数控加工技术实验指导书.docx
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数控加工技术实验指导书
FujianCollegeofWaterConservancyandElectricPower
数控加工技术实验指导书
陈振兴
2008年9月
目录
实验一数控车床控制面板操作………………………………2
实验二FANUC面板操作………………………………………5
实验三数控车床面板综合操作………………………………7
实验四数控车床的对刀………………………………………10
实验五数控车床加工操作……………………………………12
实验六数控铣床面板操作……………………………………14
实验七数控铣床对刀…………………………………………16
实验八数控铣床加工操作……………………………………18
实验九加工中心自动换刀……………………………………20
实验十加工中心操作………………………………………22
实验一数控车床控制面板操作
一、实验目的：
1．掌握大连CKA6136型数控车床开机和关机步骤。
2．掌握大连CKA6136型数控车床控制面板各功能键的作用。
二、实验设备
大连CKA6136型数控车床、微型计算机、宇航数控车铣模拟仿真教学软件。
CKA6136数控车床外形图
三、实验内容
1．开机
（1）检查机床的润滑油，油面应在上、下油标线之间。
（2）合上总电源开关。
（3）打开机床电气柜开关。
（4）以顺时针方向转动紧急停止开关，按下“系统启动”按键，此时机床启动完毕。
2．操作车床面板各功能键
机床控制面板图
控制面板功能说明
按键名称
内容
功能
程序保护键
将操作面板上的保护钥匙转至“OFF”时，可输入或修改程序，转至“ON”时，则将程序锁定
模式选择
手动
在此模式下，按下+X、+Z、-X、-Z，则机床连续进给
自动
执行程序的自动加工
MDI
在执行手动输入操作和参数庙宇及其它设定功能时，旋钮转到此处
编辑
程序的编辑、修改、插入、及删除，各种搜索功能
手摇
对刀及调整机床位置时使用
回零
在此模式下，可进行机床回零操作
快速倍率
此开关可以调整快速移动的比率
进给倍率
此开关可以调整切削进给的比率
主轴倍率
此开关可以调整主轴转速的比率
手动主轴控制
手动或手摇操作时用正转、停止、反转启动主轴
3．关机
（1）先按下紧急停止开关，再按下系统停止，关闭数控系统。
（2）关闭数控车床电气柜开关。
（3）关闭总电源。
四、实验报告
课后每位同学按照要求完成实验报告。
五、实验注意事项
实验时未经实验指导教师允许不得擅自启动、操作数控车床。
实验二：
FANUC面板操作
一、实验目的：
掌握FANUC-0i数控系统面板按键的作用。
二、实验设备
大连CKA6136型数控车床、微型计算机、宇航数控车铣模拟仿真教学软件。
三、实验内容
操作FANUC-0i数控系统面板。
FANUC-0i数控系统面板由显示屏和MDI键盘两部分组成，其中显示屏主要用来显示相关坐标位置、程序、图形、参数、诊断、报警等信息；而MDI键盘包括字母键、数值键以及功能按键等，可以进行程序、参数、机床指令的输入及系统功能的选择，各功能键的作用如下表所示。
MDI面板功能键说明
功能键
作用
POS
坐标显示页面功能键：
按该键并结合扩展功能键，可显示各坐标位置的机床坐标、绝对坐标和相对坐标值，以及程序执行过程中坐标轴距指定位置的剩余移动量
PROGRAM
程序显示页面功能键：
在编辑模式下，可进行程序的编辑、修改、查找，结合扩展功能键可进行CNC系统与外部计算机进行程序传输；在MDI模式下，可显示程序内容和指令值
OFSET
加工参数设定页面功能键：
结合扩展功能键可进行刀具长度补偿、刀具半径补偿值设定，刀具磨损补偿值设定及工件坐标系设定
PARAM
参数设置页面功能键：
结合扩展功能键可进入CNC系统参数和诊断参数值设定页面，这些参数仅供维修人员使用，通常情况下禁止修改，以免出现设备故障
ALARM
报警信息显示页面功能键
GRAPH
