机制方向的数控技术实验指导.doc

实验三 数控车床一般加工一、实验目的 1. 熟悉数控车床的操作面版,掌握数控车床的基本操作。 2. 掌握数控车床的对刀方法、会建立和使用工件坐标系。 3. 能够理解并使用数控车床的一般指令编制简单的数控程序，掌握输入程序和编辑程序的方法。 4. 能够按照数控车床的操作方法和步骤用编制好的程序加工零件。二、实验设备本次实验所使用的系统是FANUC 0I MATE 机床型号为CK0628。三、实验内容本实验加工如图3-1所示零件，零件毛坯为棒料，棒料尺寸为40*70mm。图3-1 数控车床一般加工零件四、实验原理本次加工分两次装夹，选用93外圆车刀，根据数控车床的基本指令G00、G01、G02、G03、M03、M05、M30等编制数控程序，加工右侧轨迹如图3-2所示图3-2 走刀路线图粗加工方案图粗加工走刀路线起刀点OCDBAEF径向退刀至CD线上CGH径向退刀至EF线上EIJ径向退刀至GH线上GKL径向退刀至IJ线上IMN径向退刀至KL线上KPQ径向退刀至MN线上M退至起刀点各点坐标值A（）、B（）、C（）、D（）、E（）、F（）、G（）、H（）、I（）、J（）、K（）、L（）、M（）、N（）、P（）、Q（）、O（）。精加工路线起刀点OABCDEF径向退刀退至起刀点各点坐标值A（）、B（）、C（）、D（）、E（）、F（）五、实验步骤：在进入实验室前，根据被加工零件的要求，确定走刀路线，编制出加工程序。确定所要使用的刀具，并将刀具安装。这里的实验步骤是指加工的操作步骤。 1. 开机 先开总电源再按下CNC按纽。2. 回参考点开机后将“HOLD SELECT”旋转至“回零”位置，先按住“X+”待X轴回到零点后松开，再按住“Z+”待Z回到零点后松开，此时机床的“NO ZERO”报警解除，机床处于正常的工作状态。 3. 装夹零件本实验的零件毛坯为棒料，首次装夹：夹住15mm的地方，此次装夹加工工件右侧，加工轨迹如图1-2所示。掉头夹住30的外圆加工左侧端面和35的外圆。4. 安装刀具将刀具安装在刀架上，注意安装刀具时高低适中，应让刀尖对准零件的回转中心。 5. 调整坐标系 本次实验建议使用G50设定工件坐标系，且坐标系原点设在工件右端面的中心。对刀详细过程见附录1 6. 输入加工程序 将提前编制好的加工程序输入数控系统，可以用键盘输入（输入方法见FL1），也可通过RS232串行口将程序送入数控系统。 7. 验证程序的正确性 可以将设置好的工件坐标系的Z值向正方向偏移70mm，使坐标原点左移，使刀具离开零件空运行加工程序，观察空运行状态及图形显示，检查程序的正确性。如果发现问题及时修改。 8. 连续加工零件将“HOLD SELECT”旋转至“自动” 按下“循环启动”键，系统将自动执行加工程序，加工出程序要求的零件。9调头加工掉头夹住30的外圆加工左侧端面和35的外圆。此时要保证工件总长符合图纸要求，然后用G01编制一个小程序加工工件的左侧，程序如下O0002所示，加工过程重复58的过程 10. 整理现场 当加工完成后，将机床回零，卸下零件和刀具，放入指定位置。清理铁屑和机床。 11. 关机 先关CNC电源，再关闭总开关。六、参考程序清单：O0001 N10 G50 X60.0 Z60.0 建立工件工件坐标系 N12 G00 M03 S500 T0101 主轴以500r/min的速度正转，选择一号刀具 N14 X42.0 Z2.0 快速定位到工件外一点 N16 G01 X35.0 F0.2 以0.2mm/r的速度加工外圆到35的尺寸 N18 Z-50.0 Z向到-50.0mm的位置 N20 G00 X42.0 X向快速退刀 N22 Z2.0 Z向再退刀到加工起点的位置 N24 G01 X30.3 F0.2 加工外圆到30.3（给精加工留0.3mm余量） N26 G01 Z-50.0 直线插补Z向到-50.0mm的位置 N28 G00 X42.0 X向快速退刀 