《数控机床与编程》实验指导书 - 图文

《数控机床与编程》实验指南

邵阳学院机械与能源动力工程系

刘元 编著

目录

实验一、数控车床复杂零件的编程及加工

实验二、数控铣床复杂零件的编程及加工

实验三、加工中心复杂零件的编程及加工

实验四、线切割、电火花加工★

实验五、数控仿真模拟★

附录一、SIEMENS802C 数控指令格式

附录二、FANUC 数控指令格式

附录三、实验报告格式及要求

注：★号为选做实验

实验一 数控车床复杂零件的编程及加工

一、实验目的与要求

（1）了解数控车床的面板操作、对刀及编程原点设定方法。 （2）了解典型零件的数控车削加工工艺。

（3）掌握直线、圆弧、螺纹、复合循环、刀偏及半径补偿等编程指令的用法。 （4）掌握对指定零件数控编程、输入数控车床并进行自动加工的方法。

二、实验仪器与设备

（1）配备西门子802C数控系统的CK0638卧式车床一台。 （2）尼龙棒一根（长150～200mm，直径26mm）。

（3）深度游标卡尺、游标卡尺、外径千分尺各一把。 （4）外圆车刀、螺纹车刀、切断刀各一把。

三、实验原理

1．数控机床的组成

数控机床由计算机数控系统和机床本体两部分组成。计算机数控系统主要包括输入/输出设备、CNC装置、伺服单元、驱动装置和可编程控制器（PLC）等。 2.CK0638数控车床的操作

