《数控编程与工艺》实验指导书.docx
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《数控编程与工艺》实验指导书
《数控编程与工艺》实验指导书
主编：
李科达、胡周玲
主审：
吴明友
广东机电职业技术学院
前言
本实验指导书适用于数控类专业，是《数控编程与工艺》课程的配套用实验指导书。
为了使学生更好地掌握好数控程序指令及相关的工艺知识，本课程主要采用计算机仿真实验。
数控车、铣采用托普OpenSoftCNC仿真软件，电火花线切割采用CAXA线切割软件。
本实验指导书提供了大量的练习题，并不依赖与某个计算机仿真软件，适合于学生练习。
目录
实验项目1数控仿真系统操作练习………………………………………1
实验项目2基本编程指令的使用…………………………………………1
实验项目3刀具半径补偿编程指令的使用……………………………1
实验项目4数控车床基本编程指令的使用………………………………1
实验项目5外圆切削固定循环编程指令的使用……………………………1
实验项目6数控车床程序指令综合使用…………………………1
实验项目7数控铣床基本编程指令的使用…………………………………1
实验项目8镜像功能编程指令的使用……………………………………1
实验项目9孔加工固定循环编程指令的使用……………………………1
实验项目10用户宏功能编程指令的使用………………………………1
实验项目11数控铣床程序指令综合使用……………………………1
实验项目12CAXA线切割系统指令………………………………………1
实验项目13数控电火花线切割机床的使用………………………………1
实验项目1数控仿真系统操作练习
一、项目编号：
二、实验课时：
1课时
三、主要内容及目的
（1）熟悉数控仿真系统的菜单。
（2）掌握在数控仿真系统进行程序编辑、编译、管理的方法。
（3）掌握在数控仿真系统进行程序仿真操作的方法。
四、托普OpensoftCNC仿真系统的使用方法
（一）程序管理
在程序管理界面下，您可以进行有关数控加工程序文件的各种操作，如读入程序、查错编译以及程序编辑等。
其中最主要的功能是程序编辑。
切换至程序管理界面：
1、读入程序
功能：
打开一个数控加工程序文件。
操作：
切换至自动方式界面。
点击读入程序按钮，主工作区显示读入程序界面，子功能按钮栏包括确定选择和取消操作按钮。
找到需要载入的CNC和NC文件，用鼠标双击资源分配表中的该文件名或点击该文件名后，再点击确定选择按钮，系统载入该CNC和NC文件并自动返回至自动方式界面，辅助工作区中显示载入的程序内容。
点击取消操作按钮，系统不载入程序文件并自动返回至自动方式界面。
2、查错编译
功能：
检查当前的数控加工程序是否存在错误，并将正确的程序文件编译成可直接用于插补的代码。
操作：
点击自动方式界面的查错编译按钮，系统自动执行加工程序文件的查错编译功能，状态提示栏显示查错编译结果。
l 编译成功信息，程序文件没有语法错误。
l 其它错误提示信息，程序文件有语法错误，出错行及出错内容被红色显示。
说明：
如果程序文件编译成功，系统将显示加工程序的轨迹图形（在图形方式下）以供查看。
对于存在错误的程序文件，您必须先切换至在程序管理界面，并下按照提示信息进行修改后重新查错编译，直到编译成功。
系统的查错编译功能仅能发现程序文件中存在的语法错误，而不能发现逻辑错误，所以我们建议您在正式加工零件之前，在模拟仿真界面下，进行模拟加工，来发现程序文件的逻辑错误。
3、新建程序
功能：
新建零件程序。
操作：
点击新建程序按钮，出现如图所示界面，工作区被清空，接下来您就可以开始编辑一个缺省文件名为“NONAME.CNC”的零件程序。
程序编辑完毕后，点击程序存盘或程序另存按钮，保存当前编辑的程序。
如果在未保存当前编辑的程序的情况下，退出系统或点击读入程序、新建程序按钮，将出现对话框。
点击确定按钮，程序另存。
点击否（N），则程序不存盘。
点击取消按钮，则返回程序编辑。
4、程序存盘
功能：
保存当前被编辑的数控加工程序文件。
操作：
点击程序存盘按钮。
首先确定该文件保存的目标目录。
用鼠标双击资源分配表中的目标目录或点击该目录后，再点击确定选择按钮将其展开。
