数控技术实验指导书yhcnc版.doc

机械工程学院

《数控技术》

实验指导书

吴兵编写

合用专业：机械设计制造及其自动化专业机电一体化方向，
机械设计制造及其自动化专业机械制造方向
材料成型及控制方向

贵州大学
2023年11月10日

前言
《数控技术》是机械设计制造及其自动化类专业必修的专业课。其以数控机床为对象，研究数字控制系统的组成，工作原理及其在数控机床上的应用。通过本课程的学习应使学生掌握计算机数字控制技术的基本原理和数控机床的基础知识，了解数控技术的发展及最新技术成就，为此后工作奠定扎实的基础。
通过本实验可以使学生加深理解和验证所学的基础理论知识，在数控方面对学生进行必要的基本技能训练，培养严谨的科学作风及独立工作和动手的能力。
本指导书中所提及的需要注意的内容均指实验中所用仪器、设备与其他同类仪器、设备所不同的地方，同时涉及操作的安全事项，必须加以重视。

目录

实验一：数控车床的基本操作及调试········································· ·······3
实验二：数控车床零件加工程序编制及调试················································5
实验三：数控铣床的基本操作及调试··························································7
实验四：数控铣床零件加工程序编制及调试················································5
实验报告基本内容规定············································································10
实验报告格式·························································································11

实验一：数控车床基本操作

实验学时：2学时
实验类型：综合
实验规定：必修
一、实验目的
1、 了解数控车床的基本结构；
2、 了解数控车床的刀具系统；
3、 掌握数控车零件毛坯的装夹；
4、 掌握数控车对刀的基本方法；
5、 掌握数控车床坐标系的建立方法；
6、 掌握数控车床的操作面板的基本功能。
二、实验内容
根据数控车床的基本操作流程，掌握数控车中系统控制面板及机床控制面板各个功能键的作用，熟悉数控车床的基本操作方法。本实验包含以下实验内容：机床系统上电、机床回零、零件毛坯的拟定及装夹、X/Z的偏置、坐标系的建立、X/Z方向对刀方法、。
三、实验原理、方法和手段
在数控操作机上，综合运用数控车床的各类基本操作完毕不同数控车零件的各种基本操作。
四、实验组织运营规定
根据本实验的特点、规定和具体条件，采用教师集中授课，学生独立操作的教学形式。
五、实验条件
数控培训机5台，数控车系统2套，数控车一台，《数控技术实验指导书》。
六、实验环节
1 系统启动
1) 在计算机的桌面上双击Fanuc 0i TC (桌面快捷方式)，出现系统的初始界面。

2) 按操作面板上的POWER ON 给操作面板上电，即可进行机床培训操作。
3) 单击鼠标右键，显示弹出菜单(图(a))，选择“全屏切换”切换到窗口模式(图(b))。

(a) (b)

在窗口显示环境中，可进行一些设立。

2 刀具准备
1) 根据具体的加工规定，可在菜单【数据库/刀具管理】中编辑刀具和添加新刀具。
2) 在刀库管理管理对话框中，选中欲添加到机床刀库中的刀具，单击“选择”按钮将其添加到机床刀库中。

3) 如有必要，在机床刀库中按“编辑”可编辑刀具的刀号。
注：在本系统提供的示例中，可不设立。
3. 工件安装
1) 根据具体的加工规定，单击菜单【加工准备/载入毛坯】，系统弹出如下对话框。

2) 在列表框中，根据“描述”选择某一根据工件尺寸，单击“选择”按钮。如选择描述为“51X150”的毛坯后，单击对话框右侧的“选择”按钮，“关闭”对话框。
3) 单击菜单【加工准备/工件装夹】，系统弹出如下对话框。通常不用设立，直接单击“拟定”，则选择的“51X150”的毛坯模型“装夹”在机床上。

4 回参考点
1) 单击菜单【仿真模式/材料去除仿真】，画面显示为

2) 在控制面板上，“模式选择”钮旋转到“ZRN”档。

3) 按+Z和+X使各轴移动。当某一轴到达参考点时，回参考点复位指示灯亮。当轴回到参考点时，程序显示屏的坐标值发生变化。
4) 以任何方式使轴离开参考点后，相应复位指示灯灭。

