数控系统的存储空间。

四、思考题：

1.数控车床和普通卧式车床的进给系统在结构上有什么区别？

2.机床坐标系、机床原点、机床参考点的意义？

3.工件坐标系、工件原点、对刀点和换刀点的意义？

4.什么情况下必须要进行“回参考点”操作？

五、试验报告及要求

课后每位同学按要求完成实验报告。

试验二数控车床基本编程指令练习

一、实验目的

1．掌握数控车床编程的基本方法。

2．掌握数控车床常用准备功能指令（G指令）。

3．掌握数控车床常用辅助功能指令（M、F、S、T）指令。

4．掌握端面、外圆、圆弧的编程和加工。

5．遵守操作规程，养成文明操作、安全操作的良好习惯。

二、实验设备及用具

1）华中HNC-18iT/19iT型数控系统。

2）CNC6130A数控车床及相关刀具。

3）游标卡尺,千分尺

4）尼龙棒

三、实验内容及相关知识

1．数控车床编程的基本方法

1）分析零件图样

2）确定工艺过程

3）数值计算

4）编写加工程序

5）把加工程序输入数控系统

6）首件试切

2．常用准备功能指令（G指令）

1）G90/G91

G90：绝对值编程，每个编程坐标轴上的编程值是相对于程序原点的。

G91：相对值编程，每个编程坐标轴上的编程值是相对于前一位置而言的。2）G00/G01

G00 X（U）Z（W）；快速定位

X、Z：绝对编程时，快速定位终点在工件坐标系中的坐标。

U、W：增量编程时，快速定位终点相对于起点的位移量。

G00指令刀具相对于工件以各轴预先设定的速度，从当前位置快速移动到程序段指令的定位目标点。其中快移速度由机床参数“快移进给速度”对各轴分别设定，不能用F规定。

G01 X（U）Z（W） F ；线性进给及倒角。

X、Z：绝对编程时，终点在工件坐标系中的坐标。

U、W：增量编程时，终点相对于起点的位移量。

F：合成进给速度。

G01指令刀具以联动的方式，按F规定的合成进给速度，从当前位置按线性路线移动到程序段指令的终点。

直线倒直角：

G01 X（U）Z（W） C ；

C：相邻两直线的交点G，相对于倒角始点B的距离。

直线倒圆角：

G01 X（U）Z（W）Ｒ；

Ｒ：倒角圆弧的半径值。

3）G02/G03

G02/G03 X（U）Z（W）{I K /R }F ;