在存盘文件名编辑框中输入文件名，文件名由名称和后缀名构成，名称可以由任意字符构成，如汉字、字母、数字、下划线等，字符长度不限，但应该具有一定的意义。
后缀名只能为CNC或NC。
点击确定操作按钮，该程序文件保存在目标目录下。
点击取消操作按钮，不保存文件，返回编辑的程序。
5、程序另存
功能：
当前编辑的零件程序更名后存为另外一个文件，相当于复制程序。
操作：
点击程序另存按钮，出现程序存盘界面，操作方法与程序存盘中保存新建程序相同。
6、程序编辑
程序编辑用于编辑新的数控加工程序或对已有的数控加工程序进行修改。
将输入焦点设在程序编辑区后就可以进行程序编辑。
编辑操作采用通用的Windows方式。
在输入过程中，编辑器会自动将输入的指令代码变成大写以便系统识别。
每一行“；”符号后的输入为注释，注释显示为绿色字体。
编辑时，程序信息区中的“行”、“列”框显示当前光标所处的位置。
在程序管理界面下，您可以使用下表所示的快捷方式：
快捷方式
功能描述
Ctrl+C
复制程序段
Ctrl+F
查找替换
Ctrl+N
新建程序
Ctrl+O
读入程序
Ctrl+S
程序存盘
Ctrl+V
粘贴程序段
Ctrl+X
剪切程序段
Ctrl+Z
撤消上一次的操作
7、代码查询
代码查询为了方便用户编程，可查询各种编程指令（G功能和M功能）。
若需了解该指令的详细用法和格式，可在选定一条编程指令后，点击<详细信息>按钮，或双击一条编程指令，得到该指令的帮助信息。
点击<关闭帮助>按钮，关闭帮助信息显示。
8、查找替换
功能：
按指定内容在当前程序文件中进行查找和替换。
操作：
点击查找替换按钮，弹出查找替换对话框。
查找的操作步骤如下：
（1）在编辑框中输入查找内容，点击查找按钮。
（2）系统从当前光标位置开始向下自动搜索程序文件中匹配的内容，若有则将光标停留在首个匹配的程序段上；若没有则在信息提示框中显示没有找到匹配的内容的信息。
（3）重复点击查找按钮，光标由上至下依次停留在匹配的程序段上。
（4）搜索完毕后，光标停留在最后一个匹配的程序段上。
在信息提示栏中显示系统已完成查找信息。
（二）模拟仿真
在自动加工中，我们曾提到查错编译只能发现数控加工程序的语法错误，对程序设计上的逻辑思维错误则需要通过模拟仿真来检查。
模拟仿真是一种空运行加工模式，仅对加工过程进行真实地模拟和再现，而并不实际控制机床任何运动。
OpenSoftCNC提供了采用OpenGL标准的三维实体仿真功能，可以逼真地查看零件切削过程，达到与MasterCAM等专业仿真软件相同的效果，同时可以在仿真过程中进行旋转、缩放、移动等其他软件所不具备的动态控制。
1、切换至模拟仿真界面。
●工作区由主工作区和辅助工作区构成，主工作区以图形方式显示加工过程；辅助工作区显示数控程序名称、路径、当前执行的行号、进度已经程序内容或当前加工信息。
●信息区包括坐标区、控制区和彷真设置，坐标区以绝对坐标方式显示加工过程；控制区用于设置显示参数和加工参数。
●子功能按钮栏包括包括读入程序、查错编译、3D方式、连续模式、单步模式、跳行选段、程序内容、加工信息及帮助操作按钮。
点击连续模式按钮，系统将自动执行加工程序直到程序结束。
点击单步模式按钮，系统每一次加工只执行一行加工程序代码，当前一个程序段执行完毕后，系统处于进给保持状态，需要按压循环启动按键启动下一程序段执行。
点击跳行选段按钮，系统将从操作者选择的当前程序段自动执行加工程序直到程序结束。
点击程序内容按钮，辅助工作区显示载入系统的加工程序的内容
点击加工信息按钮，辅助工作区显示当前正在执行的指令和加工执行的时间等信息。
●控制面板内的加工控制按键对仿真进行控制。
2、仿真设置
功能：
为了更好地观察加工过程，在仿真前需要进行相应的参数设置。
就如同在启动零件程序之前，必须调整好系统和机床一样。
操作：
点击仿真设置按钮，弹出仿真参数设置对话框。
参数包括刀具、工件和起刀点。
击仿真参数设置对话框的确定按钮，保存对参数的修改；点击取消按钮，放弃对参数的修改，返回模拟仿真界面。
提示：
起刀点的X、Z相对于工件表面中心。
3、控制区
功能：
在模拟仿真的过程中，您能在控制区中进行多项控制操作，见图。