刀具路径图形模拟页面功能键：
结合扩展功能键可进入动态刀具路径显示、坐标值显示以及刀具路径模拟有关参数设定页面
CURSOR
光标移动功能键：
在执行数据修改、删除、输入操作时用来指定编辑数据的位置
RESET
复位键：
终止CNC的一切输出指令，CNC回复到初始状态
INPUT
数据输入键：
输入刀具补偿参数值、工件坐标、MDI指令值、CNC参数设置值等
OUTPUT
数据指令输出键：
MDI模式下，输出当前指令，控制机床执行相应动作，输出CNC内存程序、刀具参数以及系统参数至外部计算机
PAGE
页面显示翻页键：
可翻阅当前CRT显示资料上的下续页
各种字符与数字键
用来写入程序指令和各种参数值
扩展功能键
主功能模式下的扩展功能页面键，用CRT下的软键来操作实现
程序编辑键
在程序编辑模式下进行程序编辑
ALTER
在程序中光标指定位置进行修改
INSERT
在程序光标指定位置插入字符或数字
DELET
删除程序中光标指定位置的字符或数字
CAN
取消键：
删除写入续存区的字符
FANUC-0i数控系统面板
四、实验报告
课后每位同学按照要求完成实验报告。
五、实验注意事项
实验时未经实验指导教师允许不得擅自启动、操作数控车床。
实验三：
数控车床面板综合操作
一、实验目的：
1．掌握数控车床的工件安装
2．掌握数控车床的刀具安装
3．掌握数控车床的手动控制
4．掌握数控车床的程序输入和修改
二、实验设备
大连CKA6136型数控车床、微型计算机、宇航数控车铣模拟仿真教学软件。
三、实验内容
1．数控车床的工件安装
数控车床的夹具主要有液压动力卡盘和尾座。
在工件安装时，首先根据加工工件尺寸选择液压卡盘，再根据材料及切削余量的大小调整好卡盘卡爪夹持直径、行程和夹紧力。
如有需要，可在工件尾端打中心孔，用顶尖顶紧。
2．数控车床的刀具安装
数控车床上使用的刀具有外圆车刀、钻头、镗刀、切断刀和螺纹加工刀具等，其中以外圆车刀、镗刀、钻头最为常用。
目前刀具广泛使用机夹式，它主要由刀体、刀片和刀片压紧系统三部分组成。
刀片普遍使用硬质合金涂层刀片。
机夹式车刀组成
在实际生产中，数控车刀主要根据数控车床回转刀架的刀具安装尺寸、工件材料、加工类型、加工要求及加工条件确定刀具。
在选择好合适的刀片和刀杆后，首先将刀片安装在刀杆上，再将刀杆依次安装到回转刀架上。
在刀具安装过程中应注意以下问题：
安装前保证刀杆及刀片定位面清洁，无损伤；将刀杆安装在刀架上时，应保证刀杆方向正确；安装刀具时需注意使刀尖高于主轴的回转中心。
3．手动控制车床
数控车床通过控制面板的手动操作，可完成回零、进给运动、主轴旋转、刀具转位、冷却液开关等动作。
（1）回零
在回零工件模式下，先按住+X键，将X轴回原点，回原点完成后，对应的指示灯闪烁；然后按住+Z键，将Z轴回原点，回原点完成后，对应的指示灯闪烁。
注意：
回原点时必须先回X轴，再回Z轴，否则刀架可能与尾座发生碰撞。
（2）进给运动操作
在手动和手摇工作模式下，可以控制刀架的进给运动。
在手动模式下：
坐标进给键可以和进给倍率旋钮控制刀架按照进给速度连续运动。
坐标进给键可以和快速运动键、速度变化中的F0、25%、50%、100%控制刀架以空行程速度连续运动。
在手摇模式下：
手轮和轴选择按钮决定了刀架的进给方向。
速度变化中的x1、x10、x100决定了进给速度的倍率。
（3）主轴及冷却操作
在手动和手摇工作模式下，可以启动主轴正转、反转和停止，冷却液开、关等。
在MDI工作模式下，可以设置主轴转速。
（4）手动换刀
对于有自动换刀装置的数控车床，可在MDI工作方式下，通过程序指令“T指令”使刀架自动转位。
（5）程序输入和修改
首先将程序保护钥匙转向0，起到不保护作用；接着按下编辑工作模式；然后按下PROG键显示程序；最后将已手动编好的程序输入到数控系统。
四、实验报告
课后每位同学按照要求完成实验报告。
五、实验注意事项
实验时未经实验指导教师允许不得擅自启动、操作数控车床。
实验四：
数控车床的对刀
一、实验目的：
掌握数控车床试切对刀法
二、实验设备