5 对刀
对刀过程需经历以下环节：
1) 选择需要对刀的刀具。按刀盘正转或刀盘反转，使需要对刀的刀具处在工作位置。本例中使用1号刀，不需换刀。

2) “模式选择”钮旋转到“JOG”或“HANDLE” 档，按 “主轴正转”。

3) Z向对刀
(1) 用轴向选择键或手轮移动坐标轴，使刀具和工件小心Z向接近。当刀具和工件比较接近时，调低进给速度，使刀具小心靠近工件前端面，使刀具和工件接触时（如声音播放启动，则声音发生变化）。

(2) 保持机床Z向不动，按MDI键盘上的“OFFSET SETTING”，显示偏置设立画面；

(3) 按MDI键盘上的上下方向键选中相应的行，如本示例就选第一行；
(4) 用MDI键盘输入“Z0”或其它值（如“Z2”，与编程坐标系有关），本示例输入”Z0”；
(5) 按小显示屏下方的“【测量】”相应的软键，则该行的Z值自动发生变化，实现了当前刀具的Z向位置补偿设立。

4) X向对刀
(1) 移动刀具，使刀具轻微接触工件外圆面，然后使X向保持不变，-Z向移动刀具，切出一段外圆面；

(2) 保持X值不变，沿+Z向移动刀具，使刀具脱离接触工件；
(3) 按控制面板上的“主轴停止”；

(4) 单击菜单【检测/直径测量】，弹出一对话框“工件直径测量”，并且显示画面改变；
(5) 移动十字光标，且使光标接近加工面，记录对话框“工件直径测量”中直径值，如下图所示；

直径测量

(6) 单击“关闭”按钮退出对话框后，单击菜单【检测/测量完毕】；
(7) 按MDI键盘上的“OFFSET SETTING”，显示偏置设立画面（可多次按，直至出现如下画面）；

(8) 输入记录的直径值，如“X57.46”；
(9) 按小显示屏下方的“【测量】”相应的软键，则该行的X值自动发生变化（也有也许不变化），实现了当前刀具的X向位置补偿设立。
注：其它刀具可采用环节1)、3) 和4)的方法实现对刀。

6 载入数控程序
1) 在控制面板上，“模式选择”钮旋转到“EDIT”档。

2) 按小显示屏下方的软键[DIR]，显示程序列表；

3) 直接输入程序文献名，再按MDI编辑键盘上的向下光标键，则显示已存在程序内容。若文献不存在，则生成新文献。本示例中输入“O2023”。

7 编辑数控程序
如必要，需对程序进行编辑。本示例不需编辑程序。

1) 在控制面板上，“模式选择”钮旋转到 “EDIT” 档；
2) 按MDI键盘的光标键，选中要编辑的内容；
3) 运用编辑键直接进行编辑，按字符数字键和ALTER、INSERT、DELETE等MDI键进行编辑，如坐标系设立指令G54等。

8 自动执行
1) “模式选择”钮旋转到“JOG”档；
2) 按“+Z”或“+X”移动坐标轴，保证刀具距离工件处在安全位置；
3) “模式选择”钮旋转到选择“AUTO”档；
4) 按CYCLE START开始加工；
5) 在加工过程中，可按“程序暂停”暂停加工（再按“程序启动”可继续执行），也可旋转主轴转速修调旋钮、进给速度修调旋钮调整主轴转速和进给速度。
下图为“O2023”的执行结果。

如在“6 载入数控程序”中载入的程序为“O2023”，则执行结果为

9 相对坐标设立
1) 按POS功能选择键，显示坐标画面；
2) 按[相对]软键，显示相对坐标画面；
3) 输入当前坐标值的相对值如U20等并配合相应的软键，改变当前坐标的相对值。