（1）Sinumerik 802C 数控系统操作面板如图1-1所示，各按键功能如下。

图 1-1

（2）Sinumerik 802C数控系统软件主操作界面如图1-3所示。

图 1-3

（3）Sinumerik 802C数控系统软件的菜单结构及基本功能如图1-4所示

图 1-4

其中最重要的软按键功能如图1-5

图 1-14

零件四图纸：

图 1-15

零件五图纸：

图1-16

下面以零件一为例进行分析：

1、技术要求。

毛坯为φ60mm×120mm的棒料，粗加工每次进给深度2mm，进给量0.25mm/r，

精加工余量X向为0.4mm，Z向为0.1mm，切断刀宽3mm，程序编程原点如图所示。 （注意：根据实际测出来的切断刀宽度，应对切槽切断部分的程序做少许变动。）

2、加工工艺的确定。

加工顺序和步骤推荐先平端面，再粗车外形，然后精车外形，最后切槽、切断。

（五）对加工走刀路线进行数值计算；

（六）按照该数控系统指令格式进行数控编程； 对零件一进行数控加工的参考程序如下：

（其它零件由学生任意挑选，也可以由学生找一些典型零件来分组进行独立的编程加工） 主程序

LIU.MPF

G54G0X100Z300 G94 T1D1

S800M3M8 G0X65Z0 G1X-1F30 G0Z2 X60

_CNAME=\

R105=1.000R106=0.25 R108=1.000R109=5.000 R110=1.00R111=0.300 R112=0.1 LCYC95 M9

G0X100Z300M5 T2D1

S1000M3M8 G0X60Z2

R105=5.000R106=0 LCYC95

M05M09

G0X100Z300 T3D1

S500M3M8 G0X35 Z-34

G1X26F30 G0X35 Z-31 G1X26 G0X35 Z-28 G1X26 G0X65 Z-95 G1X1F30 G0X65 X200Z300 M9 M5 M2

子程序： L10.SPF G0Z2 G0X0

G1Z0F0.2

G3X20Z-10CR=10 G1Z-15 X30 Z-43

G2X36Z-46CR=3 G1X40 Z-66 X60 Z-95 M2

（七）输入数控程序； 操作步骤：

1、 按 2、按

→

键，显示NC中已经存在的程序目录。

键，出现一对话窗口，在此输入新的程序名称，在名

称后输入扩展名（.mpf或.spf）,默认为*.mpf文件。注意：程式名称前两位必须为字母。 3、按 4、用关闭键 理层。

零件程序的修改----“程序”运行方式

键确认输入，生成新程序，现在可以对新程序进行编辑。 →

结束程序的编制，这样才能返回到程序目录管

功能：零件程序不处于执行状态时，可以进行编辑。

操作步骤：

（1） 在主菜单下选择“程序”键 （2） 用光标键 （3） 按“打开”键 （4） 用关闭键 管理层。

1、选择和启动零件程序---“加工”操作区

注意：启动程序之前必须要调整好系统和机床，保证安全。 操作步骤： （a） 按

键选自动模式。

打开“程序目录窗口”。 →

，出现程序目录窗口。

选择待修改的程序。

，屏幕上出现所修改的程序，现在可修改程序。

结束程序的修改，这样才能返回到程序目录

（b） 按程序键

（3） 在第一次选择“程序”操作区时会自动显示“零件程序和子程序目录”。用光标键

把光标定位到所选的程序上。

（4） 用 序名”下。 （5） 用

键选择待加工的程序，被选择的程序名称显示在屏幕区“程 键打开选择待加工的程序。

a) 程序段搜索----“加工”操作区 前提条件：程序已经选择。 操作步骤： （1） 按

键，根据提示输入内容，自动搜索并显示所需的零件程序。

（2） 执行程序搜索功能，关闭搜索窗口。

搜索结果： 窗口显示所搜索到的程序段。

b) 自动运行

功能：在自动方式下零件程序可以完全自动加工执行，这也是零件加工中正常使用的方式。 前提条件：

1、已经回参考点。

2、待加工的零件程序已装入。 3、已经输入了必要的补偿值。

4、必要的安全锁定装置已经启动。 操作步骤：

（1） 选自动模式，按 键。屏幕上显示“自动方式”状态图，显示位置、进给值、主轴值、刀具值以及当前的程序段。

（2） 按程序控制键 ，出现下图：

（3）通过选择/转换键（4）按区域转换键 （5） 按程序键 （6） 按选择键 序。

（7） 按单步执行键 （8） 按

，选择控制程序的方式。 ，回主菜单。 ，用光标键

选择要加工的程序。

可编辑修改程

，调出加工的程序，按打开键

，选择单步执行加工。

键，启动加工程序。

（八）验校程序无误后进行自动加工；

（九）测量最终加工的零件是否合格并分析误差原因

五、实验分析与结论

数控机床最适合加工该类复杂零件，其产品一致性好，质量高，效率更是比普通机床高出许多，且对工人的技能要求不高。对于余量较大毛坯的加工，用复合循环指令可大大简化程序。

六、实验报告

（1）零件加工设备的概述（设备名称、型号、加工能力）。

（2）零件加工过程描述（零件图、刀具运行轨迹、加工程序及过程描述）。 （3）分析复合循环指令适合加工的零件范围。 （4）试述数控车床加工该零件的主要步骤。 （5）数控车床加工螺纹如何保证不乱扣？

（6）数控车床加工螺纹为何要进行多次切削？

实验二、数控铣床复杂零件的编程及加工

一、实验目的与要求

（1）掌握数控铣床加工中的基本操作技能。

（2）掌握开关机步骤及坐标轴回参考点的操作方法。 （3）掌握数控铣床刀具的装卸

（4）熟练掌握手动运行的各种方法及运行状态的数据设定方法。 （5）熟练掌握MDA运行方式。

（6）掌握辅助指令、主轴指令及相关G代码准备功能指令的使用。

二、实验仪器与设备

（1）配备西门子802S数控系统的XK713数控铣床一台。 （2）方形毛坯一块（规格根据所加工零件定）。 （3）游标卡尺、塞尺各一把、标准棒芯一根。 （4）立铣刀一把。

三、实验原理

1．数控机床简介

（1）性能特点：

本铣床可配置西门子系统，交流伺服电机驱动。整体采用模块化设计，外形美观，精度高，噪声低，性能稳定。该机床布局合理，采用整体铸铁床脚结构，机床导轨经过超音频淬火处理。主轴采用变频器无级调速，能实现铣、镗、钻、攻丝等切削运动，适合于形状复杂的凸轮、样板、模具的加工；对于较复杂的零件，可通过CAD/CAM形成加工程序，传送给前台数控系统，进行加工实现。 （2）技术参数：