N30 G00 Z2.0 Z向再退刀到加工起点的位置 N32 G01 X25.0 F0.2 以0.2mm/r的速度加工外圆到25的尺寸 N34 Z-25.0 直线插补Z向到-25.0mm的位置 N36 G00 X32.0 X向快速退刀 N38 Z2.0 Z向再退刀到加工起点的位置 N40 G01 X20.3 F0.2 以0.2mm/r的速度加工外圆到20.3的尺寸 N42 G01 Z-20.0 直线插补Z向到-20.0mm的位置 N44 G01 X30.0 Z-30.0 直线插补锥面 N46 G00 X32.0 X向快速退刀 N48 G00 Z2.0 Z向再退刀到加工起点的位置 N50 G01 Z0 快速定位到圆弧起点 N52 X0 N54 G02 X20.3 Z-10.0 R10.0 圆弧插补 N56 G00 X32.0 X向快速退刀 N58 Z2.0 Z向再退刀到加工起点的位置 N60 M03 S800 主轴以800r/min的速度正转 N62 G00 Z0 以下为精加工路线，进给速度为0.08mm/r N64 G01 X0 F0.08 N66 G02 X20.0 Z-10.0 R10.0 N68 G01 Z-20.0 N70 X30.0 Z-30.0 N72 Z-45.0 N74 G00 X42.0 N76 X50.0 Z50.0 退刀到安全位置 N78 M05 主轴停止转动 N80 M30 程序结束，光标返回程序头 O0002 N10 G50 X60.0 Z60.0 建立工件工件坐标系 N12 G00 M03 S800 T0101 主轴以800r/min的速度正转，选择一号刀具 N14 X42.0 Z2.0 快速定位到工件外一点 N16 G01 X35.0 F0.08 以0.08mm/r的速度加工外圆到35的尺寸 N18 Z-17.0 直线插补Z向到-17.0mm的位置 N20 G00 X37.0 X向快速退刀 N22 X60.0 Z60.0 退刀到安全位置 N24 M05 主轴停止转动 N26 M30 程序结束，光标返回程序头 七、实验要求：在教师的指导下操作数控车床，并加工出如图1-1所示的零件，按要求写出实验报告。实验四 数控车床循环加工一、实验目的在实验一的基础之上进一步了解数控车床的操作如：会灵活的修改工件坐标系、能够利用刀具补偿的方法修改工件尺寸、能够处理因程序错误而引起的机床报警问题。会使用车床的循环指令编制加工程序并将零件加工到图纸要求的尺寸，在加工的过程中观察零件的加工轨迹从而达到熟知数控车床循环指令工艺走刀路径的目的。二、实验设备本次实验所使用的系统是FANUC 0I MATE 机床型号为CK0628三、实验内容本实验加工如图4-1所示零件，零件毛坯为棒料 棒料尺寸为50*70mm 图4-1 数控车床循环加工零件图四、实验原理本次加工分两次装夹，选用93外圆车刀，刀宽为5mm的槽刀，60尖角的螺纹刀。在上个实验所用的基本指令基础上用数控车床的G71、G70、G73、G92、等循环指令编制程序。 五、实验步骤： 在进入实验室前，根据被加工零件的要求，确定走刀路线，编制出加工程序。确定所要使用的刀具，并将刀具安装。这里的实验步骤是指加工的操作步骤。 1. 开机 先开总电源再按下CNC按纽。2. 回参考点开机后将“HOLD SELECT”旋转至回零位置，先按住“X+”待X轴回到零点后松开，再按住“Z+”待Z回到零点后松开，此时机床的“无零点”报警解除，机床处于正常的工作状态。 3. 装夹零件本实验的零件毛坯为棒料，首次装夹：夹住15mm的地方，用G71编制程序加工零件的右侧及端面，详细程序见O0003。掉头夹住35的外圆加工左侧端面和45的外圆，采用G73仿形循环编制程序，见程序清单O0004。4. 安装刀具将刀具安装在刀架上，注意安装刀具时高低适中，应让刀尖对准零件的回转中心。 5. 调整坐标系 本次实验建议使用G54G59设定工件坐标系，且坐标系原点设在工件右端面的中心。