数控铣床实训指导书
伍世棋编
广东技术师范学院机电学院
2011年
目录
单元一：数控铣床操作规程和基本操作 4
单元二：对刀、设定工件坐标系12
单元三：MasterCAM编程15
单元四：编制刀具路径及程序后处理23
单元五：数控仿真系统操作24
单元六：程序输入和零件加工28
附录：快捷键、功能键、代码31
数控实训教学大纲
课程类型：专业课课程代码：202141课程总学时： 3周总学分： 3 实训课程性质：独立设课课程实训时间： 3周实训学分： 3 综合性、设计性实训项目数： 6 个 90 学时适用专业： CAD/CAM方向开课时间：四年级一学期开课单位：机电学院
大纲执笔人：伍世棋大纲审定人：王永超
一、实训任务和性质
数控实训是机械制造及自动化专业（CAD/CAM方向）的主要专业课程。其课程实训主
要包括线框造型、曲面造型、实体造型、综合练习，3维编程仿真、数控机床操作和加工，为进一步从事有关方面的学习和工作奠定基础。
二、实训教学目的和要求
1、掌握数控机床的基本操作；
2、掌握数控机床仿真的基本步骤；
3、掌握用MasterCAM软件进行曲面设计和实体设计及其加工程序的自动编程。
4、使用实训仪器、设备时，按照规范的操作方法操作，并严格遵守安全操作规程。
5、本课程要求学生提前阅读实验指导书，在老师指导下亲自实践，边做边想，认真记
录，并在实训结束后，独立写出实训报告交老师批改。
三、实训方式与基本要求
1、实训前由老师进行讲解和演示。通过上机使学生熟练掌握计算机辅助建模和编程的
方法，数控仿真操作方法，数控机床操作和零件的实际加工，老师现场对学生在编
程和零件加工可能出现的各种问题进行指导，并对加工零件检测和出现的问题进行
分析评判。
2、由于本课程的理论与实践的结合性和交叉性，要求以学生练习为主，以老师讲授
为辅，利用机房计算机让学生进行大量的设计编程练习和仿真练习，结合现有数控机床操作加工。
四、主要仪器、设备及消耗材料
计算机和超软数控铣床仿真软件60套，华中型HNC-21M、华中型HNC-22M数控
铣床共11台，通用夹具、垫铁，工具和量具，各11套，各种规格刀具和铝合金材料。
五、实训项目设置内容与要求
序号实训项目名称
内容
要求
实训
学时
每组
人数
实训
属性
实训
要求
1 绘制图形、实体/曲面混合造型
（线框造型、实体造型、曲面
造型，实体/曲面混合造型）
掌握30 50 设计必做
2 编制二维、三维外形刀具路径
编制三维曲面粗、精加工路径
程序后置处理编辑、修改
掌握18 50 设计必做
3 数控铣床的安全操作规程
机床手动操作、控制面板、软
件界面、菜单功能的应用
掌握12 25 操作必做
4 装拆刀具、对刀、工件坐标系
设定、检查工件坐标是否正确
数控铣加工断点的保存与恢复
掌握 6 25 验证必做
5 数控铣仿真从回零、安装刀具、
安装工件、对刀、转换工件坐
标系、调入程序加工全过程。
掌握 6 50 综合必做
6 数控铣床三维曲面加工
完成实训报告及鉴定
掌握18 11 综合必做
注：1、实训属性指：演示、验证、操作、综合、设计2、实训要求指：必做或选做六、考核方式
考核包括内容：平常成绩和综合考核两部分
平常成绩考核：日常考勤，课堂纪律和实操练习。
综合考核内容：
1、数控机床加工工艺和数控范围应知理论；
2、根据图纸要求，上机建模编程和数控仿真操作；
3、将编好程序输入到数控机床，加工零件。
单元一：数控铣床操作规程和基本操作
一、实训目的与要求
目的：使学生熟悉华中型数控铣床，提高实际操作能力，更好达到理论与实践相结合的目的。 要求：了解安全操作规程，熟练掌握机床操作面板上各按钮的功能以及数控系统的菜单功能。
二、实训类型