1、工作台尺寸 1270×320mm

2、工作台三向行程 700×400×400mm 3、主轴转速 40-4000rpm（变频） 4、主轴功率 4Kw 5、主轴锥度 7:24

6、最大快移速度 6000mm/min 7、最小设定单位 0.001 mm 8、定位精度 0.02mm

9、重复定位精度 0.005mm 10、机床净重 3000kg 2. XK713数控铣床的操作

（三）机床的操作面板与控制面板

机床操作面板位于窗口的右侧，如下图所示。主要用于控制机床的运动和选择机床运行状态，由模式选择按钮、数控程序运行控制开关等多个部分组成，每

一部分的详细说明如下： 802D铣床面板 MDA 直接通过操作面板输入数控程序和编辑程序 JOG 手动模式,手动连续移动各轴 VAR 増量选择 SPINSTAR主轴正转 SPINSTP主轴停止 CYCLESTAR循环启动 REF 回参考点模式 SINGL自动加工模式中，单步运行 SPINSTAR主轴反转 RESET复位键 CYCLESTOP循环停止 AUTO 进入自动加工模式

RAPID快速移动 选择/转换键(当光标后有 时使用) 方向键:选择要移动的轴。 紧急停止旋钮 主轴速度调节旋钮 钮 返回键 报警应答键 信息键 控制键 空格键 删除键 制表键 加工操作区域键 参数操作区域键 报警/系统操作区域键 翻页键 键 数字键,上档键转换对应字 进给速度（F）调节旋 菜单扩展键 通道转换键 上档键 ALT键 删除键(退格键) 插入键 回车/输入键 程序操作区域键 程序管理操作区域键 未使用 光标 字母键，上档键转换对符 应字符 （四）数控系统操作 1) 开机

操作步骤：接通机床电源，系统启动以后进入“加工”操作区“JOG REF”模式，出现“回参考点窗口”。 2) 回参考点----“加工”操作区

注意：“回参考点”只有在REF 回参考点模式下可以进行。 操作步骤： (1) 按

键，按顺序点击

，即可自动回参考点。

(2) 在“回参考点”窗口中显示该坐标轴是否回参考点：

坐标未回参考点

坐标已到达参考点

3) “JOG”模式---“加工”操作区

功能：在“JOG”模式中，可以移动机床各轴。 操作步骤： (1) 选择

JOG模式。按方向键

可以移动三轴。这时，移动速度由进给旋钮控制。 (2) 如果用点击 (3) 连续按

键，则三轴快速移动，再点击一次取消快速移动。 键，在显示屏幕左上方显示增量的距离：1INC，10INC，

100INC 1000INC (1INC=0.001mm)，三轴以增量移动。 4) 手动脉冲方式

在手动/连续加工或在对刀，需精确调节机床时，可用手动脉冲方式调节机床。

操作步骤： (1) 选择“手轮”

运行方式。

(2) 选择X、Y或Z轴 ,调节手轮 旋转移动距离。 5) 编程设定数据

利用设定数据键可以设定运行状态，并在需要时进行修改。操作步骤 OFFSET PARAM 通过按“参数操作区域”键和“零点偏移”软键选择设定数据。

设定数据 在按下“设定数据”键后进入下一级菜单，在此菜单中可以对系统的各个选

件进行设定。见下图。

图“设定数据”状态图

JOG一进给率 在JOG状态下的进给率设定。如果该进给率为零，则系统使用机床参数中存储的数值。

主轴转速设定 主轴转速最小值／最大值。时主轴转速的限制（G26最大/G25最小），只可以在机床数据所规定的极限范围内进行。

可编程主轴极限值 在恒定切削速度（G96）时可编程的最大速度(LIMS)。 空运行送给率 在自动方式中若选择空运行进给功能，则程序不按编程的进给率执行，而是执行参数设定值的进给率，即在此输入的进给率。

螺纹切削开始角（SF）：在加工螺纹时主轴有一起始位置作为开始角，当重复进行该加工过程时，就可以通过改变此开始角切削多头螺纹。 6) R参数

“R参数”窗口中列出了系统中所用到的所有R参数，需要时可以修改这些参数，若当前不是在参数操作区，按“参数操作区域键” 数” 进入R参数修改界面，如图所示，利用

和按软键“R参 或翻页键

移动要输入的位置按“数字键”输入数据，然后按输入键 或移动光标到其它位置来确认输入。也可利用“搜索”软键，输入要搜索的R参数的索引号，按“确认”或输入键进行确认查找R参数。

注：R参数从R0－R299共有300个

输入数据范围：±(0.0000001—99999999)