● 调整加工速度、图形比例和光照强度
●旋转和移动工件
操作：
加工速度的调整方法为拖动滑块在轨道中移动。
● 滑块右移，提高加工速度。
● 滑块左移，降低加工速度。
您也可以点击轨道中某个位置，使滑块运动到指定位置，或者在点击轨道后，按压键盘的方向键进行加工速度的调整。
按上述方法调整光照、比例。
旋转工件的方法为拖动滑块在圆形轨道中移动，使工件绕指定坐标轴旋转。
● 滑块顺时针转动，工件绕指定坐标轴顺时针旋转。
●滑块逆时针转动，工件绕指定坐标轴逆时针旋转。
点击控制区中方向按钮，移动工件
您也可以点击主工作区中任意位置，按住鼠标左键不放，待光标变成小手形状，拖动工件在主工作区中移动，释放鼠标左键后，光标恢复原状。
4、3D方式
主工作区显示对加工过程的三维实体仿真，在启动运行前和/或运行过程中，用户可在模拟仿真控制区中，进行控制、刀具、工件、颜色的操作，以达到最佳的模拟速度和最佳的模拟显示效果。
5、程序内容/加工信息
功能：
设置辅助工作区的信息显示方式，包括程序内容和加工信息。
操作：
点击按钮，辅助工作区显示载入系统的加工程序的内容，因区域限制，只能显示几行程序段，您可以点击位于辅助工作区右侧的垂直滚动条的上下箭头或拖动滑块来查看其它程序段，若加工程序已启动执行，则光标始终定位于当前正在执行的程序段上。
点击按钮，辅助工作区显示当前正在执行的指令和加工执行的时间等信息见图。
● 程序指令内容：
显示当前正在执行的程序指令内容。
● 程序执行时间：
该程序执行所需的总时间。
●程序启动时间：
该程序启动执行的时间。
● 已经执行时间：
从程序开始启动到现在已经执行的时间。
● 预计结束时间：
预计执行结束的时间。
说明：
程序内容和加工信息可以在任意时刻切换。
加工信息中的程序执行时间是程序预计的执行时间，当对程序进行查错编译后由系统给出。
如果您认为查看程序内容不太方便，您可以在加工开始前，切换至程序管理界面进行查看，但不能加工过程中进行切换。
6、加工控制按键
循环启动
进给保持
停止运动
限位禁止
（1）循环启动按键
功能：
启动数控加工程序自动运行。
操作：
在自动方式界面下，按压循环启动按键使系统按设定运动模式从当前程序段执行加工程序，或退出进给保持状态，继续运行加工程序，参见自动方式。
（2）进给保持按键
功能：
暂停数控加工程序的自动运行，以便进行相关的手动调整。
操作：
在自动方式加工过程中，必要时按压进给保持按键暂停运行加工程序，系统将锁定各坐标轴的进给，保存断点信息，进入进给保持状态。
按压循环启动按键，解除进给保持状态，系统从断点处继续运行加工程序，参见自动方式。
（3）运行停止按键
功能：
终止数控加工程序的自动运行或在回零控制、增量操作方式下停止坐标轴的运动。
操作：
在自动方式加工过程中，按压运行停止按键，系统将立即终止运行加工程序，与进给保持不同，按压循环启动按键后，程序不能从断点处继续运行，而是从程序开始处重新加工运行。
参见自动方式。
（4）限位禁止按键
功能：
暂时使机床软硬限位失效，解除限位状态。
操作：
在自动加工过程中，坐标轴因限位而运动失效后，您应该先将界面切换至手摇脉冲或点动控制，然后按压限位失效按键不放，并同时摇动手脉或按压点动控制按键使该轴反向运行一段距离以解除限位状态，参见自动方式。
当松开此键后，系统恢复限位使能控制。
五、实验场地与器材
（1）实验场地：
计算机辅助设计与制造实验室。
（2）软件：
托普OpenSoftCNC。
六、操作步骤及工作要点
1．熟悉数控仿真软件的菜单
（1）数控程序的打开、编辑、存盘。
（2）数控程序的编译及查错。
（3）数控仿真系统的帮助及G代码、M代码的查询。
2．数控仿真系统的仿真操作
（1）工件尺寸的设定，工件坐标系的设定。
（2）自行选取课本一例题完成数控程序加工仿真的执行。
七、考核要求
（1）数控仿真系统菜单操作的熟练程度。
（2）在规定时间内完成加工仿真。
八、思考题
结合G92指令解释如何建立工件加工坐标系
九、参考文献
1、托普OpenSoftCNC软件使用说明书
2、数控机床加工程序编制/顾京主编.-北京:
机械工业出版社,2003.8
《数控工艺与编程》实验报告书
班级：
姓名：
学号：
课程名称
