综合性实验任务书.docx
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综合性实验任务书
北京联合大学
综合性设计性实验任务书
实验名称：
数控技术
适用专业：
机械工程及自动化
编写单位：
2006年6月 日
目录
实验1数控系统及数控机床的基本操作1
实验2工件坐标系、刀具参数及其设置方法3
实验3插补指令及刀具半径补偿指令的运用5
实验4刀具长度补偿的设置和应用7
实验5数控铣床钻削类固定循环9
实验6参数化编程、条件语句及子程序的运用11
实验7坐标系旋转指令与镜像指令的应用13
实验8车床、加工中心综合编程练习15
实验9系统主要参数的意义及修改练习17
实验1数控系统及数控机床的基本操作
一、实验任务
1.了解数控机床的基本构成，熟悉FANUC（发那科）0iC系列数控系统及其实验台的组成和用途；
2.熟悉FANUC0i数控系统中铣床系统和车床系统的异同点；
3.熟悉立式数控铣床（加工中心）、数控车床的机床坐标系和工件坐标系；
4.熟悉FANUC0i数控系统操作面板上各键、钮的功能；
5.熟悉FANUC0i数控系统的基本工作方式和主要功能画面；
6.掌握FANUC0i数控系统实验台的常规操作。
二、实验目的
了解FANUC0i数控系统，为进一步掌握数控编程及数控加工的基本技能，并能在数控机床上顺利完成实际操作打下基础。
三、实验要求
1.在充分了解系统硬件连接的前提下正确地进行开机。
关机的操作；
2.了解机床参考点的一般位置，熟悉机床回参考点的操作种类和方法；
3.熟悉手动快速移动各坐标轴和调整移动速度的方法；
4.熟悉手动增量移动的方法、手动脉冲发生器（手轮）的使用方法；
5.熟悉手动数据输入（MDI）的方法；
6.熟悉程序的查看、创建新程序、程序更名与删除等方法；
7.掌握主要工作方式和主要功能画面的使用场合和切换方法；
8.熟悉空运行、轴锁住、图形模拟等程序试验方法；
9.根据实际操作，说明主要键、钮的功能并记录实验实施步骤，完成实验报告。
四、仪器
1.发那科数控系统实验台：
FANUC0i-MC（含驱动模块和电机）；
2.发那科数控系统实验台：
FANUC0iMate-MC（不含驱动模块和电机）；
3.发那科数控系统实验台：
FANUC0i-TC（不含驱动模块和电机）。
五、时间地点
机电学院实验楼319室。
六、提示。
1.本实验所需的基本知识可以参考实验讲义和各类教材；
2.FANUC系统中铣床和车床分别用不同的系统，铣床系统即为可完成铣削工艺的系统用M表示，如FANUC0i-MC表示针对铣削工艺的0i系列数控系统，可以构建卧式、立式铣床，C表示相应的功能块。
车床用T表示。
某些系统如本室的西门子数控系统，它可以通过初始化分别构建铣床系统或车床系统；
3.本实验中只有FANUC0i-MC已经连接驱动柜，此时接近实际机床工作状态，通过设定相关参数它可以脱离驱动，成为仿真状态后。
其余的实验台只能在仿真状态；
4.机床参考点的位置因机床不同而不同，本实验台采用的是坐标轴正向回参考点，一般丝杠均采用右旋，当电机安装在丝杠的某一侧时，对应工作台正向移动时的电机转向（顺或逆）也就确定了，当方向相反时须调整参数。
请根据实验台上面的图示对照电机的转向，校验电机转向是否正确。
七、考核标准
根据以下知识的掌握程度和实际操作的熟练程度考核
1.正确完成开、关机的操作。
2.熟悉机床回参考点的意义及方法（不接驱动除外）。
3.熟悉操作面板上MDI键盘、主面板、辅助面板上各键、钮的使用方法。
4.正确执行手动连续移动等项操作。
5.正确执行MDI方式下的操作，如换刀、轴移动、主轴转动等。
6.熟悉程序结构，能创建一个完整的新程序并完成各类程序试验。
实验2工件坐标系、刀具参数及其设置方法
一、实验任务
1.正确地设立工件坐标系并说明其意义；
2.熟悉刀具参数的意义和设置方法；
3.根据实际情况模拟完成“对刀”操作；
二、实验目的
