数控加工综合实践周报告B组第一小组.docx

数控加工综合实践周

报
告
书

班 级： 108040204
学 号： 10804020411
姓 名： 李 炜
指导教师：高元林 王伟 石军
时 间：2011.12.26------2011.12.30

重庆理工大学
汽车学院实践教学及技能培训中心

1 目的及要求
通过一周的数控加工综合实践使学生了解广州数控系统的特点；掌握数控编程的内容和步骤，数控程序编制中的工艺处理方法；熟练掌握数控加工仿真软件（上海宇龙软件）的使用；能根据给定的零件图进行正确地编程、操作数控车床及加工出合格的工件。
2 内容
1）广州数控928TC数控系统；
2）对零件进行工艺分析；
3）使用上海宇龙数控加工仿真软件进行数控机床的操作、编程、工件加工练习；
4）CJK6132简易数控车床的操作；
5）轴类零件的编程及加工。
3 实验设备
1）装备广州数控928TC数控系统的数控车床；
2）上海宇龙数控加工仿真软件；
3）计算机；
4）25mm铝棒、游标卡尺等其它工具。
4 广州928TC数控系统简介
GSK 928TC数控系统属于经济型级车床数控系统，采用大规模门阵列进行硬件插补，真正实现高速级控制。中文菜单及刀具轨迹图形显示，升降速时间可调,可适配反应式步进驱动器,混合式步进驱动器或交流伺服驱动器。其操作面板如图1所示，它由CRT/MDI操作面板及用户操作面板两大部分组成。

图1 GSK 928TC数控系统操作面板
GSK 928TC数控系统有六种工作模式，在任何情况下，仅能选择一种工作模式，被选择的工作模式指示灯亮。
（1）编辑（EDIT）工作模式
编辑工作模式，即是通过系统操作面板手工输入或修改零件程序内容的工作模式。在编辑工作模式中，可以通过键盘新建、选择和删除零件程序，可以对所选的零件程序的内容进行插入、修改和删除等编辑操作。可以通过RS232通信接口与通用个人计算机的串行接口连接，将系统内零件程序传送到外部计算机中或将外部计算机内编辑好的零件程序传送到数控系统中。按工作模式选择“编辑”键，进入编辑工作模式，显示当前程序所存储的全部零件程序的程序名，当前程序所包含的字节数以及系统可用的存储器字节数等。
（2）手动（JOG）工作模式
在手动工作模式下，通过键盘来完成机床拖板的移动，主轴及冷却液的启停，手动换刀，X、Z轴回程序参考点和回机械零点等功能。按工作模式选择“手动”键，进入手动工作模式。手动工作模式有手动单步和手动点动两种方式。初始方式为点动方式。按“单步”键，可以进行手动点动和手动单步方式的相互切换。
（3）自动（AUTO）工作模式
在自动（AUTO）工作模式中，系统按照选定的零件程序逐段执行，加工出合格的工件。按工作模式选择“自动”键，进入自动工作模式。在自动工作模式中，有机床锁住运行和加工运行方式以及单程序段加工运行和连续加工运行方式。
（4）参数设置（PAR）工作模式
系统共有P01-P25共25参数，每个参数都有其确定的含义并决定数控系统及机床的工作模式，在机床安装调试时应对其中的某些参数进行修改。按工作模式选择“参数”键，进入参数设置工作模式。第一屏显示P01—P09共有9个参数。
（5）刀偏设置（OFT）工作模式
系统共有T1-T8共8组刀偏值，每组刀偏值有Z轴、X轴方向两个数据。其中可通过手动对刀操作自动生成的刀偏组数量和使用的刀具总数相同。其余的刀偏数据只能通过键盘输入。9号刀偏为回机床零点后的坐标设定值。在指令中不能使用T*9，否则出现“参数错”报警。按工作模式选择“刀补”键，进入刀偏设置工作模式。
（6）诊断(DGN)工作模式
在此工作模式下，可显示输入/输出接口中外部信号的状态及主轴转速等。按工作模式选择“诊断”键，进入诊断工作模式。
5 数控机床简介
数控车床是目前使用较为广泛的数控机床之一。它主要用于轴类零件或盘类零件的内外圆柱面、任意锥角的内外圆锥面、复杂回转内外曲面和圆柱、圆锥螺纹等切削加工，并能进行切槽、钻孔、扩孔、铰孔及锥孔等。本次数控加工实践周所用的数控机床为CJK6132车床，外形如图2所示，它采用卧式车床布局，具体参数如下表1所示。