若输入数据超过范围后，自动设置为允许的最大值。 7) 加工中心刀具的装卸 1、用锁刀器安装或拆卸刀具 2、在机床上装刀、换刀 8) 刀具参数管理 1、建立新刀具

1．若当前不是在参数操作区，按系统面板上的“参数操作区域键”切换到参数区。

2．按软键“刀具表”切换到刀具表界面 3．点击软键“新刀具”，切换到新刀具界面。

，

4．软键“铣刀”、“钻削”选择要新建的刀具类型，系统弹出新刀具对话框，对应“铣刀”、“钻削”的对话框所示

在对话框中输入要创建的刀具数据的刀具号。

5．确认，则创建对应刀具，按中断，返回新刀具具界面，不创建任何刀具。 2、搜索刀具

1．按软键“刀具表”切换到刀具表界面。

2．按软键“搜索”，在搜索刀具对话框中输入刀具号。

3．按确认，光标将自动移动到相应的行，按中断，仅返回上一界面，不做任何事情。

3、刀具参数及刀具补偿参数的设定

刀具参数包括刀具几何参数、磨损量参数和刀具型号参数。

不同类型的刀具均有一个确定的参数数量，每个刀具有一个刀具号（T—号）。 按下

及“刀具表”按钮，打开刀具补偿参数窗口，显示所使用的刀具

清单。可以通过光标键和“上一页”、“下一页”键选出所要求的刀具。如图所示：

通过以下步骤输入补偿参数：

在输入区域利用

定位光标。

输入数值，输入完毕后按“改变有效”键，则输入的数据将被立即保存。 4、删除刀具数据

1．按软键“删除刀具”，系统弹出删除刀具对话框，如图3所示；

图3

2．如果按“确认”软键，对话框被关闭，并且对应刀具及所有刀沿数据将被删除；如果按“中断”软键，则仅仅关闭对话框。

9) 输入/修改零点偏置值

功能：在回参考点之后实际值存储器以及实际值的显示均以机床零点为基准，而工件的加工程序则以工件零点为基准，这之间的差值就作为可设定的零点偏移量输入。

操作步骤：通过按“参数操作区域”键和“零点偏移”软键可以选择零点偏置。

屏幕上显示出可设定零点偏置的情况，包括已编程的零点偏置值，有效的比例， 系数状态显示“镜相有效”以及所有的零点偏置。

把光标移到待修改的范围，输入数值。通过移动光标或者使用输入键输入零点偏置的大小。按“修改生效”，输入的值即存储有效。 10) 程序管理 操作步骤： 选择“程序”操作区。PROGRAM MANAGER 打开“程序管理器”，以列表形式显示零件程序及目录。程序管理窗口见图。

图 程序管理窗口

在程序目录中用光标键选择零件程序。为了更快地查找到程序，输入程序名的第一个字母。控制系统自动把光标定位到含有该字母的程序前。 软键含义

程序 按程序键显示零件程序目录。

执行 按下此键选择待执行的零件程序，按数控启动键时启动执行该程序。 新程序 操作此键可以输入新的程序。

复制 操作此键可以把所选择的程序拷贝到另一个程序中。 打开 按此键打开待执行的程序。

删除 用此键可以删除光标定位的程序，并提示对该选择进行确认。按下确认键执行清除功能，按返回键取消并返回。

重命名 操作此键出现一窗口，在此窗口可以更改光标所定位的程序名称。输入新的程序名后按确认键，完成名称更改，用返回键取消此功能。 读出 按此键，通过RS232接口，把零件程序送到计算机中保存。

读入 按此键，通过RS232接口装载零件程序。接口的设定请参照“系统”操作区域。零件程序必须以文本的形式进行传送。 循环 按此键显示标准循环目录。只有当用户具有确定的权限时才叫以使用此键。

输入新程序一“程序”操作区 操作步骤

PROGRAM MANAGER 选择“程序”操作区，显示NC中已经存在的程序目录。 新程序 按动“新程序”键，出现一对话窗口，在此输入新的主程序和于程序名称，见图。

