《机床数控技术》实验指导书

数控机床与编程实验指导书魏斯亮编华东交大理工学院机电分院机电教研室2013年8月21日目录实验一数控机床的工作原理与典型机械结构 (3)实验二数控系统的原理与组成 (12)实验三数控代码编程 (18)实验四复杂零件的数控编程与加工 (28)实验五网络数控 (38)实验一数控机床的工作原理与典型机械结构一、相关知识1．数控机床的工作原理凡是以数字形式进行信息控制的机床称为数字控制机床，简称数控机床。

数控机床用代码化的数字信息将刀具移动轨迹的信息记录在程序介质上，然后送入数控系统，经过译码、运算，控制机床的刀具与工件的相对运动，从而加工出形状、尺寸、精度符合要求的所需零件。

2．数控机床的组成数控机床一般由输入／输出设备、 CNC装置、伺服单元、驱动装置(或称执行机构)、可编程控制器 ( PLC ) 及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。

图0—1是数控机床的组成框图，其中除机床本体之外的部分统称为CNC系统。

机床本体即数控机床的机械部件，包括主运动部件、进给运动执行部件(工作台、拖板及其传动部件)和支承部件(床身立柱等)，还包括具有冷却、润滑、转位和夹紧等功能的辅助装置。

加工中心类的数控机床还有存放刀具的刀库、交换刀具的机械手等部件。

初期阶段大多使用的是普通机床的机械结构，仅仅是在自动变速装置、刀架或工作台自动转位装置和手柄等方面作了某些改变。

但实践证明，由于数控机床需要高速度、高精度、大切削用量和连续加工，所以对其机械部件在精度、刚度、抗震性等方面提出了更高的要求。

例如，有些数控机床的进给速度高达24 M ／min ，可以在大切削用量下连续加工，同时还要求极高的精度，可以实现微小进给量，例如0.001mm 到0.0001mm 条件下不允许发生低速爬行。

因此，近年来在设计数控机床时采用了许多特殊的机械结构和机械新技术，采用了许多新的加强刚性、减小热变形、提高精度等等措施，下面对某些部分作一简要介绍。

数控技术实验指导书撰写人：校正：2016.2目录实验一认识数控机床坐标和换刀操作实验二数控加工中心操作面板的使用和铣平面实险三掌握数控系统常用指令并加工一个零件实验四加工一个对称形零件实验五加工旋转凸台实验六加工一个外形稍微复杂的零件实验七数控车床操作面板的使用和对刀操作实验八车削一个简单柱形零件实验九车削一个带螺纹的零件实验十车削一个稍微复杂的柱形零件实验十一利用数控软件完成曲面加工1实验一认识数控机床坐标和换刀操作一、实验目的对照实物了解数控加工中心各组成部分及其工作原理，并建立所学机构的感性认识。

认识数控加工中心的自动换刀过程，能自己编写换刀程序。

二、实验仪器和设备数控加工中心三、实验内容1．认识数控机床的各组成部分。

如CNC装置，伺服单元，辅助装置，机床本身等2．认识数控加工中心的换刀装置（刀库和机械手）3．了解数控机床的坐标定义与方向，工作台的运动4．熟悉MDI档的操作，并进行换刀操作参考程序：O0007N10 G92 x0 y0 z0N20 G91 G01 x-10 F100 N30 M06 T01N40 x-30N50 M06 T02 N60 x10N70 M06 T07 N80 x20N90 M06 T04 N110 M30四、实验注意事项1．未经允许不得随意打开数控机床的电气控制柜2．未经允许不得随意操作数控机床五、实验分组加工中心有两台,所以每班分为2组,同时操作.六、思考题1、比较数控机床和普通机床的区别。

2 刀库的结构原理是什么？绘制机械手原理图（查阅图书馆资料）2实验二数控加工中心操作面板的使用和铣平面一、实验目的了解数控数控加工中心的基本操作，学习数控系统的基本操作方法，掌握数控机床的对刀原理及操作步骤;并能利用数控机床铣平面二、实验仪器和设备数控加工中心三、实验内容1.认识和使用控制面板各个按钮。

