数
控
实
验
指
导
书
实验一 数控加工工艺基础
一、实验目的
1、了解一般数控加工的工艺要求；
2、掌握制定数控加工工艺的方法和技巧。
二、实验内容
1、对零件进行数控加工工艺分析；
2、编制具体零件的工艺过程。
三、实验设备
数控模拟系统
四、实验步骤
1、数控加工工艺的基本特点
数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相同，但数控加工的整个过程是自动进行的，因而又有其特点。
（1）数控加工的工序内容比普通机床的加工的工序内容复杂。这是因为数控机床价格昂贵，若只加工简单的工序，在经济上不合算，所以在数控机床上通常安排较复杂的工序，甚至是在通用机床上难以完成的那些工序。
（2）数控机床加工程序的编制比普通机床工艺规程编制复杂。这是因为在普通机床的加工工艺中不必考虑的问题，如工序内工步的安排、对刀点、换刀点及走刀路线的确定等问题，在数控加工时，这一切都无例外地都变成了固定的程序内容，正由于这个特点，促使对加工程序的正确性和合理性要求极高，不能有丝毫的差错，否则加工不出合格的零件。
2、数控加工工艺的主要内容
根据数控加工的实践，数控加工工艺主要包括以下方面：
（1）选择适合在数控机床上加工的零件和确定工序内容；
（2）零件图纸的数控工艺性分析；
（3）制订数控工艺路线，如工序划分、加工顺序的安排、基准选择、与非数控加工工艺的衔接等；
（4）数控工序的设计，如工步、刀具选择、夹具定位与安装、走刀路线确定、测量、切削用量的确定等。
五、思考题
1、编程开始前，进行工艺分析的目的是什么？
2、自行说明编制数控加工工艺和普通机械加工工艺有什么不同。
六、实验报告
编制一份数控加工工艺单
实验二 数控编程基础
一、实验目的
1、掌握通用数控指令的使用方法；
2、掌握SIEMENS 840D数控系统的特有指令的使用方法；
3、能够正确应用准备功能指令和辅助功能指令。
二、实验内容
1、复习在理论课上所学习的一些通用的数控指令；
2、掌握SIEMENS 840D数控系统的特有指令；
3、编制简单零件的数控程序。
三、实验设备
数控模拟系统
四、实验步骤
1、常见通用指令
数控指令是根据数控系统的不同是有一定差别的，因而有各自特点。但是有一些指令是肌肤所有数控系统通用的。
（1）常见通用的准备功能指令：
G00、G01、G02、G03、G54～G59、G90、G91等
（2）常见通用的辅助功能指令：
M03、M04、M08、M09、S、T等
以上指令几乎在所有系统的含义和使用方法都是一样的。
2、SIEMENS 840D数控系统特有指令
SIEMENS 840D数控系统除了特有的固定循环以外，还有不少特殊准备功能指令和辅助功能指令，比如：
（1）TRANS、ATRANS
工件坐标系的偏置
（2）CR
圆弧插补半径参数的表述方式与其它系统不同
（3）LIMS
主轴限速指令
以上列出的知识一部分，还有其它的特殊指令在今后的实验中还会继续学习。
五、思考题
试说明G92和TRANS指令有什么不同。
六、实验报告
编制一个简单零件的数控程序。
实验三 数控机床操作
一、实验目的
掌握数控机床的操作方法。
二、实验内容
1、正确开、关数控机床；
2、掌握数控机床的各种运行状态的使用方法；
3、机床界面的选择。
三、实验设备
数控模拟系统、MILL 155数控铣床、TRUN 155数控车床
四、实验步骤
1、正确启动、关闭数控机床
（1）启动数控机床
打开电源后，首先要启动辅助动力按钮；然后再确认机床门是否正确关闭；最后让刀具回到参考点。
（2）关闭数控机床
首先让刀具回到参考点；然后关闭辅助动力按钮；关闭机床电脑；最后关闭电源。
2、数控机床工作状态
（1）回参考点
主要是让刀具回到参考点，确认建立正确的机床坐标系或者便于进行换刀动作。
（2）自动运行