了解设立工件坐标系的一般方法，为进一步理解局部坐标系，镜像加工等概念打下基础。
学会单一刀具的“对刀”方法。
三、实验要求
1.将工件坐标系G54～G59中的偏移值改为0，正确阐述机床坐标系与工件坐标系的关系；
2.选定一个工件坐标系，根据轴的移动范围确定合理的偏移量；
3.用手动输入偏移量的方法确定工件坐标系，使坐标轴移动范围满足实验要求；
4.熟悉用自动测量功能完成“对刀”的方法，模拟实际“对刀”过程；
5.根据实际操作，说明工件坐标系设置方法和“对刀”实施步骤，完成实验报告
四、仪器
1.发那科数控系统实验台：
FANUC0i-MC（含驱动模块和电机）；
2.发那科数控系统实验台：
FANUC0iMate-MC（不含驱动模块和电机）；
3.发那科数控系统实验台：
FANUC0i-TC（不含驱动模块和电机）。
五、时间地点
机电学院实验楼319室。
六、提示
1.本实验所需的基本知识可以参考实验讲义和各类教材；
2.工件坐标系可用缩写WCS表示，本系统表示为“绝对坐标”、机床坐标系可用缩写MCS表示，本系统表示为“机械坐标”、至于“相对坐标”则相当于计数器，可以记录相对移动的大小，其数值可以随时置“0”或其它任意数；
3.FANUC系统中6个工件坐标系G54～G59的功能是相同的，但每次开机后，系统默认工件坐标系G54生效，这一点与大部分数控系统相同，因此，每个加工程序的第1个程序段为调用某个工件坐标系使之生效；
4.除了6个工件坐标系外，系统还有一个基本偏置“EXT”，工件坐标系均通过基本偏置与机床坐标系发生联系，一般我们将基本偏置“EXT”设
5.为（0，0，0）此时G54～G59的偏移值是以机床坐标系为参考点的。
6.本实验所称的“对刀”实际上是指设立工件坐标系的过程，不涉及刀具的长度补偿，只要刀具的刀位点其实际位置要求值与相应工件坐标系显示值一致即完成“对刀”操作。
七、考核标准
根据以下知识的掌握程度和实际操作的熟练程度考核
1.正确阐述工件坐标系中偏移值的意义；
2.熟悉用重新输入值的方法改变工件坐标系位置；
3.了解实际加工中不同精度要求下的多种“对刀”操作；
4.掌握用自动测量功能设置工件坐标系中各轴的偏移值。
实验3插补指令及刀具半径补偿指令的运用
一、实验任务
1.通过简单的程序或程序段掌握G00、G01、G02、G03等插补指令；
2.熟悉铣床系统绝对坐标编程G90与增量坐标编程G91方式下插补指令的异同点；
3.通过简单的程序段熟悉车床系统的绝对/增量坐标编程的指令格式
4.熟悉铣床刀具半径补偿的主要作用，车床刀鼻补偿的作用；
5.熟悉刀具半径补偿指令G41、G42、G40的使用方法;
6.通过简单的程序验证刀具半径补偿过程的三个阶段；
7.通过简单的程序掌握圆弧切入与圆弧切出的方法。
二、实验目的
熟悉直线加工、圆弧加工指令；熟悉半径补偿和刀具切线切入与切出的方法。
三、实验要求
1.正确选择封闭轮廓的加工起始点；
2.正确编辑半径补偿指令，正确划分刀具半径补偿的三个阶段；
3.根据加工工艺正确选择切线切入与切出的轨迹；
4.根据实际操作，说明编程要点与模拟加工实施步骤，完成实验报告。
四、仪器
1.发那科数控系统实验台：
FANUC0i-MC（含驱动模块和电机）；
2.发那科数控系统实验台：
FANUC0iMate-MC（不含驱动模块和电机）；
3.发那科数控系统实验台：
FANUC0i-TC（不含驱动模块和电机）。
五、时间地点
机电学院实验楼319室。
六、提示。
1.本实验所需的基本知识可以参考实验讲义和各类教材；
2.铣床对应刀具半径补偿，车床对应刀鼻半径补偿，意义相近；
3.半径补偿生效时，如进行图形模拟，可以选择显示编程轨迹，此时无法看到补偿效果，也可以选择显示刀心轨迹，可以看到补偿效果。
由参数确定
4.同理，半径补偿生效时，如观察坐标值的变化，可以选择显示编程值，也可以选择显示刀心实际值，由参数确定。
七、考核标准
根据以下知识的掌握程度和实际操作的熟练程度考核
1.正确表述刀具半径补偿的主要作用和使用场合。
