数控技术实验报告(答案版)

数控技术实验报告

学院

班级

学号

姓名

成绩

井冈山大学机械系

2010年03月

注意事项

数控操作实验是数控技术课程的组成部分之一，对于培养学生理论联系实际和实际动手能力具有极其重要的作用。因此，要求每个学生做到：

一、每次实验前要认真预习，并在实验报告上填写好实验目的和所用

实验设备；

二、实验前，每人必须配合实验指导老师在实验室记录本上做好相关

记录；

三、实验中要遵守实验规则，爱护实验设备，仔细观察实验现象，认

真记录实验数据；

四、在实验结束离开实验室前，必须认真仔细清点整理实验仪器和实

验设备，经实验指导教师检查后后方可离开实验室；

五、实验结束后，要及时对实验数据进行整理、计算和分析，填写好

实验报告，并上交授课教师批阅。

实验一数控车床的认识

实验日期 2010 年 04 月 10 日

同组成员指导教师（签字）

一、实验目的

1．了解数控车削加工工件坐标的设定方法；

2．掌握数控车床操作面板上常用按键的功能；

3．掌握数控车床的基本操作方法。

二、实验设备（规格、型号）

1．CAK3675V数控车床；

2．CAK3275V数控车床；

3．Fanuc 0i-mate TC数控系统。

三、实验记录及数据处理

1. 熟悉Fanuc 0i前置刀架数控车床的操作面板，依次解释、、、、、

、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、等的功能。

依次的功能为：

按键功能按键功能

显示坐标位置。显示程序屏幕。

显示偏置/设置屏幕。取消键，用于删除最

后一个进入输入缓

存区的字符或符号。

输入键，用于输入工件偏移

值、刀具补偿值（纯数值），

如。

显示用户宏程序/图

形轨迹显示

替换键。插入键，输入指令

字、程序段，如。删除键。复位键，用于使CNC

复位或取消报警等。自动运行远程执行

编辑手动

MDI手动脉冲

单节手动脉冲

单节忽略

主轴正转、停止、反

转控制按钮

选择性停止循环启动

机械锁定循环停止

2．数控车削加工工件坐标系设定方法有哪些并作简述说明。

答：数控车床设置工件坐标系的方法有三种：

（1）使用刀具偏执功能设置工件原点，即直接使用Txxxx指令建立工件原点；

（2）使用G50指令建立工件原点，其格式为G50X_Z_；

（3）使用G54~G59中的一个指令设定工件原点，其编程格式为：G54/G55/G56/G57/G58/G59。

3．数控车床为什么要回零回零顺序是

答：回零的原因：

目前，大多数数控机床均采用增量式位置检测装置来做位置环反馈元件，当机床在断电状态时NC系统会失去对机床坐标系值的记忆，因此每次机床重新通电之初，必须手动操作返回机床参考点一次，恢复记忆，以便进行自动加工。

对于前置刀架的数控车床来说，为了防止刀具与尾座套筒的碰撞，回零时应该注意先对X轴回零，再对Z轴回零。

实验日期 2010 年 05 月 15 日

同组成员指导教师（签字）

一、实验目的

1．掌握Fanuc 0i数控车床的操作方法；

2．掌握基本的数控车床编程方法；

3．掌握数控车床的对刀方法。

二、实验仪器与设备

1．计算机；

2．数控加工仿真系统：Fanuc 0i标准平床身前置刀架数控车床。

三、实验内容简述

1. 手工编程与操作。从图1-1、1-2和1-3中任选其一，请编制数控车削加工程序（分别使用绝对值、增量值两种方式编程）。走刀量F自定，车斜面及倒棱时走刀量适当减小。

图1-1 图1-2 图1-3（1）根据零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线

答：以图1-1为例介绍。

工艺方案：端面加工→倒角→φ30的外圆→R15的圆弧→φ60的外圆。

其中，端面加工采用G94端面循环进行加工；外形粗加工采用G71复合循环，外形精

（2）选择机床设备

选用Fanuc 0i标准平床身前置刀架数控车床。

（3）选择刀具

假设仅选用95°偏刀进行所有加工。

（4）确定切削用量

考虑工件材料及其精度要求，设切深△d＝3，退刀量r＝1，△u＝，△w＝；粗加工的进给速度为1.2mm/r，主轴转速500r/min；精加工的进给速度为0.8mm/r，主轴转速