大连CKA6136型数控车床、微型计算机、宇航数控车铣模拟仿真教学软件。
三、实验内容
1．对刀的目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置，对刀点可以设在零件上、夹具上或机床上。
通常把编程原点设在工件右端面与主轴轴线的交点上。
对刀时应使对刀点与刀位点重合。
数控车床常用的对刀方法有三种：
试切对刀、机械对刀仪对刀（接触式）、光学对刀仪对刀（非接触式）。
要求学生掌握试切对刀法。
（1）外径刀的对刀方法
Z向对刀：
先用外径刀将工件端面（基准面）车削出来；车削端面后，刀具可以沿X方向移动远离工件，但不可Z方向移动。
Z轴对刀输入：
“Z0测量”。
X向对刀：
车削任一外径后，使刀具Z向移动远离工件，待主轴停止转动后，测量刚刚车削出来的外径尺寸。
例如，测量值为Ф50.78mm，则X轴对刀输入：
“X50.78测量”。
（2）内孔刀的对刀方法
类似外径刀的对刀方法。
Z向对刀：
内孔刀轻微接触到已加工好的基准面（端面）后，就不可再作Z向移动。
Z轴对刀输入：
“Z0测量”。
X向对刀：
任意车削一内孔直径后，Z向移动刀具远离工件，停止主轴转动，然后测量已车削好的内径尺寸。
例如，测量值为Ф45.56mm，则X轴对刀输入：
“X45.56测量”。
2．刀具补偿值的输入和修改
根据刀具的实际参数和位置，将刀尖圆弧半径补偿值和刀具几何磨损补偿值输入到程序对应的存储位置。
如试切加工后，发现工件尺寸不符合要求时，可根据零件实测尺寸进行刀偏量的修改。
例如测得工件外圆尺寸偏大0.5mm，可在刀偏量修改状态下，将该刀具的X方向刀偏量改小0.25mm。
四、实验报告
课后每位同学按照要求完成实验报告。
五、实验注意事项
实验时未经实验指导教师允许不得擅自启动、操作数控车床。
实验五：
数控车床加工操作
一、实验目的：
掌握典型轴类零件加工方法。
二、实验设备
大连CKA6136型数控车床、微型计算机、宇航数控车铣模拟仿真教学软件。
三、实验内容
加工如图所示零件，零件材料为45号钢，其中Ф32外圆不加工，用于零件夹持。
要求完成：
（1）粗、精车各表面；
（2）切槽。
加工设备：
CKA6136数控车床
1．准备工件
加工以前完成相关准备工件，包括工艺分析及工艺路线设计、程序编制等。
2．操作步骤
（1）开机，各坐标轴回机床原点；
（2）选择刀具，将刀具依次装上刀架；
（3）用三爪卡盘装夹工件；
（4）用试切法对刀，并设置好刀具参数；
（5）手动输入加工程序；
（6）调试加工程序；
手动把刀具从工件处移开，选择自动工作模式，调出加工程序，按下辅助键中的机械锁定、程序空运行两键，再按下循环启动键预演程序，检查刀具动作和加工路径是否正确。
（7）确认程序无误后，既可进行自动加工；
（8）取下工件，进行检测；
选择游标卡尺和外径千分尺检测尺寸。
（9）清理加工现场；
（10）关机
四、实验报告
课后每位同学按照要求完成实验报告。
五、实验注意事项
实验时未经实验指导教师允许不得擅自启动、操作数控车床。
实验六：
数控铣床面板操作
一、实验目的：
掌握大连VDL-500加工中心机床控制面板各功能键的作用。
二、实验设备
大连VDL-500加工中心、微型计算机、宇航数控车铣模拟仿真教学软件。
VDL-500加工中心
三、实验内容
操作机床控制面板上的各个功能键。
机床控制面板上的各个功能键可执行简单的操作，直接控制机床的动作及加工过程，一般有急停、模式选择、轴向选择、切削进给速度调整、主轴转速调整、主轴的起停、程序调试功能及其它M、S、T功能等。
详细说明参见下表。
按键名称
内容
功能
编辑
程序的编辑、修改、插入、及删除，各种搜索功能
自动
执行程序的自动加工
手动
用于机床的手动操作
手轮
用于对刀及调整机床位置
回零
用于机床回零操作
手动数据输入
执行手动输入操作和参数设定及其它设定功能
进给倍率开关
修调进给速度
主轴转速
倍率开关
修调主轴转速
主轴起停按钮
手动操作时用正转、停止、反转启动主轴，在自动执行时，按钮无效