数控综合实验
三、实验主要仪器设备和材 料 四、内容和步骤（时间2天）
（一）数控铣床/数控加工中心的安
全操作规程
数控机床的操作，一定要做到规范操作，以避免发
生人身、设备、刀具等的安全事故。为此，数控机床的安全操场作出了规程如下： 1、操作前的安全操作
1.1 零件加工前，一定要先检查机床的正常运行。可以通过试车的办法来进行检查。 1.2 在操作机床前，请仔细检查输入的数据，以免引起误操作。 1.3 确保指定的进化速度与操作所要的进给速度相适应。 1.4 当使用刀具补尝时，请仔细检查补偿方向与补偿量。
1.5 CNC 与PMC 参数都是机床厂设置的，通常不需要修改，如果必须修改参数，在修
改前请确保参参数有深入全面的了解。
1.6 机床通电后，CNC 装置尚未出现位置显示或报警画面时，请不要碰MDI 面板上的
任何键，MDI 上的有些键专门用于维护和特殊操作。在开机的同时按下这些键，可能使机床产生数据丢失等误操作。 2、机床操作过程中的安全操作
2.1 手动操作 当手动操作机床时，要确定刀具和工件的当前位置并保证正确指定了运
动轴、方向和进给速度。
2.2 手动返回参考点 机床通电后，请务必先执行手动返回参考点。如果机床没有执行
手动返回参考点操作，机床的运动不可预料。
2.3 手轮进给 在手轮进给时，一定要选择正确的手轮进给倍率，过大的手轮进给倍率
容易产生刀具或机床损坏。练习或对刀，牢记Ｘ、Ｙ、Ｚ的正负方向，避免坐标 轴超程。
序 号 名 称 主要用途
1 华中型HNC-21M 数控铣床 操作面板、机床
2 虎钳、垫铁 装夹工件
3 各种规格、类型刀具 练习装拆刀具 4
各种规格铝合金材料
练习装夹工件
2.4 工件坐标系手动干预、机床锁住或镜像操作都可能移动工件坐落系，用程序控制
机床前，请先确认工件坐标系。
2.5 空运行通常，使用机床空运行来确认机床运行的正确性。在空运行期间，机床以
空运行的进给速度运行，这与程序输入的进给速度不一样，且空运行的进给速度
要比编程用的进给速度快得多。
2.6 自动运行机床的自动执行程序时，操作人员不得撤离岗位，要密切注意机床、刀
具的工作状况，根据实际加工情况调整加工参数。一旦发现意外情况，应立即停
止机床动作。
2.7 一旦发生危险或紧急情况，马上按下操作面板上的红色“急停”按钮，伺服进给
及主轴运转立即停止工作。松开急停“按钮”进入复位状态。
2.8 禁止戴手套、穿拖鞋、穿裙子进入实验室开机床，头发长的同学必须戴工作帽。加
工时身体避免靠近正在旋转的刀具，避免用手直接清理铁屑，防范意外事件发生。
3、与编程相关的安全操作
3.1 坐标系的设定如果没有设置正确的坐标系，尽管指令是正确的，但机床可能并不
按你想象的动作运动。
3.2 米、英制的转换在编程过程中，一定要注意米制和英制的转换，使用的单位制式
一定要与机床当前使用的单位制式相同。
3.3 回转轴的功能当编制极坐标插补或法线方向（垂直）控制时，请特别注意旋转轴
的转速。回转轴转速不能过高，如果工件安装不牢，则会由于离心力过大而甩出工
件，引起事故。工件和刀具必须安装牢固。尤其安装刀具后，切记立即把主轴上面
的手柄取下，避免启动主轴旋转时带动手柄飞出，可能伤人和损坏设备。
3.4 刀具补偿功能在补偿功能模式下，发生基于机床坐标系的运动命令或参考点返回
命令，补偿就会暂时取消，这可能导致机床不可预想的运动。
4、关机时的注意事项
4.1 确认工件已加工完毕。
4.2 确信机床的全部运动均已完成。
4.3 检查工作台面是否远离行程开关。
4.4 检查刀具是否取下，主轴锥孔内是否已清洁并涂上油脂。
4.5 检查工作台面是否已清洁。
4.6 关机时要求退出系统，再关机床电源。