图 新程序输入屏慕格式

输入新文件名

√确认 按“确认’键接收输入，生成新程序文件，现在可以对新程序进行编辑。

╳中断 用中断键中断程序的编制，并关闭此窗口。 零件程序的编辑

在编辑功能下，零件程序不在执行状态时，都可以进行编辑。对零件程序的任何修改，可立即被存储。见图。

图 程序编辑器窗口

软键

编辑 程序编辑器。

执行 使用此键，执行所选择的文件。

标记程序段 按此键，选择一个文本程序段，直至当前光标位置。 复制程序段 用此键，拷贝一程序段到剪贴板。

粘贴程序段 用此键，把剪贴板上的文本粘贴到当前的光标位置。 删除程序段 按此键，删除所选择的文本程序段。

搜索 用“搜索”键和“搜索下一个”键在所显示的程序中查找一字符串。在输入窗口键入所搜索的字符，按“确认”键启动搜索过程。按“返回”键则不进行搜索，退出窗口。按此键继续搜索所要查询的目标文件。

重编号 使用该功能，替换当前光标位置到程序结束处之间的程序段号。 钻削 参见章节“循环”。 铣削 参见章节“循环”。

重编辑 在重新编译循环时，把光标移到程序中调用循环的程序段中。在其屏幕格式中输入相应的参数。如果所设定的参数不在有效范围之内，则该功能会自动进行判别，并且恢复使用原来的缺省值。

屏幕格式关闭之后，原来的参数就被所修改的参数取代。

注意：仅仅是自动生成的程序块/程序段才可以重新进行编译。 11) MDA模式(手动输入)----“加工”操作区

功能：在“MDA”模式下可以编制一个零件程序段加以执行。 操作步骤：

(1) 选择机床操作面板上的MDA键 (2) 通过操作面板输入程序段。 (3) 按启动键

执行输入的程序段。

注：在程序启动后不可以再对程序进行编辑，只在“停止”和“复位”状态下才能编辑。

执行完后，程序仍然存在，可按“运行开始”按钮重新运行程序。 12) 自动加工 自动加工流程

1．查机床是否机床回零。若未回零，先将机床回零

2．使用程序控制机床运行，已经选择好了运行的程序参考选择待执行的程序

3．按下控制面板上的自动方式键，若CRT当前界面为加工操作区，则系统显示出如图4所示的界面

。

图4

否则仅在左上角显示当前操作模式（“自动”）而界面不变。 4．按软键“程序控制”来设置程序运行的控制选项 5．程序控制中状态说明 软键 程序测试 说明 在程序测试方式下所有到进给轴和主轴的给定值被禁止输出，机床不动，但显示运行数据。 空运行进给 DRY 进给轴以空运行设定数据中的设定参数运行，执行空运行进给时编程指令无效。 有条件停止 M01 程序在执行到有M01指令的程序时停止运行。 跳过 SKP 前面有斜线标志的程序在程序运行时跳过不予执行（如： ／N100G?）。 单一程序段 SBL 此功能生效时零件程序按如下方式逐段运行：每个程序段逐段解码，在程序段结束时有一暂停，但在没有空运行进给的螺纹程序段时为一例外，在引只有螺纹程序段运行结束后才会产生一暂停。单段功能中有处于程序复位状态时才可以选择。？ ROV有效 ROV 按快速修调键，修调开关对于快速进给也生效。 若需修改程序，可按“程序修正”进入编辑状态，所有修改立即被存储。 6．按启动键

开始执行程序。

显示 PRT 7．程序执行完毕。或按复位键中断加工程序，再按启动键则从头开始。 中断运行

数控程序在运行过程中可根据需要暂停，停止，急停和重新运行。 数控程序在运行过程中，点击“循环保持”按钮保持暂停运行时的状态。再次点击“运行开始”按钮

，程序暂停运行，机床，程序从暂停行开始继

续运行。

数控程序在运行过程中，点击“复位”按钮，程序停止运行，机床停止，再次点击“运行开始”按钮，程序从暂停行开始继续运行。

数控程序在运行过程中，按“急停”按钮

，数控程序中断运行，继续运

，余下的数控程序从中

行时，先将急停按钮松开，再点击“运行开始”按钮断行开始作为一个独立的程序执行。

程序段搜索 打开搜索窗口，准备装载中断点坐标。 搜索断点 装载中断点坐标。

启动中断点搜索，使机床回中断点。执行一个到中断程序段起始点的补偿。 按数控启动键继续加工。 13) 模拟图形

模拟功能 编程的刀具轨迹可以通过图形来表示。 操作步骤

当前为自动运行方式，并且已经选择了待加工的程序。

模拟 按模拟键，屏幕显示初始状态，见图5。

图5 模拟初始状态

按数控启动键，模拟所选择的事件程序的刀具轨迹。 软键的含义

自动缩放 操作此键可以自动缩放所记录的刀具轨迹。 到原点 按此键，可以恢复到图形的基本设定。 显示 按此键，可以显示整个工件。 缩放＋ 按此键，可以放大显示图形。 缩放－ 按此键，可以缩小显示图形。