（对刀详细过程见附录1） 6. 输入加工程序 将提前编制好的加工程序O0003和O0004输入数控系统，可以用键盘输入，也可通过RS232串行口将程序传入数控系统。 7. 验证程序的正确性可以将工件坐标系的Z值向正方向偏移70mm，使坐标原点右移，使刀具离开零件空运行加工程序，观察空运行状态，检查程序的正确性。如果发现问题及时修改。 8. 连续加工零件在编辑状态下调用O0003号程序，将“HOLD SELECT”旋转至“自动” 按下“循环启动”键，系统将自动执行加工程序，按图纸要求加工零件右侧部分。9调头加工掉头夹住30的外圆加工左侧端面和35的外圆，在调用加工程序加工之前，首先要保证零件长度符合图纸要求，然后再调用O0004加工，加工过程重复58的过程。 10. 整理现场 当加工完成后，将机床回零，卸下零件和刀具，放入指定位置。清理铁屑和机床。 11. 关机 先关CNC电源，再关闭总开关。 六、参考程序清单： O0003 N02 G54 G00 M03 S500 T0101 确定坐标系主轴正转选择一号刀具 N04 X52.0 Z2.0 快速定位到循环起点 N06 G71 U1.5 R0.5 外圆粗加工循环指令，每次进刀3.0mm N08 G71 P10 Q26 U0.3 W0.1 F0.2 以0.2mm/r的速度进给，调N10到N26行程序 N10 G00 X0 以下为G71调用的循环程序段 N12 G01 Z0 N14 X20.0 C1.0 N16 Z-15.0 N18 X25.0 N20 X35.0 Z-25.0 N22 Z-40.0 N24 G02 X45.0 Z-50.0 R5.0 N26 G01 X52.0 N28 G00 Z2.0 N30 X60.0 Z60.0 粗加工结束，退刀到安全位置 N32 M05 主轴停止转动 N34 G00 M03 S800 精加工开始，以800r/min的速度正转 N36 X52.0 Z2.0 快速定位到循环起点 N38 G70 P10 Q26 精加工循环指令，调用N10到N26号程序段 N40 G00 X60.0 Z60.0 快速退刀到安全位置 N42 M05 主轴停止转动 N44 G00 M03 S400 T0202 主轴以400r/min的速度正转，调用2号刀具 N46 X27.0 Z-15.0 快速定位到槽上一点 N48 G01 X16.0 F0.05 以0.05mm/r的速度切槽 N50 X18.0 F0.8 以0.8mm/r的速度退刀 N52 X20.0 Z-14.0 F0.2 倒角 N54 G00 X60.0 Z60.0 退刀到安全位置 N56 G00 M03 S200 T0303 主轴一200r/min的速度正转，选择3号刀具 N58 X22.0 Z2.0 快速定位到工件外一点 N60 G92 X19.5 Z-13.0 F1.5 螺纹切削循环指令 /N62 X19.0 /N64 X18.5 /N66 X18.3 /N68 X18.1 N70 X18.05 N72 G00 X60.0 Z60.0 快速退刀到安全位置 N74 M05 主轴停止转动 N76 M30 程序结束，光标返回程序头 O0004 N02 G00 M03 S500 T0101 主轴以500r/min的速度正转，选择1号刀具 N04 X52.0 Z2.0 快速定位到工件外一点 N06 G01 X45.3 F0.2 以0.2mm/r的速度直线插补粗加工45外圆 N08 Z-20.0 N10 X47.0 N12 Z2.0 N14 M03 S800 主轴以800r/min的速度正转 N16 X45.0 N18 G01 Z-20.0 F0.08 以0.08mm/r的速度精加工45外圆 N20 G00 X47.0 X向先退刀 N22 Z2.0 Z向退刀 N24 X60.0 Z60.0 刀具退刀到安全位置 N26 G00 M03 S500 T0303 