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1、数控加工技术实验指导书中南林业科技大学机电学院数控加工实验室二一一年九月实验二：数控车床加工实验一、实验目的1.熟悉数控车床加工的工作原理和加工特点；2.练习数控车床一般的操作步骤和基本编程；3.熟悉数控车床对刀步骤、工件坐标系的建立；4.了解数控车床的加工过程；二、实验原理数控车床又称为CNC（Computer Numerical Control）车床，即计算机数字控制车床，其基本原理如图1所示。普通车床是靠手工操作机床来完成各种切削加工，而数控车床是按照预先编制好的零件数控加工程序自动地对工件进行加工，由数控系统通过控制车床X、Z坐标轴的伺服电动机去控制车床进给运动部件的动作顺序、移动量和
2、进给速度，再配以各种辅助动作，便能加工出各种不同形状的轴类和盘套类回转体零件。数控车床的特点是加工精度高，产品质量稳定性好；生产效率高；自动化程度高，劳动强度低；控制复杂，维护成本高。数控车床一般应用于精度较高、大批量生产的零件。三、实验设备1. CK6140S数控车床；2.机床专用工具、卡尺等测量工具一套；3.零件毛坯。四、注意事项1.操作者应先仔细阅读“数控车床操作规程”和“数控车床操作说明”，并按其要求认真熟悉车床操作。2.必须先编写好程序，然后再上机操作。3.程序模拟加工完毕后，应请指导人员检查。4.操作过程中，仔细阅读“数控车床操作规程”和“数控车床操作说明”，并按其要求认真熟悉车床
3、操作。五、实验内容1.实验前必须认真预习并编制好指定零件的加工程序；2.输入编写好的零件加工程序；3.模拟运行程序，观察仿真加工过程并确保程序无误；4.装卡毛坯，建立工件坐标系；5.启动机床，完成零件加工；6.检验零件的尺寸精度等。六、实验步骤（一）零件的工艺分析1.分析被加工零件图样，明确加工内容和技术要求。在数控机床上加工零件时，考虑的主要因素概括起来有三点：零件技术要求能否保证，对提高生产率是否有利，经济上是否合算。2.确定工件坐标系。工件坐标系的选择原则是既方便编程，又方便在机床上进行建立。3.选择合理的加工参数。在加工过程中，应根据刀具和零件精度要求选择合理的主轴转速、进给速度和切削
4、深度。在本次实验中，加工参数已经注明。4.制定工艺路线。首先应确定起刀点位置，起刀点应便于检查和装夹工件；其次确定粗、精车路线，在保证零件尺寸精度和表面光洁度以及加工参数要求的前提下，尽可能以最少的路线完成零件的加工，以提高效率；最后确定换刀点位置，换刀点是加工过程中刀架进行自动换刀的位置，换刀点位置的选择应考虑在换刀过程中不发生干涉现象。5.合理选择刀具。根据加工零件的形状和精度要求，选择合适的刀具进行加工。（二）零件的程序编制本次实验采用FANUC控制系统，要求所采用指令应符合该系统格式，并且正确用运。（三）机床对刀操作1）夹好工件毛坯,选择合适的主轴转速和进给速度,启动主轴。2）选择好要
5、对的刀具T01。3）用连续方式在零件毛坯上车一小段外圆。4）Z轴退回(X轴不能移动)，关主轴。5）测量工件直径大小。6）按“X”键，将上述测量值输入设置坐标值中的“X”项。7）同样的方法，用刀具车削工件毛坯的右端面。8）X轴退回(Z轴不能移动)，关主轴。9）按“X”键，将“0”输入设置坐标值中的“Z”项。此时对刀完成，通过对刀，机床的工件坐标系已经建立完毕。（四）程序模拟仿真按“仿真”键则进入仿真执行方式。仿真运行是快速以图形方式模拟程序加工轨迹。机床所有动作被封锁（五）加工运行按“运行”钮,程序自动开始执行,同时运行灯亮。加工过程中按“上页”进给速度倍率上调；“下页”进给速度倍率下调。在加工