删除画面 按此键，可以擦除显示的图形。

光标粗细 按此键，可以调整光标的步距大小。

四、实验内容

（一）开机回参考点；

操作步骤

1、接通 CNC 和机床电源系统启动以后按

键进入回参考点功能。

表示Z方向回零完成。 表示X方向回零完成。 表示X方向回零完成。

2、按住+Z按钮进行X方向回零，直至屏幕+X后显示3、按住+X按钮进行Z方向回零，直至屏幕+Z后显示4、按住+Y按钮进行Z方向回零，直至屏幕+Y后显示

（二）工件的安装

1、用机用平口钳安装工件

机用平口钳适用于中小尺寸和形状规则的工件安装，它是一种通用夹具，一般有非旋转式和旋转式两种，前者刚性较好，后者底座上有一刻度盘，能够把平口钳转成任意角度。安装平口钳时必须先将底面和工作台面擦干净，利用百分表校正钳口，使钳口与横向或纵向工作台方向平行，以保证铣削的加工精度，如图15所示。

图15 机用平口钳的校正

2、用组合压板安装工件

对于体积较大的工件大都用组合压板来装夹，根据图纸的加工要求，可将工件直接压在工作台面上，这种装夹方法不能进行贯通的挖槽或钻孔加工等；也可在工件下面垫上厚度适当且要求较高的等高垫块后再将其压紧，这种装夹方法可进行贯通的挖槽或钻孔加工。 3、用精密治具板安装工件

精密治具板具有较高的平面度、平行度及表面粗糙度，工件或模具可通过尺寸大小选择不同的型号或系列。

4、用精密治具筒安装工件

在加工表面相互垂直度要求较高的工件时，多采用精密治具筒安装工件。精密治具筒具有较高的平面度、垂直度、平行度及表面粗糙度。

5、用其它装置安装工件 1）用万能分度头安装

分度头是铣床常用的重要附件，能使工件绕分度头主轴轴线回转一定角度，

在一次装夹中完成等分或不等分零件的分度工作，如加工四方、六角等。

2）用三爪卡盘安装

将三爪卡盘利用压板安装在工作台面上，可装夹圆柱形零件。在批量加工圆柱工件端面时，装夹快捷方便，例如铣削端面凸轮、不规则槽等。

6、用专用夹具安装工件

为了保证工件的加工质量，提高生产率，减轻劳动强度，根据工件的形状和加工方式可采用专用夹具安装。

（三）工件的校正与工件坐标系原点的体现

1.工件的校正

工件利用上述任一方法安装后必须进行找正（在安装时首先应目测工件，使其大致与坐标轴平行），找正一般用百分表或杠杆表与磁性表座配合使用来完成。根据找正需要，可将表座吸在机床主轴、导轨面或工作台面上，百分表安装在表座接杆上，使测头轴线与测量基准面相垂直，测头与测量面接触后，指针转动2mm左右，移动机床工作台，校正被测量面相对于X、Y或Z轴方向的平行度或平面度。使用杠杆表校正时杠杆测头与测量面间成约15°的夹角，测头与测量面接触后，指针转动0.5mm左右。

2.工件坐标系原点的体现

工件坐标系原点亦称编程零点。对于在数控机床上加工的具体工件来说，必须通过一定的方法把工件坐标系原点（实际上是工件坐标系原点所在的机床坐标值）体现出来，这个过程称为对刀。体现的方法有试切法对刀和工具对刀两种，试切法对刀是利用铣刀与工件相接触产生切屑或摩擦声来找到工件坐标系原点的机床坐标值，它适用于工件侧面要求不高的场合；对于模具或表面要求较高的工件时须采用工具对刀，通常选用偏心式寻边器或光电式寻边器进行X、Y轴零点的确定，利用Z轴设定器进行Z轴零点的确定（Z轴设定器上下表面的距离为50mm的标准值。

