2023年数控加工编程实验报告

数控加工编程实验报告

班级：机制092班姓名：糜旺学号：20231064

(-)课程简介

《数控加工编程》以FANUC系统为例，介绍了各类常用数控机床的加工程序编制方

法。全书共分七章,第一章为数控编程基础知识,第二章为数控加工工艺解决,第三章为数

控车床加工编程，第四章为数控铳床加工编程，第五章为加工中心的加工编程，第六章为

线切割机床加工编程,第七章为自动编程系统概述。

车床是重要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔

钻、较刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。

铳床是指重要用铳刀在工件上加工各种表面的机床。通常铳刀旋转运动为主运动，

工件(和)铳刀的移动为进给运动。它可以加工平面、沟槽，也可以加工各种曲面、齿轮

等。铳床是用铳刀对工件进行铳削加工的机床。铳床除能铳削平面、沟槽、轮齿、螺纹和

花键轴外，还能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应

用。

加工中心第一台加工中心是1958年由美国卡尼-特雷克公司一方面研制成功的。

它在数控卧式链铳床的基础上增长了自动换刀装置,从而实现了工件一次装夹后即可进行

铳削、钻削、镶削、较削和攻丝等多种工序的集中加工。加工中心是带有刀库和自动换刀

装置的一种高度自动化的多功能数控机床。工件在加工中心上经一次装夹后,能对两个以

上的表面完毕多种工序的加工,并且有多种换刀或选刀功能，从而使生产效率大大提高。

加工中心按其加工工序分为镇铳和车削两大类,按控制轴数可分为三轴、四轴和五轴加工

中心。

线切割机床运用移动的金属丝做移动电极，并在金属丝与工件间通以脉冲电流，运

用脉冲放电的腐蚀作用对工件进行切割加工的。

自动编程它是运用计算机专用软件来编制数控加工程序。编程人员只需根据零件图样

的规定，使用数控语言，由计算机自动地进行数值计算及后置解决，编写出零件加工程序

单，加工程序通过直接通信的方式送入数控机床，指挥机床工作。自动编程使得一些计算

繁琐、手工编程困难或无法编出的程序可以顺利地完毕。实现自动编程的CAM软件常用的

有UG,PROE,MASTERCAM,Powermill等,可以实现多轴联动的自动编程并进行仿真

模拟.

（二）重要设备

数控机床一般由输入/输出设备、CNC装置、伺服单元、驱动装置（或执行机构）可编

程控制器及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成，如下图所示为数控机床

的组成框图。其中除机床本体以外的部分统称为CNC系统。

电气回路辅助装盍

机

操作面板

PLC..主轴伺服电机♦主轴驱动装置床

本

进给伺服电机i生给躯动装置

输假奢出

CNC装置机

测量装黄

L各组成部分的作用:

