制造学院数控技术实验指导书.doc

制造科学与工程学院实验指导书制造科学与工程学院实验指导书数控机床编程与操作实验指导书制造科学与工程学院机制系2008年3月3实验课程基本信息课程名称：数控技术英文名称：NC Technology课程性质：专业课课程代码：30222520面向专业：机械制造及其自动化专业实验名称：数控机床编程与操作实验编写单位：机械制造及其自动化系编写： 罗红波、罗阳编写日期：2008年（每年修订）课程学时学分课程总学时：32学时 课程总学分：2学分实验总学时：4学时 实验总学分：学分目 录一、实验目的2二、实验条件2三、实验步骤2四、数控编程基础2五、FANUC 0MD数控铣床操作8六、FANUC 0TD数控车床操作12七、GSK928TA数控车床操作17实验报告23一、 实验目的数控技术是一门讲述数控技术原理、数控编程技术以及数控机床操作技术的工程学科。数控编程与机床操作实验教学有助于学生对课程教学重点内容的理解。通过本实验，学生可以完整的演练从零件图、数控工艺分析、代码编制、程序调试的数控程序编制过程，同时可演练对刀、机床参数设定等数控机床操作技术，加深对现代数控机床编程与操作技术的认识，了解其工作过程和相关设计计算方法，初步掌握数控机床的编程与操作技术。二、 实验条件实验中学生可自由组合，13人一组，每组一套实验设备，分工协作完成实验。要求根据实验项目中实验内容进行相关计算，绘制相关图表，填写实验报告。实验报告式样及要求见附件。实验设备包括：一台计算机（预装CIMCO EDIT、数控加工仿真系统等软件）三、 实验步骤实验给定或由学生自行选择一个难度适中的车削类或铣削类零件，首先按照数控编程的方法、计算步骤，编制数控加工程序；然后选定数控机床，设定零件毛坯、刀具，在机床上完成零件与刀具的安装、对刀、机床参数设定、传入数控程序等操作，最后试切加工出该零件。四、 数控编程基础手工编程的步骤如下图41所示图41 数控编程步骤1. FANUC数控铣床G指令代码分组意义格式G0001快速进给、定位G00 X- Y- Z-G01直线插补G01 X- Y- Z-G02圆弧插补CW（顺时针）XY平面内的圆弧：ZX平面的圆弧：YZ平面的圆弧： G03圆弧插补CCW（逆时针）G0400暂停G04 P|X 单位秒，增量状态单位毫秒，无参数状态表示停止G1517取消极坐标指令G15 取消极坐标方式G16极坐标指令Gxx Gyy G16 开始极坐标指令G00 IP_ 极坐标指令Gxx：极坐标指令的平面选择（G17，G18，G19）Gyy：G90指定工件坐标系的零点为极坐标的原点G91指定当前位置作为极坐标的原点IP：指定极坐标系选择平面的轴地址及其值第1轴：极坐标半径第2轴：极角G1702XY平面G17选择XY平面；G18选择XZ平面；G19选择YZ平面。G18ZX平面G19YZ平面G2006英制输入G21米制输入G2800回归参考点G28 X- Y- Z-G29由参考点回归G29 X- Y- Z-G4007刀具半径补偿取消G40G41左半径补偿G42右半径补偿G4308刀具长度补偿+G44刀具长度补偿G49刀具长度补偿取消G49G5011取消缩放G50 缩放取消G51比例缩放G51 X_Y_Z_P_：缩放开始X_Y_Z_：比例缩放中心坐标的绝对值指令P_：缩放比例G51 X_Y_Z_I_J_K_：缩放开始X_Y_Z_：比例缩放中心坐标值的绝对值指令I_J_K_：X，Y，Z各轴对应的缩放比例G5200设定局部坐标系G52 IP_：设定局部坐标系G52 IP0：取消局部坐标系IP：局部坐标系原点G53机械坐标系选择G53 X- Y- Z-G5414选择工作坐标系1GXXG55选择工作坐标系2G56选择工作坐标系3G57选择工作坐标系4G58选择工作坐标系5G59选择工作坐标系6G6816坐标系旋转（G17/G18/G19）G68 a_ b_R_：坐标系开始旋转 G17/G18/G19：平面选择，在其上包含旋转的形状 a_ b_：与指令坐标平面相应的X，Y，Z中的两个轴的绝对指令，在G68后面指定旋转中心 R_：角度位移，正值表示逆时针旋转。