2.掌握对刀方法3.自己编程铣平面，将图1的平面ABCD铣平。

图1参考对刀：将刀具调整到图1所示的位置P 对刀步骤: G92 X(X0) Y(Y0) Z(Z0)1.机床回参考点(回零);2.主轴正转,将刀具底平面移至D,并下降到低于腊模上表面处;3.手动将刀具从D移到A,从显示屏上读取”机床坐标系”中X坐标并纪录;4.手动将刀具从A移至B,从显示屏上读取”机床坐标系”中Y坐标并纪录;5.受动将刀具底部接触腊模上表面,从显示屏上读取”机床坐标系”中Z坐标并纪录;6.根据度取得X/Y/Z,计算出工件原点相对机床原点的偏移量X’, Y’, Z’计算公式为X’=X+R, Y’=Y+R, Z’=Z R为刀具半径7.根据工件原点计算出对刀点相对机床原点的偏移量Xp, Yp, Zp. 计算公式为Xp=X’+Xo, Yp=Y’+Yo, Zp=Z’+Z0 Xo/Yo 分别为X/Y值;8.用MDI功能将刀具移至对刀点G53 G00 G90 Xp Yp Zp注:MDI方式是指可以单独执行一段程序参考程序:O1000(主程序)N01 G92 x-10 y-10 z10N05 G90 G01 z-3 F1000 M03 S800 N10 x0 y0N15 M98 P2000 L10N20 M30O2000 (子程序)N30 G91 G01 x210 F800 N35 Y10N40 x-210N45 y10N55 m99四、注意事项1.未经允许不得随意打开数控机床的电气控制柜2.不得随意操作数控机床五、实验分组同实验一六、思考题1、什么情况下使用急停开关？2、机床坐标系与工件坐标系的区别3、对刀操作中为什么要考虑刀具半径？4、G01 和G00的区别，子程序的格式?实验三掌握数控系统常用指令并加工一个零件一、实验目的 4掌握数控系统常用指令及子程序的编程技巧。

《机床数控技术》实验指导书实验一数控加工仿真实验（1）实验目的1、掌握和深化FANUC0iT、FANUC0iM系统的零件加工程序设计；2、熟悉数控车削和铣削加工的过程及其操作；3、学习和掌握斯沃仿真软件的功能及应用。

（2）实验设备实验设备为计算机及斯沃仿真软件。

（3）FANUC0iT数控车削的加工仿真实验主要实验步骤及操作：1、打开仿真软件，选择FANUC0iT系统，运行，进入仿真界面；2、认识数控车床，通过阅读《帮助》文件等，认识和掌握操作面板及其操作。

数控程序显示与编辑页面。

位置显示页面。

位置显示有三种方式，用PAGE按钮选择。

参数输入页面。

按第一次进入坐标系设置页面，按第二次进入刀具补偿参数页面。

进入不同的页面以后，用PAGE 按钮切换。

系统帮助页面。

图形参数设置页面。

信息页面，如“报警”。

系统参数页面。

复位键3、机床上电、回零（或返回参考点）操作；4、简要进行手动数据输入（MDI）操作、手动操作运动、选择毛坯、刀具及其安装、手动切削加工操作等；5、首先针对作业（1b）编写加工程序，输入、编辑、检验；在此基础上再针对作业（2）编写加工程序，输入、编辑、检验；6、选择毛坯、刀具及其安装；7、对刀，建立数控加工中的工件坐标系和刀具补偿数据；8、完成数控加工；9、加工检验。

（4）FANUC0iM数控铣削的加工仿真主要实验步骤及操作：1、打开仿真软件，选择FANUC0iM系统，进入仿真界面；2、认识数控铣床和加工中心，通过阅读《帮助》文件等，认识和掌握操作面板及其操作；3、机床上电、回零（或返回参考点）操作；4、简要进行手动数据输入（MDI）操作、手动操作运动、选择毛坯、刀具及其安装、手动切削加工操作等；5、首先针对作业（5（a））编写加工程序，输入、编辑、检验；在此基础上再针对作业（5（b））编写加工程序，输入、编辑、检验；6、选择毛坯、刀具及其安装；7、对刀，建立数控加工中的工件坐标系和刀具补偿数据；8、完成数控加工；9、加工检验。

机床数控技术指导书机电工程系09级使用王新海2011-11-9实验一数控机床组成及结构一、实验目的1．了解数控机床各组成部分的主要结构及功能。

2．了解所用机床各坐标轴的运动形式。

二、实验仪器与设备1．CK6132数控车床2．XK0842数控铣床3．加工中心4.十字改锥和六棱扳手三、实验内容及步骤1．打开数控车床外壳，测量并记录机床的结构参数与组成原件，了解机床各组成部分。

