数控技术实验指导书及报告

数控加工技术实验指导书主编郁斌强刘镝时适用专业：机械设计制造及其自动化专业材料成型及控制工程专业机械电子工程专业上海电机学院II目录第一章数控加工技术综合实验概述.........................................1一、数控加工技术综合实验的目的...........................................1二、课程设计教学的基本内容和要求.........................................1三、实验设备及工具.......................................................1第二章数控机床程序编制.................................................2一、数控机床程序编制基础.................................................2二、数控车床程序编制举例.................................................3三、数控铣床程序编制.....................................................5四、数控程序编制练习题..................................................10第三章数控车床加工.....................................................12一、数控车床操作的步骤.................................................12二、电源...............................................................12三、操作面板............................................................13四、回参考点............................................................14五、程序的创建\编辑和应用...............................................14六、安装工件、刀具......................................................18七、设定工件座标系......................................................19八、设定刀具参数........................................................23九、试切削和加工........................................................25十、结束加工............................................................26第四章数控铣床加工....................................................27一、数控铣床操作步骤....................................................27二、电源...............................................................27三、回参考点............................................................29四、程序的创建、编辑和调用..............................................29五、程序调试............................................................32六、安装工件、刀具......................................................33III七、设定工件座标系......................................................33八、设定刀具参数........................................................38九、试切削.............................................................39十、结束加工............................................................401第一章数控加工技术实验概述一、数控加工技术实验的目的《数控加工技术实验》是《数控加工技术》课程的实践教学环节，通过对数控机床编程及加工等训练，使学生进一步了解数控加工程序编制的目的、内容与步骤；掌握数控切削加工程序的结构与编程规则，理解掌握数控机床常用指令的编程方法；熟悉数控程序的输入、修改、存储及程序执行的操作。经过实际操作训练使学生了解数控加工的生产实际，了解数控加工的生产环境，提高学生的专业技术应用能力，为学生今后从事相关工作打下基础。二、实验教学的基本内容和要求1.数控程序编制数控编程的主要内容有：分析零件图样；确定加工工艺过程；数值计算；编写零件加工程序；程序校验及首件试加工。要求每位学生独立完成零件的数控车削和数控铣削的程序编制。2.数控机床加工学生按4~6人一组，分成若干组，每一组学生完成一个车床零件和一个铣床零件的加工。要求学生在指导教师指导和监督下，完成数控机床开机、机床回参考点、程序的输入、程序的调试、零件的安装、刀具的选择与安装、机床对刀以及首件的试加工。三、实验设备及工具1.数控铣床、数控车床各四台2.每组一个工具柜，工具柜中装有必要工具、量具一套。3.