冷却开关
控制切削液的开停
循环启动/停止按键
在自动模式下，启动/停止数控程序
复位按钮
使机床复位
紧急停止按钮
当机床运动出现不正常现象时使机床紧急停止
选择停止开关
确定M01是否起作用
四、实验报告
课后每位同学按照要求完成实验报告。
五、实验注意事项
实验时未经实验指导教师允许不得擅自启动、操作加工中心。
实验七：
数控铣床对刀
一、实验目的：
掌握数控车床试切对刀法
二、实验设备
大连VDL-500加工中心、微型计算机、宇航数控车铣模拟仿真教学软件。
三、实验内容
对刀的目的是通过刀具或对刀工具确定工件坐标系与机床坐标系之间的空间位置关系，并将对刀数据输入到相应的存储位置。
它是数控加工中最重要的操作内容，其准确性将直接影响零件的加工精度。
对刀操作分为X、Y向对刀和Z向对刀。
1．对刀方法
根据现有条件和加工精度要求选择对刀方法，可采用试切法、寻边器对刀、机内对刀仪对刀、自动对刀等。
其中试切法对刀精度较低，加工中常用寻边器和Z向设定器对刀，效率高，能保证对刀精度。
2．对刀工具
（1）寻边器
寻边器主要用于确定工件坐标系原点在机床坐标系中的X、Y值，也可以测量工件的简单尺寸。
寻边器有偏心式和光电式等类型，其中以光电式较为常用。
光电式寻边器的测头一般为10mm的钢球，用弹簧拉紧在光电式寻边器的测杆上，碰到工件时可以退让，并将电路导通，发出光讯号，通过光电式寻边器的指示和机床坐标位置即可得到被测表面的坐标位置。
（2）Z轴设定器
Z轴设定器主要用于确定工件坐标系原点在机床坐标系的Z轴坐标，或者说是确定刀具在机床坐标系中的高度。
Z轴设定器有光电式和指针式等类型，通过光电指示或指针判断刀具与对刀器是否接触，对刀精度一般可达0.005mm。
Z轴设定器带有磁性表座，可以牢固地附着在工件或夹具上，其高度一般为50mm或100mm。
3．对刀步骤
（1）寻边器X、Y向对刀
①将工件通过夹具装在机床工作台上，装夹时，工件的四个侧面都应留出寻边器的测量位置。
②快速移动工作台和主轴，让寻边器测头靠近工件的左侧。
③改用微调操作，让测头慢慢接触到工件左侧，直到寻边器发光，记下此时坐标系中的X坐标值。
④抬起寻边器至工件上表面之上，快速移动工作台和主轴，让测头靠近工件右侧。
⑤改用微调操作，让测头慢慢接触到工件右侧，直到寻边器发光，记下此时坐标系中的X坐标值。
⑥根据测头直径和两次X坐标值，可以得出工件坐标系原点在机床坐标系中的X坐标值。
⑦同理可测得工件坐标系原点在机械坐标系中的Y坐标值。
（2）Z向对刀
①卸下寻边器，将加工所用刀具装上主轴。
②将Z轴设定器放置在工件上平面上。
③快速移动主轴，让刀具端面靠近Z轴设定器上表面。
④改用微调操作，让刀具端面慢慢接触到Z轴设定器上表面，直到其指针指示到零位。
⑤计算出工件坐标系原点在机械坐标系中的Z坐标值。
（3）将测得的X、Y、Z值输入到机床工件坐标系存储地址中。
（一般使用G54─G59代码存储对刀参数）。
4．根据刀具的实际尺寸和位置，将刀具半径补偿值和刀具长度补偿值输入到与程序对应的存储位置。
四、实验报告
课后每位同学按照要求完成实验报告。
五、实验注意事项
实验时未经实验指导教师允许不得擅自启动、操作加工中心。
实验八：
数控铣床加工操作
一、实验目的：
掌握箱体类零件加工方法。
二、实验设备
大连VDL-500加工中心、微型计算机、宇航数控车铣模拟仿真教学软件。
三、实验内容
加工如图所示零件，零件材料为LY12，单件生产。
零件毛坯已加工到尺寸。
选用设备：
VDL-500加工中心
1．准备工作
加工以前完成相关准备工作，包括工艺分析及工艺路线设计、刀具及夹具的选择、程序编制等。
2．操作步骤
①开机，各坐标轴返回机床原点
②刀具安装
根据加工要求选择刀具，用弹簧夹头刀柄装夹后将其装上主轴。
③清洁工作台，安装夹具和工件
将平口虎钳清理干净装在干净的工作台上，通过百分表找正虎钳，再将工件装正在虎钳上。
④对刀设定工件坐标系
⑤设置刀具补偿值
将刀具半径补偿值输入到刀具补偿地址。
⑥输入加工程序
⑦调试加工程序