10 关闭系统
1) 操作完毕后，按操作面板上的POWER OFF断电，然后关闭培训系统；
2) 关闭Windows系统；
3) 关闭总电源。

七、 思考题
1、 在你编写的程序原点与机床原点有何关系，如何建立？

2、 假如在加工过程中刀具磨损过大需要更换，会产生长度误差，如何解决更换后带来的加工误差？

八、注意
该系统需要按fanuc系统规则编程；
实验二：数控车床零件加工程序编制及调试

实验学时：2学时
实验类型：综合
实验规定：必修
一、实验目的
7、 了解数控车床的控制原理
8、 理解熟悉数控车床坐标系。
9、 掌握加工零件基点坐标的计算方法。
10、 熟悉并掌握数控车床的编程语言。
11、 掌握数控车床加工工艺的分析及制定。
12、 掌握数控车床的手工零件编程。
二、实验内容
根据零件图样，完毕从零件分析到编制出完整的数控车床的加工程序的全过程，并输入模拟编程器逐步调试，直至模拟加工出符合规定的产品。
三、实验原理、方法和手段
根据零件图样编制的对的的数控车床加工程序是建立在对的的数控车床坐标系之上的，在编写过程中对G代码、M代码程序指令的使用准确与否，可以通过模拟编程器的模拟加工进行验证。因此，本实验重要采用模拟编程器对学生自行编制的完整的数控车床加工程序进行模拟运营，验证产品的加工对的与否，并不断改正程序的错误，直至零件的形状及尺寸均符合设计规定。
四、实验组织运营规定
根据本实验的特点、规定和具体条件，采用教师集中授课，学生独立操作的教学形式。
五、实验条件
宇航cnc数控仿真软件40节点，数控培训机5台，数控车系统2套，数控铣系统2套，数控车一台，加工中心一台，《数控技术实验指导书》。
六、实验预习
请预先对下图零件编制车床加工（fanuc0i-T）数控程序，上机调试。刀具选用T1：外圆车刀；T2：割刀；T3：螺纹刀　毛坯尺寸：φ42×150。（提醒：采用G70、G71、G76指令）

工件图形：
七、实验操作环节
1、分析工件，编制工艺，并选择刀具，在草稿上编辑好程序。可预先用文本文档编制好程序（*. txt文献），然后另存为*.nc文献。
2、桌面上点击yhcnc8.0.2图标后，显示如下图那样铣削和车削集成的屏幕。点击fanuc0i-T,打开宇航软件中的FANUC 0i-T车床系统。
图1、宇航仿真系统

1）. 回零（回参考点）
REF：回参考点→ X轴回零→ Z轴回零→回参考点完毕。
2）. 选择刀具
刀具库管理（左侧工具条）出现如下界面：

图2
选择需要的刀具（外圆刀、割刀、螺纹刀）添加到刀盘中；点击“拟定”即完毕选刀。

3）. 对刀
⑴、T01刀（外圆刀）对刀
① 手动模式→试切工件端面→Z方向不动，沿X方向退出→进入参数输入界面。

图3　　　　　　　　　　　　　　　　　　图4
② 按→如图3→输入z0→→T01刀Z轴对刀完毕。
③ 试切外圆→X方向不动，沿Z方向退出→工具条中测量直径（假设测量得直径φ96.17）→进入参数输入界面，按→→输入测量的直径X96.17→→T01刀（外圆刀）X方向对刀完毕。

⑵、T02刀（割刀）对刀
①　在手动模式下换T02刀（割刀）→碰工件端面→Z方向不动，沿X方向退出→进入参数输入界面，按→→光标移到2号刀补→输入z0→→T02刀Z轴对刀完毕。
②　试切外圆→X方向不动，沿Z方向退出→工具条中测量直径（假设测量得直径φ95.67）→进入参数输入界面，按→→光标移到2号刀补→输入测量的直径X95.67→→T02刀（割刀）X方向对刀完毕。
⑶、T03刀（螺纹刀）对刀
①　在手动模式下换T03刀（螺纹刀）→碰工件端面→Z方向不动，沿X方向退出→进入参数输入界面，按→→光标移到3号刀补→输入z0→→T03刀Z轴对刀完毕。
②　试切外圆→X方向不动，沿Z方向退出→工具条中测量直径（假设测量得直径φ94.67）→、进入参数输入界面，按→→光标移到3号刀补→输入测量的直径X94.67→→T03刀（螺纹刀）X方向对刀完毕→对刀所有完毕。
4）. 程序输入
①　程序编辑模式→程序，如图4；
②　按 →输入新建程序名O10→插入（新程序名创建好），如图5；