图2 CJK6132型简式数控车床
表1 CJK6132数控车床主要技术参数
项目
参数
最大工件回转直径
320mm
最大车削直径
170mm
最大车削长度
750mm
床面中心高
160mm
纵溜板移动距离
750mm
主轴内孔直径
30mm
主轴内孔锥度
莫氏5号锥度
主轴端到外锥体的锥度
1：4
主轴转速
180~1450r/min
主轴转速级数
8级
横向快速移动速度
2000mm/min
纵向快速移动速度
4000mm/min
刀架进给速度范围
横向：6mm~2000mm/min；
纵向：12mm~4000mm/min
回转刀架刀具容量
4把
装刀架支承面到顶尖中心线的高度
20mm
横溜板最大移动距离
170mm
尾座导筒最大移动距离
95mm
尾座导筒内孔锥度
莫氏4号锥度
尾座横向移动距离（以主轴中心为准）
±10mm
主电机功率
3/4.5KVA
步进电机最大静转矩
10N·m
外型尺寸（长×宽×高）
2160mm×1070mm×1560mm
控制系统
GSK928TC
控制系统脉冲当量
0.001mm
6 数控车床编程
数控机床的自动加工过程，就是按照事先编写好的零件程序自动运行的过程。所谓编程，就是根据加工零件的图纸和工艺要求，把它用数控语言描述出来，编制成零件的加工程序。GSK928TC常用指令代码及其功能介绍如下：
1）常用G功能—准备功能
G功能定义为机床的运动方式，由字符G及后面2位数字构成，GSK928TC数控系统常用的G功能代码如下所示：
（1）G00——快速定位
指令格式：G00 X(U) Z(W)
G00指令使刀具以快速移动速度移动到指定位置，其中X(U) Z(W)为指定点坐标值。
（2）G01——直线插补
指令格式：G01 X(U) Z(W) F
G01指令使刀具按设定速度，沿当前点到X(U) Z(W)指定点的连线同时到达指定的终点位置，其中，X(U) Z(W)为指定的终点坐标，F为进给速度。
（3）G02，G03——圆弧插补
指令格式：G02 X(U) Z(W) I K F—圆心坐标编程G03 X(U)
Z(W) I K F。或G02 X(U) Z(W) R F—半径编程G03 X(U)
Z(W) R F。
G02，G03指令可使刀具以设定速度按规定的圆弧轨迹运动。圆弧方向是以圆心为参考点，G02为顺时针圆弧，G03为逆时针圆弧。X Z或U W为指定圆弧终点位置。可用绝对坐标或相对坐标表示，相对坐标是从圆弧的起点到终点的距离；I、K为指定圆弧的圆心坐标，分别对应X,Z轴，以起点为原点指向圆心的矢量，方向与X,Z轴正方向相同时取正值，否则取负值。
（4）G33——螺纹切削
指令格式：G33 X(U) Z(W) P（E） I K
其中X(U) Z(W)为螺纹终点的绝对或相对坐标，P为公制螺纹导程；E为英制螺纹导程，K为螺纹在退尾起始点距螺纹终点在Z方向上的长度，I为螺纹退尾时X方向上的移动总量（直径值）。
（5）G50——工件坐标系设定
指令格式：G50 X Z
G50定义一个坐标系，并确定刀具当前位置为坐标系中X，Z的坐标值。其建立的坐标系称为工件坐标系。
2）循环指令
在某些特殊的粗车加工过程中，由于切削量大，同一加工路线反复多次切削，为提高编程和加工效率而设定了固定循环。每执行一次固定循环，刀具自动返回执行前的坐标位置。若需再次循环。只需编程进刀数据而不必重写循环程序。
(1）G90——内外圆柱面车削循环
指令格式：G90 X(U) Z(W) R F
(2)G72——断面粗车循环
指令格式为：G72 Z(W) I K F L
其中，Z(W) 为精加工轮廓起点的Z轴坐标值；I为z轴方向每次进刀量；K为z轴方向每次退刀量；L为描述最终轨迹的程序段数量，不包括自身；F为切削速度。
(3)G22 G80——程序局部循环
指令格式为：G22 L
.
.
.
G80
其中L为循环次数，L=1时不能省略，若L