2.掌握半径补偿相关指令以及补偿运行阶段移动轴的限制。
3.掌握半径补偿指令的使用方法；
4.掌握刀具半径补偿值的设置与生效的方法
实验4刀具长度补偿的设置和应用
一、实验任务
1.熟悉G43、G44、G49指令的应用，了解长度正补偿与长度负补偿的关系和相互转换方法；
2.编辑一个多工序的加工程序，针对多把刀具一次完成加工过程的情况，模拟设置刀具的长度补偿，验证补偿结果；
3.从安全角度论述刀具长度正补偿与刀具长度负补偿的差别；
4.假想有多把刀具存在，长度各不相同，试用刀具长度补偿自动测量功能模拟完成“对刀”操作。
二、实验目的
了解刀具长度及刀具长度补偿的概念，掌握刀长补原理，学会用刀具长度补偿自动测量功能模拟完成“对刀”操作，为在数控机床上完成实际操作打下基础。
三、实验要求
1.明确刀具长度补偿的适用场合，了解何时可以不使用刀具长度补偿；
2.熟悉刀具长度补偿与刀具半径补偿各自的生效方法、设置方法；
3.利用单段运行方式配合倍率开关的0％位和“余移动量”的显示，验证长度补偿指令是如何生效的；
4.编辑一个多刀具加工程序并在X/Z平面绘刀具轨迹图，进一步验证刀具长度补偿是如何实现的；
5.连接驱动柜后，在非仿真状态下，通过查看电机的旋转角度，验证刀具长度补偿如何生效。
6.根据实际操作，论述并记录刀长补的具体实施步骤，完成实验报告。
四、仪器
4.发那科数控系统实验台：
FANUC0i-MC（含驱动模块和电机）；
5.发那科数控系统实验台：
FANUC0iMate-MC（不含驱动模块和电机）；
6.发那科数控系统实验台：
FANUC0i-TC（不含驱动模块和电机）。
五、时间地点
机电学院实验楼319室。
六、提示。
1.本实验所需的基本知识可以参考实验讲义和各类教材；
2.某些数控系统中或者本数控系统的车床系统，换刀指令格式中已经出现刀具补偿号，如类似T0811M06指令的11即表示刀具补偿号，该指令执行后对应的刀具长度补偿值自动生效，在Z轴移动前已将长度补偿值叠加到Z轴坐标中，Z坐标已作修正，而刀具半径补偿值在G41/G42指令执行时刀具半径补偿生效，程序中不出现H指令和D指令，本FANUC铣床系统在首次移动Z轴时一般应考虑刀具长度补偿，即该Z轴移动指令须与G43/G44及H指令在同一程序段，如:
G43G00X10Y50Z2H03，若不写入H指令则默认H01生效；同理，在G41/G42指令中不写入D指令则默认D1生效，这一点容易忽略。
3.从安全方面考虑一般可以将最长的一把刀具的刀具长度作为基准，即它的长度补偿值为0，其余的刀具长度比它短，其刀具长度补偿值均为负值，在补偿值起作用时，Z轴要相应在负方向多移动一个补偿值，若因故补偿值未起作用时，刀具不会多向下移动，是安全的。
若刀具补偿值为正值时，Z轴要相应在正方向（向上）多移动一个补偿值，若因故补偿值未起作用，刀具很可能与工件或工作台相撞，酿成事故；
4.还可以将一把不存在的假想刀（最长）定为长度基准，其刀长补为0，实际加工用刀的刀长补均为负值，这样也是安全的。
5.当一个程序中只用到1把刀，如不带自动换刀功能的铣床加工程序，常常不使用刀长补功能，用该把刀“对刀”，确定工件坐标系无误即可。
七、考核标准
根据以下知识的掌握程度和实际操作的熟练程度考核
1.正确理解刀具长度补偿的概念；
2.熟悉刀具长度补偿生效的指令格式。
3.熟悉用长度自动测量功能自动设置刀具长度补偿值；
4.熟悉多把刀具逐个建立刀具长度补偿的方法。
实验5数控铣床钻削类固定循环
一、实验任务
1.利用钻孔固定循环指令（G81）完成孔的模拟加工，熟悉循环的5个阶段；
2.通过模拟加工熟悉FANUC0i数控系统中的各类钻孔固定循环；
3.通过对比熟悉绝对尺寸和增量尺寸下循环指令的不同点；
4.熟悉不再一个平面的孔的加工；
二、实验目的
熟悉FANUC0i数控系统的钻削类固定循环，为点位加工常见的钻、扩、铰、镗、锪等的编程和实际加工打下基础。
三、实验要求
1.重点掌握G81～G83指令的格式，对其余几种固定循环了解使用场合；