主轴以500r/min的速度正转，选择3号刀具 N28 X47.0 Z-5.0 快速定位到循环起点的位置 N30 G73 U3.0 R2 用G73仿形加工进行粗加工循环，循环次数为2次 N32 G73 P34 Q38 U0.3 W0.1 F0.2 调用N34-N38段程序 N34 G01 X45.0 N36 G02 X45.0 Z-15.0 R10.0 N38 G00 X47.0 N40 X60.0 Z60.0 退刀到安全位置 N44 M05 主轴停止转动 N46 G00 M03 S800 主轴以800r/min的速度正转 N48 X47.0 Z-5.0 快速定位到循环起点 N50 G70 P34 Q38 精加工循环指令 N52 G00 X60.0 Z60.0 快速退刀到安全位置 N54 M05 主轴停止转动 N56 M30 程序结束，光标返回到程序头 七、实验要求： 在教师的指导下操作数控车床，并加工出如图1-1所示的零件，按要求写出实验报告，完成如下思考题八、思考题简要说明G71与G73的格式及加工轨迹的各自的特点，并绘制本实验给定零件图的加工轨迹。实验七 加工中心基本编程 一、实验目的 通过本实验理解和掌握铣床和加工中心的一般指令的使用方法，加工中心的换刀方法，工件坐标系设定方法，坐标系调整方法，程序输入方法。程序编辑方法，刀具长度的测量方法，长度和半径的设置方法，加工中心的操作步骤和方法。图7-1 加工中心一般编程零件 图7-2 粗加工外轮廓走刀路线图7-3 精加工走刀路线图 二、实验设备 本实验使用的设备是美国fadal公司生产的MVC 10加工中心，该机床的刀库为盘式刀库，刀库容量为20把。 三、实验内容 本实验加工如图7-1所示的零件，零件毛坯为板料，毛坯尺寸为12012020。 四、实验原理 加工该零件时，选用20键槽铣刀铣削外轮廓，选用10钻头钻4个通孔。为便于编程工件坐标系设置在零件中心上表面上。 加工分两步进行，第一步先进行外轮廓粗加工，粗加工时考虑将多余的余量去除，走刀轨迹如图7-2所示。第二步进行外轮廓精加工和钻孔加工。精加工外轮廓的起刀轨迹如图7-3所示。 五、实验步骤 在进入实验室前，编根据被加工零件的要求，确定走刀路线，编制出加工程序。确定所要使用的刀具，并将刀具安装在刀柄中。这里的实验步骤是指加工的操作步骤。 1. 开机 合上总电源，按下稳压电源的开关，合上机床上的电源开关，按下系统电源按钮，为机床和数控系统供电。2. 回参考点在系统的命令方式下用手动（JOG）方式将三个坐标轴移到机床规定的机床原点位置（三个方向的刻线对齐），输入CS并回车，系统提示是否返回上一次使用的参考点。如果不是继续上一次关机前的工作，此时输入N并回车。这里要注意在回参考点前要保证工作台和主轴箱在X、Y、Z三个方向上定位在规定的位置。到此确定了机床坐标系。 3. 装夹零件本实验的零件毛坯为板料，用平口钳装夹。 4. 调整坐标系 本实验要求在程序中使用G92设定工件坐标系，且坐标系原点在工件中心。将寻边器装在加工中心主轴上，通过对零件毛坯进行测量将加工中心主轴定位在零件毛坯中心，可以用SETX和SETY命令使机床坐标系与工件坐标系重合。 5. 安装刀具将刀具安装在刀库中，安装方法见实验六中的F2.6刀具装入刀库。 6. 测量刀具长度 . 测量刀具长度并输入系统，参见实验六中的F2.7刀具长度与测量。7. 输入加工程序可以通过键盘输入加工程序，也可以通过RS232传输加工程序，详细方法见实验六加工程序的传输。 8. 验证程序的正确性 可以修改刀具长度参数，如将所有刀具长度设置比实际刀具短50mm，使刀具离开零件空运行加工程序，观察空运行状态，检查程序的正确性。如果发现问题及时修改。 9. 连续加工零件 按下AUTO键2次，再按下开始键，系统将自动执行加工程序，加工出程序要求的零件。若中间想进行测量或停机观察等可按下SLIDE HOLD键，再按下开始键可继续加工。 10. 