实验四 数控编程加工实例济南大学.docx

实验四 数控编程加工实例济南大学.docx

《实验四 数控编程加工实例济南大学.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验四 数控编程加工实例济南大学.docx（15页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

实验四数控编程加工实例济南大学

数控技术

实验指导书

孙选艾长胜李国平吴长忠赵洪华编写

济南大学机械工程学院机电系

2008.9

实验一数控加工程序编制与模拟仿真加工

一、实验目的

通过模拟数控加工实验掌握零件数控加工程序的编制、调试、仿真加工方法，掌握常用数控加工指令的使用方法，掌握数控机床操作方法，掌握刀具参数、机床参数设置方法，为在数控机床实际操作打好基础。

二、实验内容

通过计算机模拟操作实现对数控车床、铣床和加工中心的模拟操作，完成数控手工编程、数控加工、机床操作、加工测量。

1.编制图1所示零件加工程序，并进行仿真加工。

要求加工出3个

孔。

图1

2.编制图2所示零件加工程序，并进行仿真加工。

要求：

精加工图2所示零件的外轮廓，零件厚40mm，加工深度10mm。

图2

3.编制图3所示零件加工程序，并进行仿真加工。

说明：

该零件粗加工已完成，只进行一次精加工、且ф30部分不加工。

图3

三、实验器材

1.计算机20台；

2.YH-CNC数控仿真加工软件20套。

四、实验步骤

1.制定零件加工工艺；

2.编制零件数控加工程序；

3.设置零件加工工艺参数；

4.设置刀具参数；

5.对刀，设置G54；

6.仿真加工

五、实验报告要求

1.提交零件数控加工程序清单；

2.写出零件数控加工操作详细步骤。

实验二数控加工中心加工操作实验

一、实验目的

1.熟悉YCM-V116B立式数控铣削加工中心的基本组成；

2.掌握数控铣削加工中心手动、自动、换刀等基本操作；

3.掌握数控铣削加工中心零件加工过程中工件装夹、定位、机床参数设置、刀具参数设置等基本操作；

二、实验设备

YCM-V116B立式加工中心一台；

空压机一台；

SBW-50KVA交流稳压电源一台；

雷尼绍位置测量及扫描系统一套；

PC微机一台。

三、实验原理

1.数控技术的基本概念

数控技术就是以数字量编程实现机械或其他设备自动化工作的技术。

如果一种设备的控制过程是以数字形式来描述的，其工作过程是可编程序的并能在程序控制下自动地进行，那么这种设备就称为数控设备。

图5是数控设备的一般工作原理图。

图5

2.数控机床的工作原理

数控机床加工零件时，首先应根据零件图纸编制零件的数控加工程序，将数控程序输入到数控装置，再由数控装置控制机床主运动的变速、启停，进给运动的方向、速度和位移大小，以及其它诸如刀具的选择与交换、工件的夹紧与松开和冷却与润滑的启停等辅助动作，使刀具与工件及其他辅助装置严格地按照数控程序规定的顺序、路线和参数进行工作，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。

四、实验内容

1.YCM-V116B立式数控铣削加工中心的主要性能

YCM-V116B型立式加工中心为工作台不升降，具有自动换刀装置的十字滑座型立式加工中心，可以实现纵向、横向和垂直方向三个坐标、直线插补和任意二轴圆弧插补的连续闭环控制运动。

其数控系统采用FANUC-18系统，位置检测和扫描采用英国雷尼绍位置检测和扫描系统，保证了加工中心的高精度、高性能和高可靠性。

加工中心的主要技术参数为

主轴转速45-4000rpm（6000rpm）

主轴端孔斜度BT50

X轴行程1100mm

Y轴行程600mm

Z轴行程630mm

工作台尺寸1200mm/600mm

工作台最大负载1200kg

ATC刀具数量24支刀

数控系统FANUC0MC

加工中心重量10120kg

2.加工中心的组成和传动系统

加工中心主要是由基础部件（底座、立柱、十字滑台、工作台）、主轴箱、进给系统、自动换刀装置、液压系统、气动系统等组成。

机床本体是数控加工中心的主体部分。

来自于数控装置的各种运动和动作指令，都必须由机床本体转换成真实的、准确的机械运动和动作，才能实现数控加工中心的功能，并保证数控加工中心的性能要求。

数控加工中心的机床本体主要由下列部分组成:

（l）主传动系统

（2）进给系统

（3）机床基础件

（4）实现某些部件的动作和某些辅助功能的装置

（5）实现工件回转、分度定位的装置和附件

（6）刀库、刀架和自动换刀装置（ATC）

（7）自动托盘交换装置（APC）

（8）特殊功能装置其中，机床基础件、主传动系统、进给系统以及液压、润滑、冷却等辅助装置是构成数控装置机床的机床本体的基础部件。

3.数控装置组成

计算机数控（CNC）装置是数控系统的核心。

数控系统的全部数控功能，均在CNC装置控制下完成。

CNC装置有以下部分组成：

（l）存储器

（2）微处理器（CPU）

（3）输入输出接口

（4）开关量输入输出接口

（5）位置控制装置

YCM-V116B型立式加工中心采用FANUCSERIES-18M数控系统。

4.加工中心基本操作实验

1）三座标轴的手动进给；

2）三座标轴的手轮进给；

3）三座标轴的原点复归；

4）零件数控加工演示；

5）换刀过程演示；

6）其它操作演示。

五、实验报告

1.简述YCM-V116B型立式加工中心的基本组成，并画出该系统的传动系统原理图。

2.简述自动换刀系统（ATC）的工作过程。

3.结合YCM-V116B型立式加工中心，简述计算机数控系统的组成及各部分的功能。

4.说明机床坐标系和工件坐标系的关系。

实验三数控技术综合实验

DTM-5T数控系统的组成实例

一、实验目的

1．了解工业生产中实际使用的简易数控系统构成、特点。

2．学习机电产品工程设计与组装调试的实践和经验。

二、实验内容

DTM-5T是适用于普通车床的计算机数控系统。

此系统的设计思想是给用户提供高性能价格比的数控系统，整机设计完全遵循国家标准ZBJ50002-87《机床数字控制系统通用技术条件》。

本系统由数控控制器和强电箱组成，其中强电箱中包括了步进伺服驱动单元及机床控制电路。

1．控制器机构设计分析

（1）控制方式：

可控制2个连续轨迹轴X、Y和一个主轴S。

（2）操作面板：

集成式编程面板和外部操作控制面板。

（3）液晶显示器：

显示系统信息、操作信息。

（4）模块结构：

主机板为核心，插接电源、显示板、接口板及系统操作面板。

2．强电箱设计特点分析

（1）位控采用一轴一板结构，每轴都有风扇散热

（2）步进电机驱动电源和输出板构成伺服单元

3．安全设计的考虑

电箱门保护开关，±X、±Z向限位开关，过热保护、过流保护，电子灭弧等。

4．调试与故障检测的指示

5．宜人设计

三、实验器材

DTM-5T主机1台；

强电箱1台。

四、实验报告要求

1.急停开关的作用和特点是什么？

2.光电隔离的作用是什么？

3.断路器的作用和规格、型号如何？

4.热继电器的作用是什么？

5.总结DTM-5T数控系统的特点；

6.写出对工业级数控系统的认识体会。

FANUC数控系统的组成实例

一、实验名称

FANUC数控系统的组成认识实验

二、实验目的意义

本实验旨在使学生了解通用数控系统的组成，工作原理，软硬件实现方法，伺服驱动控制系统和位置反馈单元的组成。

三、实验内容

1、FANUC数控系统组成；

2、伺服电动机手轮控制；

3、伺服电动机程序控制；

四、实验步骤

1.插上电源，合上总电源开关；

2.在操作面板上按下“启动”按钮，系统上电；

3.根据CRT显示器显示内容提示，选‘加载PMC启动’；

4.松开“急停”按钮；

5.选择进给轴和进给速率；

6．选择“手轮模式”；

7.旋转手轮观察电动机运行情况；

8.选择“自动运行”模式，按下“执行”按钮，进行程序控制实验，观察电动机运行情况。

五、实验报告要求

1.写出数控系统由哪几部分组成，并各组成部分的作用。

2.写出FANUC数控系统的工作原理；

基于PC机的数控车削系统构成及车削加工实验

一、实验目的

通过实验一对数控操作系统、指令系统的学习及对机床的了解后，综合所学知识，对实际工件的编程、数控车削加工以及整个数控系统有一个更加完善的了解和掌握。

二、安全事项

1.遵守实验室安全操作规程。

2.熟悉CK0620数控车床说明书；熟悉CK0620数控车床各操作手柄及控制按钮。

在编程操作以及未加工工件时，不要启动机床电源。

3.启动机床电源前，应检查各机械部件是否在安全位置。

编程完毕后，联机运行时必须在教师指导下进行试加工。

4.工件、夹具应放在指定位置，加工过程中不允许对工件进行测量。

5.加工过程中切不可用手靠近卡盘、工件、刀具等运动部件，也不得用手拨拉切屑。

6.突然停电后，应切断机床电源。

三、实验内容

加工实例

图4为数控车床的基本功能实验零件，它包括直线、斜线、顺圆和逆圆等几种基本轮廓，下面以该零件为例进行完整的程序编制和加工工作。

图4车削零件图

a）准备工作

1.检查车床，测出机械传动间隙大小。

（通常丝杠的间隙补偿不需要每次检查，事先已测出，由维护管理人员输入系统，在加工中自动进行换向间隙补偿，编程时可不考虑丝杠间隙的影响）。

2.确定对刀点位置

对刀点位置是相对于车床坐标系而确定的，对刀点的位置是考虑到进刀方便，便于换刀和减少空行程而定的。

该点的位置设为：

X:

35Z:

70

该点位置也即程序中G92指令确认的参考点。

b）确定加工切削用量

1.程序中G00速度由系统设置，一般无需更改，如果需重新设置可在编辑窗口下设置。

2.加工进给速度

加工进给速度可在G01程序段中设置也可不设置，但圆弧加工指令G02，G03后需跟F指令。

一般直线粗加工时可选F150mm/min，精加工时F190mm/min左右，圆弧加工时F取50mm/min左右。

3.吃刀深度ap选择

从加工工序中可看出，该例粗加工时吃刀深度均为1.5mm。

因为考虑到该工件前端加工余量大，为减少进刀次数，故采用较大吃刀深度，在半精车，精车时余量减少至0.5mm。

c）刀具确定

在编程基本完毕后，在演示窗口下试选合适的刀具进行加工演示，可以很直观看出所选车刀是否合适。

为使加工简便，所选刀具种类数量应尽可能少。

在该例中因有大圆弧面的加工。

若选用90度或75度外圆车刀，在圆弧加工段就有可能使车刀前刀面吃刀深度不均匀，在后刀面与加工表面干涉，因此可采用尖形车刀。

d）演示

当编程完毕选择菜单栏中“演示”项，若无语法错误，则系统内部自动进行编译后进入“演示”窗口。

此时输入料长65.5mm（其中2.5mm不进行加工）。

再输入工件直径35mm，屏幕显示工件毛坯。

然后选择演示刀具，刀具出现在主屏幕右下角。

此时用功能键选F4.图形刀，便依次执行程序段指令。

若编程有误加工图形不对，可选单段运行功能键F5，找出错误所在程序段后用功能键F9切换至编程屏幕进行修改。

e）实际加工

当确认程序无误，演示合格后，将程序存盘（F2）。

便可在机床上装夹工件进行加工。

首先将毛坯夹紧在卡盘上，打开机床总电源，然后进行对刀。

将机床面板上“驱动电源”手柄切换至“手动”位置。

然后将主轴手柄切换至“正转”，摇动刀架手轮，让刀尖刚好位于第一刀要加工的位置，也就是程序中第一条G00指令的位置。

此时再将各手柄切换至数控位置，即可联机运行。

需注意，使用此对刀方法必须删除程序中第二条指令，此方法仅对初学者实用，不能保证加工精度。

对刀完毕后，检查面板各手柄位置，驱动电源手柄置“数控”位，主轴手柄置“正转”位，然后键入F10，选"联机运行”项，刀具便按程序逐条进行加工。

四、实验器材

CK0620数控车床1台；

PC/XT微机1台：

试件1个；

绘图仪1台。

五、实验报告

1、按实验内容要求编写零件加工程序，写出程序调试情况。

2、数控车床编程、操作的体会

附录一

实验一数控加工参考程序

1.钻孔程序

%

（毛坯140X100X40G54X-468.0Y-247.5Z-187.0）

（钻头25）

N0001G90G54

N0002G00X-60.0Y0.0Z40.0

N0003G00X40.0Y70.

N0006Z6.0

N0007G01Z-30.0M03S300M08F30

N0008G04D01

N0010G01Z6.0

N0012G91G00X30.0Y-40.0

N0015G01Z-41.0F30

N0016G04D01

N0020Z41.0

N0025G00X50.0Y20.0

N0030G01Z-41.0F30

N0031G04D01

N0035Z41.0

N0040M09

N0045G90G00X-60.0Y0.0Z40.0

N0048M05

N0050M30

%

2.铣削加工程序

%

（工件100X60X40刀具20长度120）

（G54X-460.424Y-230.248Z-187.0）

（工件位置X10Y30）

（刀具半径补偿D02=10）

N01G90G54

N05G00X115.0Y90.0Z100.0

N10Z-10.0M03S300M08

N12G42G01X100.0Y80.0D02F30

N20G01X40.0

N25G03X20.0Y60.0R20

N35G01X30.0Y40.0

N50X100.0

N55Y95.0

N56G40X100.0M09

N60G00Z100.0

N70M05

N80M30

%

3.车削加工程序

%

（毛坯140X30G54X140Z4.167外圆车刀35度刀片割刀刃宽2）

N01T0100

N05G90G54G00X6.0Z142.0M03S300M08

N10G01X6.0Z140.0F30

N12X10.0Z138.0

N15X10.0Z120.0

N20X12.0Z120.0

N25X15.0Z100.0

N30Z90.0

N35X18.0

N40X22.0Z88.0

N45Z80.0

N50G02X22.0Z50.0R40.0

N55G01Z40.0

N60X40.0

N65G00X50.0Z200.0

N66M05

N67T0200

N68G00X30.0Z120.0M03S200

N69G01X8.0F10

N70G00X30.