6、中可根据不同情况任意调整加工速度（六）紧急停止当发生紧急意外情况时可按下“急停”按钮,系统将停止机床一切动作,屏幕显示“紧急停车”,同时运行灯闪烁，等待按钮抬起。如果在按下“急停”按钮,系统坐标与机床位置可能发生变化，下一次加工前需要重新确定坐标系位置。七、数控车床实验项目1.编程车削以下工件1）编制数控加工程序；按法那科数控系统编制图例所示零件的数控加工程序工艺条件：工件材质为45#钢；毛坯为直径40，长100mm 的棒料；刀具选用：1 外圆刀加工工件轮廓， 2号切刀切断。2）按要求调整机床、装夹工件和刀具；3）试切法对刀； 4）设定相关参数后，进行数控车床切削。2实验报告主要内容1）如何合
7、理选定设置工件坐标系？2）如何执行回参考点的操作？3）采用试切法对刀的步骤？4）编写图例所示零件的加工程序。5）实验体会？O0004（供参考）N1 G92 X40 Z5 （设立坐标系，定义对刀点的位置）N2 M03 S400 （主轴以400r/min 旋转）N3 G00 X0 （到达工件中心）N4 G01 Z0 F60 （工进接触工件毛坯）N5 G03 U24 W-24 R15 （加工R15 圆弧段）N6 G02 X26 Z-31 R5 （加工R5 圆弧段）N7 G01 Z-40 （加工26 外圆）N8 X40 Z5（回对刀点） N9 M30（主轴停、主程序结束并复位）实验二：数控车床实验报告
8、日期 班级 姓名 学号 一、实验目的：二、主要仪器设备：三、实验内容：四、实验体会？实验三：数控铣床加工实验一、实验目的1.熟悉数控铣床加工的工作原理和加工特点；2.练习数控铣床一般的操作步骤和基本编程；3.熟悉数控铣床对刀步骤、工件坐标系的建立；4.掌握数控铣床的加工过程。二、实验原理数控铣床又称为CNC（Computer Numerical Control）铣床，即计算机数字控制铣床，其基本原理如图所示。数控铣床可以根据零件形状、尺寸、精度和表面粗糙度等技术要求制定加工工艺，选择加工参数，通过手工编程或利用CAM软件自动编程，将编好的加工程序输入到控制器。控制器对加工程序处理后，向伺服装置
9、传送指令。伺服装置向伺服电机发出控制信号。主轴电机使刀具旋转，X、Y和Z向的伺服电机控制刀具和工件按一定的轨迹相对运动，并加以一系列的辅助动作，从而实现零件的轮廓、型腔、钻孔、攻丝等工序的加工。数控铣床的特点是精度很稳定。如果忽略刀具的磨损，用同一程序加工出的零件具有相同的精度；尤其适合加工形状比较复杂的零件，如各种模具等；可实现自动编程，加工非线性曲面等；自动化程度很高，生产率高，适合加工批量较大的零件。三、实验设备1. KVX-6V数控铣床；2.机床专用工具、卡尺等测量工具一套；3.零件毛坯。四、注意事项1.操作者应先仔细阅读“数控铣床操作规程”和“数控铣床操作说明”，并按其要求认真熟悉铣
10、床操作。2.必须先编写好程序，然后再上机操作。3.移动刀具时必须先Z向抬刀，抬刀到安全距离后，后再进行X、Y向移动。4.程序模拟加工完毕后，应请指导人员检查。5.操作过程中，如遇问题，应及时请教指导教师，禁止鲁莽操作。6.实验过程中，不准离开机床。五、实验内容1.实验前必须认真预习并编制好指定零件的加工程序；2.输入编写好的零件加工程序；3.模拟运行程序，观察仿真加工过程并确保程序无误；4.装卡毛坯，建立工件坐标系；5.启动机床，完成零件加工；6.检验零件的尺寸精度等。六、实验步骤（一）零件的工艺分析1.分析被加工零件图样，明确加工内容和技术要求。在数控机床上加工零件时，考虑的主要因素概括起来