指在程序编制结束后，可以进行让数控系统根据程序进行自动加工或者模拟加工。
（3）MDI方式
MDI手动输入它是利用数控机床操作面板上的键盘,将编好的程序直接输入到数控系统中,并可以通过机床的运行或者显示器显示有关内容,检查机床运行的状态，发现可能存在的问题。
（4）手动方式
可以用手动方式进行伺服轴的移动。
（5）点动方式
在MILL 155和TRUN 155数控机床中都提供了0.001㎜、 0.01㎜、0.1㎜、1㎜和10㎜等五种点动方式。
3、机床界面
（1）加工界面
在加工界面下，一般可以观察到当前刀具的坐标位置、当前运行程序、当前主轴运行速度、伺服轴进给速度以及当前刀具等信息。
（2）编辑界面
在此界面主要进行数控程序的编辑，可以进行修改、标记、复制、粘贴等工作。
（3）参数界面
参数界面主要进行工件坐标系的偏置设定和刀具补偿的设定。
（4）数据服务界面
可以进行各种数据的传输。包括数控程序、机床各种参数、固定循环固有参数等数据的输入和输出。
（5）诊断界面
在此界面可以查阅故障说明，然后根据提示或者机床说明书进行故障的修复处理。
五、思考题
观察MILL 155数控铣床和TRUN 155数控车床加工界面的区别。
实验四 工件坐标系、刀具补偿的建立
一、实验目的
1、掌握数控机床上工件坐标系的建立方法；
2、掌握数控机床刀具补偿的建立方法。
二、实验内容
1、进行数控车床和数控铣床的工件坐标系的建立；
2、分别在数控车床和数控铣床建立刀具补偿。
三、实验设备
MILL 155数控铣床、TRUN 155数控车床
四、实验步骤
1、工件坐标系的建立
（1）数控车床工件坐标系的建立
A、进入机床的参数界面中的工件坐标系设定界面，让空刀位刀盘轻轻接触主轴卡爪右端；
B、在设定界面上可以显示出当前刀具所在的Z轴机床坐标，将当前显示的Z轴坐标输入到参数位置，然后保存。
（2）数控铣床工件坐标系的建立
A、进入机床的参数界面中的工件坐标系设定界面，让对刀“刀具”下端面轻轻接触机床虎钳；
B、在设定界面上可以显示出当前刀具所在的Z轴机床坐标，将当前显示的Z轴坐标输入到参数位置，然后保存；
C、换刀到巡边仪所在刀位，在MDI方式下让巡边仪旋转，转速控制在500r/min；
D、让巡边仪轻轻接触虎钳的左端钳口的X轴端面，在设定界面上可以显示出当前刀具所在的X轴机床坐标，将当前显示的Y轴坐标经过处理输入到参数位置，然后保存；
E、同确定X轴坐标一样，让巡边仪轻轻接触左端钳口的Y轴位置，将Y轴坐标经过处理输入到参数位置，然后保存。
2、刀具补偿的建立
（1）数控车床刀具补偿的建立
A、进入机床的参数界面中的刀具补偿设定界面，让空刀位刀盘轻轻接触工件右端面（若工件右端面不平整，要事先切平）；
B、设置空刀位的Z轴刀具补偿为“0”（将当前刀具坐标输入到参数输入位置，计算即可，目的是让系统记下当前工件右端面的机床坐标系的Z轴坐标）；
C、将要测量的刀具刀尖轻轻接触工件右端面，切换到Z轴刀具补偿界面，计算即可；
D、将要测量的刀具刀尖轻轻接触工件外圆，将当前工件半径值（若工件不圆，要事先切圆）输入到X轴参数输入位置，计算即可。
（2）数控铣床刀具补偿的建立
A、进入机床的参数界面中的刀具补偿设定界面，让对刀“刀具”下端面轻轻接触机床虎钳夹持的工件上端面（要保证工件上端面的平整）；
B、设置该刀位的Z轴刀具补偿为“0”（将当前刀具坐标输入到参数输入位置，计算即可，目的是让系统记下当前工件上端面的机床坐标系的Z轴坐标）；
C、再将要对的刀具刀尖轻轻接触工件的上端面，切换到Z轴刀具补偿界面，计算即可；
D、再将刀具的半径输入到刀具参数界面中即可。
五、思考题
1、除了介绍的建立刀具补偿的方法外，还能找到其它建立刀具补偿的方法吗？
2、在数控车床上建立麻花钻的刀具补偿，该如何建立？
六、实验报告
简述所介绍的工件坐标系建立方法的优缺点。
