数控机床编程与加工实验.docx
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数控机床编程与加工实验
实验六数控机床典型夹具及其定位与夹紧
一、实验目的与要求
1．了解各种数控机床典型夹具的结构、功能，掌握各种夹具的安装、调整和使用方法；
2．了解常用数控机床夹具的定位与夹紧原理及方法；
3．通过几个典型零件的定位与夹紧来分析夹具的定位与夹紧原理及方法。
二、实验装置及工量具
1．实训装置：
孔系列组合夹具、三爪卡盘、四爪卡盘、平口钳、压板、顶尖。
2．工量具：
常用工具、量具一套。
孔系列组合夹具
精密三爪卡盘精密四爪卡盘
精密平口钳
三、实验内容
1．认识各种典型夹具，观察夹具的结构，认识其组成元件（定位元件、夹紧装置、夹具体等），了解它们的功用。
2．掌握车床典型夹具的安装、找正方法；掌握铣床典型夹具的安装、找正方法。
3．了解使用孔系列组合夹具、三爪卡盘、四爪卡盘、平口钳等典型夹具装夹工件的方法，分析在使用一夹一顶、两顶尖、平口钳装夹工件时定位与夹紧原理及方法。
零件图1零件图2
零件图3
四、实验步骤
1.认识并区分几种典型夹具的名称及功能；
2.每个实训小组选择一种典型夹具进行拆装，了解该夹具的结构特征；
3.观察其余实训组拆装的情况，了解其余夹具的结构特征；
4.使用卡盘、平口钳和组合夹具装夹工件分别完成指定零件的装夹，分析定位与夹紧原理；
5.拆卸工件；
6.清理实训设备、装置、工量具及实训台。
5.清理实训设备、工量具及实训台。
五、实验记录
课后每位同学按要求完成实训报告，内容包括实训中各种夹具的结构特点、功用，以及安装、调整方法和过程。
六、实验注意事项
1.夹具拆装实训时，按夹具结构原理图、夹具零件清单检查夹具零件数量；
2.展示用夹具不允许用于拆装实训。
思考题：
1．简述三爪卡盘、平口钳和孔系组合夹具的结构特点和功用？
2．任选两种夹具分析其定位方法，在安装、调整过程中的注意事项。
3．列举几种夹具的压紧方式、过定位、欠定位现象，分析其利弊？
实验七车削工件装夹及对刀
一．实验的目的和要求
（1）了解工件的基本定位原理、常见的定位方式与定位元件。
（2）掌握定位基准的选择原则与数控机床夹具的种类、特点和选择方法。
（3）典型零件的装夹方式与夹具的选则。
（4）了解对刀的有关概念及常用的对刀方法。
二．实验设备及夹具、刀具、量具
（1）数控车床
（2）常用夹具，包括:
三爪卡盘 、顶尖 、心轴（备用）
（3） 外圆车刀 、端面车刀
（4）0—125mm游标卡尺
三．常用装夹方法、对刀概念及对刀方法简介
定 位
确定工件在机床上或夹具中占有准确加工位置的过程
夹 紧
在工件定位后用外力将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作叫夹紧
装 夹
定位和夹紧过程的总和
（一）常用装夹方法
（1）在三爪自动定心卡盘装夹
三爪自动定心卡盘的三个卡爪是同步运动的，能自动定心，一般不需要找正。
三爪自动定心卡盘装夹工件方便、省时、自动定心好，但夹紧力小，适用于装夹外型规则的中、小型工件。
三爪自动定心卡盘可装成正爪或反爪两种形式。
反爪用来装夹直径较大的零件。
数控车床多采用三爪自动定心卡盘夹持工件，轴类工件还可使用尾坐顶尖工作。
如果主轴转速较高，为便于工件夹紧，
多采用液压高速动力卡盘。
（2）在两顶尖之间装夹
对于长度尺寸较大或加工工序较多的轴类工件，为保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖装夹。