11、有三点：零件技术要求能否保证，对提高生产率是否有利，经济上是否合算。2.确定工件坐标系。工件坐标系的选择原则是既方便编程，又方便在机床上进行建立。3.选择合理的加工参数。在加工过程中，应根据刀具和零件精度要求选择合理的主轴转速、进给速度和切削深度。在本次实验中，加工参数已经注明。4.制定工艺路线。首先应确定起刀点位置，起刀点应便于检查和装夹工件；其次确定粗、精铣路线，在保证零件尺寸精度和表面光洁度以及加工参数要求的前提下，尽可能以最少的路线完成零件的加工，以提高效率；最后确定换刀点位置，换刀点是加工过程中刀具更换的位置，换刀点位置的选择应考虑在手动换刀过程中操作方便且不发生干涉现象。5.合理选
12、择刀具。根据加工零件的形状和精度要求，选择合适的刀具进行加工。（二）零件的程序编制本次实验采用FANUC数控系统，要求所采用指令应符合该系统格式，并且正确用运各种数控指令。（三）机床对刀操作1、X，Y轴对刀一般铣床及加工中心在X，Y方向对刀时使用的基准工具包括刚性靠棒和寻边器两种。点击菜单“机床/基准工具”，弹出的基准工具对话框中，左边的是刚性靠棒基准工具，右边的是寻边器。如图3-2-1-1图 3-2-1-1刚性靠棒：刚性靠棒采用检查塞尺松紧的方式对刀，具体过程如下(我们采用将零件放置在基准工具的左侧（正面视图）的方式)X轴方向对刀点击操作面板中切换到“手动”方式；借助“视图”菜单中的动态旋转
13、、动态放缩、动态平移等工具，利用操作面板上的按钮、 ，将机床移动到如下图所示的大致位置。图3-2-1-2移动到大致位置后，可以采用点动方式移动机床，点击菜单“塞尺检查/1mm”，使操作面板按钮亮起，通过调节操作面板上的倍率，移动靠棒，使得提示信息对话框显示“塞尺检查的结果：合适”，如图3-2-1-3所示。（表示点动的倍率，分别代表0.001毫米，0.01毫米，0.1毫米，1毫米）也可以采用手轮方式机床，点击菜单“塞尺检查/1mm”，点击按钮，显示手轮，选择旋钮和手轮移动量旋钮，调节手轮。使得提示信息对话框显示“塞尺检查的结果：合适”。如图3-2-1-3所示。图3-2-1-3记下塞尺检查结果为“
14、合适”时CRT界面中的X坐标值，此为基准工具中心的X坐标，记为；将定义毛坯数据时设定的零件的长度记为；将塞尺厚度记为；将基准工件直径记为（可在选择基准工具时读出）。则工件上表面中心的X的坐标为基准工具中心的X的坐标 零件长度的一半 塞尺厚度 基准工具半径。即。结果记为X。Y方向对刀采用同样的方法。得到工件中心的Y坐标，记为Y。注：使用点动方式移动机床时，手轮的选择旋钮需置于OFF档完成X，Y方向对刀后，点击菜单“塞尺检查/收回塞尺”将塞尺收回；点击操作面板中切换到“手动”方式；利用操作面板上的按钮，将Z轴提起，再点击菜单“机床/拆除工具”拆除基准工具。注：塞尺有各种不同尺寸，可以根据需要调用。