700r/min。

（5）确定工件坐标系、对刀点和换刀点

工件坐标原点设置在工件的右端面圆心位置处，对刀点和换刀点为（100,80）。

（6）以Fanuc 0i数控车床为例，按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单，并加以注释。

O1002;

T0101;

M03S500;

.; 对刀点、换刀点或程序起点

.; 端面加工的循环起始点

0F 端面加工

.; 外形粗加工循环起始点

.; 外形粗加工复合循环

0.25F50G 粗加工循环起始程序段

粗加工循环结束程序段

.;

T0101;

M03S700;

.;

G70P50Q130; 精加工循环

.;

M05;

M30; 程序结束

2．简述数控车床的对刀过程。

（1）在MDI键盘上点击键，再点击CRT软键[形状]，进入形状补偿参数设定界面；再点击CRT软键[操作]，进入形状补偿参数设定下一级界面，如图1-4所示。

（2）X轴原点的对刀：

①在手动工作模式下，即点击，进行轴向试切后，反方向退出。注意试切深

度应合适。

②停止主轴转动；测量试切之后的直径Φa，如Φ。

③在“〉”后输入：，再点击CRT软键[测量]，即可。

（3）Z轴原点的对刀：

①同样，在手动工作模式下，进行径向试切后，反方向退出。注意试切深度应合

适。

②在“〉”后输入：Z0，再点击CRT软键[测量]，即可。注意：如果工件坐标系

的原点设置在工件的左端面，则在“〉”后输入：Z L，L表示工件的长度值。（4）T0101补偿参数设置完毕，如图1-5所示。

图1-4 图1-5

3. “超程”是怎么回事在你手动或自动调整刀架位置时，有没有出现过超程现象怎么解除超程

答：“超程”是指机床工作台、刀架或主轴超出了它的形成范围。

一旦出现某一坐标轴方向上的“超程”，可以通过手动方式反方向移动相应的可移动部件，然后再按“Rest”键可以解除“超程”故障。

实验三数控铣床的认识

实验日期 2010 年 5 月 25 日

同组成员指导教师（签字）

一、实验目的

1．了解数控铣床的基本特点和机床坐标系；

2．熟悉FANUC 0i Mate 数控系统应用；

3．掌握数控铣床常规操作方法，重点学习数控铣床回零操作、手动对刀操作、工件坐标系设定、程序输入与编辑、自动加工等操作。

二、实验设备（规格、型号）

2．Fanuc 0i Mate数控系统。

三、实验记录及数据处理

1. 熟悉XKN型Fanuc 0i Mate数控铣床的操作面板，依次解释、、、

、、、、、、、

等的功能。

按钮名称功能说明

机床工作方式旋钮

回原点模式。当旋钮指向它时，机床处

于回零模式。注意：机床必须首先执行

回零操作，然后才可以运行。

自动运行模式。当旋钮指向它时，系统

进入自动加工模式。

或MDI模式。当旋钮指向它时，系统进入

MDI模式，可以手动输入程序并执行指

令。

手动模式。当旋钮指向它时，机床处于

手动模式，连续移动。

1／10／100／

1000／10000

增量模式。当旋钮指向它时，机床处于

增量工作模式。

编辑模式。当旋钮指向它时，系统进入

程序编辑状态。

主轴倍率修调

旋钮用于调节主轴旋转倍率。

进给倍率修调

旋钮用于调节运行时的进给速度倍率。

单段执行键此键在MDI方式或自动方式下生效。按一下该键，指示灯亮，单段执行生效。再按一下指示灯灭，单段执行取消。

外挂手脉有效键此键在手动或增量状态下生效。按一下该键，指示灯亮，手脉生效；再按一下，指示灯灭，手脉取消。

选择性暂停键按一下该键，指示灯亮，“M01”代码有效；再按一下，指示灯灭，M01功能取消。

程序跳转键按一下该键，指示灯亮，程序跳转生效；

再按一下，指示灯灭，程序跳转取消。

循环暂停键此键在MDI方式或自动方式下生效。在程序运行过程中，按下此键程序运行暂停。再按“循环启动键”恢复运行。

