《数控加工技术》实验指导书

机电工程学院数控技术实验指导书编者：沈华东徐赐军黄松林审核：丁晚景班级学号姓名机械电子工程系二0一一年十二月第1页实验一：数控机床的认识及基本操作实验[实验目的]通过本次实验，要求学生掌握数控机床的硬件基本组成，了解数控机床的工作原理，掌握当今主流数控系统的控制面版的基本组成，掌握SIEMENS和FUNC系统操作面版的基本操作。[实验属性]本实验属验证性质[实验学时]4学时，可根据实际教学计划选作2~4学时。[实验内容]1．数控机床的组成、特点及分类1.1数控机床的组成：现代数控机床都是CNC机床，一般由数控操作系统和机床本体组成，主要有如下几部分组成。1)CNC装置：计算机数控装置（即CNC装置）是CNC系统的核心，由微处理器（CPU）、存储器、各I／O接口及外围逻辑电路等构成。2)数控面板：数控面板是数控系统的控制面板，主要有显示器和键盘组成。通过键盘和显示器实现系统管理和对数控程序及有关数据进行输入和编辑修改。3)可编程逻辑控制器PLC：PLC是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置，用于完成数控机床的各种逻辑运算和顺序控制。例如：主轴的启停、刀具的更换、冷却液的开关等辅助动作。4)机床操作面板：一般数控机床均布置一个机床操作面板，用于在手动方式下对机床进行一些必要的操作，以及在自动方式下对机床的运行进行必要的干预。上面布置有各种所需的按钮和开关。5)伺服系统：伺服系统分为进给伺服系统和主轴伺服系统，进给伺服系统主要有进给伺服单元和伺服进给电机组成。用于完成刀架和工作台的各项运动。主轴伺服系统用于数控机床的主轴驱动，一般由恒转矩调速和恒功率调速。为满足某些加工要求，还要求主轴和进给驱动能同步控制。6)机床本体：机床本体的设计与制造，首先应满足数控加工的需要，具有刚度大、精度高、能适应自动运行等特点，由于一般均采用无级调速技术，使得机床进给运动和主传动的变速机构被大大简化甚至取消，为满足高精度的传动要求，广泛采用滚珠丝杆、滚动导轨等高精度传动件。为提高生产率和满足自动加工的要求，还采用自动刀架以及能自动更换工件的自动夹具等。1.2数控机床的特点：由于数控机床是计算机自动控制同精密机床两者之间的相互结合，使得它具有高效率、高精度、高柔性等特点。1)具有广泛的适应性：第2页现代加工业为适应市场竞争要求，需不断对产品进行更新换代，产品的换代势必要求其零件的改变，而对于数控加工来说，只要改变数控程序或加工程序中的相应参数，就能对新零件或改型后的零件进行自动加工。因此能很好地适应市场竞争对产品改型换代的要求。2)高精度与质量稳定：数控机床的本体中广泛采用滚珠丝杆、滚动导轨等高精度传动部件，而伺服传动系统脉冲当量的设定单位可达到0.01~0.005mm。并且还有误差修正或补偿功能。而数控机床的运行是根据数控程序而来，在程序调试完毕，加工件精度满足要求后，就进行自动加工，一般不需人工干预，从而保证其高精度和高稳定性。3)效率高：数控加工在程序调试完成，首件加工合格后，就可进行自动批量加工。加工过程中工件装夹、刀具更换、切削用量的调整均有设备自动完成，而且加工中一般无需进行检测，从而极大地减少了辅助时间。在程序的编制中只要对切削用量进行合理的选择，就可以在满足加工要求的前提下，提高其生产效率。4)能进行复杂零件的加工：数控机床采用计算机插补技术和多坐标轴联动控制，因此可实现任意轨迹运动，并能加工出任何复杂形状的空间曲面，从而满足加工普通机床无法加工的复杂零件。5)减轻劳动强度、改善劳动条件：由于数控机床进行的是自动加工，程序调试完成后，一般不需对其进行人工干预，可以大大减轻劳动者的劳动强度，同时可实现一人管理多台机器。6)有利于进行现代化管理：数控机床加工能方面、精确的计算零件的加工时间，同时还可以进行自动加工统计，从而做到自动精确计算生产和加工费用，有利于对生产的全过程进行现代化管理。