《数控加工工艺与编程》实验

《数控加工工艺与编程》实验指导书（上机）机制教学部2017-03《数控加工工艺与编程》实验指导书1《数控加工工艺与编程》实验指导书使用说明《数控加工工艺与编程》实验指导书适用于机械设计制造及其自动化本科等专业，共有验证型实验0个、综合型实验4个、设计型实验0个。其中：机械设计制造及其自动化专业实验8学时，实验/理论学时比为8：24，包括数控车床基本操作（仿真）实验、数控车削编程及模拟加工实验、数控铣床及加工中心基本操作（仿真）实验和数控铣削编程及模拟加工实验共4个实验项目。本实验现有主要实验设备60台（套），每轮实验安排学生60人，每组1人，每轮实验需要安排实验指导教师1人。本实验通过在计算中心上机完成。实验指导书执笔人：孙磊实验指导书审核人：《数控加工工艺与编程》实验指导书2实验一数控车床基本操作（仿真）实验实验学时：2实验类型：综合型实验要求：必修一、实验目的1、熟悉仿真软件车床数控系统的启动；2、熟悉机床初始化；3、了解数控仿真软件的功能；4、熟悉数控系统面板；5、熟悉机床操作面板；6、熟悉数控车床的基本操作流程。二、实验条件1、win7系统计算机；2、斯沃数控仿真软件。三、相关知识1、斯沃数控仿真软件的启动单击“斯沃数控仿真软件”图标，屏幕弹出“斯沃数控仿真软件”对话框，如图1-1所示。选择FANUC0iT数控系统，点击“运行”进入数控车床仿真界面。图1-1选择FANUC0iT数控车床仿真系统2、机床初始化如图1-2所示，单击工作窗口右下角的下拉箭头，从厂商面板中选择“沈阳机床CAK61系列F0iMate-T”。单击“系统电源”绿色按钮，再单击右下角红色蘑菇头“急停”旋钮，单击左侧工具栏中的“参数设置”命令（或选择菜单“机床操作”→“参数设置”），设置机床参数，选择刀架位置为前置刀架，刀架位数为四方刀架，如图1-3所示。完成这些操作后，即完成了机床初始化的工作。3、斯沃数控仿真软件功能简介《数控加工工艺与编程》实验指导书3斯沃数控仿真软件是南京斯沃软件技术有限公司开发的，包括22大类，81个系统，203个控制面板，如发那科（FANUC)、西门子（SINUMERIK）、三菱（MITSUBISHI）、海德汉（HEIDENHAIN）、广州数控（GSK）、华中世纪星（HNC）、北京凯恩帝（KND）、大连大森（DASEN）、西班牙（FAGOR）、美国哈斯（HAAS）、江苏仁和（RENHE）、南京华兴（WA）、南京四开数控（SKY2003N）、成都广泰（GREAT）以及马扎克（Mazak）等数控车、铣及加工中心系统。该软件真实感强，具有目前各种主流的数控系统和操作面板，效果逼真。用户可以在PC机上模拟操作机床，能在短时间内掌握各种系统的数控车、数控铣及加工中心等操作。软件同时具有手动编程和导入程序模拟加工功能。通过该软件可以使学生达到实物操作训练的目的，又可大大减少昂贵的设备投入。图1-2沈阳机床CAK61系列F0iMate-T面板图1-3设置车床刀架《数控加工工艺与编程》实验指导书44、数控系统面板从图1-2所显示的工作窗口界面可知，工作窗口左侧显示的是虚拟机床部分；右上部显示的是数控系统面板部分；右下部显示的是机床操作面板部分。三部分共同构成了一台数控仿真机床。在数控仿真软件中进行操作就如同操作一台真实的数控机床一样，操作信号可以在各个窗口之间传递，最大限度地模拟了实际工作过程。FANUC0iT数控系统其数控面板如图1-4所示，左边是数控系统显示屏和软键键盘，右边是MDI键盘。图1-4数控系统面板显示屏主要用来显示加工程序、机床坐标值、主轴转速、进给速度、刀具偏置和刀尖圆弧半径补偿以及工件坐标系偏置等数据。MDI键盘由数字键和功能键组成，其含义见表1-1。