《数控加工技术》实训报告

《数控加工技术》实训报告

专业班级：12机电一体化工程

学号：

年级：

学生姓名：

指导老师：

报告时间：2014年12月20

序

现在工业革命正在蓬勃发展，工业发展到了前所未有的发展，大量的工业

需要不同的零件，我国已经成为了工业“制造大国”和“制作中心”。工业的发

展需要重大改变，由以前的手工逐步改变成机械自动加工，工程的发展面临又

一次的转变。

到目前为止我国已经培养了大批工业人才，为我国经济建设做出了不可估

量的贡献。据目前的经济状况来看还有待继续发展，很多中小城市目前没有什么

中小型的工业，加工不出理想的零件，从一定的程度上制约了人们的发展与创

新。通过对“深圳三和人才市场”近半年多的招聘启事和网上“深圳三和人才市

场”招聘了解到有很多企业招不到工程加工人才和数控操作人才。半年来还在不

断的招聘CNC加工中心，编程方面的人才，其原因主要是人民的观念在不断的

变化，认为加工在工厂工作比较辛苦，而且偏向于机械，重复机械性的工作，

工资待遇方面不是很高；另外一个重要原因是我们国家教育类的改革有待加深,

普遍高校偏向于理论性，实际操作比较少，这样毕业出去的学生操作还不大熟

悉，以至于缺乏一定的信心，不敢应聘技术型操作人才的岗位。鉴于此本实训报

告编辑就是希望通过简单的加工程序提高同学们的学习热情和信心，为中国的

工业制造与创新注入更多的创新人才，满足更多数控加工应用型人才的基础参

考与实训。

前言

制造业的发展要靠设计的科学性和方法，需要先进的设备自动加工技术和

先进的管理数控机床的技术发展正是制造业的核心，没有先进的数控加工机床

手工将很难完成，不适应大批量的生产。数控技术的发展已经有五十多年的历史

了，新型的，多功能的和数控机床不断被发明出来，加工的零件也逐渐变得复

杂化，这对于工业的发展来说是一个福音，提高制造和创新能力使我们的工业

发展更快，更高。提高自动化技术，将使我国在未来的工业中发展正处于国际领

先水平。

机床数控技术主要由机床本体（含基础大件-运动部分与辅助装置）-数控

系统（含数控装置-进给驱动-主轴驱动装置）和数控加工技术三部分组成。

数控加工时泛指在数控机床上进行零件加工的工艺方法，她是一种能高效,

优质的产品零件加工，特别是复杂零件的加工的有关理论•方法与实践技术。数

控加工技术师自动化•柔性化•敏捷花和数字化制造加工的基础和关键技术。数

控机床的运动可控性为数控加工提供了硬件基础，但数控机床是按照提供给它

的指令信息加（加工程序）来执行运动的。

主要数控软件有Mastercam,斯沃，UG,POWERMILL,PRO/E软件、CATIA.

CIMATRON、DELCAM等软件。而本次主要是以世纪星车床数控系统，也就是武汉

华中数控机床为介绍与实训，世纪星HNC-21TD/22TD

摘要

根据需要设计好零件，编辑好加工工艺，在仿真软件进行编辑好程序，然后根

据自己实际毛坯在软件上设置毛坯，进行对刀，填写刀补表，退出，保存程序,

然后进行软件仿真生成加工路线和模拟样品。进行软件上的实际模拟运行，观察

模拟上进刀的吃刀深度和废屑多少。和程序的运行情况，程序的是否合理安排,

程序是否出错等。模拟加工完成，观察是否符合产品要求和各项指标，测量是否

与标注相同。

关键词：程序•模拟-数控-进给-加工

Abstract

Accordingtotheneedtodesigngoodparts,editgood

processingtechnology,thesimulationsoftwareforediting

program,andthenaccordingtotheactualblankonthesoftware,

setupblank,onaknife,filloutaknifetofilltable,exit,savethe

program,andthensoftwaresimulationtogeneratethe

processingrouteandsamplesofsimulation.Torunthesoftware

ontheactualsimulation,observationonthesimulationof

turningfeeddepthandscraps.Andproceduresofoperation,

reasonablearrangement,whethertheprogramerror,etc.Finished

insimulationandobservationisinlinewiththeproduct

requirementsandtheindicators,measuringwhetherornotthe

sameasthelabel.