2.了解参考平面、返回平面、安全间隙的概念，区分与其它系统的异同；
3.熟悉在绝对尺寸和增量尺寸下分别使用固定循环指令的特点；。
四、仪器
1.发那科数控系统实验台：
FANUC0i-MC（含驱动模块和电机）；
2.发那科数控系统实验台：
FANUC0iMate-MC（不含驱动模块和电机）；
3.发那科数控系统实验台：
FANUC0i-TC（不含驱动模块和电机）。
五、时间地点
机电学院实验楼319室。
六、提示。
1.本实验所需的基本知识可以参考实验讲义和各类教材；
2.FANUC系统中钻削类固定循环的循环次数K的使用是某些系统没有的，在增量尺寸编程时，固定循环指令中K大于1时即可加工多个孔，注意刀具先要在第1个孔以外定位，执行循环指令后才移到第1个孔位置。
七、考核标准
根据以下知识的掌握程度和实际操作的熟练程度考核
1.正确阐述固定循环的5个阶段；
2.掌握多孔加工的编程方法；
3.熟悉G98/G99的使用场合；
4.正确选择加工路径，减少空运行距离；
实验6参数化编程、条件语句及子程序的运用
一、实验任务
1.通过编程实例熟悉参数化编程的概念和使用场合；
2.通过编程实例熟悉常用条件语句的使用场合；
3.通过编程实例熟悉子程序调用的概念和使用场合；
4.了解FANUC0i数控系统参数变量的种类和条件语句格式特点。
二、实验目的
熟悉FANUC0i数控系统程序编辑中常用的编程技巧，为编辑较复杂的加工程序奠定基础。
三、实验要求
1.熟悉参数变量的赋值方法；
2.熟悉含参数变量指令程序段的格式；
3.熟悉常用的几种条件语句和无条件转移指令。
。
四、仪器
1.发那科数控系统实验台：
FANUC0i-MC（含驱动模块和电机）；
2.发那科数控系统实验台：
FANUC0iMate-MC（不含驱动模块和电机）；
3.发那科数控系统实验台：
FANUC0i-TC（不含驱动模块和电机）。
五、时间地点
机电学院实验楼319室。
六、提示。
1.本实验所需的基本知识可以参考实验讲义和各类教材；
2.参数化编程往往与条件语句配合使用，条件语句包含IF语句、WHILE语句和GOTO语句，其它数控系统一般也具有此类指令，只是格式略用不同；
3.子程序广泛使用于手工编程中，子程序的运用可以减少程序长度，同时为修改程序带来极大方；。
4.子程序可以调用另外的子程序，称为子程序的嵌套。
七、考核标准
根据以下知识的掌握程度和实际操作的熟练程度考核
1.能够合理选择参数变量；
2.熟练掌握赋值语句的格式；
3.掌握条件语句的格式和意义；
4.会运用子程序编辑简单的程序；
实验7坐标系旋转指令与镜像指令的应用
一、实验任务
1.编辑一个圆周分布孔的加工程序，其中分布圆半径、孔的个数、孔间夹角等用参数变量，使这个程序通过参数调整可以适合多样式分布孔的加工；
2.编辑一个简单轮廓加工程序，该轮廓均分在圆周上，其中分布圆半径、轮廓的个数、轮廓间夹角等用参数变量，使这个程序通过参数调整可以适合圆周分布轮廓的加工；
3.在第1象限编辑一个简单加工程序，该程序可以选择封闭轮廓，应用镜像指令和子程序调用将该加工程序分别镜像到第2、3、4象限。
二、实验目的
了解FANUC0i数控系统常用的手工编程技巧，深化编程技能，为进一步熟悉和掌握其它编程手段打下基础。
三、实验要求
1.本实验要求综合运用参数化编程和子程序调用的知识；程序尽可能简单；
2.要求编辑一个以坐标轴或任意轴为对称轴的镜像加工程序。
3.对编辑的程序要求选择图形模拟等程序试验方式进行验证。
四、仪器
1.发那科数控系统实验台：
FANUC0i-MC（含驱动模块和电机）；
2.发那科数控系统实验台：
FANUC0iMate-MC（不含驱动模块和电机）；
五、时间地点
机电学院实验楼319室。
六、提示。
1.本实验所需的基本知识可以参考实验讲义和各类教材
2.旋转角度值有正负之分，一般逆时针为正值，正号省略；
3.调用镜像指令之前与结束镜像指令之后，刀具一般位于同一点上。