指令刀具按顺时针／逆时针进行圆弧加工。

圆弧插补G02/G03的判断，是在加工平面内，根据其插补时的旋转方向为顺时针／逆时针来区分的。加工平面为观察者迎着Y轴的指向，所面对的平面。

I、K：圆心相对于圆弧起点的增加量（等于圆心的坐标减少圆弧起点的坐标）。R：圆弧半径。

4）G36/G37

A．G36直径编程。

B．G37半径编程。

数控车床的工件外形通常是旋转体，其X轴尺寸可以用两种方式加以指定：直径方式和半径方式。G36为缺省值，机床出厂一般设为直径编程。

四、零件加工操作练习

零件图如下图所示：

图1 图2

操作提示：

1）夹零件毛坯，伸出卡盘长度70mm。

2）车端面。

3）粗、精加工零件外形轮廓至尺寸要求。

4）切断零件。

5）回换刀点，程序结束。

注意事项：

1）确认车刀安装的刀位和程序中的刀号相一致。

2）仔细检查和确认是否符合自动加工模式。

3）灵活运用倍率修调开关。

4）为保证对刀的正确，对刀前应将工件外圆和端面采用手动方式车一刀。

四、实验报告

课后每位同学按要求完成实验报告。

试验三数控车床螺纹加工指令练习

一、实验目的

1．掌握数控车床螺纹加工指令（G32）。

2．掌握数控车床螺纹加工的工艺及方法。

3．掌握螺纹各部尺寸的计算及测量。

4．掌握常用圆柱螺纹、圆锥螺纹加工方法。

5．遵守操作规程，养成文明操作、安全操作的良好习惯。

二、实验设备及用具

1）华中HNC-18iT/19iT型数控系统。

2）CNC6130A数控车床及相关刀具。

3）游标卡尺,千分尺。

4）尼龙棒。

三、实验内容及相关知识

1．单行程螺纹切削指令G32

格式：G32 X（U）Z（W）R E P F 。

X、Z：绝对编程时，为有效螺纹终点在工件坐标系中的坐标。

U、W：增量编程时，为有效螺纹终点相对螺纹切削起点的增量。

F：螺纹导程，即主轴每转一周，刀具相对工件的进给值。

R、E：螺纹切削的退尾量，R值为Z向退尾量；E值为X向退尾量。R、E 值在绝对或增量编程时都是以增量方式指定，其值如果为正，表示沿Z、X正向回退；如果为负，表示沿Z、X负向回退。使用R、E指令可免去退刀槽。R、E 指令如省略，表示不用回退功能。根据螺纹标准R值一般取0.75～1.75倍的螺距,E值取螺纹的牙型高。

P：主轴基准脉冲处距离螺纹切削起始点的主轴转角，默认值为0，可省略不

写。

G32指令可以执行单行程螺纹切削，车刀进给运动严格根据输入的螺纹导程进行，切削螺纹一般分4步形成一个循环：进刀->切削->退刀->返回。这四个步骤均需编入程序。

2.圆柱(锥)螺纹切削循环

格式:G82 X(U) Z(W) (I )R E C P F ;

说明,略.(同G32)

I:螺纹起点B与螺纹终点Ｃ在工件坐标系下的坐标；增量值编程时，为螺纹终点Ｃ相对于循环起点Ａ的有向距离．

注意：螺纹切削循环同G32螺纹切削一样,在进给保持状态下,该循环在完成全部动作之后才停止运动.

3．切削螺纹时应注意的问题

1）从螺纹粗加工到精加工，主轴的转速必须保持稳定。

2）在没有停止主轴的情况下，停止螺纹的切削将非常危险。因此切削螺纹时，时给保持功能无效，如果按下“进给保持”键，刀具在加工完螺纹后停止运动。

3）在加工螺纹中，不使用恒定线速度控制功能。

4）在加工螺纹中，径向起点（编程大径）的确定决定于螺纹大径。径向终点（编程小径）的确定取决于螺纹小径。螺纹小径d’可按经验公式d’=d-2*(0.55～0。6495)P确定。式中：d为螺纹公称直径；d’为螺纹小径（编程小径）；P为螺距。