表1-1MDI键盘按键功能说明键名称功能说明地址和数字键用于输入字母、数字和其他字符SHIFT换档键用于切换“数字/字母”键输入的字符POS功能键位置键与软键盘中的[绝对]、[相对]、[综合]键配合使用，以显示绝对坐标、相对坐标或综合坐标以及剩余移动量PROG程序建在编辑方式，编辑和显示系统中的程序；在MDI方式，输入和显示MDI数据OFS/SET偏置/设置键刀具偏置、工件坐标系偏置数据设置以及“SETING”页面的设置SYSTEM系统参数键显示系统参数设置页面的信息MSG信息键显示系统错误信息CSTM/GR用户/图形键图形显示功能，用于显示加工轨迹EOB编辑键程序段结束键结束一行程序的输入并换行，键上的EOB字符表示程序段结束CAN取消键以字符为单位，删除输入域内的最后一个字符ALTER替换键用输入域内的数据代替光标所在位置的数据INSERT插入键将输入域内的数据插入到当前光标之后的位置DELETE删除键删除光标所在位置的数据，或删除一个或全部数控程序INPUT输入键将输入域内的数据输入参数页面，如偏置参数输入《数控加工工艺与编程》实验指导书5PAGE翻页键使显示的页面向上或向下翻页CURSOR光标键使当前的光标向上、向下、向左、向右移动HELP帮助键获得帮助信息RESET复位键可在程序执行中途终止运行或用于故障排除后解除报警5、机床操作面板对于FANUC0iT系统，主要有“FANUC0iT标准面板”和各厂商自行设计的操作面板，可在工作窗口右下角通过单击下拉箭头选择。“FANUC0iT标准面板”如图1-5所示。为便于学习本指导书一律采用“沈阳机床CAK61系列F0iMate-T面板”。图1-5FANUC0iT标准面板图1-6沈阳机床CAK61系列F0iMate-T面板（1）系统的启动与停止如图1-6所示，单击“系统启动”按钮启动系统，其作用是打开NC电源，此时，电源指示灯亮，显示屏显示初始画面；单击“系统停止”按钮关闭系统，电源指示灯灭。（2）工作方式（模式）选择系统提供了“编辑”、“MDI”、“自动”、“手动”、“手摇”和“回零”6种工作方式。在软件中单击某按钮，则该按钮指示灯亮（绿色），表示该按钮“开”。单击“编辑”按钮，可读入程序或编辑程序；单击“MDI”按钮，可输入指令并立即执行；单击“自动”按钮，可执行程序自动加工；单击“手动”按钮，在此方式下，可执行手动操作，如移动刀架；单击“X手摇”或“Z手摇”按钮，可以执行手摇轮操作；单击“回零”按钮，进入回参考点方式，分别按“X轴回零”和“Z轴回零”按钮，执行＋X方向和＋Z方向机床回零，“X轴回零”和“Z轴回零”按钮指示灯亮表示回零成功。“X轴回零”和“Z轴回零”按钮也可在其他方式下执行回零操作。（3）程序控制共有5个开关性质的程序控制按钮，指示灯亮时表示该功能有效，执行该按钮所指示的功能；指示灯灭表示该功能无效，即不执行该项功能。《数控加工工艺与编程》实验指导书61）“单段”按钮指示灯亮，每按一次“循环启动”按钮，机床只执行一个程序段的内容。2）“跳步”按钮指示灯亮，程序段前带有“/”字符的程序段不执行，自动跳到下面无“/”字符的程序段继续执行。3）“机床锁住”按钮指示灯亮，程序在执行时刀架不能移动，但坐标显示和其他动作照常进行。4）“选择停止”按钮指示灯亮，程序执行在遇到M0l指令时停止，就如同执行M00指令一样，可以按“循环启动”按钮再启动，程序继续执行。5）“空运行”按钮指示灯亮，运行程序中的F代码无效，机床按参数设置的进给量执行，一般用于调试程序，不能用于切削加工。（4）机床控制1）主轴控制在“手动”模式下可控制主轴启停，包括“主轴停止”、“主轴点动”、“主轴正转”、“主轴反转”。2）冷却液控制“冷却”按钮用于手动打开或关闭冷却液（切削液）。3）刀架控制在“手动”模式下，“手动选刀”按钮用于手动选择刀具。（5）手轮及快速移动速度控制利用按钮、、、可选择手轮每格进给量或快速移动（G00）的百分比倍率。（6）轴手动控制按住轴移动按钮执行手动连续进给，又称为点动功能。即首先将工作方式设置为“手动方式”，然后，按住按钮不放，刀架沿-X方向移动；按住不放，刀架沿+X方向移动；按住按钮不放，刀架沿-Z方向移动；按住按钮不放，刀架沿+Z方向移动；若同时按住按钮（单击该按钮显示灯亮），选择的轴将执行快速移动。