把工件坐标系的Z值沿+Z向平移100mm，按下循环启动键，适当降低进给速度，检查刀具运动是否正确。
⑧自动加工
把工件坐标系的Z值恢复原值，将进给倍率开关打到低档，按下循环启动键运行程序，开始加工。
机床加工时，适当调整主轴转速和进给速度，并注意监控加工状态，保证加工正常。
⑨取下工件，进行尺寸检测
⑩清理加工现场，关机。
四、实验报告
课后每位同学按照要求完成实验报告。
五、实验注意事项
实验时未经实验指导教师允许不得擅自启动、操作数控车床。
实验九：
加工中心自动换刀
一、实验目的：
掌握加工中心自动换刀的方法。
二、实验设备
大连VDL-500加工中心、微型计算机、宇航数控车铣模拟仿真教学软件。
三、实验内容
加工中心上的自动换刀装置由刀库和刀具交换装置组成，用于交换主轴与刀库中的刀具或工具。
刀库主要有两种：
盘式刀库和链式刀库。
盘式刀库装刀容量相对较小，主要适用于小型加工中心；链式刀库装刀容量大，主要适用于大中型加工中心。
加工中心的换刀方式一般有两种：
机械手换刀和主轴换刀。
主轴换刀通过刀库和主轴箱的配合动作来完成换刀，适用于刀库中刀具位置与主轴上刀具位置一致的情况。
一般是采用把盘式刀库设置在主轴箱可以运动到的位置，或整个刀库能移动到主箱箱可以到达的位置。
换刀时，主轴运动到刀库上的换刀位置，由主轴直接取走或放回刀具。
多用于中小型加工中心。
刀具装入刀库的操作步骤
当加工所需要的刀具比较多时，要将全部刀具在加工之前根据工艺设计放置到刀库中，并给每一把刀具设定刀具号码，然后由程序调用。
具体步骤如下：
1．将需用的刀具在刀柄上装夹好，并调整到准确尺寸。
2．根据工艺和程序的设计将刀具和刀具号一一对应。
3．手动输入并执行“T01M06”。
4．手动将1号刀具装入主轴，此时主轴上刀具即为1号刀具。
5．手动输入并执行“T02M06”。
6．手动将2号刀具装入主轴，此时主轴上刀具即为2号刀具。
7．其它刀具按照以上步骤依次放入刀库。
四、实验报告
课后每位同学按照要求完成实验报告。
五、实验注意事项
实验时未经实验指导教师允许不得擅自启动、操作加工中心。
实验十：
加工中心操作
一、实验目的：
掌握箱体类零件加工方法，能够自动进行换刀。
二、实验设备
大连VDL-500加工中心、微型计算机、宇航数控车铣模拟仿真教学软件。
三、实验内容
加工如图所示零件，零件材料为LY12，单件生产。
零件毛坯已加工到尺寸。
选用设备：
VDL-500加工中心
1．准备工作
加工以前完成相关准备工作，包括工艺分析及工艺路线设计、刀具及夹具的选择、程序编制等。
2．开机，各坐标轴返回机床原点。
3．刀具准备。
将各铣刀、钻头和寻边器装入刀柄。
4．将已装夹好的刀具的刀柄采用手动方式放入刀库，即
（1）输入“T01M06”，执行；
（2）手动将T01刀具装上主轴；
（3）按照以上步骤依次将各刀柄放入刀库。
5．清洁工作台，安装夹具和工件。
将平口虎钳清理干净装在干净的工作台上，通过百分表找正、找平虎钳，再将工件装正在虎钳上。
6．对刀，确定并输入工件坐标系参数。
（1）用寻边器进行X方向对刀和Y方向对刀；
（2）用Z轴设定器进行Z方向对刀；
（3）以同样的步骤进行其他刀具的对刀。
7．输入加工程序
将计算机生成好的加工程序通过数据线传输到机床数控系统的内存中，或手动将编制好的程序输入到机床数控系统的内存中。
8．调试加工程序
采用将工件坐标系沿+Z向平移即抬刀运行的方法进行调试。
9．自动加工
确认程序无误后，把工件坐标系的Z值恢复原值，将快速移动倍率开关打到低档，按下数控面板循环启动键运行程序，开始加工。
机床加工时，适当调整主轴转速和进给速度，并注意监控加工状态，注意观察刀具轨迹和剩余移动距离。
10．取下工件，进行检测。
11．清理加工现场，最后关机。
四、实验报告
课后每位同学按照要求完成实验报告。
五、实验注意事项
实验时未经实验指导教师允许不得擅自启动、操作加工中心。
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