（二）机床手动操作
1、通电。接通数控机床电源后，检查机床状态、控制面板指示灯是否正常，是否有杂物，
是否可能碰撞。
进入系统——通电后自动进入界面。（在C盘根目录键入“Ｎ”，回车可进入界面）。
退出系统——按下面板上的“急停”按钮，键盘Alt+x退出，断开伺服电源。
2、复位。机床系统通电进入软件操作界面时，系统的工作方式为“急停”，为控制系统运
行，需顺时针转动面板上的“急停”按钮，使其弹出，系统复位，并接通伺服电源。
系统默认进入“回参考点”方式，软件操作界面的工作方式变为“回零”。
3、返回机床参考点。控制机床运动的前提是建立机床坐标系，为此，系统接通电源、复
位后，应先完成各轴的回参考点操作，然后再进入其他运行方式，确保各轴坐标的正确性。回参考点时应确保安全，在按面板“回零”按键后，一般应选择Ｚ轴先回参考点，将刀具抬起，避免机床运行方向上发生碰撞，然后再按Ｘ、Ｙ，所有轴回到参考点后，即建立了机床坐标系。此时应立即把各轴坐标拖板返回机床中间位置。
4、急停。机床运行过程中，在危险或紧急情况下，按下“急停”按钮，CNC即进入急停
状态，伺服进给及主轴运动立即停止工作（控制柜内的进给驱动电源被切断），松开“急停”按钮（顺时针转动按钮，自动跳起），CNC进入复位状态。
5、超程解除。在伺服轴行程的两端各有一个极限开关，作用是防止伺服机构碰撞而损坏。
每当伺服机构碰到行程极限开关时，就会出现超程。当某轴出现超程（“超程解除”按键内指示灯亮）时，系统视其状况为紧急停止，要退出超程状态时，必须：
5.１松开“急停”按钮，置工作方式为“手动”方式。
5.２一直按压着“超程解除”按键（控制器会暂时忽略超程的紧急情况）。
5.３在手动方式下，使该轴向相反方向退出超程状态。
5.４松开“超程解除”按键。若显示屏上运行状态栏“运行正常”取代了“出错”，表
示恢复正常，可以继续操作。
注意：操作机床退出超程状态时请务必注意移动方向及移动速度率，以免发生撞机。
6、装夹工件应水平放置，装夹牢固，注意工件突出平口钳的高度，必须大于切削深度，
以确保安全。安装刀具，注意伸出夹头的长度，应大于工件的切削深度，并装夹牢固，刀安装后，立即把主轴上的手柄取下，避免发生意外。
7、回零操作步骤：
直接按操作面板的回零键，并检查电脑界面显示加工方式为回零；
按机床操作面板的方向键，先按+Z，让主轴往上提，避免主轴刀具与工件发生碰撞或干涉，然后依次按 +X 和 +Y （注意机床所停位置， X、Y、Z三轴的指示灯全部亮了，同时，机床指令三坐标轴显示：
X 0.000
Y 0.000
Z 0.000 回零完成。
注意：机床在回零过程中，不要做其他的任何操作，以保证机床正确回零。
（三）控制面板和软件界面
1、控制面板
1.1 坐标轴移动。
手动移动机床坐标轴的操作由手持单元和机床控制面板上的方式选择、轴手动、增量倍率、进给修调、快速修调等按键共同完成。点动进给。按一下“手动”
按键，系统处于点动运行方式，可点动移动机床坐标轴（以点动移动Ｘ轴为例）。
1.2 按压“＋Ｘ”或“－Ｘ”按键（指示灯亮），Ｘ轴将产生正向或负向连续移动；
1.3 松开“＋Ｘ”或“－Ｘ”按键盘（指示灯灭），Ｘ轴即减速停止。用同样的操作
方法使用“＋Ｙ”、“－Ｙ”、“＋Ｚ”、“－Ｚ”、按键，可以使Ｙ轴、Ｚ轴、轴产
生正向或负向连续移动。同时按压多个方向的轴手动按键，每次能手动连续移动
多个坐标轴。
1.4 在点动快速移动进时，若同时按压“快进”按键，则产生相应轴正向或负向运动。
1.5 点动进给速度的选择。可压按进给修调或快速修调的“100%”按键，修调倍率递
增５％，按一下“－”按键，修调倍率递减５％。
1.6 增量进给。当手持单元的坐标轴选择波段开关置于“Off”档时，按一下控制面