3）M功能—辅助功能
指令
功能
M00
暂停等待启动
M02
程序结束
M20
程序结束，返回第一段循环加工
M30
程序结束，关主轴、关冷却液
M03
主轴顺时针转动
M02
主轴逆时针转动
M05
关主轴
M08
开冷却液
M09
关冷却液
M97
子程序转移
M98
子程序调用
M99
子程序返回

4）S功能—主轴功能
通过地址符S和后面的数据把代码信号送给机床，用于控制机床的主轴转速。
指令格式：S1~S4
其中，S1~S4所代表的主轴转速如下表
指令
主轴转速（r/min）
高速档
低速档
S1
190
380
S2
300
600
S3
450
900
S4
750
1500

5）T功能—刀具功能
指令格式：T ab
其中a表示需要的刀具号，范围为0~4。a为0时，表示不换刀只进行刀具补偿；b表示刀具补偿数据的编号。在一般情况下，刀偏号只能用于与该偏置号相同的刀号，即T11，T22，T33以保证换刀偏置的正确。
6）F功能—进给速度功能
指令格式：F****或F**.**
决定刀具切削进给速度的功能，即进给速度功能。进给速度功能在每分进给（G98）时,用F****来表示，范围是0~9999，单位mm/min；进给速度功能在每分转进给（G99）时,用F**.**来表示，范围是0.01~99.99，单位mm/r；
F为模态值，一旦指定如果不改变可以不重写。上电复位时，为每分进给（G98）状态。刀具的实际移动速度受F值与进给倍率的控制，即
刀具实际切削速度=F*进给倍率（每分进给）
刀具实际切削速度=F*主轴转速*进给倍率（每转进给）
7 加工编程实例
1）零件分析

2)工件坐标系
坐标系和原点如图所示
3）工艺分析
（1）确定装夹方案、定位基准、编程原点、加工起点、换刀点
装夹方案：用三爪卡盘装夹工件
定位基准：三爪卡盘自定心，与所夹持工件轴线一致进行定位
编程原点：右端面圆心处
加工起点：在所定义的坐标系X100 Z100处
换刀点：在所定义的坐标系X100 Z100处
（2）相关数据确定
对刀：即使工件坐标系与机床坐标系重合，用外圆车刀作基准刀，先车右端面，此时设定Z坐标为0。然后车一台阶轴，保持X方向不变，退刀至安全位置后停转主轴，此时用游标卡尺测量所车台阶轴的直径，即为此时刀尖所在位置的X坐标。此时工件坐标系与机床坐标系重合。
2号刀刀补：2号刀为螺纹刀。首先手动调节刀尖与右端面在同一平面上，此时可以设置Z方向刀补为0。然后开启主轴，X方向进给至刚刚接触工件，此时可以设置X方向的刀补为对刀时所测的X坐标即所测台阶直径。
3号刀刀补：3号刀即为切断刀。选取右刀刃为基准，移动刀架至右刀尖与工件右端面在同一平面上，此时可设置Z方向的刀补为0。然后开启主轴，X方向进给至刚刚接触到工件，此时可以设置X方向刀补为对刀时所测X坐标即所测台阶直径。
（3）制定加工方案及加工路线
加工工艺流程为
车外圆及端面选用90°车刀，刀号为1号，刀补为1号；车螺纹选用螺纹车刀，刀号为2号，刀补为2号；切断选用切断刀，刀号为3号，刀补为3号。
加工方案：用1号刀加工端面、外圆及圆弧。用2号刀加工外螺纹。用3号刀切退刀槽及切断工件。
加工路线：首先用外圆车刀1号刀车端面，然后粗车外圆至形状初成并留有相应的余量，精车至所需尺寸，螺纹处台阶切削至9.8mm。退刀至X100 Z100处换为3号刀，切螺纹退刀槽后退至X100 Z100处换为2号刀准备切螺纹。切螺纹用G92指令，直径依次递减至小径。然后退刀至程序起点位置X100 Z100，主轴停转，程序结束。