（7）程序循环在“自动”或“MDI”方式下，按“循环启动”按钮，程序开始执行；在程序执行期问，可以按“进给保持”按钮，使进给停止，但此时主轴照常转动。在进给停止的状态下，可以转换为“手动”方式并执行手动操作，也可以再按“循环启动”按钮使程序继续执行。（8）主轴及进给倍率在机床操作面板上，用2个波段开关，分别完成主轴倍率和进给速率的修调。如图1-7所示，主轴倍率用于调整程序中S所规定的主轴转速，可在50％～120％的区间变化；进给倍率是用来调整程序中F所规定的进给速度，可在0％～120％的区间变化；进给倍率还用于调整手动进给时的进给速度。（9）程序保护为了保护程序不被任意修改．机床操作面板上都设有一个钥匙开关。如图中所示，转至位置“1”时，程序被保护；转至位置“0”时，可对存储的程序进行编辑。（10）“急停”按钮在机床的操作面板上，都有一个红色蘑菇形的按钮．以便在紧急状态下按此按钮，使机床的运动立即停止，由于“急停”按钮相当于伺服系统的电源，一般在机床关机之前，要先检查“急停”按钮是否压下，在“急停”按钮压下的情况下再关闭电源。因此，在仿真软件中也设计成每次系统启动（单击“系统启动”按钮）后，再单击“急停”按钮（实际操作为逆时针旋转松开），解除急停状态，否则便不能进行任何操作。图1-7系统电源及倍率旋钮《数控加工工艺与编程》实验指导书7（11）手摇脉冲发生器在“手摇”方式（X“手摇”或Z“手摇”）下，将鼠标指针移至手摇轮处，鼠标指针变成一只手的形状，按下鼠标左键并拖动旋转，手摇轮转动，刀架移动，每摇一格可使刀架移动0.001mm、0.01mm、0.lmm或1mm取决于按钮、、、哪一个被按下（指示灯亮）。由于数控车床在X轴方向以直径值变化表示位移量，因此，显示值是实际位移量的两倍。6、数控车床的基本操作无论数控车床采用何种数控系统，其基本操作过程都是大同小异的。对于机床操作人员而言，应当熟练掌握的基本操作主要包括：（1）零件加工之前的准备工作如接通机床电源；启动系统；检查“急停”按钮的状态；检查刀架位置，必要时要退离机床参考点适当的位置；机床回零；编辑或输入程序；安装工件；安装刀具；利用对刀操作确定工件原点位置并进行工件坐标系偏置值的输入；确定每把刀具的刀具偏置值、刀尖半径及刀尖方位并进行刀具补偿值的输入。（2）程序调试与零件试加工此时，可以利用机床操作面板上一些操作选择按钮进行程序控制，如“机床锁住”按钮、“空运行”按钮、“单段”按钮。在仿真软件中，可以利用“显示坐标”功能，确认工件坐标系的设置是否正确；利用“显示刀轨”功能，确认所编辑程序的刀具运动轨迹是否合理；在零件加工过程中，还可以自动侦测切削是否超出刀具有效切刃范围以及刀具与夹具是否存在干涉等。在完成零件的加工后，仿真软件所提供的“加工测量”以及“刀路测量（调试）”功能，还可以帮助操作者快速完成零件的测量与程序的调试工作。由于软件中提供了“显示刀轨”以及“刀路测量（调试）”功能，使得程序中的刀具运动指令与刀具轨迹（进给路线）可以一一对应，直观地显示在加工区域，使初学者对运动指令的执行结果有更为深刻的理解，大大提升了学习数控编程的实际效果。在这部分主要应当掌握的内容包括：如何启动程序；如何正确调试程序；当加工过程出现异常时如何进行正确处置；一个中断的程序如何退出自动加工状态以及如何继续加工等。（3）加工结束后的工作在实际的机床加工完毕后，必须清除切屑和切削液，用棉纱擦干净床面并加上机油，调整刀架至适当的位置后，按下“急停”按钮并关闭NC电源及总电源。在仿真软件中，则可以通过“文件”/“保存”命令，来选择“保存工程”、“保存视窗”或“保存报告文件”。当选择“保存报告文件”时，可以将报告文件以*.htm格式存储，并利用打开的数控报告，立即得到“工件信息”、“数控NC代码”、以图片显示的“加工视窗”、机床操作的“输出信息”以及本次操作的成绩评定结果。由于在数控