Keywords:process,simulation,nc,feed,processing

2.1实训目的：

（1）了解数控车削加工的安全操作规程；

（2）熟悉数控加工的生产环境；掌控车床的基本操作方法及步骤；对操作

者的有关要求

（3）掌握数控车削加工中的基本操作技能；

（4）掌握换刀点和刀具补偿的概念及换刀点设定的一般方法。

（5）必须掌握普通机床难加工的圆锥、圆弧、锥螺纹等的编程。

（6）培养学生养成良好的习惯，严格按照编程顺序思考问题，克服粗心大

意、计算不精确等做法，养成条理性、科学性和认真负责的工作作风。

（7）独立编制特点较强的中等技术水平的工件程序。

（8）能够熟练的完成程序输入、检索、修改、增删面板操作。

（9）能够熟练操作数控车床完成工件的加工全工程

2.2实训内容：

（1）操作面板与控制面板：熟悉各类开关、按扭、操作键的使用

（2）基本操作：启动、停止、回参考点、手动进给、手轮进给、程序编辑

管理等。

（3）程序对应的实际运动情况

2.3数控车床简介：

数控车床、车削中心，是一种高精度、高效率的自动化机床。配备多工位刀塔或

动力刀塔，机床就具有广泛的加工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和

各种螺纹、槽、蜗杆等复杂工件。具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在

复杂零件的批量生产中发挥了良好的经济效果。

数控车床又称为CNC车床，即计算机数字控制车床，是目前国内使用量最

大，覆盖面最广的一种数控机床。数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电

子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。是机械制造设备中具有高精度、

高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。数控机床的技术水平高低及其

在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和

工业制造整体水平的重要标志之一。数控车床是数控机床的主要品种之一，它在

数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得

到了迅速的发展。

2.4数控车床的安全操作规程

(1)严禁戴手套操作数控车床.

(2)通电后,检查机床有无异常现象.

(3)刀具要垫好，放正，夹牢；安装的工件要校正，夹紧,安装完毕应取出卡盘

扳手.

(4)换刀时;刀架应远离卡盘,工件和尾架;在手动移动拖板或对刀过程中，在

刀尖接近J2件时，进给速度要小，移位键不能按错，且一定注意按移位键时不要

误按换刀键，边看边木刀，把刀慢慢对刀工件的截面，试切一个截面，退刀。

(5)自动加工前,程序必须通过模拟或经过指导教师检查,正确的程序才能自

动运行，加工工件.

(6)自动加工前，确认起刀点的坐标无误;加工时要关闭机床防护门，加工过

程中不能随意打开.

(7)数控车床的加工虽属自动进行，但仍需要噪作者监控,不允许随意离开岗

位.

(8)若发生异常,应立即按下急停按钮,并及时报告以便分析原因.

(9)不得随意删除机内的程序,也不能随意调出机内程序进行自动加工.

(10)不能更改机床参数设置.

(11)不要用手清除切屑，可用钩子清理，发现屑缠绕工件时，应停车清理;机

床面上不准放东西.

(12)机床只能单人操作;加工时，决不能把头伸向刀架附近观察，以防发生事

故.

(13)工件转动时,严禁测量工件,清洗机床,用手去摸工件,更不能用手制动主轴

头.（14）关机之前,应将溜板停在X轴,Z轴中央区域.