两顶尖装夹方便，
不需要找正，装夹精度高。
但必须在工件的两端面钻出中心孔。
该装夹方式适用于多工序加工或精加工。
（二）对刀有关的概念和对刀方法
（1）刀位点：
代表刀具的基准点，也是对刀时的注视点，一般是刀具上的一点。
（2）起刀点：
起刀点是刀具相对与工件运动的起点，即零件加工程序开始时刀位点的起始位置，而且往往还是程序的
运行的终点。
（3）对刀点与对刀：
对刀点是用来确定刀具与工件的相对位置关系的点，是确定工件坐标系与机床坐标系的关系的点。
对刀就是将刀具的刀位点置于对刀点上，以便建立工件坐标系。
（4）对刀基准（点）：
对刀时为确定对刀点的位置所依据的基准，该基可以是点、线、面，它可以设在工件上或夹具上或机床上。
（5）对刀参考点：
是用来代表刀架、刀台或刀盘在机床坐标系内的位置的参考点，也称刀架中心或刀具参考点。
（6）换刀点：
数控程序中指定用于换刀的位置点。
换刀点的位置应避免与工件、夹具和机床干涉。
（7）对刀方法：
主要有试切对刀、机外对刀仪对刀、ACT对刀等。
四．实验内容
（一）．如下图所示薄壁套筒零件，工件材料HT200，试确定其内、外表面粗、精加工时的装夹方式并选择相应的夹具。
可考虑用特制的扇形卡及心轴安装。
零件分析：
该零件轴向尺寸不大，但径向尺寸较大，而且有一台阶，内外圆表面同轴度要求较高，相关表面，位置
精度要求也较高，可考虑用特制的扇形卡及心轴装夹车削。
（1）粗车内孔、大端面时，用三爪卡盘夹持外圆小头。
（2）夹持内孔、粗车外圆及小端面。
（3）精车内孔、大端面时，为减少变形，可用扇形软卡爪装夹。
（4）以内孔和大端面定位，心轴夹紧，精车外圆。
（二）用试切法确定起刀点的位置
（1）在MDI或手动方式下，用基准刀切削工件端面；
（2）用点动移动X轴使刀具试切该端面，然后刀具沿X轴方向退出，停主轴。
记录该Z轴坐标值并输入系统。
（3）用基准刀切量工件外径。
（4）用点动移动Z轴使刀具切该工件的外圆表面，然后刀具沿Z方向退出，
停主轴。
用游表卡尺测量工件的直径，记录该
X坐标值并输入系统。
（5）对第二把刀，让刀架退离工件足够的地方，选择刀具号，重复
（1）—（4）步骤。
五．实验记录
上交本次课对刀试验所用的方法及试验过程
实验三至五数控车床编程与加工演示实验
一、实验目的
1.熟悉数控车床操作面板上按键的功用。
2.掌握数控车床的调整及加工前的准备工作。
3.掌握数控车床的常用加工指令及手工编程方法，能够编制简单零件的数控加工程序。
4.通过对零件进行加工操作，了解数控车床的工作原理及典型零件的数控车削加工工艺。
二、实验仪器与设备
SK50数控车床、工装夹具、90°偏刀、卡尺、零件毛坯（长130mm、直径50mm的钢棒或铸铁棒）
三、相关知识概述
（一）SK50数控车床的操作面板
数控车床的操作面板由数控系统操作面板和机床控制面板两部分组成。
1.数控系统操作面板
由显示屏和MDI键盘两部分组成，其中显示屏主要用来显示相关坐标位置、程序、图形、参数、诊断、报警等信息；而MDI键盘如图2-1所示，包括字母键、数值键以及功能按键等，可以进行程序、参数、机床指令的输入及系统功能的选择，各功能键的作用如表2-1所示。
图2-1CRT/MDI面板
2.机床控制面板
机床控制面板上的各种功能键可执行简单的操作，直接控制机床的动作及加工过程，常见按钮（按键）功能如下：
（1）安全功能
为了安全，要立即停止机床运动时，可以按急停按扭。
为了防止机床超出行程终点，系统有超程检验和行程检查功能.