根据指令的G代码（G90或G91）确定绝对值或增量值最小输入增量单位：0.001deg有效数据范围：-360.000到360.000G69取消坐标轴旋转G69：坐标轴旋转取消指令G7309深孔钻削固定循环G73 X- Y- Z- R- Q- F- G74左螺纹攻螺纹固定循环G74 X- Y- Z- R- P- F- G76精镗固定循环G76 X- Y- Z- R- Q- F-G9003绝对方式指定GXXG91相对方式指定G9200工作坐标系的变更G92 X- Y- Z-G9810返回固定循环初始点GXXG99返回固定循环R点G8009固定循环取消G81钻削固定循环、钻中心孔G81 X- Y- Z- R- F-G82钻削固定循环、锪孔G82 X- Y- Z - R- P- F-G83深孔钻削固定循环G83 X- Y- Z - R- Q- F-G84攻螺纹固定循环G84 X- Y- Z- R- F-G85镗削固定循环G85 X- Y- Z- R- F-G86退刀形镗削固定循环G86 X- Y- Z - R- P- F-G88镗削固定循环G88 X- Y- Z - R- P- F-G89镗削固定循环G89 X- Y- Z - R- P- F-2FANUC数控车床G指令重要提示：FANUC系统中车床只能采用直径编程。G20，G21，G40，G41，G42，G54-G59与FANUC数控铣相同，参考上一节。代码分组意义格式G0001快速进给、定位G00 X- Z-G01直线插补G01 X- Z-G02圆弧插补CW（顺时针）G03圆弧插补CCW（逆时针）G0400暂停G04 X|U|P X，U单位：秒；P单位：毫秒（整数）G2006英制输入G21米制输入G280回归参考点G28 X- Z-G29由参考点回归G29 X- Z-G3201螺纹切削（由参数指定绝对和增量）Gxx X|U Z|W F|E F指定单位为0.01mm/r的螺距。E指定单位为0.0001mm/r的螺旋G4007刀具补偿取消G40G41左半径补偿G42右半径补偿G5000设定工件坐标系：G50 X Z偏移工件坐标系：G50 U WG53机械坐标系选择G53 X- Z-G5412选择工作坐标系1GXXG55选择工作坐标系2G56选择工作坐标系3G57选择工作坐标系4G58选择工作坐标系5G59选择工作坐标系6G7000精加工循环G70 Pns QnfG71外园粗车循环G71 Ud Re G71 Pns Qnf Uu Ww Ff G72端面粗切削循环G72 W(d) R(e)G72 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F(f) S(s) T(t)d：切深量e：退刀量ns：精加工形状的程序段组的第一个程序段的顺序号nf：精加工形状的程序段组的最后程序段的顺序号u：X方向精加工余量的距离及方向w：Z方向精加工余量的距离及方向G73封闭切削循环G73 Ui Wk RdG73 Pns Qnf Uu Ww FfG74端面切断循环G74 R(e)G74 X(U)_Z(W)_P(i)Q(k)R(d)F(f)e：返回量i：X方向的移动量k：Z方向的切深量d：孔底的退刀量f：进给速度G75内径/外径切断循环G75 R(e)G75 X(U)_Z(W)_P(i)Q(k)R(d)F(f)G76复合形螺纹切削循环G76 P(m) (r) (a) Q(dmin) R(d)G76 X(u)_Z(W)_R(i) P(k)Q(d)F(l)m：最终精加工重复次数为199r：螺纹的精加工量（倒角量）a：刀尖的角度（螺牙的角度）可选择80，60，55，30，29，0六个种类m，r，a；同用地址P一次指定dmin：最小切深度i：螺纹部分的半径差k：螺牙的高度d：第一次的切深量l：螺纹导程G9001直线车削循环加工G90 X（U）- Z（W）- F-G90 X（U）- Z（W）- R- F-G92螺纹车削循环G92 X（U）- Z（W）- F-G92 X（U）- Z（W）- R- F-G94端面车削循环G94 X（U）- Z（W）- F-G94 X（U）- Z（W）- R- F-G9805每分钟进给速度G99每转进给速度3FANUC数控M代码代码意义格式M00停止程序运行M01选择性停止M02结束程序运行M03主轴正向转动开始M04主轴反向转动开始M05主轴停止转动M06换刀指令M06 T-M08冷却液开启M09冷却液关闭M30结束程序运行且返回程序开头M98子程序调用M98 Pxxnnnn调用程序号为Onnnn的程序xx次。