数控工艺与编程
实验项目
数控仿真系统操作练习
实验项目类型
验
证
演示
综合
设计
其他
指导教师
成绩
√
一、实验目的
二、实验思考题
三、操作记录
1、对菜单的熟悉程度：
熟练（）一般（）生疏（）
2、仿真加工完成情况：
完成（）需老师提示才能完成（）无法完成（）
教师签名
年月日
实验项目2基本编程指令的使用
一、项目编号：
二、实验课时：
3课时
三、主要内容及目的
（1）进一步熟悉数控仿真软件的操作。
（2）熟练掌握数控程序基本指令的使用方法。
四、实验场地与器材
（1）实验场地：
计算机辅助设计与制造实验室。
（2）软件：
托普OpenSoftCNC。
五、操作步骤及工作要点
1．G92、G90、G91指令的使用
2．G01、G02、G03指令的使用
六、考核要求
（1）完成指定图形数控程序的编制工作。
（2）完成指定图形数控程序的加工仿真操作。
七、思考题
使用G92指令建立工件坐标系应该注意的问题？
八、参考文献
1、托普OpenSoftCNC软件使用说明书
2、数控机床加工程序编制/顾京主编.-北京:
机械工业出版社,2003.8
《数控工艺与编程》实验报告书
班级：
姓名：
学号：
课程名称
数控工艺与编程
实验项目
基本编程指令的使用
实验项目类型
验
证
演示
综合
设计
其他
指导教师
成绩
√
编程要求与提示
直线插补G01练习
1、立铣刀直径φ=10mm
2、编写完整的程序
练习用图
程序清单
教师签名：
年月日
《数控工艺与编程》实验报告书
班级：
姓名：
学号：
课程名称
数控工艺与编程
实验项目
基本编程指令的使用
实验项目类型
验
证
演示
综合
设计
其他
指导教师
成绩
√
编程要求与提示
圆弧插补G02、G03的使用
1、不考虑刀具实际尺寸
2、分别从A→D，D→A编写程序
3、采用指定圆心坐标（I、J、K坐标）和指定半径两种方式编写程序。
练习用图
程序清单
（可另附纸）
教师签名：
年月日
《数控工艺与编程》实验报告书
班级：
姓名：
学号：
课程名称
数控工艺与编程
实验项目
基本编程指令的使用
实验项目类型
验
证
演示
综合
设计
其他
指导教师
成绩
√
编程要求与提示
绝对坐标与增量坐标指令的使用
不考虑刀具尺寸，分别用绝对坐标（G90）和增量方式（G91）和混合坐标（X、Y、Z、U、V、W）三种方式编写程序。
练习用图
程序清单
（可另附纸）
教师签名：
年月日
实验项目3刀具半径补偿编程指令的使用
一、项目编号：
二、实验课时：
2课时
三、主要内容及目的
熟练掌握刀具半径补偿编程指令的使用方法。
四、实验场地与器材
（1）实验场地：
计算机辅助设计与制造实验室。
（2）软件：
托普OpenSoftCNC。
五、操作步骤及工作要点
G41、G42、G40指令的使用
六、考核要求
（1）完成指定图形数控程序的编制工作。
（2）完成指定图形数控程序的加工仿真操作。
七、思考题
使用刀具半径补偿编程指令在切入、切出工件时应该注意的问题？
八、参考文献
1、托普OpenSoftCNC软件使用说明书
2、数控机床加工程序编制/顾京主编.-北京:
机械工业出版社,2003.8
《数控工艺与编程》实验报告书
班级：
姓名：
学号：
课程名称
数控工艺与编程
实验项目
刀具半径补偿编程指令的使用
实验项目类型
验
证
演示
综合
设计
其他
指导教师
成绩
√
编程要求与提示
刀具半径插补G41、G42、G40指令的使用
刀具半径为12mm，注意起刀点的选择，注意刀具切入、切出工件的轨迹。
练习用图
程序清单
（可另附纸）
教师签名：
年月日
《数控工艺与编程》实验报告书
班级：
姓名：
学号：
课程名称
数控工艺与编程
实验项目
刀具半径补偿编程指令的使用
实验项目类型
验
证
演示
综合
设计
其他
指导教师
成绩
√
编程要求与提示
刀具半径插补G41、G42、G40指令的使用
刀具半径为12mm，注意起刀点的选择，注意刀具切入、切出工件的轨迹。
练习用图
程序清单
（可另附纸）
教师签名：
年月日
实验项目4数控车床基本编程指令的使用
一、项目编号：
二、实验课时：
2课时
三、主要内容及目的
（1）熟悉托普OpenSoftCNC车削教学软件