数控加工工序卡

零件名称
数控实践练习零件图
零件图号
图5
夹具名称
三爪卡盘　

设备名称及型号
数控车床GSK-928

材料名称及牌号
铝
硬度

工序名称
数控综合加工
工序号
1　

工步号
工步内容
切削用量
刀具

n
Vc
F

编号
名称

1
车端面　
750
300　
80
0.5
T1
外圆车刀　

2
粗加工外圆表面　
750
　300
120
2
T1
外圆车刀　　

3
粗加工外圆表面　　
750
　300
120
1
T1
　外圆车刀　

5
倒角精加工外圆
750
300
80
1
T1
　外圆车刀

6
精加工R圆弧
750
　300
80
1
T1
　外圆车刀

7
精加工外圆
750
300
80
2
T1
　外圆车刀

8
切退刀槽
750
300
40
1
T3
切断刀

10
粗车R10圆弧
750
300
80

T2
螺纹车刀

11
精车R10圆弧
750
80
80
1
T2
螺纹车刀

12
加工外螺纹
750
120
80

T2
螺纹车刀

13
切断
750
100
40
3.5
T3
切断刀

4）程序编制
根据所建立的工件坐标系和加工流程，编制数控程序，具体如表xx所示。
表1 实例加工参考程序
程序号
程序
备注

%44
程序文件名
N0000
G00 X100 Z100
快速定位于工件坐标系X100，Z100处
N0010
T11
选择1号刀，1号刀补
N0020
M03 S04
启动主轴，设定转速
N0030
G00 X26 Z0

N0040
G01 X0 F80
切断面
N0050
G00 X24.5 Z1

N0060
G01 Z-48 F120
断面开荒
N0070
G00 X26 Z1

N0080
X20.5

N0090
G01 Z-38
外圆粗加工
N0100
G00 X22 Z1

N0110
X16.5

N0120
G01 Z-38

N0130
G00 X17 Z1

N0140
X12.5

N0150
G01 Z-13

N0160
G00 X13 Z1

N0170
X8 Z0

N0180
G01 X11.8 Z-2 F80
倒角
N0190
Z-13

N0200
X16

N0210
Z-38.58

N0220
G02 X24 Z-42.58 R4
车R4的圆弧
N0230
G01 Z-48
精车直径24的外圆
N0240
G00 X100 Z100

N0250
T33
换3号刀，3号刀补
N0260
G00 X13 Z-10

N0270
G01 X8 F40
车退刀槽
N0280
G00 X13

N0290
X100 Z100

N0300
T22
换2号刀，2号刀补
N0310
G00 X18 Z-18

N0320
G03 X18 Z-33.58 R10 F80
粗车R10的圆弧
N0330
G00 X18 Z-18

N0340
X16

N0350
G03 X16 Z-33.58 R10
精车R10的圆弧
N0360
G00 X100 Z100

N0370
X13 Z2

N0380
G92 X11.5 Z-11.5 P1.5 K1.5
车M12的螺纹
N0390
X11

N0400
X10.6

N0410
X10.2

N0420
X10

N0430
X9.8

N0440
X9.7

N0450
X9.7

N0460
G00 X100 Z100

N0470
T33
换3号刀，3号刀补
N0480
G00 X26 Z-45

N0490
G01 X0 F40
切断
N0500
G00 X100 Z100

N0510
M05
主轴停止
N0520
M02
程序结束
5）加工准备及加工
使用数控机床加工的流程如下：
（1）开机
（2）返回参考点操作
（3）车床手动操作
（4）输入工件加工程序
（5）刀具和工件装夹
（6）程序校验
（7）工件加工
（8）零件尺寸检测
8 体会总结
通过这一周的数控加工实训以及和小组成员共同努力，我能够根据老师给定的零件图进行正确地编程、操作数控车床及加工出合格的工件。通过实训，我学会了与其他同学相互学习、沟通、合作的精神，并培养了动手能力，能够熟练的操作数控机床；了解了广州数控系统的一些特点，熟练地掌握了数控加工仿真软件的应用并且能够熟练的使用数控编程的各个指令；了解了一些常用的刀具，比如车刀、螺纹刀、钻头、切槽刀等的应用范围及注意事项；学习了一些数控编程的内容和步骤，数控程序编制中的工艺处理方法；通过这一周的实训，我懂得了操作机床的过程中要小心谨慎，认真做好每一步，避免一些事故产生。也使我对数控机床产生了很高的兴趣，相信通过这一周的数控加工实训，对我以后的工作有很好的帮助！