2.5数控车床的基本组成：

数控车床由数控装置、床身、主轴箱、刀架进给系统、尾座、液压系统、

冷却系统、润滑系统、排屑器等部分组成。本实训是卧式数控车床类型。

卧式数控车床用于轴向尺寸较长或小型盘类零件的车削加工

2.6数控车床编程技巧：

科学技术的发展，导致产品更新换代的加快和人们需求的多样化，产品的生产

也趋向种类多样化、批量中小型化。为适应这一变化，数控（NC）设备在企业中

的作用愈来愈大。我校作为国家级重点职校，为顺应时代潮流，重点建设数控专

业。

数控车床虽然加工柔性比普通车床优越，但单就某一种零件的生产效率而

言，与普通车床还存在一定的差距。因此，提高数控车床的效率便成为关

键，而合理运用编程技巧，编制高效率的加工程序，对提高机床效率往往

具有意想不到的效果，

1.灵活设置参考点

数控车床共有二根轴，即主轴Z和刀具轴X。棒料中心为坐标系原点，

各刀接近棒料时，坐标值减小，称之为进刀；反之，坐标值增大，称为退

刀。当退到刀具开始时位置时，刀具停止，此位置称为参考点。参考点是

编程中一个非常重要的概念，每执行完一次自动循环，刀具都必须返回到

这个位置，准备下一次循环。因此，在执行程序前，必须调整刀具及主轴

的实际位置与坐标数值保持一致。然而，参考点的实际位置并不是固定不

变的，编程人员可以根据零件的直径、所用的刀具的种类、数量调整参考

点的位置，缩短刀具的空行程。从而提高效率。

2.如下图所示的圆柱螺纹编程。螺纹导程为1.5mm,

&=1.5mm,&'=1mm,每次吃刀量（直径值）分别为

0.8mm,0.6mm-0.4mm-0.16mm

目首先运行一下空载程序:

N1M03S1

N2T0101

N3G00X50

N4M30

手动移动刀架观察是否与是自己设定的工件坐标零点。运行正常

例题编程程序：

%0152

N1M03S1

N2T0101

N3G00X50Z120

N4G00X29.2Z101.5

N5G32Z19F1.5

N6GOOX40

N7Z101.5

N8X28.6

N9G32Z19F1.5

N10GOOX40

Mr................—..-

・C回件后所购■华中数控世纪1

RM华中数控加工方式单段运行正常00:05:29运行程序索即

|当前加工行.O1256|LOO而

|机床指令坐标I

32.66]

:01256104.583

z01256

N1M03S1

N2T0101

,3G00X50Z120

N4G00X29.2Z101.5

N5G32Z19F1.5

N6G00X40

N7Z101.5

N8K28.6

N9G32Z19F1.5

N10G00X40

直径毫米分进给忡忡%84OAA.%86

自动加工：I

程序程序程序重新保存恢复停止指定行显示返回

选择平移校蛤运行断点断点运行运行方式

F1F2F3F4F5F6F7F9F10

NilZ101.5

N12X28.2

N13G32Z19F1.5

N14GOOX40

N15Z101.5

N16U-11.96

N17G32W-82.5F1.5

N18GOOX40

N19X50Z120

N20M05

N21M30

nlr6■华中数控世宏星_____________

痴.华中数拄加工方式:单段运行正常CC:12：C1鼎田:嚷饕II

当前加I行：|

机床指令坐标I

机床坐标机于出猾^5；…

枷］文件名：

T01256101.500

NNil2Z101.5

N3X28.2

N4G32Z19P1.5

N5G00X40

N6Z101.5

N7U-11.96

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N20M05

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21

直径至米分进给忡忡%84-uxn.%86-1~1%84

自动加工」

程序程序程序重新保存恢复停止指定行显示返回

选择平移校蛉运行断点断点运行运行方式

F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10

F1

单段运行一次，运行没有任何干涉现象，按“自动”走一遍，保证精度。

蜉文件（B猊分元史女现作工件摸作工制悭习卷与ESOfl«e»