板上的“增量”按键（指示灯亮），系统处于增量进给方式，可增量移动机床坐
标轴（以增量进给Ｘ轴为例）。按一下“＋Ｘ”或“—Ｘ”按键（指示灯亮），Ｘ
轴将向正向或负向移动一个增量值；再按一下“＋Ｘ”或“—Ｘ”按键，Ｘ轴将
向正向或负向继续移动一个增量值。用同样的操作方法使用“＋Ｙ”、“－Ｙ”、
“＋Ｚ”、“－Ｚ”、按键，可以使Ｙ轴、Ｚ轴、正向或负向移动一个增量值。同
时按一下多个方向的轴手动按键，每次能增量进给多个坐标轴。
1.7 增量值选择。增量进给的增量值是由“Ｘ1”、“Ｘ10”、“Ｘ100”、“Ｘ1000”四个
增量倍率按键控制。增量倍率按键和增量值的对应关系如下图1.1所示：增量倍率按键Ｘ１Ｘ10 Ｘ100 Ｘ1000
增量值（mm）0.001 0.01 0.1 1
图1.1
注意：这几个按键互锁，即按一下其中一个（灯亮），其余几个会失效（灯灭）。
2、软件操作界面
2.1 操作界面如下图1.2所示，其界面由如下几个部分组成：图1.2
○1图形显示窗口
可以根据需要，用功能键F9设置窗口的显示内容。
○2菜单命令条
通过菜单命令条中的功能键F1～F10来完成系统功能的操作。
○3运行程序索引
自动加工中的程序名和当前程序段行号。
○4选定坐标系下的坐标值
图1.2
●坐标系可在机床坐标系/工件坐标系/相对坐标系之间切换；
●显示值可在指令位置/实际位置/剩余进给/跟踪误差/负载电流/补偿值之间切换（负
载电流只对Ⅱ型伺服有效）；
○5工件坐标零点
工件坐标系零点在机床坐标系下的坐标。
○6倍率修调
●主轴修调：当前主轴修调倍率；
●进给修调：当前进给修调倍率；
●快速修调：当前快进修调倍率；
○7辅助机能
自动加工中的M、S、T代码
○8当前加工程序行
当前正在或将要加工的程序段。
○9当前加工方式、系统运行状态及当前时间。
●工作方式：系统工作方式根据机床控制面板上相应按键的状态可在自动（运行）、
单段（运行）、增量（运行）、回零、急停、复位等之间切换；
●运行状态：系统工作状态在“运行正常”和“出错”间切换；
●系统时钟：当前系统时间。
2.2 操作界面中最重要的一块是菜单命令条。系统功能的操作主要通过菜单命令条中的
功能键F1～F10来完成。由于每个功能包括不同的操作，菜单采用层次结构，即
在主菜单下选择一个菜单项后，数控装置会显示该功能下的子菜单，操作时可根据
该子菜单的内容选择所需的操作。如下图1.3
注意：本说明书约定用F1～F4格式表示在主菜单下接F1，然后在子菜单下接F4。
当要返回主菜单时，按子菜单下的F10键即可。看下图：图1.3
菜单结构图1.3
自动加工程序选择（F1）
参
数
参数索引（F1）运行状态（F2）修改口令（F2）程序检验（F3）输入权限（F3）重新运行（F4）置出厂值（F5）保存断点（F5）恢复前值（F6）恢复断点（F6）备份参数（F7）重新运行（F7）装入参数（F8）从指明定行运行（F8）
程序编辑文件管理（F1）
M
D
I
刀库表（F1）选择编辑程序（F2）
刀具表（F2）编辑当前程序（F3）坐标系（F3）保存文件（F4）返回断点（F4）文件另存为（F5）重新对刀（F5）删除一行（F6）MDI运行（F6）查找（F7）MDI清除（F7）继续查找替换（F8）
替换（F9）
故障报警显示(F6)
PLC 状态显示（F4）报警错误历史(F7)
2.3 手动数据输入（MDI）运行（Ｆ4→Ｆ6）
在主操作界面下，按Ｆ4键进入MDI功能子菜单。命令与菜单条的显示图1.4所示
MDI功能子菜单图1.4
在MDI 功能子菜单下按Ｆ６，进入MDI运行方式，命令行的底色变成了白色，并且有光标在闪烁，如图1.5所示。这时可以从ＮＣ键盘输入并执行一个Ｇ代码指令段，即MDI