2．听教师讲解数控车床各组成部分的主要功能。

3．分析机床各坐标轴的运动形式试画机床结构简图4．观察数控铣床，重复1—3四个部骤。

四、实验思考题1．实验室中几种数控机床的适合加工范围？2．实验室中几种数控机床主运动及进给运动的驱动方法及传动形式。

3．实验室中几种数控机床换刀方法及换刀方式。

五、实验报告1. 将实验过程纪录整理，并写出实验报告。

2. 总结本次实验体会。

实验二数控插补实验一、实验目的通过数控插补教学实验，加深学生对于插补概念的理解。

二、实验内容1. 逐点比较法（直线插补、圆弧插补）。

2. DDA插补（直线插补、圆弧插补）。

三、实验设备计算机、数控插补教学软件。

四、数控机床插补原理机床数控系统依据一定方法确定刀具运动轨迹，进而产生基本廓形曲线，如直线、圆弧等。

其它需要加工的复杂曲线由基本廓形逼近，这种拟合方式称为“插补”（Interpolation）。

“插补”实质是数控系统根据零件轮廓线型的有限信息（如直线的起点、终点，圆弧的起点、终点和圆心等），在轮廓的已知点之间确定一些中间点，完成所谓的“数据密化”工作。

五、软件界面简介双击软件图标后直接启动程序界面，本软件采用菜单式结构。

软件初始界面如图1-1所示：图1-1 软件初始界面初始界面分设为逐点比较法和DDA法两种。

1.插补类型选择本软件可以实现以下六种插补：逐点比较法直线插补、逐点比较法逆圆弧插补、逐点比较法顺圆弧插补、DDA法直线插补、DDA法逆圆弧插补、DDA法顺圆弧插补，可以选择任意一种插补方式，点击确定进入插补仿真界面。

数控机床实验指导书福建工程学院2005年1月目录1、实验一典型数控机床与普通机床认识2、实验二数控车床的使用3、实验三数控铣、加工中心的操作4、实验四数控铣、加工中心的零件加工5、实验五线切割机床的使用实验一典型数控机床认识一、实验要点1、了解各种数控机床的组成及各部分的作用；2、熟悉各种数控机床的主要技术规格；3、观察各数控机床的工作过程，了解其工作原理；4、熟悉各数控机床的主要功能，加工对象和工艺范围。

二、实验目的1、掌握认识一台数控机床的步骤与方法；2、正确描述数控机床的组成及各部分的作用；3、指出各台数控机床的主要技术规格；用途；为选用数控机床打下基础。

三、实验设备1、卧数控车床；2、立式加工中心；3、电火花数控线切割机床；4、五轴加工中心。

四、实验步骤与方法（一）、卧式数控车床1、机床的组成及各部分的作用1）、数控系统：电源部分、主控板、功放驱动电路，接口电路、主轴调速驱动电路、PLC电路、电动刀架驱动电路、步进电机、加工螺纹的同步控制。

2）、机床本体：主轴箱、床身、左右床脚、床鞍、X向滑板、电动转位刀架、尾架、X、Z向进给传动链、主轴电机（双速）。

3）、润滑系统：外循环冷却主轴箱润滑装置、定时定量润滑装置。

4）切削冷却装置：2、简单说明操作面板及其它功能3、开机模拟运行一个循环，说明其动作过程及工作原理说明开环何服控制系统：4、记录机床的主要技术参数5、说明功能和工艺范围6、主运动特性曲线（二）、MCV—810型立式加工中心1、机床的组成及各部分用途1）、数控系统：系统主板、系统电源、轴板、I/O接口板、储存板、通讯接口、外部继电器电路。

2）伺服系统：伺服电源、主运动驱动电路及定位控制、X、Y、Z轴进给运动驱动电路反馈装置、主运动电机、X、Y、Z轴交流伺服电机。

3）机床本体：主轴及传动、立柱及平衡机构、床身、床鞍、工作台、三个进给方向滚珠丝杠等。

4）刀库及换刀机械手：5）润滑系统：6）主轴油冷温控装置：7）气动系统：8）冷却系统：9）配套的刀柄及刀具系统：10）电源变压器：2、开机运行一循环过程并说明工作原理3、简单说明操作面板的使用及机床的某些功能4、记录机床的主要技术规格5、说明机床功能和工艺范围(三)、DK7740C-410型电火花数控线切割机1、机床的组成及各部分的作用1）、数控系统：为步进电动机伺服驱动的经济型数控系统。