图5　　　　　　　　　　　　　　　　　图6
③　将在草稿编好的程序输入→程序输入完毕，如图6。

5）. 选择工件毛坯
左侧工具条中工件大小设立→设定工件大小如图7→拟定完毕毛坯大小选择。

图7
6）. 加工零件
自动模式→循环启动→程序将自动运营直至完毕。

7）. 测量工件
工具条中测量→特性线→完毕测量。
8）. 工件模拟加工完毕。

七、思考题
1. 在你编写的程序中，坐标原点在什么位置？

2. 假如在加工过程中刀具磨损过大需要更换，你认为如何解决所编程序的加工误差？

实验三：数控铣床基本操作

实验学时：2学时
实验类型：综合
实验规定：必修
一、实验目的
1、 了解数控铣床的基本结构；
2、 了解数控铣床的刀具系统；
3、 掌握数控铣零件毛坯的装夹；
4、 掌握数控铣对刀的基本方法；
5、 掌握数控铣床坐标系的建立方法；
6、 掌握数控铣床的操作面板的基本功能。
二、实验内容
根据数控铣床的基本操作流程，掌握数控铣中系统控制面板及机床控制面板各个功能键的作用，熟悉数控铣床的基本操作方法。本实验包含以下实验内容：机床系统上电、机床回零、零件毛坯的拟定及装夹、X/Z的偏置、坐标系的建立、X/Z方向对刀方法、。
三、实验原理、方法和手段
在数控操作机上，综合运用数控铣床的各类基本操作完毕不同数控铣零件的各种基本操作。
四、实验组织运营规定
根据本实验的特点、规定和具体条件，采用教师集中授课，学生独立操作的教学形式。
五、实验条件
数控培训机5台，数控铣系统2套，加工中心一台，《数控技术实验指导书》。
六、实验环节
1 系统启动
1) 在计算机的桌面上双击Fanuc 0i MATE MC (桌面快捷方式)，出现系统的初始界面。

2) 工件的尺寸为180×220×100，上表面几何中心为对刀点（O3011的对刀点在左前工件角点）。
3) 按开关面板上的POWER ON 给操作面板上电，然后可进行机床培训操作。
4) 单击鼠标右键，出现弹出菜单，选择“全屏切换”可到窗口显示环境。

2 刀具准备
1) 根据具体的加工规定，可在菜单【数据库/中央刀库 -- 铣削】和【数据库/中央刀库 – 钻削】中编辑刀具和添加新刀具。
2) 在铣刀刀库管理或孔加工刀库管理对话框中，选中欲添加到机床刀库中的刀具，单击“选择”按钮将其添加到机床刀库中。单击“选择列表”可查看机床刀库中的刀具。

3) 如有必要，在机床刀库中单击“编辑…”键编辑刀具的刀号。

3 回参考点
在本系统中，可不进行本项操作。但要注意，大多数实际系统都要进行本项操作。
1) 选择“ZRN”方式。
2) 按正向轴向选择键使各轴移动。当某一轴到达参考点时，回参考点复位指示灯亮（正向时1组灯亮，负向时2组灯亮）。当轴回到参考点时，程序显示屏的坐标值发生变化。
3) 以任何方式使轴离开参考点后，相应复位指示灯灭。

4 主轴装刀
方法1：
1) 选择“MDI”方式；
2) 用MDI编辑键盘输入换刀命令（如换装1号刀，则输入“T1 M06”，在小显示器左下角显示）（1号刀的直径为25）。；
3) 按CYCLE START执行命令。
方法2：
1) 按控制面板上的“手控换刀”；
2) 单击菜单【系统/手动换刀】；
3) 在对话框中输入要换的刀具号，如1号刀；

5 对刀
1) 在JOG或HANDLE方式下，按启动主轴；
2) 按 POS 选择位置显示；
3) 用JOG或手轮使刀具接近工件但未接触上，然后调低进给速度，用JOG方式使刀具小心靠近工件。当刀具和工件接触上时，发出声音提醒，刀具前端变为红色。
4) 记下此时的程序显示屏的坐标值（如X向对刀，则记下X坐标值；其它轴用同样方法实现）。
5) 根据工件的尺寸和刀具的直径分别对X、Y坐标修正，作为加工坐标系的偏置值。