运行。
图1.5
注意：自动运行过程中，不能进入MDI运行方式，可在进给保持后进入。
2.4 输入MDI指令段。
MDI输入的最小单位是一个有效指令字。因此，输入一个MDI运行指令段可以有下述两种方法：
一是一次输入，即一次输入多个指令字的信息；
二是多次输入，即每次输入一个指令字信息。
例如：要输入“Ｇ0０Ｘ100Ｙ1000”MDI运行指令段，可以：
(1) 直接输入“Ｇ00X100Y1000”并按Enter键，图1.6显示窗口内关键字G、X、Y
的值将分别变为00、100、1000；
(2) 先输入“G00”,并按回Enter键，图1.6显示窗口内将显示大字符“G00”,再输入
“X100”并按Enter键，显示窗口内将依次显示大字符“X100”、”Y1000”。
在输入命令时，可以在命令行看见输入的内容，在按Enter键之前，发现输入错
误，可用BS、④、③键进行编辑，按Enter键后，系统发现输入错误，会提示相
应的错误信息。
2.5 运行MDI指令段。在输入完一个MDI指令段之前，按一下操作面板上的“循环启动”
键，系统即开始运行所输入的MDI指令。如果输入的MDI指令信息不完整或存在语法错误，系统会提示相应的错误信息，此时不能运行MDI指令。
2.6 修改某一字段的值。在运行MDI指令之前，如果要修改输入某一指令字，可直接在
命令行上输入相应的指令字符及数值。
例如：在输入“Ｘ100”并按Enter键后，希望Ｘ值变为109，可在命令行上输入“Ｘ109”并按Enter键。
2.7 在系统正在运行MDI指令时，按Ｆ７键可停止MDI运行。
手动操作控制面板和软件界面，可根据需要按明示按键或提示作出相应的操作。
单元二：对刀、设定工件坐标系
一、目的与要求
目的：了解机床坐标系、相对坐标系、工件坐标系及它们之间的关系。
要求：独立装拆刀具、分中对刀、设定工件坐标系、检验工件坐标系转换是否正确整个过程。
二、实训类型
数控综合实验
三、实验主要仪器设备和材料
序号名称主要用途
1 数控铣床学习对刀、抄数
2 虎钳、垫铁装夹工件
3 各种规格、类型刀具练习装拆、加工
4 各种规格铝合金材料练习装夹、加工
四、内容和步骤（实训时间1天）
（一）对刀（数控铣床XK713A）
没有分中棒、形变仪等其他的对刀仪器；直接用刀具接触工件或毛坯常用的一种方对刀法。方法：将工件X、Y方向分中（即找工件几何中心），Z轴方向对工件上表面为零。
1、选择相对坐标系：
按F9（显示方式）→选择F8（坐标系）→选择F10（相对坐标系）
2、移动工作台，把刀具先移X轴方向的一侧并与工件刚好接触，如图2.1(左)所示：
图2.1
3、回到电脑数控系统，将相对坐标清零：
按F9（显示方式）→选择F10（相对值零点）；
此时，电脑屏幕显示：X0.000
Y0.000
Z0.000
4、按机床操作面板方向键+Z 提刀，快速移到X轴方向另一侧并与工件刚好接触，记
下电脑X轴指令坐标值（X值）。如图2.1
5、按机床操作面板方向键+Z 提刀，把主
轴移至X轴坐标值的中点（X * 1/2），往
后不再移动X轴。如图2.1(右)所示。
6、与X轴的同样方法对Y轴。
7、对Z轴时，主轴的刀尖刚好与工件
的上表面接触就好。如图左2.2所示；
（二）工件坐标系设定图2.2
1、机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点也称为机床原点，或机床零点。
在机床经过设计、制造、调整后，这个点被确定下来，它是固定的点。