输入/输出装置输入装置的作用是将载体上的数控代码变成相应的电脉冲信号，传送并

存入数控装置内，一般为键盘。输入装置为显示器,其作用是为数控系统通过显示器为操作人

员提供必要的信息,如正在编辑的程序、坐标值、报警信号等。因此，输入/输出装置是机床

数控系统和打操作人员进行信息交流、人机对话必须具有和必要的交互设备。

数控装置是计算机数控系统的核心，接受的是输入装置送来的脉冲信号;经数控装置的

系统软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑解决后，输出各种信号和指令，控制机床的各个

部分，使其进行规定的、有序的动作。这些控制信号中最基本的信号是经插补运算决定各坐

标轴的进给速度、方向和位移指令，尚有如主轴的变速、换向和启停信号，刀具的指令信号，

冷却液、润滑油启停，工件和机床部件的松开、夹紧、分度工作台转位等辅助指令信号等。

它重要涉及微解决器(CPU)、存储器、局部总线、外围逻辑电路以及与CNC系统其它组成部

分联系的接。

伺服单元接受来自数控装置的速度和位移薄弱指令放大成控制驱动装置的大功率信

号。它是数控装置与机床本体的联系环节。有开环系统、半闭环系统和闭环系统之分，

驱动装置把通过放大的指令信号变为机械运动驱动机床工作台，加工出符合规定的零

件。与伺服单元相相应，驱动装置有步进电动机、交流伺服电动机等。伺服单元和驱动装置

可合称为伺服驱动系统，它是机床工作的动力装置，是数控机床的重要组成部分，从某种意

义上说,数控机床的功能重要取决于数控装置,而数控机床的性能重要取决于伺服驱动系统。

可编程控制器通过CNC和PLC的谐调配合来共同完毕数控机床的控制，其中CNC重

要完毕与数字运算和管理等有关的功能如零件程序的编辑、插补运算、译码、位置伺服等。

PLC重要完毕与逻辑运算有关的一些动作而没有轨迹上的具体规定，它重要接受CNC的控

制代码M、S、T等顺序动作信息，对顺序动作信息进行译码转化成相应的控制信号，控制辅

助单元完毕相应的开关动作如工作的装夹、刀具的更换、冷却液的开关等一些辅助动作。它

还可接受机床面板的指令，一方面直接控制机床的动作,另一方面将一部分指令送往数控装

置用于加工过程的控制。数控机床上的PLC一般分为两类。一类是将CNC和PLC综合起

来即内装型PLC；另一类为独立型PLC。

机床本体数控机床的机械部件,涉及主运动部件、进给运动部件和支承部件,是数控系

统的执行对象。

2.工作原理

用代码化的数字信息将刀具移动的轨迹的信息记录在程序介质上，然后送入数控系统，

以过译码、运算控制机床的刀具与工件的相对运动，从而加工出形状、尺寸与精度符合规定

的零件的一类机床即为数控机床。

3.特点：

数控机床的操作和监控所有在这个数控单元中完毕，它是数控机床的大脑.与普通机床

相比，数控机床有如下特点：

•加工精度高,具有稳定的加工质量；

・可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；

•加工零件改变时，一般只需要更改数控程序,可节省生产准备时间；

•机床自身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的3〜5

倍）；

・机床自动化限度高，可以减轻劳动强度；

•对操作人员的素质规定较高，对维修人员的技术规定更高

4.加工语言。

分为ATL语言和NC语言。

ATL语言由CAM软件产生,用来描述刀具运营轨迹的一种说明性语言,并且可在CAM软

件里逐行进行加工仿真模拟。

NC语言由后置解决器产生，是实际输入机床的加工语言。NC程序也可以直接在数控机床

上编写。重要有G代码（加工代码），M代码（辅助功能），T代码（刀具），S,F（主轴转速和

切屑速度）等。

5.分类

・按工艺用途分类

金属切削类数控机床，涉及数控车床，数控钻床，数控铳床，数控磨床,数控镇床发及加工

中心.这些机床都有适用于单件、小批量和多品种和零件加工,具有很好的加工尺寸的一致

性、很高的生产率和自动化限度，以及很高的设备柔性。金属成型类数控机床；这类机

床涉及数控折弯机,数控组合冲床、数控弯管机、数控回转头压力机等。数控特种加工

机床：这类机床涉及数控线（电极）切割机床、数控电火花加工机床、数控火焰切割机、数控

激光切割机床、专用组合机床等。其他类型的数控设备;非加工设备采用数控技术，如自

动装配机、多坐标测量机、自动绘图机和工业机器人等。

・按运动方式分类

点位控制点位控制数控机床的特点是机床的运动部件只可以实现从一个位置到另一

个位置的精确运动，在运动和定位过程中不进行任何加工工序。如数控钻床、数按坐标键床、

数控焊机和数控弯管机等。

直线控制点位直线控制的特点是机床的运动部件不仅要实现一个坐标位置到另一个

位置的精确移动和定位，并且能实现平行于坐标轴的直线进给运动或控制两个坐标轴实现斜

线进给运动。

轮廓控制轮廓控制数控机床的特点是机床的运动部件可以实现两个坐标轴同时进

行联动控制。它不仅规定控制机床运动部件的起点与终点坐标位置，并且规定控制整个加工

过程每一点的速度和位移量,即规定控制运动轨迹,将零件加工成在平面内的直线、曲线或在

空间的曲面。

0Oplay©rew0OplayQ

点位控制系统直线控制系统轮廓控制系统

•按控制方式分类

开环控制即不带位置反馈装置的控制方式。

指令进给脉冲驱动电路步进电动机传动结构

H

工作台

半闭环控制指在开环控制伺服电动机轴上装有角位移检测装置,通过检测伺服电动机

的转角间接地检测出运动部件的位移反馈给数控装置的比较器,与输入的指令进行比较,用

差值控制运动部件。

伺

指位速伺甚

餐工

令置度服动

电作

位调调放机

动台

置节节大构

机

■丁

测量

速度

装置

濯量

角度

装置

直

，将

装置

检测

转式

或回

直线

直接

位置

相应

件的

动部

终的运

床的最

是在机

控制

闭环

差值控

较，用

行比

量进

令移

入指

与输

器中

比较

置的

控装

到数

反馈

位移值

移或角

到的位

接测量

。

运动

移量

的位

需要

实际

格按

部件严

使运动

件，

动部

制运

伺

指位速伺传

服

令置度服动

电

位调调放机

动

置节节大构

机

工

作

测量

速度

装置

台

测量

位置

装置

能分类

床的性

控制机

・按数

;

控机床

档数

床；高

数控机

中档

床；

控机

型数

经济

式分类

构成方

装置的

用数控

・按所

统;

数控系

;软线

控系统

硬线数

（三）实验内容

⑴了解安全规范

・没有获得工厂相关人员许可，活在其监督下切勿随便启动或操作任何机器。

・机器运转中,切勿做清理,调整或修理等工作,机器停用时应当立即将动力开关关妥。

•若有漏电应当立即关闭开关并报告工厂相关人员。

•运转中的机器切勿试图用手或身体使其停止。

・启动机器前,应先检查工作及刀具是否安装牢固妥善。

•地面应当随时保持清洁,不可有油污留存地面,工具，零件,工作物。

•当两个人以上在一组工作时，牢记只能有一个人单独操作机器或者开关。

・不穿宽松衣服，不蓄长发操作机器，长发需盘起并戴上帽子，不穿拖鞋，凉鞋或者短裤。

⑵观测

数控机床

数控车床CK0638

数控车床刀架

数控车床控制面板

数控车床CJK6140A

数控铳床XK200

加工中心KVC800

KVC800

加工中心控制面板

加工中心KVC800

（3）坐标系

Z轴的拟定规定平行于机床主轴轴线的刀具运动为Z轴。对于没有主轴的机床（如牛

头刨床），则去垂直于装夹工件的工作台的方向为Z轴方向。假如机床有几个主轴，则选

择其中一个与装夹工件的工作台的主轴为重要主轴,并以他的方向作为Z轴方向。

X轴的拟定X轴为水平方向，且垂直于Z轴并平行于工件的装夹平面。对于工件旋转

的机床（如车床,磨床等），取平行于横向滑座的方向为X轴。

Y轴的拟定Y轴垂直于X,Z轴。当X,Z轴拟定后，用右手笛卡尔坐标系拟定Y轴方

向。

立式数控铳床坐标系数控车床坐标系

中

指

从站

主在

轴机

进床

给前

方面

向-

指右

出手

系

尔坐标

角笛卡

右手直

刀具