例如，当刀具Y正向运动接触工件，程序显示屏显示的Y坐标值为-322.5，刀具X负向运动接触工件，程序显示屏显示的X坐标值为-247.5，刀具Z负向运动接触工件，程序显示屏显示的Z坐标值为-390.0，则加工坐标系的偏置值为：
X: x = -247.5 –25.0/2 - 180 = -440.0
Y: y = -322.5 + 25.0/2 = -310.0
Z: z = -390.0

6 偏置值修改(坐标系)
1) 按OFFSET SETTING功能选择键，直至出现如下画面；

2)按MDI编辑键盘的向下键[↓]使No. 02 X选中（本实例的坐标偏置为G55；如坐标偏置为G54，则使No. 01 X选中），则显示

3) 用MDI编辑键盘输入-440，按小屏幕[输入]相应的软键，第二个偏置(No. 02)相应的X值改变为-440.000；
4) 按MDI编辑键盘的向下键[↓]使No. 02 Y选中，输入-310，按小屏幕[输入]相应的软键，第二个偏置(No. 02)相应的Y值改变为-310.000；
5)按MDI编辑键盘的向下键[↓]使No. 02 Z选中，输入-390，按小屏幕[输入]相应的软键，第二个偏置(No. 02)相应的Z值改变为-390.000；

7 刀具补偿
（本例不设立）

1) 按OFFSET SETTING键，选择偏置显示画面；

3) 按光标移动键[↑]、[↓]选择某刀具号相应的长度补偿，输入补偿值后按[输入]键。例如1号刀为基准对刀刀具(长度为120)，程序中采用G43进行长度补偿，则2号刀(长度为115)，则1号刀的长度补偿值为0，2号刀的长度补偿值为-5.000。
4) 用同样的方法分别输入其它刀具的长度补偿值。
5) 按光标移动键[à]、[ß]选择某刀具号相应的半径补偿，输入补偿值后按[输入]键。例如1号刀为25(直径为25)。（可尝试设立为0，运营的结果不同样）。

8 载入数控程序
1) 选择“EDIT”方式;
2) 按软键[DIR]，显示程序列表；

3) 用MDI键盘输入程序文献名，再按MDI键盘的[↓]键，则显示已存在程序内容。本例输入O3011。

9 编辑数控程序
1) 选择EDIT方式；
2)运用MDI编辑键直接进行编辑，如坐标系设立指令G55或G54、长度补偿指令G43、半径补偿指令等。

10 自动执行
1) 移动坐标轴，保证刀具距离工件处在安全位置；
2) 选择AUTO方式；
3) 按“程序启动”开始加工；
4) 在加工过程中，可按“程序暂停”暂停加工，也可旋转主轴转速修调旋钮、进给速度修调旋钮调整主轴转速和进给速度。
执行结果如下：