实验一数控系统的认识实验目的1.掌握数控机床的特点与运用；2.认识了解数控加工机床的组成与结构；3.掌握数控加工的工作原理；4.掌握数控机床一般的操作步骤和基本编程；实验内容一、数控机床的组成、特点与分类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接口与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与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，以与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，还采用自动刀架以与能自动更换工件的自动夹具等。

二、数控机床加工程序的编制数控机床是按编制好的程序进行加工，因此程序编制的好坏，直接影响加工过程是否能正常进行，加工的零件是否能达到图纸要求。

数控编程与加工实验指导书一、实验目的 《机床数控技术》课程的第2章“数控机床的程序编制”中，主要介绍了手工编程方法，也简要介绍了自动编程方法，通过本次实验，旨在加深同学们对手工和自动编程方法的理解，学习数控车床、铣床控制面板的基本操作，MDI手动数据输入，对刀，程序的编辑及管理，零件程序的编制、调试及加工等操作。

二、实验步骤1.数控铣削零件加工过程如图1所示零件，由平面、圆弧、盲孔等几何要素组成，本实验以MasterCAM三维软件对零件进行加工轨迹规划，数控铣床采用华中数控系统。

图1 铣削零件造型图加工过程：第一步，装夹零件。

第二步，对刀：选取零件几何中心和上表面作为工件坐标系零点，用杠杆百分表对工件X轴两侧面进行寻边并记录坐标值，计算X轴零点坐标；同样方法，计算Y轴零点坐标.用直径为10mm的螺旋立铣刀试切工件上表面，记录Z坐标显示值。

零点偏置：在G54目录下输入X.Y.Z坐标值并存储。

第三步，自动编程。

依照实体模型及毛坯材料，毛坯规格，毛坯硬度，选择合理的刀具路径 ，刀具参数，切削参数，计算后生成刀具轨迹；将刀具轨迹进行实体仿真检验；进行后置处理生成加工零件的NC程序并传输与机床。

所选部分参数：毛坯材料为2024铝合金，10mm高速钢螺旋立铣刀，主轴转速S1200，进给速度F200，切削深度1MM.如图2。

实体仿真，如图3。

生成加工零件的NC程序。

图2 模拟走刀路线 图3 实体仿真部分加工程序段如下：%O0000(PROGRAM NAME - O01)(DATE=DD-MM-YY - 22-08-2013 TIME=HH:MM - 06:55)N100G21N102G0G17G40G49G80G90(TOOL - 1 DIA. OFF. - 1 LEN. - 1 DIA. - 10.)N104T1M6N106G0G90G54X-68.Y-43.S1200M3N108Z20.N110Z1.5N112G1Z-.5F50.N114X-58.F300.N116Y43.N118X58.N120Y-43.N122X-58.N124X-52.177Y-37.N126X-51.5Y-35.N128Y34.5N130X-52.177Y36.5......N5088G0Z100.N5090M5N5092M30%第四步，将校验过的程序传输至机床。

制造科学与工程学院实验指导书数控机床编程与操作实验指导书制造科学与工程学院机制系2013年4月实验课程基本信息课程名称：数控技术英文名称：NC Technology课程性质：专业课课程代码：30222520面向专业：机械制造及其自动化专业实验名称：数控机床编程与操作实验编写单位：机械制造及其自动化系编写：罗红波、罗阳编写日期：2013年（每年修订）课程学时学分课程总学时：32学时课程总学分：2学分实验总学时：4学时实验总学分：×学分目录一、实验目的 2二、实验条件 2三、实验步骤 2四、数控编程基础 2五、FANUC 0MD数控铣床操作8六、FANUC 0TD数控车床操作12七、GSK928TA数控车床操作17实验报告23一、实验目的《数控技术》是一门讲述数控技术原理、数控编程技术以及数控机床操作技术的工程学科。

数控编程与机床操作实验教学有助于学生对课程教学重点内容的理解。

通过本实验，学生可以完整的演练从零件图、数控工艺分析、代码编制、程序调试的数控程序编制过程，同时可演练对刀、机床参数设定等数控机床操作技术，加深对现代数控机床编程与操作技术的认识，了解其工作过程和相关设计计算方法，初步掌握数控机床的编程与操作技术。