4.坐标系旋转也分为绝对尺寸旋转和增量尺寸旋转，采用坐标系旋转指令后，注意观察绝对坐标的显示值是在哪个坐标系；
5.镜像指令应用时，系统可以自动调整轨迹方向和半径补偿方向，其中顺铣与逆铣也可能改变，以致影响尺寸精度。
七、考核标准
根据以下知识的掌握程度和实际操作的熟练程度考核
1.正确理解坐标系旋转的意义、掌握圆周分布图形的程序编辑；
2.掌握镜像指令的使用方法。
实验8车床、加工中心综合编程练习
一、实验任务
1.编辑一个车床精加工程序，零件图形中倒角可用外圆刀直线插补获得，空刀槽用成型刀即可，程序包含直线插补、圆弧插补；
2.编辑一个车床粗、精加工程序，要求使用用G71循环指令；
3.编辑一个较复杂的铣削加工程序，要求采用多把不同刀具加工，零件中有孔加工、内外圆弧的加工、槽的加工等。
二、实验目的
掌握车床的基本编程方法，熟悉车床的复合循环指令；掌握加工中心编程的一般方法，熟悉零件加工工艺的制定原则。
三、实验要求
1.本实验要求综合加工工艺的相关知识，工序的安排要合理；
2.对编辑的程序要求选择图形模拟等程序试验方式进行验证。
四、仪器
1.发那科数控系统实验台：
FANUC0i-MC（含驱动模块和电机）；
2.发那科数控系统实验台：
FANUC0iMate-MC（不含驱动模块和电机）；
3.发那科数控系统实验台：
FANUC0i-TC（不含驱动模块和电机）。
五、时间地点
机电学院实验楼319室。
六、提示。
1.本实验所需的基本知识可以参考实验讲义和各类教材
2.车床可以采用直径编程，也可以采用半径编程，通过参数设置确定，本试验台设置为直径编程。
3.车床的刀具补偿中由于刀尖为一个小圆弧，称为刀鼻。
只有进行刀鼻补偿才能使圆弧插补或斜直线插补的轨迹接近所要求的轮廓；
4.数控车床采用转塔刀架，刀具号与刀库号一致。
加工中心一般为随机换刀，刀具在刀库中的位置不固定。
七、考核标准
根据以下知识的掌握程度和实际操作的熟练程度考核
1.熟悉车床与铣床坐标系的差别；
2.了解车床编程与铣床编程的主要差别；
3.正确编辑较复杂的零件加工程序；
4.熟练掌握程序的输入、修改、完成模拟加工。
实验9系统主要参数的意义及修改练习
一、实验任务
1.了解“SETTING”、“接口”参数中的主要参数意义和设置方法；
2.了解“轴控制”、“坐标系和行程限位”参数的意义和设置方法；
3.了解“速度控制”、“加速度控制”、“轴控制”参数的意义和设置方法；
4.了解“显示及编辑”参数中的主要参数的意义和设置方法。
二、实验目的
熟悉数控系统中应具有的参数类别，了解数控系统中常见各类参数的意义和使用场合，能够根据实际需要调整有关参数的值。
三、实验要求
1.本实验要求在修改参数后应及时验证结果并及时恢复到原参数设置；
2.对影响系统正确运行的重要参数一般只进行查看不作修改，如公制与英制转换等参数。
四、仪器
1.发那科数控系统实验台：
FANUC0i-MC（含驱动模块和电机）；
2.发那科数控系统实验台：
FANUC0iMate-MC（不含驱动模块和电机）；
3.发那科数控系统实验台：
FANUC0i-TC（不含驱动模块和电机）。
五、时间地点
机电学院实验楼319室。
六、提示。
1.本实验所需的基本知识可以参考实验讲义和各类教材
2.很多参数一般不得任意修改，如有关丝杠螺距等的参数，本系统的螺距参数为10mm，与大部分实际设备一致，这样当电机转动1圈时，对应的工作台恰好移动10mm；
3.实际机床上很多参数由厂家设定后用户无法修改，只有“SETTING”参数常需要临时修改；
4.实际机床开机后默认参数不可读入，本系统为教学方便开机后为参数可读入状态，有些重要参数修改后系统提示关机，此参数为再开机时生效。
七、考核标准
根据以下知识的掌握程度和实际操作的熟练程度考核
1.了解参数设置的意义和修改方法；
2.熟悉一些常用参数的使用场合；
3.能根据功能变动的需要找到相应参数作相应调整。
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