实验五 数控车床固定循环的使用
一、实验目的
1、掌握TURN 155数控车床常用固定循环的使用方法；
2、掌握TURN 155数控车床常用固定循环参数的设置方法。
二、实验内容
1、学习TURN 155数控车床常用固定循环的使用方法；
2、使用固定循环编制一个比较复杂零件的数控程序。
三、实验设备
数控模拟系统、TURN 155数控车床
四、实验步骤
1、TURN 155数控车床常用固定循环
（1）CYCLE 95轮廓加工循环
该循环可以用于数控车床进行工件的内、外轮廓的粗、精加工，这些都是由循环中的参数决定的。
（2）CYCLE 93切槽加工循环
该循环可以在工件的内、外轮廓、外圆、端面上加工各种槽，加工形式是多种多样的。
（3）CYCLE 97螺纹加工循环、
该循环可以加工各种螺纹，包括普通圆螺纹、锥螺纹，也可以加工各种牙型的螺纹。
2、使用TRUN 155数控车床常用固定循环的注意事项
（1）注意刀具的更换
在进行不同循环之前要进行刀具的更换，但是由于TRUN 155数控车床刀盘和后壁之间距离较小，必须要让刀盘回到换刀点换刀。否则容易出现刀具碰撞后壁的事故的发生。为保证换刀的正常进行，可以使用退刀子程序“TCP”。
（2）工艺参数的变换
在进行不同循环的使用之前，一般都要进行工艺参数的变换。比如在轮廓加工和螺纹加工循环，由于刀尖的朝向不同，其主轴的旋转方向是不同的。
（3）子程序的使用
在轮廓加工循环中必须要使用子程序，在子程序的编辑过程中，只需要写出最后工件的轮廓轨迹即可。
五、思考题
1、如果加工出工件的外圆尺寸出现偏差，可能是什么原因？该如何处理？
2、螺纹加工循环中“IANG”参数不同的加工方式有什么区别？各有什么优缺点？
六、实验报告
按要求编制一个比较复杂零件的数控程序。
实验六 数控铣床固定循环的使用
一、实验目的
1、掌握MILL 155数控铣床常用固定循环的使用方法；
2、掌握MILL 155数控铣床常用固定循环参数的设置方法。
二、实验内容
1、学习MILL 155数控铣床常用固定循环的使用方法；
2、使用固定循环编制一个比较复杂零件的数控程序。
三、实验设备
数控模拟系统、MILL 155数控铣床
四、实验步骤
1、MILL 155数控铣床常用固定循环
（1）CYCLE 71面铣加工循环
该循环用于数控铣床进行工件的平面铣削。
（2）CYCLE 81浅孔加工循环
用于浅孔的加工，也可以用来加工中心孔、底孔，该循环是一次进给到孔底。
（3）CYCLE 83深孔加工循环
用于深孔加工，该循环一般是分成若干次进给才能加工到孔底。
（4）CYCLE 84攻丝加工循环
用于内螺纹的加工。
（5）CYCLE 72轮廓加工循环
用于内、外轮廓的铣削，轮廓的可以是任意形状，但是作为内轮廓，一般要事先进行粗铣。
2、使用MILL 155数控铣床常用固定循环的注意事项
（1）注意刀具的更换
在进行不同循环之前要进行刀具的更换，但要注意换刀语句中必须有M6指令，同时要保证压缩空气的正常使用。
（2）工艺参数的变换
在进行不同循环的使用之前，一般都要进行工艺参数的变换。比如在轮廓加工和攻丝加工循环，由于加工方式的不同，其主轴的旋转速度应该有较大变化。
另外换刀后，主轴是没有旋转的，不许要重新设定工艺参数，让主轴正常运转起来。
（3）子程序的使用
在轮廓加工循环中必须要使用子程序，在子程序的编辑过程中，只需要写出最后工件的轮廓轨迹即可。
（4）刀具补偿的设定
由于铣刀都是有半径的，对于不同的进给方向，同一轮廓有可能有不同的刀具补偿方向，要具体情况具体分析，保证加工出符合图纸要求的工件。
五、思考题
1、如果加工出工件的几何尺寸出现偏差，可能是什么原因？该如何处理？
2、深孔加工循环中，每次进给结束后退刀方式有几种？各有什么优缺点？
六、实验报告
按要求编制一个比较复杂零件的数控程序。