11 相对坐标设立
1) 按POS功能选择键，显示坐标画面；
2) 按[相对]软键，显示相对坐标画面；
3) 设立当前坐标的相对值。

12 关闭系统
1) 操作完毕后，按开关面板上的POWER OFF断开操作面板供电电源；
2) 然后关闭培训系统。

七、 思考题
1、 数控铣床的对刀与数控车床的对刀有何区别？

2、 采用G92和G54拟定坐标系在操作上有何区别？

八、注意
该系统需要按fanuc系统规则编程；
实验四：数控铣床零件加工程序编制及调试

实验学时：2学时
实验类型：综合
实验规定：必修
一、实验目的
1、 了解数控铣床的控制原理
2、 理解熟悉数控铣床坐标系。
3、 掌握加工零件基点坐标的计算方法。
4、 熟悉并掌握数控铣床的编程语言。
5、 掌握数控铣床加工工艺的分析及制定。
6、 掌握数控铣床的手工零件编程。
二、实验内容
根据零件图样，完毕从零件分析到编制完整的数控铣床的加工程序的全过程，并输入模拟编程器逐步调试，直至模拟加工出符合规定的产品。
三、实验原理、方法和手段
根据零件图样编制的对的的数控铣床加工程序是建立在对的的数控铣床坐标系之上的，在编写过程中对G代码、M代码程序指令的使用准确与否，可以通过模拟编程器的模拟加工进行验证。因此，本实验重要采用模拟编程器对学生自行编制的完整的数控铣床加工程序进行模拟运营，验证产品的加工对的与否，并不断改正程序的错误，直至零件的形状及尺寸均符合设计规定。
四、实验组织运营规定
根据本实验的特点、规定和具体条件，采用教师集中授课，学生独立操作的教学形式。
五、实验条件
宇航cnc数控仿真软件40节点，数控培训机5台，数控铣系统2套，加工中心一台，《数控技术实验指导书》。
六、实验预习
预先编制下图零件的加工程序（FANUC 18i系统），刀具T1球头铣刀Ø12。规定有长度和半径补偿。

图1

七、实验操作环节
分析工件，编制工艺，并选择刀具，在草稿上编辑好程序。打开宇航软件中的FANUC0i-M铣床系统。
1.回零（回参考点）
选择参考点模式：回参考点→Z轴回零→X轴回零→Y轴回零→回参考点完毕。
2.选择刀具
刀具库管理（左侧工具条）出现如图2界面：

图2

图3
选择需要的刀具（球头刀）添加到刀盘的刀位号01处，点击拟定即完毕选刀。
3.设定毛坯大小
左侧工具条中的“工件大小、原点” →设定工件大小、原点，如图3。根据零件图把工件的大小为250×250×40，同时选中“更换工件” →单击“拟定”即完毕工件的大小设立。
4.对刀
手动模式→使刀具沿Z方向与工件上表面接触→按进入参数输入界面，如图4：

图4　　　　　　　　　　　　　　图5
按出现图5，移动光标至G54坐标系处→输入Z120→→此时，Z轴即对刀完毕。
移动刀具，使刀具在X轴的正方向与工件相切→按进入参数输入界面（如图4）按→移动光标至G54坐标系处→输入主轴中心到所要设定的工件坐标系原点之间的距离值（本例题的值为X131）→→此时，X轴即对刀完毕。
用同样的方法给Y轴对刀：移动刀具，使刀具在Y的正方向与工件相切→按进入参数输入界面（如图4）→→移动光标至G54坐标系处→输入主轴中心到所要设定的工件坐标系原点之间的距离值（本例题的值为Y131）→→此时，Y轴即对刀完毕→对完刀后如图6所示：

图6　　　　　　　　　　　　　　　图7
5.程序输入
程序编辑模式→→如图7，输入新建程序名O0004→插入（新程序名就创建好了），如图8所示：

图8　　　　　　　　　　　　　　　图9
将在草稿编好的程序输入→程序输入完毕，如图9所示。
6.加工零件
自动模式→循环启动→程序将自动运营直至完毕。
7.测量工件
工具条中测量→特性线→完毕测量。
8.工件模拟加工完毕
八、思考题
1. 实验中进行X、Y方向对刀时，坐标值131是如何得来的？

2. 请根据你编写的程序，对机床的执行过程进行重要的解释说明。

实验报告的基本内容及规定
1．实验预习
在实验前需要复习数控技术相关的理论知识，并写好预习报告，在预习报告中要写出实验目的、规定，需要用到的仪器设备、物品资料以及简要的实验环节，形成一个操作提纲。必须重视实验中的安全注意事项及也许出现的现象，但这些不规定写在预习报告中。
2．实验记录
开始实验时，应当准备好记录本，放在机床附近，将实验中观测到的现象和所测得的数据及相关条件如实地记录下来。
实验记录中应有指导教师的署名。
3．实验总结
本实验应对实验数据、实验中的特殊现象、实验操作中引起误差的因素的成败、进行整理、分析总结，并回答思考题，提出对实验的见解。

贵州大学实验报告

学院： 专业： 班级：
姓名

学号

实验组

实验时间

指导教师

成绩

实验项目名称

实验目的

实验规定

实验原理

实验仪器

实验环节

实验内容

实验数据

实验总结

指导教师意见

署名： 年 月 日