实验所需的毛坯2第二章数控机床程序编制一、数控机床程序编制基础数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工。我们把其中的加工工艺路线、工艺要求、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数(主轴转速、进给量、吃刀深度等)以及辅助功能(换刀、主轴正转或反转、切削液开或关等)，按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，并把这一程序单中的内容记录在存储介质上(如磁盘等)，输入到数控装置，由数控装置指挥机床加工零件。这种从零件图的分析到制成控制介质的全部过程叫数控加工程序的编制。(一)数控编程的主要内容与步骤1、数控编程的内容数控编程的主要内容有：分析零件图样；确定加工艺过程；数值计算；编写零件加工程序；制作控制介质；校对程序及首件试切。2、数控编程的步骤数控编程的一般步骤：1)分析图样、确定加工工艺过程。在确定加工工艺过程时，编程人员要根据图样对工件的形状、尺寸、技术要求进行分析；选择加工方案，确定加工顺序、加工路线、装夹方式、刀具及切削参数等，正确地选择对刀点、换刀点，并根据所用数控机床的规格、指令功能，编写零件数控加工程序，在制定零件加工工艺过程中，要充分发挥机床的效能，使机床安全、可靠地工作。2)数值计算。根据零件图的几何尺寸确定工艺路线及设定坐标系，计算零件粗、精加工运动的轨迹，得到刀位数据。对于形状比较简单的(如直线和圆弧组成的零件)轮廓加工，要计算出几何元素的起点、终点、圆弧的圆心，要计算刀具中心的运动轨迹坐标值。对于形状复杂的零件的坐标值，一般要借助计算机来完成。3)编写零件加工程序单。加工路线、工艺参数及刀位数据确定以后。编程人员根据数控系统规定的功能指令代码及程序段格式，逐段编写加工程序单。4)制备控制介质。制备控制介质就是把编好的程序单上的内容记录在控制介质上，作为数控装置的输入信息。5)程序校对与首件试切。程序单和制备好的控制介质必须经过校验和试切才能正式使用。校验多种方法，如让机床空运转，可以检查机床的运动轨迹是否正确：在有CRT图形显示的数控机床上，用模拟刀具对工件切削过程的方法进行检验更为方便，但这些方法只能检验运动是否正确，不能检验被加工零件的加工精度。因此，要进行零件的首件试切，以及时发现原因加以修正。(二)数控编程的种类数控编程一般分为手工编程和自动编程两种。手工编程就是从分析零件图样、确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序单、制备控制介质到程序校核都是由人工完成。对于加工形状简单、计算量小、程序不多的零件，采用手工编程较容易，而且经济、及时。因此，在点位加工或由直线与圆弧组成的轮廓加工中，手工编程仍广泛应用。对于形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线、列3表曲线及曲面组成的零件，常用自动编程的方法编制程序。自动编程是利用计算机专用软件编制数控加工程序。编程人员只需根据零件图样的要求，使用数控语言，由计算机自动地进行数值计算及后置处理，编写出零件加工程序单，加工程序通过直接通讯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能够顺利地完成。本实验要求学生采用手工编程。二、数控车床程序编制举例图2-1零件图（一）工艺分析图中所示为阶梯轴零件，其成品最大直径为Φ32mm，采用Ф40mm的圆柱棒料加工后切断，这样可以节省装夹料头，并保证各加工表面间具有较高的相互位置精度。装夹时注意控制毛坯外伸量，提高装夹刚性。由于阶梯轴零件径向尺寸变化较大，如果可能应采用恒线速度切削功能的应用，以提高加工质量和生产效率。（二）数值计算零件上直径Φ32mm和Φ25mm位置有公差要求，其标注形式不符合编程要求，需进行尺寸计算，具体如下：Φ32mm的编程尺寸为：d32=(32.10+32.03)/2=32.065mmΦ25mm的编程尺寸为：d25=(25+25-0.06)/2=24.97mm零件上的螺纹M16需计算与编程相关的大径和小径。使用经验公式如下：M16大径：d大径=M-0.1P=16-0.2=15.8mmM16小径：d小径=M-1.3P=16-1.3×2=13.4mm（三）工艺安排根据零件加工要求，端面采用可转位硬质合金90o偏头端面车刀，轮廓粗、4精车均采用可转位硬质合金93o偏头外圆车刀，螺纹退刀槽采用宽3mm机夹硬质合金切槽刀，螺纹采用可转位硬质合金外螺纹刀，以便采用较高的切削速度，从而提高加工质量和效率，最终切断采用宽4mm高速钢切断刀。具体过程见表2-1。表2-1数控加工工序卡片步骤加工内容要求刀具转速或切削速度进给量备注1粗车端面，留余量0．2mmT0150m/min0.3mm/r2精车端面至要求T0180m/min0.15mm/r3粗车外圆轮廓，留单面余量0.2mmT0250m/min0.3mm/rG714精车外圆轮廓至要求T0280m/min0.1mm/rG705切螺纹退刀槽T0360m/min0.1mm/r6车螺纹T04500rpm2mm/rG927切断T0520m/min0.1mm/r表2-2数控加工刀具卡片序号刀具号刀具规格名称刀具规格mm加工表面刀尖半径mm1T01可转位硬质合金90o偏头端面车刀25×25车端面0.52T02可转位硬质合金93o偏头外圆车25×25车外表面0.23T03宽3mm机夹硬质合金切槽刀25×25车退刀槽0.44T04可转位硬质合金外螺纹刀25×25车螺纹0.35T05宽4mm高速钢切断刀25×25切断0.4（四）加工程序00001；N10G54F0.3S800M03T0101；工艺设定N20G50S2000；限制主轴最高转速2000r／minN30G96S50；设定粗车端面恒线速度加工50m／minN40G0X42Z0.2；快速引刀接近工件N50G1X-2；粗切端面N60G0X40Z2；N70G96S80；设定精车端面恒线速度加工80m／minN80Z0；N9