整理现场 当加工完成后，使机床工作台恢复到机床原点，卸下零件和刀具，放入指定位置。清理铁屑和机床。 11. 关机（1）将机床机床工作台移动到机床原点。（2）按下“急停”钮”。（3）拉下机床上的开关，关闭机床电源。 （4）按下稳压电源的“停止”按钮，关闭稳压电源。（5）关闭气泵电源开关。 六、参考程序清单（本程序程序使用20键槽铣刀、10钻头） N1(NORMAL PROGRAMMING) ;程序说明 N2 G92 X0 Y0 ;用G92设置坐标系 N3 M6 T1 ;换1号刀 N4 M3 S1000 ;主轴正转每分钟1000转分 N5 G0 H1 Z1. ;刀具到工件上表面1mm处 N6 G41 G0 Y-55. ;左刀补 A点 N7 X-40. ; B点 N8 G1 Z-5. F160. ;下刀到工件表面以下5mm处 N9 X -55. Y-40. ; C点N10 Y40. ; D点N11 X-40. Y55. ; E点 N12 X40. ; F点 N13 X55. Y40. ; G点 N14 Y-40. ; H点 N15 X40. Y-55. ; I点N16 X-40. ; B点N17 G0 Z5. ;抬刀 N18 G0 X0 Y0 ; N19 G41 G0 X0 Y-80. ;快速（0,-80）, A点 N20 G0 X-25. ;快速（-25,-80），左刀补, B点 N21 G0 Y-75. ; N22 G0 Z-5. ;刀具快速下降 N23 G1 Y-50. F160. ;直线（-25,-50）, C点 N24 G3 X-50. Y-25.I-25.J0 ;逆圆弧（-50,-25），R25 D点 N25 G1 Y25. ;直线（-50,25） E点 N26 G2 X-25. Y50.I25.J0 ;顺圆弧（-25,50），R25 F点 N27 G1 X9.465 ;直线（9.465，50）,R25 G点 N28 G2 X27.322 Y42.678 R+25. ;顺圆（27.322,42.678）,R25 H点 N29 G1 X44.142 Y25.858 ;直线（44.142,25.858） I点 N30 G2 X50. Y11.716 R+20. ;顺圆（50,11.716） J点 N31 G1 Y-20. ;直线（50,-20） K点 N32 G2 X20. Y-50.I-30.J0 ;顺圆（20,-50）R30 L点 N33 G1 X-25. ;直线（-25,-50） C点 N34 G40 G1 X-53. Y-53. ;直线（-53,-53）切剩余部分 M点 N35 G0 Z5. ;抬刀 N36 G0 X0 Y0 ;回原点 N37 M6 T3 ;换钻头 N38 M3 S1000 ;主轴正转1000转分 N39 G0 H3 Z5. ;刀具到距工件顶面5mm处 N40 G0 X50. Y50. ;移至右上角孔处 N41 G1 Z-26. F160. ;钻孔（右上角孔） N42 G0 Z5. ;抬刀 N43 G0 Y-50. ;移至右下角孔 N44 G1 Z-26. F160. ;钻孔（右下角孔） N45 G0 Z5. ;抬刀 N46 G0 X-50. ;移至左下角孔 N47 G1 Z-26. F160. ;钻孔（左下角孔） N48 G0 Z5. ;抬刀 N49 G0 Y50. ;移至左上角孔 N50 G1 Z-26. F160. ;钻孔（左上角孔） N51 G0 Z10. ;抬刀 N52 G0 X0 Y0 ;回原点 N53 M30 ;程序结束 七、实验要求 在教师指导下学生操作加工中心，加工出符合要求图7-1所示的零件，写出实验报告。实验八 加工中心镜象编程 一、实验目的 通过本实验进一步理解和掌握铣床和加工中心的一般指令的使用方法，加工中心的换刀方法，工件坐标系设定方法，坐标系调整方法，刀具长度的测量方法，长度和半径的设置方法，加工中心的操作步骤和方法。理解和掌握镜象指令的使用方法。