1）急停
按下操作面板上的急停按钮，机床立即停止运动。
急停按钮被按下时是自锁的，要使急停复位，必须按下并顺时针旋转急停按扭。
注：
①急停按下后，切断所有电机的电流；
②控制单元保持复位状态；
③故障排除后释放急停；
④急停释放后用手动返回参考点或用G28返回参考点。
2）超程
当机床试图移动到由机床限位开关设定的行程终点的外面时，由于碰到限位开关，机床立即停止移动，并显示机床报警，同时机床准备好指示灯灭。
机床超程后，可按限位释放按钮解除超程，步骤为：
①先按下限位释放按钮；
②按住限位释放按钮的同时，按一下机床准备好按钮，同时机床准备好指示灯闪烁；
③选择手动操作方式JOG或HANDLE；
④选择已超程的轴，并沿反方向移动此轴，直到报警解除。
注：
由于机床在出厂前已设置了储存行程限位，其限位距离小于由限位开关设置的距离，所以在执行完参考点操作之后，一般不会出现超程报警。
3）存储行程限位检查
当刀具超过了存储行程限位时，显示报警并且刀具减速并停止。
当刀具进入禁区并产生报警时，刀具可以朝着进入时的相反方向移动。
注：
①通常将由参数设定的区域作为机床的最大行程范围；
②储存行程限位在电源接通且手动返回参考点或用G28完成自动返回参考点之后变为有效；
③机床参数设定为在刀具进入禁区之前显示报警。
（2）手动操作
1）方式选择
用表2-2中方式选择按钮来选择操作方式。
表2-2方式选择
方式
功能
编辑
EDIT
*将程序存入存储器
*对程序进行修改，增加或删除
*将存储器里的程序及其它程序编辑穿孔输出
自动AUTO
（存储MEMORY）
*执行存储器里的程序
*可执行程序号搜索
手动数据输入MDI
*通过MDI操作面板可进行手动数据输入
返回参考点
REF.RTN
*可进行手动返回参考点
手动JOG
*可进行手动进给
手轮HANDLE
*可进行X-轴/Z-轴/C-轴（仅Cs型）手轮进给
DNC
*通过阅读机/穿孔机接口在读入外设上的程序同时执行加工
*选择存储在外设上的文件并指定自动运行的顺序和执行次数
增量进给INC
*可进行手动步进进给
示教TEACHIN
*可进行手动连续进给及手轮进给位置的记录
注：
①FANUC机床操作面板上有些按钮并不一定使用。
本机床中的增量进给和示教两种方式便没有使用。
②由于FANUC机床操作面板上通过I/OLINK连接，所以在操作时不能同时按下三个以上（包括三个）按钮，否则将不能正确操作机床。
2）手动连续进给
手动连续进给可将机床（刀具）连续移动到极限位置。
①按下手动进给方式（JOG）按钮，同时其上的指示灯亮。
②根据所移动的轴，选择一个移动轴，所选择的轴上的指示灯亮。
③根据进给方向，按两个方向按钮中的一个，连续按下列按钮，可使轴按所选的方向移动，同时其上的指示灯亮。
注：
a.手动操作方式下，依次只能控制一个轴。
b.轴移动方向选择按钮还可以用作主轴手动转速减速/增速按钮。
④选择进给倍率：
手动连续进给速度可由手动连续进给速度倍率开关选择，见表2-3。
表2-3进给速率修调
进给速率修调（%）
进给速率修调（%）
0
40
1
50
2
60
4
70
6
80
8
90
10
100
15
105
20
110
30
120
⑤快速移动
选择移动轴后，再同时按下移动方向和快速移动按钮，做快速移动。
欲改变轴快速移动的速率，可以设定不同的快速移动修调。
注：
开机时机床默认的快速移动倍率为25%。
3）手轮进给
用手摇脉冲发生器可进行微进给。
①按下手轮方式（HANDLE）按钮。
②选择欲移动的轴。
③旋转手摇脉冲发生器，机床沿所选轴移动。
顺时针----------------------------------+方向