15、本系统提供的赛尺尺寸有0.05mm，0.1mm，0.2mm，1mm，2mm，3mm，100mm（量块）寻边器：寻边器有固定端和测量端两部分组成。固定端由刀具夹头夹持在机床主轴上，中心线与主轴轴线重合。在测量时，主轴以400rpm旋转。通过手动方式，使寻边器向工件基准面移动靠近，让测量端接触基准面。在测量端未接触工件时，固定端与测量端的中心线不重合，两者呈偏心状态。当测量端与工件接触后，偏心距减小，这时使用点动方式或手轮方式微调进给，寻边器继续向工件移动，偏心距逐渐减小。当测量端和固定端的中心线重合的瞬间，测量端会明显的偏出，出现明显的偏心状态。这是主轴中心位置距离工件基准面的距离等于测量端的半
16、径。X轴方向对刀点击操作面板中切换到“手动”方式；借助“视图”菜单中的动态旋转、动态放缩、动态平移等工具，利用操作面板上的按钮、，将机床移动到如图3-2-1-2所示的大致位置。在手动状态下，点击操作面板上或按钮，使主轴转动。未与工件接触时，寻边器测量端大幅度晃动。移动到大致位置后，可采用增量方式移动机床，使操作面板按钮亮起，通过调节操作面板上的倍率，点击按钮，使寻边器测量端晃动幅度逐渐减小，直至固定端与测量端的中心线重合，如图3-2-1-4所示；若此时再进行增量或手轮方式的小幅度进给时，寻边器的测量端突然大幅度偏移，如图3-2-1-5所示。即认为此时寻边器与工件恰好吻合。也可以采用手轮方式机床
17、，点击按钮，显示手轮，点击鼠标左键或右键调整选择旋钮和手轮移动量旋钮，并调节手轮。寻边器晃动幅度逐渐减小，直至几乎不晃动，如图3-2-1-4所示，若此时再进行增量或手轮方式的小幅度进给时，寻边器突然大幅度偏移，如图图3-2-1-5所示。即认为此时寻边器与工件恰好吻合。 图3-2-1-4 图3-2-1-5记下寻边器与工件恰好吻合时CRT界面中的X坐标，此为基准工具中心的X坐标，记为；将定义毛坯数据时设定的零件的长度记为；将基准工件直径记为。（可在选择基准工具时读出）则工件上表面中心的X的坐标为基准工具中心的X的坐标 零件长度的一半 基准工具半径。即。结果记为X。Y方向对刀采用同样的方法。得到工件
18、中心的Y坐标，记为Y。完成X，Y方向对刀后，点击操作面板中切换到“手动”方式；利用操作面板上的按钮，将Z轴提起，再点击菜单“机床/拆除工具”拆除基准工具。注：使用点动方式移动机床时，手轮的选择旋钮需置于OFF档2、Z轴对刀铣床对Z轴对刀时采用的是实际加工时所要使用的刀具。塞尺检查法：点击菜单“机床/选择刀具”或点击工具条上的小图标，选择所需刀具。点击操作面板中切换到“手动”方式；借助“视图”菜单中的动态旋转、动态放缩、动态平移等工具，利用操作面板上的按钮、 ，将机床移动到如图3-2-1-6所示的大致位置。类似在X，Y方向对刀的方法进行塞尺检查，得到“塞尺检查：合适”时Z的坐标值，记为Z1，如图
19、3-2-1-7所示。则工件中心的Z坐标值为Z1 塞尺厚度。得到工件表面一点处Z的坐标值，记为Z。图3-2-1-6图3-2-1-7试切法：点击菜单“机床/选择刀具” 或点击工具条上的小图标，选择所需刀具。点击操作面板中切换到“手动”方式；借助“视图”菜单中的动态旋转、动态放缩、动态平移等工具，利用操作面板上的按钮、 ，将机床移动到如图3-2-1-6所示的大致位置。打开菜单“视图/选项”中“声音开”和“铁屑开”选项。点击操作面板上或按钮，使主轴转动；点击、按钮，移动Z轴，切削零件的声音刚响起时停止，使铣刀将零件切削小部分，记下此时Z的坐标值，记为Z，此为工件表面一点处Z的坐标值。通过对刀得到的坐标