5）在螺纹加工轨迹中应设置足够的升速进刀段（空刀导入量）δ1和降速退刀段（空刀导出量）δ2，以消除伺服滞后造成的螺距误差。δ1的数值与工件螺

距和主轴转速有关，按经验，一般δ1取1～2倍螺距，δ2取0.5倍螺距。

6)在加工多线螺纹时，可先加工完第一条螺纹，然后在加工第二条螺纹时，车刀的轴向起点与加工第一条螺纹的轴向起点偏移一个螺距P即可。

7）分层背吃工量，如果螺纹牙型较深、螺距较大，可分几次进给。每次进给的背吃刀量用螺纹深度减去精加工背吃刀量所得的差按递减规律来分配。

四、零件加工操作练习

加工零件图如图所示。

1．加工步骤

1）夹持零件毛坯，伸出卡盘长度为75mm

2）车右端面。

3）粗、精加工零件外轮廓至尺寸要求。

4）切槽4*2至尺寸要求。

5）粗、精加工螺纹至尺寸要求。

6）切断零件。

7）返回换刀点，程序结束。

2．注意事项

1）螺纹精车刀的刀尖角度要正确，否则影响螺纹的牙型。

2）螺纹切削时，主轴转速要合理。

五、试验报告

课后每位同学按要求完成实验报告。

试验四数控车床简单循环指令练习

一、实验目的

1．掌握数控车床简单循环指令（G80，G81，G82）。

2．掌握利用简单循环指令加工轴套类、轮盘类零件的工艺及方法。3．掌握常见零件各部尺寸的计算及测量。

4．遵守操作规程，养成文明操作、安全操作的良好习惯。

二、实验设备及用具

1）华中HNC-18iT/19iT型数控系统。

2）CNC6130A数控车床及相关刀具。

3）游标卡尺,千分尺。

4）尼龙棒。

三、实验内容及相关知识

1.圆柱面外径切削循环

格式:G80 X Z F ;

X,Z:绝对值编程时,为切削终点C在工件坐标系下的坐标;增量值编程时,为切削终点C相对于循环起点A的有向距离,图形中用U,W表示.

该指令执行下图所示A->B->C->D->A的轨迹动作.

2.圆锥面外径切削循环

格式: G80 X Z I F ;

X,Z:绝对值编程时,为切削终点C在工件坐标系下的坐标;增量值编程时,为切削终点C相对于循环起点A的有向距离,图形中用U,W表示.

I:切削起点B与切削终点C的半径差,其符号为差的符号(无论是绝对值编程还是增量编程).

该指令执行下图所示A->B->C->D->A的轨迹动作.

3.端平面切削循环

格式:G81 X Z F ;

X,Z:绝对值编程时,为切削终点C在工件坐标系下的坐标;增量值编程时,为切削终点C相对于循环起点A的有向距离,图形中用U,W表示..

该指令执行下图所示A->B->C->D->A的轨迹动作.

4. 格式:G81 X Z K F ;

X,Z:绝对值编程时,为切削终点C在工件坐标系下的坐标;增量值编程时,为切削终点C相对于循环起点A的有向距离,图形中用U,W表示..

K:切削起点B与切削终点C的Z向有向距离.

该指令执行下图所示A->B->C->D->A的轨迹动作.

四. 零件加工操作练习

加工零件图如图所示。

图1

图2

加工步骤

1）夹持零件毛坯，调整伸出卡盘长度适当.

2）车右端面。

3）粗、精加工零件外轮廓至尺寸要求。

4）切断零件。

5）返回换刀点，程序结束。

五、试验报告

课后每位同学按要求完成实验报告。

试验五数控车床复合循环指令练习

一、实验目的

1．掌握数控车床简单循环指令（G71，G72，G76）。

2．掌握利用复合循环指令加工轴套类、轮盘类零件的工艺及方法。

3．掌握常见零件各部尺寸的计算及测量。

4．遵守操作规程，养成文明操作、安全操作的良好习惯。

二、实验设备及用具

1）华中HNC-18iT/19iT型数控系统。

2）CNC6130A数控车床及相关刀具。

3）游标卡尺,千分尺。

4）尼龙棒。

三、实验内容及相关知识

1.外径粗车复合循环

格式: G71U(Δd)_R(r)_P(ns)Q(nf)X(Δx)Z(ΔZ)F(f)S(s)T(t);

该指令执行如图所示的粗加工和精加工,其中精加工路径为A->A’-B’->B的轨迹.

Δd:切削深度(每次的切削量),指定时不加符号,方向由矢量AA’决定.

r:每次退刀量.

ns:精加工路径第一程序段(即图中AA’)的顺序号.

nf:精加工路径最后程序段(即图中的B’B)的顺序号.

Δx:X方向精加工余量.

ΔZ:Z方向精加工余量.

F,s,t:粗加工时G71中编程F,S,T有效,而精加工时处于ns到nf程序程之间的F,S,T有效.

注意:

1)G71指令必须带有P,Q地址ns,nf,且与精加工路径起,止顺序号对应,否则不能进行该循环加工.

2)ns的程序段必须为G00/G01指令,即从A到A’的动作必须是直线或点定位运动.

3)在顺序号为ns到顺序号nf的程序段中,不应包含子程序.

2.端面粗车复合循环