逆时针-----------------------------------方向
④移动量
分别按下列四个按钮中的一个来选择进给倍率。
当手摇脉冲发生器转过一个刻度时机床移动的最小距离等于最小输入增量。
公制0.001mm
英制0.0001inch
注：
①直径编程时，实际移动量为0.0005mm或0.00005inch。
②手摇脉冲发生器旋转速度不应该大于5转/秒。
如果以大于5转/秒的转速转动，会出现机床移动距离和手摇脉冲发生器的刻度不相符的现象。
③手轮方式下默认选项为Z轴和X100倍率。
4）手动返回参考点
机床可以手动返回参考点，返回工件坐标系自动建立。
①按下回参考点方式（REF.RTN）按钮，同时其上的指示灯亮。
②为了减小速度，可以选择一个快速移动倍率。
③分别按下回参考点按钮，机床开始向所选轴的参考点移动，执行返回参考点操作。
也可分别按下轴选择按钮及轴移动正方向按钮，使机床返回参考点。
注：
机床操作时只有X轴返回参考点后，才能进行Z轴返回参考点操作。
④机床返回各轴的参考点后停止移动，同时各轴的回参考点指示灯亮。
熄灭回参考点指示灯的方法如下：
a.离开参考点位置；
b.进入紧急停止状态。
5）主轴转动
①按下手动方式（JOG）按钮。
②按下主轴正转按钮或反转按钮，主轴以PMC中设定的初始速度开始转动，同时正转或反转指示灯亮。
③按下主轴停止按钮，则主轴停止转动，同时指示灯亮。
④主轴正转或反转时，可以按下主轴手动转速增速或减速按钮按钮以增加或降低主轴的速度。
注:
①主轴移动方向按钮在此时用作主轴手动转速减/增速按钮；增/减速完成后，仍可以在选择移动轴后用此二键进行移动操作。
②开机进行自动操作后再转到手动操作状态时，主轴将以PMC中设定的初始转速转动；一旦用此二键增/减速，再次从自动操作转到手动操作时，主轴将以用此二键设定的转速转动。
③每按一下减/增速按钮，主轴转速将在当前转速基础上减/增速50rpm，调速范围为30-4000rpm。
6）刀具操作
①刀具回零（仅伺服刀架）
在手动返回参考点方式中，执行完X，Z轴返回参考点后，自动执行刀具回零操作，完成后同时其上的指示灯亮。
注：
a.刀架回零操作在执行完X，Z轴回参考点后自动进行。
b.发生刀架警报后，必须重新进行刀架回零操作。
②刀具分度灯
自动运行中进行换刀操作时，此指示灯亮。
换刀操作结束后，刀具分度指示灯又灭。
7）冷却液
①按下任意一个方式选择按钮。
②按下手动冷却按钮，冷却泵开始运转，同时其上的指示灯亮。
再次按下此按钮，则冷却泵关闭，指示灯灭。
③如果是自动运行方式，就要按下自动冷却按钮，并关上防护门，然后用辅助代码M，方法如下：
M08：
冷却液开M09：
冷却液关
（3）自动运行方式
机床可根据程序自动运行。
1）自动（存储器）运行
①启动自动运行
a.选择序号。
b.按下自动运行方式（AUTO）按钮。
c.按下循环启动按钮。
按下循环启动按钮后，自动运行启动，同时循环启动指示灯亮。
自动运行结束时，循环启动灯灭。
d.为了中途停止自动运行，可按下进给保持按钮。
e.为了取消自动运行，可以按下MDI面板上的RESET（复位）键。
自动运行结束并进入复位状态。
注：
在下列方式，循环按钮不起作用：
a.当进给保持钮按下时。
b.当急停按下时。
c.当复位信号有效时。
d.当方式选择开关不到位时。
e.当搜索顺序号时。
f.当报警时。
g.当自动运行时。
h.当NC单元没有进入准备就绪状态时。
②暂停自动运行
按下进给保持按钮后，进给保持指示灯亮，而循环启动指示灯灭。
机床做如下响应：
a.当机床正在移动时，进给运行减速并停止。