循环启动键此键在MDI方式或自动方式下生效。按下该键后，指示灯亮，加工程序开始执行。其余模式下使用无效。

主轴正转键此键在手动方式下生效。按一下该键，

指示灯亮，主轴正转。

主轴停转键此键在手动方式下生效。按一下该键，

主轴停止运转，同时键内的红灯亮。

主轴反转键

控制主轴反转。

2．数控铣削加工工件坐标系设定方法有哪些并作简述说明。

答：数控铣床设置工件坐标系的方法有两种：

（1）使用G92指令建立工件原点，其格式为G92X_Y_Z_；

（2使用G54~G59中的一个指令设定工件原点，其编程格式为：G54/G55/G56/G57/G58/G59。3．数控铣床为什么要回零回零顺序是

目前，大多数数控机床均采用增量式位置检测装置来做位置环反馈元件，当机床在断电状态时NC系统会失去对机床坐标系值的记忆，因此每次机床重新通电之初，必须手动操作返回机床参考点一次，恢复记忆，以便进行自动加工。

对于数控铣床来说，为了防止刀具与工件或夹具碰撞，回零时应该注意先对Z轴回零，再对X、Y轴回零。

实验四数控铣床编程与加工演示实验

实验日期 2010 年 5 月 28 日

一、实验目的

1．掌握Fanuc 0i数控铣床的操作方法；

2．掌握基本的数控铣削编程方法；

3．掌握数控铣床的对刀方法。

二、实验仪器与设备

1．计算机；

2．数控加工仿真系统：Fanuc 0i标准型数控铣床。

三、实验内容简述

1. 手工编程与操作。从图4-1和4-2 中任选其一，要求：

①图4-1毛坯上下表面已经过精加工，其直径为Φ80mm，长为50mm的棒料，试编写加工凸台的加工程序。

②图4-2毛坯为120X120，厚10mm，试编写内外轮廓的加工程序。

③使用刀具半径补偿指令编程，走刀量F自定。

图4-1 图4-2

（1）根据零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线

答：以图4-2为例介绍。

线方向2→3。内轮廓采用右刀补，4→5为切入段，6→4为切出段。外轮廓加工完毕取消左刀补，待刀具至4点，再建立右刀补。

（2）选择机床设备

选用Fanuc 0i标准型数控铣床。

（3）选择刀具

选用直径Φ10平底铣刀。

（4）确定切削用量

进给速度为100mm/min，主轴转速为1500r/min

（5）确定工件坐标系、对刀点和换刀点

工件原点设定位置如上图所示。对刀点和程序起点设置在（-50,-50,140）处。

（6）以Fanuc 0i数控铣床为例，按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单，并加以注释。

O4004;

41G 建立刀具半径左补偿

G02I0J40.; 整圆加工

40G.; 取消刀具半径补偿

G00Z2.;

X0Y15.;

G01Z-4.;

G42X0Y0D01; 建立刀具半径右补偿

40G 取消刀具半径补偿

G00Z100.;

M05;

M30; 程序结束

2．简述数控铣床的对刀过程。

答：X、Y轴工件原点的对刀，必须使用基准工具中的对刀棒或寻边器；而Z轴工件原点的对刀，必须使用所使用的刀具进行对刀。

（1）X轴的对刀：

① 将工件通过手动方式移到主轴附近。

② 寻找X轴向的第一个位置的机床坐标值（记为X1）

③ 寻找X轴向的第二个位置的机床坐标值（记为X2）：

④ 计算。第一个位置X1和第二个位置X2的中点坐标（记录为X0）。如X0＝(X1＋X2)/2＝。即工件坐标系X轴的原点所在的位置为-500。

（2）Y轴的对刀：方法类似X轴的对刀，沿Y轴方向找两个位置的坐标（Y1与Y2），然后计算两者的中点的坐标（记录Y0）。如Y0＝（Y1+Y2）／2＝（）／2＝-415。即工件坐标系Y轴的原点所在的位置为-415。