N71G00Z200.0

N72M05

N73M30

%

附录二

CK0620数控车床操作说明

一、机床操作步骤

（一）机床的连线

1.首先在机床外接一双刀开关，并将X2脚3接大地，相线与零线间装一10W红色安全灯。

2.检查机床面板上l0A熔断丝S6，是否装有10A的保险丝，确认正常后可进行以下通电操作。

（二）机床面板开关位置

1.将急停开关S5置释放位置；

2.十字进给操作位置中位置；

3.将进给控制方向开关S3置手动位置；

4.将主轴运行开关S4置停止位置；

5.“加工暂停”S8和"加工撤消”按钮为释放位置。

（三）机床通电过程

将电源钥匙开关S7置开的位置，面板上总电源指示灯LED2亮。

（四）机床状态检查

1.紧急停止开关S5检查；当机床通电后，按S5，机床断电，LED2灯熄灭。

2.主轴运行功能检查；当主轴运行控制开关S4旋到正转位置时，主轴电机正转，S4旋到反转位置时，主轴电机反转，注意：

由正转切换到反转时，一定要在主轴停转后再切换，反之亦然。

3.机动、手动、数控选择开关S3检查：

a.为S3置手动时，步进电机失电，此时可通过X，Z方向的手摆柄S4进行X，Z方向进给操作；

b.当S3置机动运行位置时，驱动电源指示灯LEDl亮,两轴步进电机通电锁定。

通过进给速度控制开关S2选择进给速度，操作进给方向手柄杆，车刀会按操作杆指示的方向运行。

c.当S3置数控运行位置时，首先保证主轴控制开关S4置中心停止位置上“加工暂停”“加工撤消”按钮置释放位置，然后通过计算机进行功能测试（软件的测试）。

见测试软件说明。

4.步进电机运行速度检查

a.将S3开关置机动位置，将进给速度开关S2旋到要检查的速度位置上；

b.通过手柄S1，控制运行,可测量到两轴步进电机控制系统拖动刀架，按运行速度开关S2所指的速度（mm/分）运行。

例：

S2指向Z0.0的位置S1推向Z-位置Z轴则按200mm/分的速度向负方向运行。

5.主轴速度调整

主轴速度通过主轴皮带轮进行速度调整。

二、保养与维护

l.计算机必项位于切屑飞溅不到的位置，不使用时应有防尘保护；

2.机床应定期维护及精度检测，各部件应保持良好状态,加工完毕后应清扫机床导轨并给导轨，丝杠等运动部件加注润滑油，丝杠防护罩不得随意拆取。

三、加工前准备

l.图纸

图纸是一种工程语言，它用图形，数字，符号等表示了被加工工件的特征，也是检验工件的依据。

因此在加工前应仔细阅读图纸,熟悉工件的形状，几何尺寸，公差，材料等，以选择最佳刀具及切削用量。

2.刀具

刀具材料一般为硬质合金或高速工具钢。

选择不同的刀具材料和几何角度便可加工出各种表面形状的工件。

在CK0620车床系统软件演示窗口中有四种可选车刀,分别为90度外圆车刀，75度外圆车刀，切刀及螺纹刀（60度）。

一般在加工外圆柱面及端面时可选用90度车刀。

在加工圆弧表面时为避免后刀面损伤已加工表面，可选用后角大一些的车刀，但为了保证刀尖的刚性及吃刀深度的均匀，应尽量减少加工余量。

如果切削余量很小也可选60度车刀。

3.切削用量

在编程过程中，需选择每次去处材料的厚度，同时还需选择合适的转速及刀具进给速度。

对于CK0620车床,在加工铜,铝等较软材料时,吃刀深度ap为:

粗车毛坯2-3mm

半精车0.5-2mm

精车0.3-1mm

如果加工钢件如45钢（HB-220）时吃刀深度为ap为：

粗1-1.5

精0.1-0.5

刀架进给量F一般为:

粗加工时:

200-300mm/min

半精加工时:

150-200mm/min

精加工时:

l00-150mm/min

精细细工时:

50-100mm/min

圆弧加工时:

10-l00mm/min