b.当暂停（停刀）正在被执行时，暂停（停刀）就停止。
c.当M，S或T功能被执行时，在M，S或T功能完成之后运行停止。
注：
当执行G32或G92螺纹切削时，即使进给保持按钮被按下，进给也不停止。
如果停止，主轴还继续转动，致使部分丝扣和刀尖相碰。
因此，当螺纹切削完毕，下一个程序段指令执行时，进给才停止。
③重新启动
a.按下自动运行方式按钮。
b.按循环启动按钮，进给保持指示灯灭而循环启动指示灯亮。
④自动运行过程中的手动操作
a.按操作面板上的进给保持按钮或单段按钮，使机床暂停。
b.记录所显示的停止位置的坐标。
c.进行手动操作。
d.使刀具回到所记录的位置（手动操作的起始点）。
e.要恢复自动方式，必须将重新按下方式按钮，使其处于手动操作前所处的状态。
f.按循环启动按钮。
⑤自动运行过程中的MDI操作
a.按下单段按钮，指示灯亮。
b.按下MDI方式按钮，指示灯亮。
c.用MDI（手动数据输入）进行操作。
d.要恢复自动运行方式，必须按下AUTO按钮。
e.按循环启动按钮。
注：
因为原由NC命令所设定的模态数据还存在着，所以新的模态数据必须恢复MDI操作前的状态。
⑥程序停止（M00）
在执行了包含有M00的程序段之后自动运行就停止。
同时M00/M01指示灯亮。
当程序停止之后，所有的模态信息保持不变如同单程序段运行一样，可用循环启动按钮恢复自动运行。
⑦选择停止（M01）
当按下此按钮同时其上的指示灯亮，表示已处于选择停止状态，在执行了包含有M01指令的程序段之后自动运行停止，程序就停止，M00/M01指示灯亮。
继续执行时，按下循环启动按钮。
⑧程序结束/纸带结束（M02/30）
在自动运行过程中，当读入M02或M30时，自动运行结束并进入复位状态，同时指示灯亮。
M30返回到程序的开头。
⑨跳过任意程序段
在自动运行中此功能将忽略可跳过带有“/n”（n=1~9）的程序段。
程序存入存储器时，此功能无效。
可省略“/1”的数字1。
但在一个程序段中跳过多个程序段时，数字1不能省略。
2）MDI（手动数据输入）运行
MDI运行常用于简单的测试操作。
①按下MDI（手动数据输入）按钮。
②按MDI面板上的PROG（程序）功能键选择程序画面。
③输入一个字，按下MDI面板上的INPUT（输入）键。
④按下MDI面板上的OUTPUT（输出）键来执行程序。
当执行到程序结束代码时，程序自动删除而且运行结束。
⑤停止和终止MDI运行的方法同自动运行的停止和终止。
注：
①机床参数设置为：
当NC复位时。
MDI中的程序自动删除。
②在MDI方式中建立的程序不能存储。
③MDI方式编辑程序时使用程序存储器的空区。
当程序存储器已满，则MDI方式不能编制程序。
3）DNC（纸带）运行
在DNC（纸带）运行方式期间，可以通过阅读机/穿孔机接口在读入外设上的程序的同时执行加工。
①按下DNC按钮。
②按操作面板上的循环启动按钮。
③外部输入设备检索到要执行的程序后，传输要执行的程序。
④选定的程序被执行。
注：
为了使用DNC运行功能，必须预先正确设定有关阅读机/穿孔机接口的参数，并确保传输设备、传输软件及连接电缆的正确无误。
4）编辑方式
在EDIT（编辑）方式中可以创建新程序或修改已存在的程序，还可以检索程序。
①置方式选择开关于EDIT（编辑）位置。
②按中的编辑程序所述的方法对程序进行编辑或创建。
注：
①程序的编辑包括字的插入、修改、删除和替换；还包括整个程序的删除和自动插入顺序号；程序编辑扩展功能可以复制、移动和合并程序。
②程序的检索包括程序号检索、顺序号检索、字检索和地址检索。
（4）试运转
试运转功能用来在实际加工之前检查机床是否按所建立的程序运转。
