数  控  技  术

实  验  指  导  书

济南大学机械工程学院

2012.09

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（注：图 1(b)为图 1(a)的左视图）。

图 1(a)

图 1(b)

三、        实验器材

1.        计算机40台；

2.        YH-CNC数控仿真加工软件40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、  数控仿真加工规范操作步骤

1.    选择机床和数控系统；

2.    打开机床电源，点击开启按钮；

3.    旋起急停按钮；

4.    操作面板选择参考点按钮，然后按Z、X、Y顺序返回原点；

5.    定义毛坯

6.    选用夹具，并调整毛坯在夹具的位置；

7.    放置零件；

8.    选择刀具；

9.    编辑程序（手工输入或DNC输入）机床DNC传送-编辑-PROG-操作软键-滚动键向下翻页-READ-手动输入程序名-EXEC;

10.   对刀，设置G54-G59;

11.   设置刀具半径和/或长度补偿;

12.   单节试切;

13.   测量;

14.   修正错误;

15.   全速切削;

16.  测量。

六、              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  数控加工中心基本操作实验

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                       FANUC 0MC

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 FANUC SERIES-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。

编写下列程序，并输入数控装置，观察指令执行情况。

1）点位指令

编写程序名为O0001的数控程序，完成图1中快速定位运动。P点为刀具起点，刀具由P点快速至A点延时5秒后再运动到B点，在B点延时5秒后运动到C点，在C点延时5秒后返回P点。

2）直线插补指令

编写程序名为O0002的数控程序，完成图2中直线插补。P点为刀具起点，刀具由P点快速至A沿AB、BC、CA切削，再快速返回P点。

                                                             

                          

                           

            图1                                    图 2

3）圆弧插补指令

编写程序名为O0003的数控程序，完成图3所示封闭圆轨迹编程，设刀具起点为A点，逆时针圆弧插补，半径为200mm。

                                 

图3

4）辅助功能

编写程序名为O0004的数控程序，使机床主轴正转，延时10秒后停止。

5）编程实例

按照一给定数控程序，调试无误后，安装工件，实际操作加工，最后测试工件是否符合标准。要求根据数控程序，画出相应的零件加工图形，并标明相应的尺寸。

附页参考程序O0015。

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。

5. 按实验内容要求，编写程序，写出程序调试情况。

附编程实例参考程序:

%

O0015;

G90G40G80G49G54;

M03S360;

G00X30.Y-29.5F100;

M08;

G41G00X12.Y-29.5D01F100;

G00Z-17.3F100;

G01X-10.Y-29.5F10;

G01X-32.Y-29.5F20;

G02X-35.528Y-28.043R5.;

G03X-62.105Y-12.669R60.;

G03X-112.Y-6.R190.;

G01X-142.Y-6.;

G03X-142.Y-33.R13.5;

G01X-112.Y-33.;

G02X-65.965Y-39.636R163. ;

G02X-52.564Y-47.161R34.4 ;

G03X-32.Y-55.1R30.6;

G01X-10.Y-55.1 ;

G01X5.Y-55.1F10;

G40G00X30.Y-29.5F100;

G41G00X10.Y-29.5D02F100;

G01Z-17.3F50;

G01X-32.Y-29.5;

G02X-35.528Y-28.043R5.;

G03X-62.105Y-12.669R60.;

G03X-112.Y-6.R190.;

G01X-142.Y-6.;

G03X-142.Y-33.R13.5;

G01X-112.Y-33.;

G02X-65.965Y-39.636R163.;

G02X-52.564Y-47.161R34.4;

G03X-32.Y-55.1R30.6;

G01X5.Y-55.1;

G40;

M09;

G00Z300.;

G00Y371.;

M30;

%

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；

附录 一  实验一仿真程序

O0001

G91 G28 Z0.           (主轴回到换刀点)

T01 M06               (换刀 T01=D50 )

G90 G54               (G54 = -300.0 -215.0 -429.0)

M03 S500

    Z100.              (到达安全高度)

    X-130. Y0.          (到达下刀点)

G00 Z-15.0 F50          (下刀)

G41 G01 X-100. Y0. F100 D01

(半径补偿 D01=25)

G01 X-68.301 Y18.301    (到达1点)

    X18.301 Y68.301     (到达2点)

    X68.301 Y-18.301    (到达3点)

    X-18.301 Y-68.301   (到达4点)

    X-68.301 Y18.301    (到达1点)

    X-100. Y73.205      (切向切出)

G40 G01 X-100. Y0.      (取消半径补偿)