（3）Z轴原点的对刀：方法类似X轴的对刀，沿Z轴方向找Z轴原点的坐标值，如Z0

至此，工件坐标系原点在机床坐标系中的坐标值为（-500，-415，-408）。

（4）通过MDI方式，设置工件坐标原点参数，即完成刀具的对刀。

3. “超程”是怎么回事在你手动或自动调整刀架位置时，有没有出现过超程现象怎么解除超程

答：“超程”是指机床工作台、刀架或主轴超出了它的形成范围。

一旦出现某一坐标轴方向上的“超程”，可以通过手动方式反方向移动相应的可移动部件，然后再按“Rest”键可以解除“超程”故障。

实验五加工中心的认识

实验日期 2010 年 6 月 10 日

同组成员指导教师（签字）

一、实验目的

1．了解加工中心的结构、工作原理及工作方式；

2．掌握加工中心程序的结构与格式；

3．掌握加工中心的常用指令及编程规则。

二、实验设备（规格、型号）

1．VMC1000加工中心；

2．Fanuc 0i Mate数控系统。

三、实验记录及数据处理

1．试说明在使用机械手换刀的加工中心上，执行程序“T02M06”和“M06T02”有什么不同答：执行程序“T02M06”，是先选刀，再换刀；执行完后，使用T02刀具加工零件。而执行“M06T02”，是先换刀，再选刀；执行完后，刀具T02是为下一次换刀作好准备。

2．简述加工中心的对刀过程。

答：X 、Y 轴的对刀与铣床完全是一样的。由于加工中心上使用了多把刀具，所以所有刀具

Z 轴原点的对刀，稍有不同。首先，选择其中的一把刀具为基准刀具，通过基准刀具设置Z 轴工件原点，而将其他刀具与基准刀具的偏差值，通过刀具长度补偿设置到刀具长度补偿寄存器中，即可。

3．根据图5-1所示自动换刀过程分解图，简述加工中心实现自动换刀的过程，如何编制换刀程序

（h）

（g）

（f）

（e）

（d）

（c）

（a）

（a）主轴准停 （b）刀套下转90°（c）机械手转75°（d）机械手拔刀（e）交换刀具 （f）机械手插刀 （g）刀套上转90° （h）机械手逆转75°

图5-1 自动换刀过程分解图

（a ）主轴准停；（b ）刀套下转90°；（c ）机械手转75°；（d ）机械手拔刀； （e ）交换刀具；（f ）机械手插刀；（g ）刀套上转90°；（h ）机械手逆转75°

答：

根据图5-1所示。可知在上一工序加工完毕或初次运行加工程序时，根据选刀指令Txx 将待换刀具转到刀库的最下位置，同时主轴准停于换刀位置，如图5-1（a ）所示，当接到换刀指令M06后，其换刀过程依次如下：

① 刀库中选好的刀具的刀套4朝下旋转90°与主轴3平行，如图5-1（b ）所示； ② 机械手顺时针转75°，两手爪分别抓住刀库上和主轴3上的刀柄，如图5-1（c ）所示；

换，如图5-1（e）所示；

⑤机械手上升，分别把刀具插入主轴锥孔和刀套中，完成插入动作后，刀具的自动夹紧机构夹紧刀具，如图5-1（f）所示；

⑥刀套带动刀具向上翻转90°，同时，机械手逆转75°回到原始位置，如图5-1（g）、（h）所示为下一个选刀作准备。

根据实际情况，换刀程序可以按下面两种方法编制：

① TxxM06；

② M06Txx。

4．简述常见的加工中心刀库形式。

答：数控机床因结构形式、所需刀具数量、取刀方式等因素的差异，其刀库的形式也有所不同。常见的几种刀库形式有：

（1）直线式刀库；

（2）圆盘式刀库；

（3）大容量圆盘刀库；

（4）链式刀库；

（5）格子式刀库；

实验六 MasterCAM X自动编程

实验日期 2010 年 6 月 15 日

同组成员指导教师（签字）

一、实验目的

1．熟悉MasterCAM自动编程软件的界面；

2．掌握MasterCAM自动编程软件的基本操作方法；

二、实验设备（规格、型号）

1．计算机；

2．MasterCAM自动编程软件。

三、实验记录及数据处理

1．MasterCAM自动编程软件的启动方法及其主要功能模块。

答：正确安装MasterCAM X软件后，可以直接双击桌面上图标，即可正常启动。

MasterCAM X功能上分为CAD和CAM两部分，从产品模块上分为Design、Mill、Lathe 和Router四个功能模块，其中Design为CAD部分，而Mill、Lathe和Router为CAM部分，并且这三个模块本身都包含有完整的CAD模块。

2．利用MasterCAM自动编程软件完成图6-1所示连杆的造型，并进行刀具路径规划，生成加工程序。

图6-1

（1）简述连杆实体造型过程。