1）单程序段
当按下此按钮同时其上的指示灯亮，每当一个程序段执行结束后系统就停止，等待再次按下循环启动按钮。
注：
①当执行G32或G92螺纹切削时，即使单段开关打开，进给也不能在当前位置停止。
如果停止，主轴还继续旋转，致使部分丝扣和刀尖相碰。
因此，当螺纹切削完毕，下一个非螺纹切削程序段指令执行时，进给才停止。
②如果在固定循环（G90、G92、G94）或多重循环（G70~G76）过程中打开单段开关，实际执行过程有所变化。
在G27、G28或G30的过程中，如果打开单段开关，机床立即停止。
2）机床锁定
按下此按钮，系统就不执行移动指令，通过自动循环操作或手动操作，可按需要改变位置显示器的内容，但机床不动作。
此功能通常用来检查程序。
注：
①当设定G27，G28或G30指令时，机床不返回参考点，指示灯也不亮。
②执行M，S和T功能。
3）空运行
在循环操作或MDI操作过程中，如果按此按钮，系统就忽略F-功能，机床以表2-4中的速度运行。
表2-4空运行移动速度
空运行ON/OFF
快速移动
切削速度
ON
手动快速移动
手动进给速率
OFF
G00快速移动
G01进给速率
注：
①快速移动速度随所选的速率修调值而变化。
②快速移动空运转的开和关可由参数设定。
③螺纹切削空运转的开和关可由参数设定。
4）快速移动速度倍率
用此开关可以得到100%、50%、25%和F0的快速移动倍率修调。
此功能在下列情况中使用：
①G00快速移动。
②手动快速移动。
③固定循环过程中的快速移动。
④手动快速返回参考点。
⑤G27、G28、G29及G30中的快速移动。
5）主轴速度倍率
自动运行中，此开关可实现主轴转速倍率修调。
注：
主轴速度倍率功能在切螺纹时失效，主轴速度固定在100%。
6）进给速度倍率
此功能规定了进给速率修调的范围为0~120%，共21挡。
注：
①手动进给速率也可通过此开关设置。
②螺纹切削时此开关不起作用。
（二）数控车床的常用加工指令
这里主要介绍一下常见的G-功能代码和M-功能代码。
1.G-功能代码
常见的G代码见表2-5。
表2-5G-功能代码表
代码
功能
是否模态
代码
功能
是否模态
G00
定位（快速定位）
模态
G42
刀尖半径补偿（左）
模态
G01
直线插补（进给）
模态
G50
绝对零点编程
非模态
G02
圆弧插补（顺时针方向）
模态
G70
精加工循环
非模态
G03
圆弧插补（逆时针方向）
模态
G71
外圆车削
非模态
G04
暂停
非模态
G72
平面车削
非模态
G20
英制数据输入
模态
G73
图形复制
非模态
G21
公制数据输入
模态
G74
Z轴方向的多孔钻
非模态
G22
存贮行程限位ON
模态
G75
X轴方向切槽
非模态
G23
存贮行程限位OFF
模态
G76
螺纹切削循环
非模态
G27
返回参考点检查
非模态
G90
切削循环A（平面切削）
模态
G28
返回参考点
非模态
G92
螺纹切削循环
模态
G29
离开参考点
非模态
G94
切削循环B（平面切削）
模态
G30
返回第二参考点
非模态
G96
恒表面速度控制
模态
G32
螺纹切削（直螺纹,锥螺纹）
模态
G97
恒表面速度控制取消
模态
G40
刀尖半径补偿取消
模态
G98
每分钟进给量
模态
G41
刀尖半径补偿（左）
模态
G99
每转进给量
模态
2.M-功能代码
常见的M代码见表2-6。
表2-6M-功能代码表
代码
功能
是否模态
代码
功能
是否模态
M00
程序停止
非模态
M50
棒料进给器夹紧及前进
模态
M01
停止
非模态
M51
棒料进给器放松及后退
模态
M02
程序结束
非
升级会员 