M99子程序结束子程序格式：OnnnnM99五、 FANUC数控铣床操作1 启动数控仿真系统如图51设置服务器、用户名、密码，点击运行进入FANUC0MD数控铣床仿真界面。注意选择右下角“南通机床厂FANUC 0MD”面板，关闭右侧的“程序保护开关”。 图51 FANUC 0MD数控铣床仿真系统2 机床回零如图52所示，在操作面板的MODE旋钮位置点击鼠标左键，将旋钮拨到“回零”档，再依次点击“Z”“X”“Y”按钮，此时Z、X、Y轴将分别回零，相应操作面板上Z、X、Y轴的回零指示灯亮，同时CRT上的坐标显示工作台参考点位置（0，0，0）。 图52 操作面板上的MODE旋钮和坐标移动按钮3 安装零件点击菜单“工件操作/设置毛坯”，在定义毛坯对话框（如图53）中设置零件尺寸高、长和宽，并按确定按钮。以下步骤以毛坯尺寸（长250，宽250，高40）为例来对刀。 图53 “设置毛坯”对话框点击菜单“工件操作/工件装夹”，在选择夹具对话框（如图54）中，选择夹具栏选取“工艺板装夹”的第2中方式，夹具尺寸用缺省值，并按确定按钮。 图54 “工件装夹”对话框4 设置刀具选择菜单“机床操作”“刀具管理”进入刀具管理对话框。如图55。选择编号“001”的刀具，将其直径用“修改”改为8mm。用“添加到刀库”装入主轴。 图55 刀具管理5 对刀并设置刀具信息在主轴上没有安装刀具时，可以安装芯棒来对刀，如图56。利用芯棒检测工件坐标系零点的X和Y坐标的数值。检测中系统在左下角将有“过紧”、“过松”、“合适”的提示。检测的结果可以与“工件设置”对话框中，假定工件上平面中心的X、Y数值为400、200相互验证。安装上刀具以后，先定位到工件上平面的上方，然后运用“手动”、“快速”和“手轮”移动Z坐标，使刀具正好位于工件上平面。此时Z坐标就可以计算工件零点的Z坐标值。 图56 选择芯棒检测出工件零点的坐标值以后，假设为（400，200，175），则可以设置G54的数值。“MENU OFST”“工件”，设置G54的X、Y、Z数值如上。“MENU OFST”“补正”，设置刀具半径为4mm。如图57设置结果。图57 G54与刀具半径设置6 输入NC程序数控程序可以通过CIMCOEDIT等数控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。以下是一个示例程序：O0100N010G90G54G00X0Y0Z100N020G00Z2.S150M03N030X20.Y-44.N040G01Z-4.F100N050G41X0.Y-40.D01N060G02X0.Y-40.I0.J40.N070G01G40X-20.Y-44.N080G00Z2.N090X0.Y15.N100G01Z-4.N110G42X0.Y0.D01N120G02X-30.Y0.I-15.J0.N130X30.Y0.I30.J0.N140X0.Y0.I-15.J0.N150G40G01X0.Y15.N160G00Z100.N170X0.Y0.M05N180M30先将上述NC程序创建立一个文本文件（后缀名可以为nc、cnc、txt）。双击模式按钮选择“编辑”，依次点击“PRGRM”“LIB”，用机床面板按钮输入“O0100”，点击“INSRT”进入NC程序输入状态。点击菜单“文件/打开”，再打开文件对话框选取前述NC文件，点击“打开”按钮，即可在液晶屏上看见数控程序。7 自动加工机床位置确定和刀补数据输入后，就可开始自动加工。将操作面板的模式旋钮切换到自动，点击“循环启动”按钮，机床就开始自动加工，加工完毕就会出现如图58所示的结果。 图58加工结果8 数控铣削编程与加工操作练习自行设计一个零件，或者选择如图510零件，请分析工艺过程，选择加工参数，选择加工刀具，计算轨迹数据，编制NC程序，在斯沃数控仿真软件中完成零件加工。按照要求填写实验报告。