G00 Z-5.0               (抬刀至Z-5.0)

G41 G01 X-100. Y-50. F100 D01(半径补偿 D01=25)

G03 X-50. Y0. R50.         (切向切入)

G02 X-50. Y0. I50. J0.       (加工圆柱凸台)

G03 X-100. Y50. R50.       (切向切出)

G40 G01 X-100. Y0.        (取消半径补偿)

G00 Z300.                (抬刀)

M30                     (程序结束)

 

第二篇：数控实习报告

数控机床是人类进行生产劳动的重要工具，也是社会生产力发展水平的重要标志，数控车床和数控铣床是数字程序控制车铣床的简称，它集通用性好的万能型车床、加工精度高的精密型车床和加工效率高的专用型车床的特点于一身，是国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床，也是是一种通过数字信息，控制机床按给定的运动轨迹，进行自动加工的机电一体化的加工装备，经过半个世纪的发展，数控机床已是现代制造业的重要标志之一，在我国制造业中，数控机床的应用也越来越广泛，是一个企业综合实力的体现。

时光如流水，两周的时间转眼即逝，这次暑期实习给我的体会是：

1.通过这次实习我们了解了现代数控机床的生产方式和工艺过程。熟悉了一些材料的成形方法和主要机械加工方法及其所用主要设备的工作原理和典型结

构、工夹量具的使用以及安全操作技术。了解了数控机床方面的知识和新工艺、新技术、新设备在机床生产上的应用。

2.在数控机床的生产装配以及调试上，具有初步的独立操作技能。

3.在了解、熟悉和掌握一定的数控机床的基础知识和操作技能过程中，培养、提高和加强了我的动手能力、创新意识和创新能力。

4.这次实习，让我们明白做事要认真小心细致，不得有半点马虎。同时也培养了我们坚强不屈的本质，不到最后一秒决不放弃的毅力！

5.培养和锻炼了劳动观点、质量和经济观念，强化遵守劳动纪律、遵守安全技术规则和爱护国家财产的自觉性，提高了我们的整体综合素质。

一、实习意义和目的：通过实习，使学生在学完数控技术等相关理论课程的同时，熟练操作数控机床，熟练数控机床的日常维护及常见的故障的判断和处理，进一步掌握数控程序的编程的方法，以便能够系统、完整的掌握数控技术，更快更好的适应机械专业的发展和需要。

二、实习内容与要求：1、 通过数控加工工艺规程的设计，使学生熟练掌握数控加工工艺要求及加工工艺的设计。

2、通过斯沃数控仿真软件，熟练数控机床的操作界面、刀具定义、编程坐标系的设定和对刀，能熟练编制车削和铣削的加工程序。

3、通过对数控车床的操作，提高一般轴类零件工艺分析及程序编制的能力，掌握数控车床的操作过程及常用测量工具的使用。

4、通过对数控铣削加工中心的操作，提高一般铣削类零件的工艺分析及程序编制能力，掌握加工中心的操作过程及常用测量工具的使用。

5、通过对数控车、铣试验台的实习，使学生掌握和了解数控原理知识，包括控制器原理，伺服驱动原理、反馈原理等；学会数控系统的维护及常见的故障排除。

三、实习设备、器件及工具：斯沃数控仿真软件、CAK3675数控车床5台，永进数控铣削加工中心一台，德西数控车，数控铣削试验台一台、游标卡尺等量具，装夹工具，直径50mm的PVC棒料，铝锭。

四、实习内容

1、数控车削实习

（1）程序及零件图见后、附图。

（2）加工工艺分析：

1)技术要求。

如图所示，通过调用子程序进行循环加工，毛皮棒料：Φ50×200 材料：08F低碳钢

每次背吃刀深度为2mm。

2)加工工艺的确定。

①装夹定位的确定：三爪卡盘夹紧定位，工件前端，面距卡爪端面距离40mm。 ②加工工艺路线的确定。

第一个程序：

工艺路线：锻（毛皮）→热处理→车右端面→粗车循环车外圆→精车循环车外圆

第二个程序：

工艺路线：锻（毛皮）→热处理→车右端面→粗车循环车外圆→精车循环车外圆→车退刀槽→切削循环车外螺纹

第三个程序：

工艺路线：锻（毛皮）→热处理→车右端面→钻孔→粗车循环镗孔→精车循环镗孔

③加工刀具的确定：

第一个程序：

外圆端面车刀。(1和2程序 外圆刀具主角55，刀具材质为高速钢)。 第二个程序：外圆刀、割刀、螺纹刀。

第三个程序：钻刀、镗刀。

④切削用量：主轴转速600r／min，进给速度250mm／min。

2、数控机床电器实习

（1）认识数控车、数控铣机床的结构、工件原理。

（2）机床常见故障的诊断和排除。

（3）在西门子数控操作系统上进行简单的编程和加工。

3、数控车床加工将程序输入数控车床进行实际加工。使我们熟练掌握了数控车床的操作。

实习报告总结：实习，就是把所学的理论知识，运用到客观实际中去，使自己所学的理论知识有用武之地。只学不实践，所学的就等于零,理论应该与实践相结合.另一方面，实践可为以后找工作打基础.通过这段时间的实习，学到一些