二、实验条件实验中学生可自由组合，1－3人一组，每组一套实验设备，分工协作完成实验。

要求根据实验项目中实验内容进行相关计算，绘制相关图表，填写实验报告。

实验报告式样及要求见附件。

实验设备包括：一台计算机（预装CIMCO EDIT、数控加工仿真系统等软件）三、实验步骤实验给定或由学生自行选择一个难度适中的车削类或铣削类零件，首先按照数控编程的方法、计算步骤，编制数控加工程序；然后选定数控机床，设定零件毛坯、刀具，在机床上完成零件与刀具的安装、对刀、机床参数设定、传入数控程序等操作，最后试切加工出该零件。

四、数控编程基础手工编程的步骤如下图4－1所示图4－1 数控编程步骤1. FANUC 数控铣床G 指令代码 分组意义 格式G00 01快速进给、定位 G00 X-- Y-- Z-- G01直线插补 G01 X-- Y-- Z-- G02圆弧插补CW （顺时针）XY 平面内的圆弧：⎭⎬⎫⎩⎨⎧--------------------------⎭⎬⎫⎩⎨⎧J I R Y X G G G 030217ZX 平面的圆弧：⎭⎬⎫⎩⎨⎧-------------------------⎭⎬⎫⎩⎨⎧K I R Z X G G G 030218YZ 平面的圆弧：⎭⎬⎫⎩⎨⎧-------------------------⎭⎬⎫⎩⎨⎧K J R Z Y G G G 030219G03圆弧插补CCW （逆时针）G04 00暂停G04 [P|X] 单位秒，增量状态单位毫秒，无参数状态表示停止G1517取消极坐标指令G15 取消极坐标方式G16极坐标指令Gxx Gyy G16 开始极坐标指令 G00 IP_ 极坐标指令Gxx ：极坐标指令的平面选择（G17，G18，G19） Gyy ：G90指定工件坐标系的零点为极坐标的原点 G91指定当前位置作为极坐标的原点IP ：指定极坐标系选择平面的轴地址及其值 第1轴：极坐标半径 第2轴：极角 G17 02XY 平面 G17选择XY 平面； G18选择XZ 平面； G19选择YZ 平面。

数控技术实验指导书数控实验室2002年3月实验一数控车床的调整、手工编程实验一、实验目的1、了解数控车床的组成、基本结构及。

2、了解数控车床的基本运动、加工对象及其用途。

3、了解数控车床操作面板各按键（CNC界面）的功用。

4、掌握数控车床的调整及加工前的准备工作。

5、掌握手工编程的指令及编程方法，并能够对给出零件图形进行编程。

6、掌握CNC系统的运行过程，加工出零件图形中指定的零件。

二、实验原理数控加工在制造业中占有非常重要的地位，数控机床是一种高效的自动化设备，它可以按照预先编制好的零件数控加工程序自动地对工件进行加工。

理想的加工程序不仅应能加工出符合图纸要求的合格零件，同时还应使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥。

以使数控机床安全可靠且高效地工作。

程序编制是数控加工的重要组成部分，加工的零件形状简单时，可以直接根据图纸用手工编写程序。

如果零件形状复杂和三坐标以上切削加工时就需要采用应用计算机的自动编程手法。

本实验通过数控车床GTC2E数控系统，用手工编程的方法对零件进行编程，调整GTC2E系统及机床，达到加工出所给零件图形的零件目的。

三、实验仪器CK6132数控车床12台, 80KBEPROM和80KBSRAM；320X240LCD液晶显示器；微机一台；卡尺等测量工具零件毛坯四、实验内容及步骤本数控车床主要由GTC2E系统及机床的控制面板的手动部分来操纵。

1、熟悉一下系统的界面和操作面板以及相关的功能按键。

2、输入编写好的零件加工程序。

3、进行系统的参数设置4、模拟仿真加工过程。

5、毛坯安装6、对刀7、加工7、加工和检验零件的精度。

五、实验报告思考题1、数控机床与普通机床在性能上有什么不同？2、数控机床为了保证达到高性能在结构上采取了那些措施？3、数控机床与普通机床相比较机构上有那些不同？4、数控车床传动系统与普通车床有什么区别？5、数控机床适合加工什么样的工件和多大的批量？6、数控机床开启后为什么要进行？7、数控车床的加工精度是由那些因素决定的？8、机床上工件的实际坐标系与程序中的坐标系是如何有机地联系起来的？9、 G00与G01指令有何不同？10、数控系统编程时应注意哪些问题？11、自己编一零件加工程序并画出工件坐标及刀路图。