20、值（X，）即为工件坐标系原点在机床坐标系中的坐标值。（四）程序模拟仿真按“仿真”键则进入仿真执行方式。仿真运行是快速以图形方式模拟程序加工轨迹。机床所有动作被封锁（五）加工运行按“运行”钮,程序自动开始执行,同时运行灯亮。加工过程中按“上页”进给速度倍率上调；“下页”进给速度倍率下调。在加工中可根据不同情况任意调整加工速度（六）紧急停止当发生紧急意外情况时可按下“急停”按钮,系统将停止机床一切动作,屏幕显示“紧急停车”,同时运行灯闪烁，等待按钮抬起。如果在按下“急停”按钮,系统坐标与机床位置可能发生变化，下一次加工前需要重新确定坐标系位置。七、数控铣床实验项目1.编程铣削以下图形1）编制数控加
21、工程序；按法那科数控系统编制图例所示零件的数控加工程序工艺条件：工件材质为45#钢；1.16mm立铣刀加工形状，2. 12.5 mm麻花钻加工12.5通孔。2）按要求调整机床、装夹工件和刀具；3）光电式分中棒对刀； 4）设定相关参数后，进行数控铣削加工。2实验报告主要内容1）如何合理选定设置工件坐标系？2）如何执行回参考点的操作？3）采用光电式分中棒对刀的步骤？4）编写图例所示零件的加工程序。5）实验体会？实验三：数控铣床加工实验报告日期 班级 姓名 学号 一、实验目的：二、主要仪器设备：三、实验内容：四、程序：实验四：加工中心加工实验一、实验目的1.熟悉加工中心加工的工作原理和加工特点；2.
22、练习加工中心一般的操作步骤和基本编程；3.熟悉加工中心对刀步骤、工件坐标系的建立；4.掌握加工中心的加工过程。二、实验原理加工中心又称为CNC，即计算机数字控制铣床，其基本原理如图所示。加工中心可以根据零件形状、尺寸、精度和表面粗糙度等技术要求制定加工工艺，选择加工参数，通过手工编程或利用CAM软件自动编程，将编好的加工程序输入到控制器。控制器对加工程序处理后，向伺服装置传送指令。伺服装置向伺服电机发出控制信号。主轴电机使刀具旋转，X、Y和Z向的伺服电机控制刀具和工件按一定的轨迹相对运动，并加以一系列的辅助动作，从而实现零件的轮廓、型腔、钻孔、攻丝等工序的加工。加工中心的特点是精度很稳定。如果
23、忽略刀具的磨损，用同一程序加工出的零件具有相同的精度；尤其适合加工形状比较复杂的零件，如各种模具等；可实现自动编程，加工非线性曲面等；自动化程度很高，生产率高，适合加工批量较大的零件。三、实验设备1. XH714G数控加工中心；2.机床专用工具、卡尺等测量工具一套；3.零件毛坯。四、注意事项1.操作者应先仔细阅读“数控加工中心操作规程”和“数控加工中心操作说明”，并按其要求认真熟悉数控加工中心操作。2.必须先编写好程序，然后再上机操作。3.移动刀具时必须先Z向抬刀，抬刀到安全距离后，后再进行X、Y向移动。4.程序模拟加工完毕后，应请指导人员检查。5.操作过程中，如遇问题，应及时请教指导教师，禁
24、止鲁莽操作。6.实验过程中，不准离开机床。五、实验内容1.实验前必须认真预习并编制好指定零件的加工程序；2.输入编写好的零件加工程序；3.模拟运行程序，观察仿真加工过程并确保程序无误；4.装卡毛坯，建立工件坐标系；5.启动机床，完成零件加工；6.检验零件的尺寸精度等。六、实验步骤（一）零件的工艺分析1.分析被加工零件图样，明确加工内容和技术要求。在数控机床上加工零件时，考虑的主要因素概括起来有三点：零件技术要求能否保证，对提高生产率是否有利，经济上是否合算。2.确定工件坐标系。工件坐标系的选择原则是既方便编程，又方便在机床上进行建立。3.选择合理的加工参数。在加工过程中，应根据刀具和零件精度要
