数控技术实验指导书16版.docx
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数控技术实验指导书16版
数控技术
实验指导书
济南大学机械工程学院
2016.09
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FANUC0MC
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FANUCSERIES-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
G91G28Z0.（主轴回到换刀点）
T01M06（换刀T01=D50）
G90G54（G54=-300.0-215.0-429.0）
M03S500
Z100.（到达安全高度）
X-130.Y0.（到达下刀点）
G00Z-15.0F50（下刀）
G41G01X-100.Y0.F100D01
（半径补偿D01=25）
G01X-68.301Y18.301（到达1点）
X18.301Y68.301（到达2点）
X68.301Y-18.301（到达3点）
X-18.301Y-68.301（到达4点）
X-68.301Y18.301（到达1点）
X-100.Y73.205（切向切出）
G40G01X-100.Y0.（取消半径补偿）
G00Z-5.0（抬刀至Z-5.0）
G41G01X-100.Y-50.F100D01（半径补偿D01=25）
G03X-50.Y0.R50.（切向切入）
G02X-50.Y0.I50.J0.（加工圆柱凸台）
G03X-100.Y50.R50.（切向切出）
G40G01X-100.Y0.（取消半径补偿）
G00Z300.（抬刀）
M30（程序结束）
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