1.3数控机床的分类：随着数控技术的不断发展，数控机床的类型越来越多，其加工用途、功能特点多种多样，据不完全统计，目前数控机床的品种已达500多种。按其实际使用情况可分为两大类（当然还有其它的分类方法），加工用途类和控制轨迹类。1)加工用途类：加工用途类一般是以数控机床实际加工使用情况进行分类。主要有如下三类：a.普通数控机床包括数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床以及数控加工中心等金属切削类。b.数控冲床、数控折弯机、数控旋压机等成型类。c.数控电火花切割机、数控电火花成型机、数控火焰切割机等特种加工类。2)控制轨迹类：控制轨迹类是根据数控机床刀具与被加工工件之间的相对运动轨迹来分类，一般分为点控制、线控制和轮廓控制三类。a.点控制类主要有数控钻床、数控镗床、数控冲床等，其特点是移动定位是不加工，要求以最快速度从一点运动到另一点，进行准确快速定位，一般来说各坐标轴之间没有严格的相对运动要求。b.线控制类是在点控制类基础上，对单个移动坐标轴进行运动速度控制，其作用一般是使数控车床、数控铣床和数控磨床等，完成简单台阶形或矩形零件的加工。c.轮廓控制类数控机床也称为连续控制类数控机床，其特点是对两个或两个以上运动坐标的位移和速度，同时进行连续相关控制，使刀具与工件间的相对运动，符合工件加工轮廓的表面要求。目前大多数金属切削机床的数控系统，均是轮廓控制系统。根据其控制坐标轴的数目，可分为二轴联动、二轴半联动、三轴联动、四轴或五轴联动。2．斯沃数控仿真软件的基本操作2.1执行和退出2.1.1执行第3页斯沃软件的执行:在执行SSCNC.exe后，系统显示如上图那样铣削和车削集成的屏幕。点击要使用的机床执行相应的操作。2.1.2退出按(Alt+F4)键或点击图标可以退出系统。在程序被终止时，系统自动保存：所选择的运行模式、操作面板上的切换开关的位置、加工的位置和屏幕的尺寸等数据。2.2基本操作2.2.1工具条和菜单的配置图标名称及功能建立新文件的功能(如NC文件)打开保存的文件(如NC文件)保存工程文件(如程序、刀具、毛坯文件)另存文件选择机床规格大小刀具的定义显示模式切换选择毛坯大小、工件坐标、工件掉头、冷却液调整快速模拟加工对刀(FANUC车床专用)加工中关机床门毛坯夹紧位置正向微调(FANUC车床专用)毛坯夹紧位置负向微调(FANUC车床专用)表2.2－1全部命令可以从屏幕左侧工具条上的按钮来执行。当光标指向各按钮时系统会立即提示其功能，同时在屏幕底部的状态栏里显示该功能的详细说明。图标说明：窗口切换：变换显示界面屏幕放大屏幕缩小屏幕放大、缩小屏幕平移屏幕旋转第4页二维显示(FANUC车床专用)X-Z平面选择Y-Z平面选择Y-X平面选择机床罩壳切换显示工件测量声控坐标显示铁屑显示冷却水显示毛坯显示零件显示零件截面显示透明显示刀具交换装置显示显示刀位号刀具显示刀具透明刀具轨迹版本说明在线帮助录制参数设置录制开始录制结束2.2.2文件管理菜单程序文件（*.NC）、刀具文件（*.ct）和毛坯文件（*.wp）调入和保存有关的功能，例如用于打开或保存对NC代码编辑过程的数据文件。打开：相应的对话框被打开，可进行选取所要代码的文件，完成选取后相应的NC代码显示在NC窗口里。图2.2－1新建：删除编辑窗口里正在被编的NC代码。保存：保存工程文件（程序文件、刀具文件、和毛坯文件），输入一个新文件名。图2.2－2第5页另存为：以新文件名称保存。图2.2－3选择机床规格大小图2.2－4机床参数1.加工步长、加工图形显示加速：控制机床加工速度(根据计算机显存的配置调整)。2.显示精度：显示加工零件的精度(根据计算机显存的配置调整)。3.脉冲混合编程：如选择必须用小数点编程。4.车床前置刀架和后置刀架选择。5.刀架换刀速度控制。6.夹具装夹速度控制(车床掉头卡盘夹紧)。7.起角、终角：车床剖切显示角度。第6页图2.2－5显示颜色刀具的定义图2.2－6FANUC(铣床)刀具库管理第7页图2.2－7FANUC(车床)刀具库管理1.