图510 铣削编程练习零件六、 FANUC数控车床操作1 启动数控仿真系统如图61设置服务器、用户名、密码，点击运行进入FANUC 0TD数控车床仿真界面。注意选择右下角“FANUC 0TD标准面板”，关闭右侧的“程序保护开关”。图61 FANUC 0TD数控车床仿真系统同时，请注意设置机床参数（菜单“机床操作”“参数设置”），选择后置刀架，8方刀架。如图62。 图62 设置车床刀架2 机床回零如图63所示，在操作面板上点击“HOME”，再依次点击“X”“Z”按钮，此时X、Z轴将分别回零，相应操作面板上X、 Z轴的回零指示灯亮，同时CRT上的坐标显示工作台参考点位置（0，0）。 图63 操作面板上的HOME按钮和坐标移动按钮3 安装零件点击菜单“工件操作/设置毛坯”，在定义毛坯对话框（如图64）中设置零件尺寸，并按确定按钮。以下步骤以毛坯尺寸（长200，直径130）为例来对刀。 图64 “设置毛坯”对话框4 设置刀具选择菜单“机床操作”“刀具管理”进入刀具管理对话框。如图65。选择编号“001”的刀具，长度160、宽度25的外圆车刀。用“添加到刀盘”装入01号刀位。 图65 刀具管理5 对刀并设置刀具信息选择菜单“视窗视图”“2D视图”将机床视图变换成平面视图（图66），方便对刀操作。假设工件坐标系的零点在工件的左端面中心。Z方向对刀操作：设置模式为“JOG”，打开“TRVRS”，将刀尖告诉移动到工件右端面附近。然后换成“JOG INC”模式，分别使用“100”、“10”、“1”三种设置，将刀尖靠在工件右端面上。此时液晶屏上显示的Z即为工件坐标系零点的Z坐标值。（本例为395.832） 图66 平面视图 图67 Z方向对刀结果X方向对刀操作：在“JOG”方式，按“SPDL CW”使主轴正转。按“Z”移动刀具，加工一小段外圆。然后按“SPDL STOP”停主轴，按“Z”向右退出刀具。注意不可移动X坐标。如图68。 图68 加工一小段外圆选择菜单“工件测量”“特征线”。如图，测量出加工的一小段外圆直径为117.93。则端面中心的X坐标为（142.070117.93260）。至此我们测量出工件右端面中心，即工件坐标系零点在机床坐标系中的坐标值为：（260，395.832）按“工件测量”“测量退出”，退出工件测量状态。 图69 外圆直径测量检测出工件零点的坐标值以后，假设为（260，395.832），则可以用于设置G54的数值。“MENU OFST”“工件移”“坐标系”，设置G54的X、Z数值如上。如图610设置结果。图610 设置G54如果需要多刀加工时，每把刀具重复以上的对刀过程，并将每把刀具的X、Z信息存储在“MENU OFST”“形状”参数中，如图611。此时，NC程序中使用TXXYY换刀指令即可调出相应的坐标信息。其中XX为刀位号，YY为形状补偿参数号。例如T0101，表示使用1号刀位上的刀具，调用“刀具补正/几何参数”G01上的X，Z作为工件零点。 图611 设置刀具形状参数6 输入NC程序数控程序可以通过CIMCOEDIT等数控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。以下是一个示例程序：O0100N0020 G54N0030 T0100N0040 S500 M3N0050 G00 X160.0 Z1.0N0060 G00 X131.0N0070 G71 U2.0 R1.0N0080 G71 P90 Q200 U0.6 W0.3 F100N0090 G01 X40.0N0100 Z-24.0 F100N0110 X42.0N0120 X60. Z-40N0130 X72.0N0140 Z-55.N0150 X80.0N0160 X100.Z-85.0N0170 X120.0N0180 Z-100.0N0190 X131.0N0200 G00 Z1.0N0205 G70 P90 Q200N0210 G00 X160.0N0220 G53N0230 M30先将上述NC程序创建立一个文本文件。双击模式按钮选择“编辑”，依次点击“PRGRM”“LIB”，用机床面板按钮输入“O0100”，点击“INSRT”进入NC程序输入状态。