25、求选择合理的主轴转速、进给速度和切削深度。在本次实验中，加工参数已经注明。4.制定工艺路线。首先应确定起刀点位置，起刀点应便于检查和装夹工件；其次确定粗、精铣路线，在保证零件尺寸精度和表面光洁度以及加工参数要求的前提下，尽可能以最少的路线完成零件的加工，以提高效率；最后确定换刀点位置，换刀点是加工过程中刀具更换的位置，换刀点位置的选择应考虑在手动换刀过程中操作方便且不发生干涉现象。5.合理选择刀具。根据加工零件的形状和精度要求，选择合适的刀具进行加工。（二）零件的程序编制本次实验采用西门子数控系统，要求所采用指令应符合该系统格式，并且正确用运各种数控指令。（三）机床对刀操作1、X，Y轴对刀加工
26、中心在X，Y方向对刀时使用光电式分中棒。如图1-1光电式分中棒光电式分中棒由刀具夹持在机床主轴上，中心线与主轴轴线重合，在测量，时，主轴不旋转，通过手动方式，使主轴（光电式分中棒）向工作基准面移动靠近，让测量段接近基准面。当分中棒即将要接近时，这时使用点动方式或手轮方式微调进给，分中棒继续向工件移动，当测量球刚好接近工件基准面时，这时指示灯会发光。X轴方向对刀旋转操作面板中 调节到手动模式，利用操作面板上的按钮或将机床移动到如下图1-2所示的大致位置。 图1-2 移动到大致位置后，可采用手轮方式移动机床，调节手轮上的倍率，移动机床，慢慢向工件靠近，当光电式分中棒上的指示灯刚好发亮时，将相对坐标
27、的X清零。再移动机床到大致位置处，同上一样的方法慢慢靠近，当光电式分中棒上的指示灯刚好发亮时，将坐标X除以2，这样就找到了X坐标中心。Y轴方向对刀Y方向对刀采取同样的方法，得到工作Y坐标中心。Z轴对刀 加工中心对Z轴时采用的是实际加工时所使用的刀具。塞物检查发： 准备一把10毫米刀棒（根据实际采用切削刀具大小准备）放到工件上表面，把切削刀移动到刀棒大致上方。如图1-3 图1-3移动到大致位置后，可采用手轮方式移动，调节手轮上的倍率，移动机床，慢慢向刀棒靠近，当切削刀刚刚靠近时，用手滑动刀棒，感觉松紧恰好时，则Z轴坐标加上刀棒直径就是工件表面Z轴坐标值。通过对刀得到的坐标值（X，Y，Z）即为工件
28、坐标系原点在机械坐标系中的坐标值。（四）程序模拟仿真按“仿真”键则进入仿真执行方式。仿真运行是快速以图形方式模拟程序加工轨迹。机床所有动作被封锁（五）加工运行按“运行”钮,程序自动开始执行,同时运行灯亮。加工过程中按“上页”进给速度倍率上调；“下页”进给速度倍率下调。在加工中可根据不同情况任意调整加工速度（六）紧急停止当发生紧急意外情况时可按下“急停”按钮,系统将停止机床一切动作,屏幕显示“紧急停车”,同时运行灯闪烁，等待按钮抬起。如果在按下“急停”按钮,系统坐标与机床位置可能发生变化，下一次加工前需要重新确定坐标系位置。七、加工中心实验项目1.电脑编程铣削以下图形1）输入自动生成的数控加工程序；按法西蒙子控系统生成图例所示零件的数控加工程序工艺条件：工件材质为45#钢；毛坯为16810mm的圆料；刀具选用：12四刃硬质合金刀挖槽加工.2）按要求调整机床、装夹工件和刀具；3）光电式分中棒对刀； 4）设定相关参数后，进行数控铣削加工；2实验报告主要内容1）如何合理选定设置工件坐标系；2）如何执行回参考点的操作；3）采用光电式分中棒对刀的步骤；4）如何规划图例零件加工的刀具路径？5）实验体会？实验四：加工中心加工实验报告日期 班级 姓名 学号 一、实验目的：二、主要仪器设备：三、实验内容：四、实验体会？