事中数控

HachmeView华中缴拉而工方式单E通行正左

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9FcontView

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billZ101.5

N12X28.2

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3.化零为整法

在低压电器中，存在大量的短销轴类零件，其长径比大约为2~3.明直径

多在3mm以下。由于零件几何尺寸较小，普通仪表车床难以装夹，无法保

证质量。如果按照常规方法编程，在每一次循环中只加工一个零件，由于

轴向尺寸较短，造成机床主轴滑块在床身导轨局部频繁往复，弹簧夹头夹

紧机构动作频繁。长时间工作之后，便会造成机床导轨局部过度磨损，影

响机床的加工精度，严重的甚至会造成机床报废。而弹簧夹头夹紧机构的

频繁动作，则会导致控制电器的损坏。要解决以上问题，必须加大主轴送

进长度和弹簧夹头夹紧机构的动作间隔，同时不能降低生产率。由此设想

是否可以在一次加工循环中加工数个零件，则主轴送进长度为单件零件长

度的数倍，甚至可达主轴最大运行距离，而弹簧夹头夹紧机构的动作时

间间隔相应延长为原来的数倍。更重要的是，原来单件零件的辅助时间分

摊在数个零件上，每个零件的辅助时间大为缩短，从而提高了生产效率。

为了实现这一设想，我电脑到电脑程序设计中主程序和子程序的概念，如

果将涉及零件几何尺寸的命令字段放在一个子程序中，而将有关机床控制

的命令字段及切断零件的命令字段放在主程序中，每加工一个零件时，由

主程序通过调用子程序命令调用一次子程序，加工完成后，跳转回主程

序。需要加工几个零件便调用几次子程序，十分有利于增减每次循环加工

零件的数目。通过这种方式编制的加工程序也比较简洁明了，便于修改、

维护。值得注意的是，由于子程序的各项参数在每次调用中都保持不变，

而主轴的坐标时刻在变化，为与主程序相适应，在子程序中必须采用相对

编程语句。

3.减少刀具空行程

在数控车床中，刀具的运动是依靠步进电动机来带动的，尽管在程序

命令中有快速点定位命令G00,但与普通车床的进给方式相比，依然显得

效率不高。因此，要想提高机床效率，必须提高刀具的运行效率。刀具的

空行程是指刀具接近工件和切削完毕后退回参考点所运行的距离。只要减

少刀具空行程，就可以提高刀具的运行效率。（对于点位控制的数控车床，

只要求定位精度较高：定位过程可尽可能快，而刀具相对工件的运动路线

是无关紧要的。）在机床调整方面，要将刀具的初始位置安排在尽可能靠近

棒料的地方。在程序方面，要根据零件的结构，使用尽可能少的刀具加工

零件使刀具在安装时彼此尽可能分散，在很接近棒料时彼此就不会发生干

涉；另一方面，由于刀具实际的初始位置已经与原来发生了变化，必须在

程序中对刀具的参考点位置进行修改，使之与实际情况相符，与此同时再

配合快速点定位命令：就可以将刀具的空行程控制在最小范围内从而提高

机床加工效率。

4.优化参数，平衡刀具负荷，减少刀具磨损

2.7数控车床编程常用指令

GOO快速定位

G20英制单位选择

G72径向粗车循环

G01直线插补

G21公制单位选择

G73封闭切削循环

G02顺时针圆弧插补

G28自动返回机床零点

G70精加工循环

G03逆时针圆弧插补

G3U回机床第2.3.4参考点

G74轴向切槽循环

G04暂停、准停

G31跳跃机能

G75径向切槽循环

G05三点圆弧插补

G32等螺距螺纹切削

G76多重螺纹切削循环

G6.2顺时针椭圆插补

G32.1刚性螺纹切削

G80刚性攻丝状态取消

G6.3逆时针椭圆插补

G33Z轴攻丝循环

G84轴向刚性攻丝

G7.2顺时针抛物线插补

G34变螺距螺纹切削

G88径向刚性攻丝

G7.3逆时针抛物线插补

G36自动刀具补偿测量X

G90轴向切削循环

G12.1极坐标插补

G37自动刀具补偿测量Z

G92螺纹切削循环

G7.1圆柱插补

G40取消刀尖半经补偿

G94径向切削循环

Gib极坐标指令取消

G41刀尖半径左补偿

G96恒线速控制

G16极坐标指令

G42刀尖半径右补偿

G97取消恒线速控制

G17平面选择代码

G50设置工件坐标系

G98每分进给

G18平面选择代码

G65宏代码非模态调用

G99每转进给

G19平面选择代码

G66宏程序模态调用

G10数据输入方式有效

G67取消宏程序模态调用

G11取消数据输入方式

G71轴向粗车循环（支持凹槽）

2.8数控车床的对刀

1.试切法对刀

试切法对刀是实际中应用的最多的一种对刀方法。

工件和刀具装夹完毕，驱动主轴旋转，移动刀架至工件试切一段外圆。然后

保持X坐标不变移动Z轴刀具离开工件，测量出该段外圆的直径。将其输入到

相应的刀具参数中的刀长中，系统会自动用刀具当前X坐标减去试切出的那段

外圆直径，即得到工件坐标系X原点的位置。再移动刀具试切工件一端端面，

在相应刀具参数中的刀宽中输入Z0,系统会自动将此时刀具的Z坐标减去刚

才输入的数值，即得上件坐标系L原点的位置。

事实上，找工件原点在机械坐标系中的位置并不是求该点的实际位置，而是找

刀尖点到达（0,0）时刀架的位置。采用这种方法对刀一般不使用标准刀：在

加工之前需要将所要用刀的刀具全部都对好。

2.对刀仪自动对刀

刀尖随刀架向已设定好位置的对刀仪位置检测点移动并与之接触，直到内部电

路接通发出电信号（通常我们可以听到嘀嘀声并且有指示灯显示）。在2M刀

尖接触到a点时将刀具所在点的X