点击菜单“文件/打开”，再打开文件对话框选取前述NC文件，点击“打开”按钮，即可在液晶屏上看见数控程序。7 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。选“AUTO”模式，点击绿色的“CYCLE START”按钮，机床就开始自动加工，加工完毕就会出现如图612所示的结果。 图612车削加工结果8 数控车削编程与加工操作练习自行设计一个零件，或者选择如图零件，请分析工艺过程，选择加工参数，选择加工刀具，计算轨迹数据，编制NC程序，在斯沃数控仿真软件中完成零件加工。按照要求填写实验报告。七、 GSK928TA数控车床操作1 启动数控仿真系统如图71设置服务器、用户名、密码，点击运行进入GSK928TA数控车床仿真界面。按绿色的“电源开”启动系统，松开红色的“急停”按钮。系统进入正常运行状态。图71 GSK928TA数控车床仿真系统同时，请注意设置机床参数（菜单“机床操作”“参数设置”），选择前置刀架，4方刀架。如图72。这样与实际机床结构形式相同。图72 设置车床刀架2 安装零件点击菜单“工件操作/设置毛坯”，在定义毛坯对话框（如图73）中将零件尺寸，并按确定按钮。以下步骤以毛坯尺寸（长200，直径80）为例来对刀。 图73 “设置毛坯”对话框3 设置刀具选择菜单“机床操作”“刀具管理”进入刀具管理对话框。如图74。选择编号“002”的刀具，长度160、宽度25的外圆车刀。用“添加到刀盘”装入01号刀位。选择编号“006”的刀具，长度160，刀片宽3mm。 图74 刀具管理4 对刀并设置刀具信息选择菜单“视窗视图”“2D视图”将机床视图变换成平面视图，方便对刀操作。假设工件坐标系的零点在工件的左端面中心。第01号外圆车刀的对刀方法如下：（1）X方向对刀操作：主界面选择“1手动方式”，快速移动刀具到工件外圆附近。按“主轴正转”启动主轴，切一小段外圆。如图75。然后停止主轴，进入外圆测量，得到切出的一小段外圆的直径。按“Com”“2坐标设置”，X的坐标输入测量得到的直径值。如图76。 图75 X方向试切对刀 图76 测量直径和设置X坐标（2）Z方向对刀操作：主界面选“1手动方式”，使主轴正转。按“X”和“Z”移动刀具靠近工件外圆和端面，切端面，X方向退出刀具，不得移动Z坐标。然后按“Com”“ 2坐标设置”设置坐标系，跳过X设置，设置Z坐标为0。如图77。 图77 设置Z坐标确定了以第01号刀具为参考的工件坐标系以后，其余各刀具均需以此为参考，试切、计算确定刀尖相对于01号刀具的位置补偿参数。在手动方式，输入T20换02号刀。第02号刀具确定位置补偿参数的方法如下：（1）X方向对刀操作：启动主轴正转，将刀具靠近工件外圆表面，以最小移动量缓慢接近工件外圆表面，待刚好有铁屑飞出时，停止移动。按“Com”“3试切点”后，有“滴”声，液晶屏回到手动方式界面，但系统已记录下来当前位置。再次按“Com”“4X试切数”后，输入当前刀具所靠近外圆的直径，系统自动计算与01号刀具的偏移值。系统提示输入当前X偏移数值存储的参数编号，本例为02号刀具。如图78。 图78 02号刀X方向的位置补偿参数（2）Z方向对刀操作：启动主轴正转，将刀具靠近工件端面，以最小移动量缓慢接近工件端面，待刚好有铁屑飞出时，停止移动。同前述X方向，仍然按“Com”“3试切点”后，有“滴”声，液晶屏回到手动方式界面，但系统已记录下来当前位置。再次按“Com”“5Z试切数”后，输入0，系统自动计算与01号刀具的偏移值。系统提示输入当前Z偏移数值存储的参数编号，本例为02号刀具。如图79。 图79 02号刀Z方向的位置补偿参数5 输入NC程序数控程序可以通过CIMCOEDIT等数控编辑软件输入并保存为文本格式文件，也可直接在系统的MDI键盘输入。以下是一个示例程序：T11M3S1000G0X100Z2G71X0I4K2.5L7F60G1Z0X15C2W-30G2X55W-20I0K-20G1W-25X80W-20W-50G0X100Z100T22G0X90Z-145G1X1F100X90G0X100Z100T11M5M2先将上述NC程序创建立一个文本文件。主界面选“4编辑方式”“1编辑”，然后输入程序编号“88”，进入程序输入状态。点击菜单“