工件坐标系是编程人员在编程时使用的，编程人员选择工件上的某一已知点为原点，建立一个新的坐标系，称为工件坐标系。即确定工件坐标系原点，也就是以程序的原点为准，确定刀具起始点的坐标值，并把这个设定值存于程序存储器中，作为零件所有加工尺寸的基准点。
2、经过上述对刀步骤，已把刀具设置在工件的中央位置和工件的最高点位置，此时，
进行抄数。
○1选择机床坐标系：
按F9（显示方式）→选择F8（坐标系）→选择F8（机床坐标系）○2然后回主菜单：按F4（MDI）→按F3（坐标系）→（输入当前点机床指示各坐标轴的坐标值）到自动坐标系G54中：
例：输入 X-150.25 Y-200.45 Z-230.12 (按回车) ；
此时，自动坐标G54 显示：X-150.25
Y-200.45
Z-230.12
○3按F10（返回）→F6（MDI运行）→ (键盘输入)G54 (按回车)
○4按机床操作面板单段或自动键，再按循环启动键。
（三）检查对刀、设置工件坐标是否正确：
（通过检查工件坐标系，看当前点工件坐标值，是否三轴坐标值显示全部为零）。
按F10（返回）→F9（显示方式）→F8（坐标系）→F9（工件坐标系）。
如果工件坐标显示X0.000 Y0.000 Z0.000则设置正确。否则重新抄数。
完成工件坐标系设置，必须按+Z 提刀到安全高度。（80～100距离）。
（四）、对刀（数控铣床XK7145A）
1、移动工作台，把刀具先移X轴方向的一侧并与工件刚好接触。
2、回到机床操作面板按F5 键（设置）→F8键（相对清零）→F1（X轴清零）。
3、按机床操作面板方向键+Z提刀，快速移动X轴方向另一侧并与工件刚好接触，记
下X轴指令坐标值（X值）。
4、按机床操作面板方向键+Z提刀，把主轴移至X轴坐标值的中点（X*1/2），往后不
再移动X轴。
5、与X轴的同样方法对Y轴。
6、对Z轴时，主轴的刀尖刚好与工件的上表面接触刚好。
（五）、工件坐标系设定
经过上述对刀步骤，已把刀具设置在工件的中央位置和工件的最高点位置，此时，进行抄数。
1、F1（坐标系设定）→F1（G54坐标系）→输入右边“机床实际坐标”到自动坐标
系G54中→按ENTER键。
2、然后回到主菜单：按F3（MDI）→键盘输入“G54”→按ENTERN键。
3、按机床操作面板(单段)键或（自动）键，再按“循环启动”键一次。
（六）检查对刀、设置工件坐标是否正确：
在主菜单中按F9键切换到“坐标值联合显示”界面，查看液晶显示屏左上角当前点“工件坐标系”，是否三轴坐标值显示全部为零。
如果工件坐标显示X0.000 Y0.000 Z0.000，则设置正确。否则重新抄数。完成工件坐标系设置，必须按+Z提刀到安全高度。（80～100距离）
单元三：MasterCAM编程
一、目的与要求
目的：掌握MasterCAM的二维线框设计、三维曲面及实体的造型设计，学会利用MasterCAM 软件进行产品三维设计的思路、方法和基本技巧。
要求：熟练掌握零件加工造型方法（线框造型、实体造型、曲面造型，实体/曲面混合造型）。
二、实验类型
数控综合
三、主要仪器设备和材料
序号名称主要用途
1 计算机建模造型
四、注意事项
1、用实体造型或曲面造型。注意编程坐标与加工工件坐标必须重合。
2、搞清构图平面和视角平面两者的关系很重要，避免绘图时图形放置在不适当的位置。
3、辅助菜单Ｚ（工作深度）和三维坐标系中的Ｚ是两个完全不同的功能，选项时要特别
注意，不要混淆。
4、构建图形后，设定工作平面，建议把工件的最高点设置为Ｚ坐标＝０，作为加工原点
坐标（程序加工的起点），与对刀时Z＝０的坐标重合。
五、内容和步骤（实训时间5天）
1、绘制二维图形。
2、绘制三维图形。
3、实体/曲面混合造型。
图3.1 图3.2
图3.3
图3.4
图3.5
图3.6 图3.7