在学校里学不到的东西。因为环境的不同，接触的人与事不同，从中所学的东西自然就不一样了。要学会从实践中学习，从学习中实践.而且在中国的经济飞速发展，又加入了世贸，国内外经济日趋变化，每天都不断有新的东西涌现，在拥有了越来越多的机会的同时，也有了更多的挑战，中国的经济越和外面接轨，对于人才的要求就会越来越高，我们不只要学好学校里所学到的知识，还要不断从生活中，实践中学其他知识，不断地从各方面武装自已，才能在竞争中突出自已，表现自已。为期一个月的实习结束了，短短的一个月让我对数控系统有了更全面的认识，对数控有了更深的了解，经过这次实习，我们熟练的掌握了数控程序的编程和数控加工的操作，收获颇多。例如：① 通过这次实习我们了解了现代机械制造工业的生产方式和工艺过程。熟悉工程材料主要成形方法和主要机械加工方法及其所用主要设备的工作原理和典型结构、工夹量具的使用以及安全操作技术。了解机械制造工艺知识和新工艺、新技术、新设备在机械制造中的应用。② 在工程材料主要成形加工方法和主要机械加工方法上，具有初步的独立操作技能。③ 在了解、熟悉和掌握一定的工程基础知识和操作技能过程中，培养、提高和加强了我们的工程实践能力、创新意识和创新能力。④ 这次实习，让我们明白做事要认真小心细致，不得有半点马虎。同时也培养了我们坚强不屈的本质，不到最后一秒决不放弃的毅力！⑤培养和锻炼了劳动观点、质量和经济观念，强化遵守劳动纪律、遵守安全技术规则和爱护国家财产的自觉性，提高了我们的整体综合素质。⑥ 在整个实习过程中，老师对我们的纪律要求非常严格，制订了学生实习守则，同时加强清理机床场地、遵守各工种的安全操作规程等要求，对学生的综合工程素质培养起到了较好的促进作用。

在实习过程中,老师耐心地给我们讲解数控软件上面每个指令的使用，在老师的指导下，我们很快就上手了，踏入了数控这个门槛，还适当地给我们布置些作业，我们也积极认真地对待，认真完成每一次老师布置下来的任务。在完成任务之余，我们还发挥自己的想象空间，自己尝试着车一些自己想要有图案零件，效果还不错。课本上学的知识都是最基本的知识，不管现实情况怎样变化，抓住了最基本的就可以以不变应万变。如今有不少学生实习时都觉得课堂上学的知识用不上，出现挫折感，可我觉得，要是没有书本知识作铺垫，又哪应付瞬

息万变的社会呢？经过这次实习，虽然时间很短，可我学到的却是我一个学期在学校难以了解的。就比如何与同事们相处，相信人际关系是现今不少大学生刚踏出社会遇到的一大难题，于是在实习时我便有意观察前辈们是如何和同事以及上级相处的，而自己也尽量虚心求教。要搞好人际关系并不仅仅限于本部门，还要跟别的部门例如市场部的同事相处好，那工作起来的效率才高，人们所说的“和气生财”在我们的日常工作中也是不无道理的。而且在工作中常与前辈们聊聊天不仅可以放松一下神经，而且可以学到不少工作以外的事情，尽管许多情况我们不一定遇到，可有所了解做到心中有底，也算是此次实习的其中一个目的了。很快我们就要步入社会，面临就业了，就业单位不会像老师那样点点滴滴细致入微地把要做的工作告诉我们，更多的是需要我们自己去观察、学习。不具备这项能力就难以胜任未来的挑战。随着科学的迅猛发展，新技术的广泛应用，会有很多领域是我们未曾接触过的，只有敢于去尝试才能有所突破，有所创新。就像我在实习中接触到的零件的加工，虽然它的危险性很大，但是要亲自去操作而且要作出成品，这样就锻炼了我敢于尝试的勇气。