实验七 子程序的应用
一、实验目的
1、掌握子程序的使用方法；
2、掌握子程序的编制方法。
二、实验内容
1、学习SIEMENS 840D数控系统子程序的使用方法；
2、编制一个比较复杂零件的数控程序。
三、实验设备
数控模拟系统
四、实验步骤
1、子程序的建立方法
子程序的建立和主程序是一样的，只是文件类型切换成子程序即可。
2、子程序的应用
一般子程序用于以下几个方面：
（1）循环中必须调用的子程序，其子程序的内容一般是连续的轮廓曲线；
（2）该工件有几个相同或者相似的几何形状，可以在子程序中只表述一次，然后调用若干次子程序即可完成若干次加工。
3、子程序的使用方法
子程序的调用方法是直接写入子程序名，后接调用次数，如：
XXX L2
即调用XXX.SPF子程序2次。
五、思考题
数控铣床中轮廓铣削调用子程序需要注意什么问题？
六、实验报告
按要求编制一个比较复杂零件的数控程序，写出合适的子程序。
实验八 数控编程提高
一、实验目的
掌握比较复杂零件的程序编制方法；
二、实验内容
1、掌握SIEMENS 840D数控系统中坐标变换、旋转、镜像和缩放的使用方法；
2、编制一个比较复杂零件的数控程序。
三、实验设备
数控模拟系统
四、实验步骤
1、坐标变换
TRANS ATRANS
以上两指令是工件坐标系的平移指令（后接坐标平移的位置）。
2、旋转
ROT AROT
工件坐标系旋转，以右旋为正，并且在旋转之前必须把工件坐标系原点平移到旋转中心。
3、镜像
MIRROR AMIRROR
用于镜像处理，后接镜像的对称轴线坐标。
4、缩放
SACALE ASACLE
用于缩放处理，后接缩放比例。在使用缩放指令后，其后所有坐标值都按照比例进行了缩放，直到缩放比例被取消或者被更改。
五、思考题
每一类坐标处理指令都包括2个指令，试说明起区别。
六、实验报告
按要求编制一个比较复杂零件的数控程序，使用合适的坐标变换指令。
实验九 二维、三维模拟及加工
一、实验目的
1、在数控模拟系统上进行模拟加工；
2、在数控机床上进行实际加工。
二、实验内容
1、掌握WINNC数控模拟系统的模拟加工方法；
2、在数控机床上实际加工出合格的数控产品。
三、实验设备
数控模拟系统、数控机床
四、实验步骤
1、二维模拟
在数控程序的编程界面中有二维模拟软键，可以进行二维模拟。其主要目的是：
（1）校验数控程序中有无指令的编辑错误，计算的基点是否正确；
（2）检验加工的路径是否是否正确，加工过程中有没有可能出现刀具碰撞工件和夹具的情况发生。
如果出现问题，要能够找到发生原因，及时纠正错误，为后面的实际加工做好准备。
2、三维模拟
在数控程序的编程界面中有三维模拟软键，可以进行三维模拟。其主要目的是：检验刀具选择是否合适；使用的刀具在加工过程中是否会发生干涉；最后加工出的产品形状是否符合图纸要求。
使用三维模拟要注意以下几点：
（1）刀具的选择
在模拟系统中，系统提供了各种刀具，包括各种车刀、铣刀、麻花钻、螺纹加工刀具等，必须按要求进行选择；
（2）毛坯的选择
在毛坯的预先确定界面，必须确定合适的毛坯各个几何尺寸，确保模拟加工的顺利进行。
3、实际加工
不论模拟如何精确，其各个工艺参数（如：主轴转速、进刀速度等）还是有可能不太合适，所以首个工件的试切一定要小心谨慎。首先要修改程序：
由于毛坯的夹持位置有可能和编程时的设想值有偏差，必须进行测量后修改程序。同时在机床上刀具的安放位置也有可能和编程时的设想不同，因此也必须修改程序。
修改好程序后要先进行一次空运行，以检查机床在运行过程中有没有可能出现碰撞情况。如没有问题，可以夹持工件进行实际加工，但是要注意进给倍率旋钮一定要随时把握，如果出现工艺参数设置不合理的情况，可以按照需要及时调整，必要时可以使用急停按钮。
五、实验报告
按要求操作数控机床，加工出合格的数控产品。