添加:输入刀具号。输入刀具名称。可选择端铣刀、球头刀、圆角刀、钻头、镗刀。可定义直径、刀杆长度、转速、进给率。选确定,即可添加到刀具管理库。图2.2－8FANUC(铣床)刀具添加第8页图2.2－9FANUC(车床)刀具添加2.刀具添加到主轴:在刀具数据库里选择所需刀具，如01刀。按住鼠标左键拉到机床刀库上(车床添加到刀架上)。添加到刀架上，按确定。工件参数及附件工件大小、原点：第9页图2.2－10FANUC(铣床)设置工件大小、原点1.定义毛坯长、宽、高以及材料2.定义工件零点X、Y、Z坐标3.选择更换加工原点、更换工件数控铣软件里可以用理论方法对工件零点，例如：根据所选择的机床行程规格如X800Y400Z350，如果把工件坐标系原点设到工件表面中心上，这时就输入如上图坐标X0Y0Z0，这时工件坐标系就设到工件表面中心上，可以选择G54～G59，按“确定”即存入到OFFSETG54～G59的坐标系里。第10页图2.2－11FANUC(车床)设置工件大小、原点1.定义毛坯尺寸和材料2.选择夹具类型和尾架顶针工件装夹：1.直接装夹2.工艺板装夹3.平口钳装夹第11页图2.2－12工件放置：图2.2－13(1)选择X方向放置位置(2)选择Y方向放置位置(3)选择放置角度位置(4)按“放置”和“确定”键基准芯棒选择：选择芯棒规格选择塞尺规格第12页图2.2－14冷却液调整：冷却管长度和角度调整图2.2－15快速模拟加工1.用EDIT编程。2.选择好刀具。3.选择好毛坯、对工件零点。4.放置AUTO模式。5.可按此键快速模拟加工。工件测量FANUC(铣床)FANUC(车床)点和截面测量特征线(结合计算机键盘上的光标键使用，能够变换测量不同部位的尺寸。)距离测量光洁度测量测量退出第13页测量的三种方式：(1)特征点(2)特征线(3)粗糙度分布图2.2－16测量特征点可用坐标定位对话框，如上图。图2.2－17FANUC(铣床)测量尺寸图2.2－18FANUC(车床)测量尺寸第14页录制参数设置学生的操作可实时录像，有三种录制区域选择方式：固定区域、窗选区域、全屏。参数设置为：图2.2－19输出信息输出当前信息文件输出所有信息文件前一天信息后一天信息删除当前信息文件参数设置单击“参数设置”按钮时，出现“信息窗口参数”窗口。图2.2-20字体颜色设置图2.2-21评分标准1.一般警告回参考点!卸下主轴测量芯棒(仅用于铣床)!第15页程序保护已锁定，无法编辑!程序保护已锁定，无法删除程序!程式没有登记！请先登记!输入格式为::X***或Y***或Z***(FANUC测量)!刀具参数不正确!刀具库中已有该刀号的刀具,请重新输入刀号!刀架上无此号的刀具!自动换刀前，请先卸下测量芯棒!请把模式打在Auto、Edit或DNC上，再打开文件!工件过大，无法放置工件!2.编程警告搜索程序，无O****程序!程序保护已锁定，无法编辑新的程序号!3.机床操作警告电源没打开或没上强电!主轴启动应该在JOG、HND、INC或WHEEL等模式请关上机床门!启动NCSTART，请切换到自动、MDI、示教或DNC模式!4.一般错误请先卸下主轴测量芯棒再启动NCSTARTX方向超程Y方向超程Z方向超程5.编程错误一般G代码和循环程序有问题!程序目录中,无O***号程序!刀号超界!半径补偿寄存器号D超界长度补偿寄存器号H超界O***程式没有登记!无法删除!子程序调用中,副程序号不存在!子程序调用中,副程序不正确!G代码中缺少F值!刀具补偿没有直线段引入!刀具补偿没有直线段引出!6.机床操作错误刀具碰到工作台了!测量芯棒碰到工作台了!端面碰到工件了!刀具碰到了夹具!主轴没有开启，碰刀!测量芯棒碰刀!碰刀!请更换小型号的测量芯棒，或将主轴提起!在YhcncMonitor网络服务器里，通过操作教师可以实时发送考题给学生，学生做完可发送给教师评分，教师可控制学生机床操作面板和错误信息的提示。第16页图2.