（2）熟练掌握数控车床基本编程指令的使用方法。
四、实验场地与器材
（1）实验场地：
计算机辅助设计与制造实验室。
（2）软件：
托普OpenSoftCNC。
五、操作步骤及工作要点
1．工件尺寸的设定，工件坐标系的设定。
2．完成数控程序加工仿真的执行。
六、考核要求
（1）完成指定图形数控程序的编制工作。
（2）完成指定图形数控程序的加工仿真操作。
七、思考题
数控车床对刀（试切法）是如何操作？
八、参考文献
1、托普OpenSoftCNC软件使用说明书
2、数控机床加工程序编制/顾京主编.-北京:
机械工业出版社,2003.8
《数控工艺与编程》实验报告书
班级：
姓名：
学号：
课程名称
数控工艺与编程
实验项目
数控车床基本编程指令的使用
实验项目类型
验
证
演示
综合
设计
其他
指导教师
成绩
√
编程要求与提示
编写下图精加工程序，不考虑刀尖圆弧补偿。
练习用图
程序清单
（可另附纸）
教师签名：
年月日
《数控工艺与编程》实验报告书
班级：
姓名：
学号：
课程名称
数控工艺与编程
实验项目
数控车床基本编程指令的使用
实验项目类型
验
证
演示
综合
设计
其他
指导教师
成绩
√
编程要求与提示
编写下图精加工程序，不考虑刀尖圆弧补偿。
练习用图
程序清单
（可另附纸）
教师签名：
年月日
实验项目5外圆切削固定循环编程指令的使用
一、项目编号：
二、实验课时：
2课时
三、主要内容及目的
掌握外圆切削固定循环编程指令的使用。
四、实验场地与器材
（1）实验场地：
计算机辅助设计与制造实验室。
（2）软件：
托普OpenSoftCNC。
五、G功能的解释:
（1）G71
功能：
G71适于粗车圆柱毛坯外径和圆筒毛坯内径。
指令格式：
G71U_R_X_Z_P_；
说明：
代码
含义
功能
U
径向即X向进给量
指定每次循环加工时径向进给量
R
退刀量
指定每次循环加工结束后的退刀量
X，Z
X，Z向的精加工余量
指定粗加工完毕后X，Z方向的精加工余量
P
子程序号
指定描述最终轮廓轨迹的子程序号
（2）G72
功能：
指令G72适用于圆柱棒料毛坯端面方向的粗车。
指令格式：
G71W_R_X_Z_P_；
说明：
代码
含义
功能
W
轴向即Z向进给量
指定每次循环加工时轴向进给量
R
退刀量
指定每次循环加工结束后的退刀量
X，Z
X，Z向的精加工余量
指定粗加工完毕后X，Z方向的精加工余量
P
子程序号
指定描述最终轮廓轨迹的子程序号
（2）G73
功能：
指令G73适用于锻件、铸件等毛坯轮廓形状与工件轮廓形状比较接近的粗车。
指令格式：
G73U_W_X_Z_L_P_P_；
说明：
代码
含义
功能
U
X向缓冲距离
指定X向粗车的余量
W
Z向缓冲距离
指定Z向粗车的余量
X，Z
X，Z向的精加工余量
指定粗加工完毕后X，Z方向的精加工余量
L
循环次数
指定程序段循环次数
P，P
程序段号
指定被调用程序段的起始行号和结束行号
六、考核要求
（1）完成指定图形数控程序的编制工作。
（2）完成指定图形数控程序的加工仿真操作。
七、思考题
如何根据毛坯的形式和形状选择合适的G功能指令?
八、参考文献
1、托普OpenSoftCNC软件使用说明书
2、数控机床加工程序编制/顾京主编.-北京:
机械工业出版社,2003.8
《数控工艺与编程》实验报告书
班级：
姓名：
学号：
课程名称
数控工艺与编程
实验
项目
外圆切削固定循环编程指令的使用
实验项目类型
验
证
演示
综合
设计
其他
指导教师
成绩
√
编程要求与提示
将课本的例题用托普系统指令改写
练习用图
程序清单可另附纸
教师签名：
年月日
《数控工艺与编程》实验报告书
班级：
姓名：
学号：
课程名称
数控工艺与编程
实验
项目
外圆切削固定循环编程指令的使用
实验项目类型
验
证
演示
综合
设计
其他
指导教师
成绩
√
编程要求与提示
将课本的例题用托普系统指令改写
练习用图
程序清单可另附纸
教师签名：
年月日
《数控工艺与编程》实验报告书
班级：
姓名：
学号：
课程名称
数控工艺与编程
实验
项目
外圆切削固定循环编程指令的
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