图8-1 加工中心镜象、旋转、循环编程零件图8-2 粗加工轮廓轨迹图8-3 镜象加工外轮廓走刀路线图 二、实验设备 本实验使用的设备是美国fadal公司生产的MVC 10加工中心，该机床的刀库为盘式刀库，刀库容量为20把。 三、实验内容 本实验加工如图8-1所示的零件，零件毛坯为板料，毛坯尺寸为12012020。 四、实验原理加工该零件时，选用20立铣刀铣削外轮廓，选用10钻头钻4个通孔。为便于编程工件坐标系设置在零件中心上表面上。加工分二步进行，第一步对外轮廓进行粗加工，去除余量，保证精加工后不留残余。第二步对外轮廓精加工和钻孔。粗加工轮廓轨迹如图8-2所示。精加工外轮廓用镜象法加工，4个通孔用一般方法加工。轮廓编程编写出整个轮廓的二分之一轮廓，然后用1次镜象完成整个轮廓。其走刀路线如图8-3所示。 五、实验步骤 在进入实验室前，编根据被加工零件的要求，确定走刀路线，编制出加工程序。确定所要使用的刀具，并将刀具安装在刀柄中。这里的实验步骤是指加工的操作步骤。 1. 开机 合上总电源，按下稳压电源的开关，合上机床上的电源开关，按下系统电源按钮，为机床和数控系统供电。2. 回参考点在系统的命令方式下用手动（JOG）方式将三个坐标轴移到机床规定的机床原点位置（三个方向的刻线对齐），输入CS并回车，系统提示是否返回上一次使用的参考点。如果不是继续上一次关机前的工作，此时输入N并回车。这里要注意在回参考点前要保证工作台和主轴箱在X、Y、Z三个方向上定位在规定的位置。到此确定了机床坐标系。 3. 装夹零件本实验的零件毛坯为板料，用平口钳装夹。 4. 调整坐标系 本实验要求在程序中使用G92设定工件坐标系，且坐标系原点在工件中心。将寻边器装在加工中心主轴上，通过对零件毛坯进行测量将加工中心主轴定位在零件毛坯中心，可以用SETX和SETY命令使机床坐标系与工件坐标系重合。 5. 安装刀具将刀具安装在刀库中，安装方法见实验六中的刀具装入刀库。 6. 测量刀具长度 . 测量刀具长度并输入系统，参见实验六中的刀具长度与测量。7. 输入加工程序可以通过键盘输入加工程序，也可以通过RS232传输加工程序，详细方法见实验六中的用RS232传输加工程序。 8. 验证程序的正确性 可以修改刀具长度参数，如将所有刀具长度设置比实际刀具短50mm，使刀具离开零件空运行加工程序，观察空运行状态，检查程序的正确性。如果发现问题及时修改。 9. 连续加工零件 按下AUTO键2次，再按下开始键，系统将自动执行加工程序，加工出程序要求的零件。若中间想进行测量或停机观察等可按下SLIDE HOLD键，再按下开始键可继续加工。 10. 整理现场 当加工完成后，使机床工作台恢复到机床原点，卸下零件和刀具，放入指定位置。清理铁屑和机床。 11. 关机（1）将机床机床工作台移动到机床原点。（2）按下“急停”钮”。（3）拉下机床上的开关，关闭机床电源。 （4）按下稳压电源的“停止”按钮，关闭稳压电源。（5）关闭气泵电源开关。 六、镜象加工外轮廓参考程序清单(1号刀20立铣刀，2号刀10钻头) N1 (Mirror Programming) ;程序说明 N2 G92 X0 Y0 ;用G92设置坐标系 N3 M06 T1 ;换1号刀 N4 M03 S600 ;主轴正转每分钟1000转分 N5 G0 H1 Z5. ;刀具到工件上表面5mm处 N6 G41 G0 Y-53. ;建立刀补 A点 N7 X-53. ; B点 N8 G1 Z-5. F100. ;下刀N9 Y53. ; C点N10 X53. ; D点N11 Y-53. ; E点N12 X-53. ; B点 N13 G0 Z5. ;抬刀 N14 G40 G0 X0 Y0 ;取消刀补回原点 N15 G0 X0 Y-80. ;刀具移到工件外面 A点 N16 G0 G42 D1 X50. ;加刀补 B点 N17 G0 Z-5. ;Z向进刀 N18 G1 Y-40. F150. ;直线 C