（a）偏心式寻边器

（b）光电式寻边器

（c）Z轴设定器

图4-7 零点及长度补偿找正工具

（四）常用切削刀具

1.孔加工刀具

中心钻、麻花钻（直柄、锥柄）、扩孔钻、锪孔钻、铰刀、镗刀、丝锥等。 2. 铣削刀具

铣刀是刀齿分布在旋转表面或端面上的多刃刀具，其几何形状较复杂，种类较多。按铣刀切削部分的材料分为高速钢铣刀、硬质合金铣刀；按铣刀结构形式分为整体式铣刀、镶齿式铣刀、可转位式铣刀；按铣刀的安装方法分为带孔铣刀、带柄铣刀；按铣刀的形状和用途又可分为圆柱铣刀、端铣刀、立铣刀、键槽铣刀、球头铣刀等。 (五)对刀

数控程序一般按工件坐标系编程，对刀的过程就是建立工件坐标系与机床坐标系之间的关系的过程。即通过选择零点偏置（比如G54）窗口，确定待求零点偏置的坐标轴。常见的是将工件上表面中心点（铣床及加工中心），设为工件坐标系原点。将工件上其它点设为工件坐标系原点的对刀方法类似。

操作步骤

按软键“测量工件”。控制系统转换到“加工”操作区，出现对话框用于测量零点偏置。所对应的坐标轴以背景为黑色的软键显示。

确定X方向零点偏置

确定Z方向零点偏置

移动刀具，使其与工件相接触。在工件坐标系“设定Z位置”区域，输入所要触接的工件边沿的位置值。

如果刀具不可能触接到工件边沿，或者刀具无法到达所要求的点（比如使用了一个垫块），则在填参数“设定Z位置”时必须要考虑刀具与所要求点之间的距离。在确定X和Y方向的偏置时，必须要考虑刀具移动的方向。

下面具体说明铣床、立式加工中心的对刀方法。 1 、X，Y轴对刀

铣床及加工中心在X，Y方向对刀时一般使用的是“试切对刀”和“寻边器对刀”两种。

(1)试切对刀

点击操作面板中的按钮进入“手动”方式，通过 ，，按钮，将机床刀具移动到工件附近的大致位置，在手动状态下，点击操作面板上的 或 按钮，使主轴转动。采用手轮调节方式移动机床，沿X或Y方向试切工件侧面并退刀，

在确定X和Y方向的偏置时，必须考虑刀具正、负移动的方向。见图。

通过按“参数操作区域”键和“零点偏移”软键可以选择零点偏置，按“计算”软键进行零点偏置的计算，结果显示在零点偏置栏。

(2)寻边器

寻边器有固定端和测量端两部分组成。固定端由刀具夹头夹持在机床主轴上，中心线与主轴轴线重合。在测量时，主轴以400-600rpm旋转。通过手动方式，使寻边器向工件基准面移动靠近，让测量端接触基准面。在测量端未接触工件时，固定端与测量端的中心线不重合，两者呈偏心状态。当测量端与工件接触后，偏心距减小，这时使用点动方式或手轮方式微调进给，寻边器继续向工件移动，偏心距逐渐减小。当测量端和固定端的中心线重合的瞬间，测量端会明显的偏出，出现明显的偏心状态。这是主轴中心位置距离工件基准面的距离等于测量端的半径。

点击操作面板中的按钮进入“手动”方式，适当点击操作面板上的 按钮，将机床刀具移动到工件附近的大致位置，在手动状态下，点击操作面板上的 或 接触时，寻边器上下两部分处于偏心状态。

按钮，使主轴转动。未与工件

移动到大致位置后，可采用手轮方式移动机床，寻边器偏心幅度逐渐减小，直至上下半截几乎处于同一条轴心线上，若此时再进行增量或手动方式的小幅度进给时，寻边器下半部突然大幅度偏移，即认为此时寻边器与工件恰好吻合。 在确定X和Y方向的偏置时，必须考虑刀具正、负移动的方向。见上图。注意：必须先将刀具半径改为相应寻边器半径。通过按“参数操作区域”键和“零点偏移”软键可以选择零点偏置，按“计算”软键进行零点偏置的计算，结果显示在零点偏置栏。

2 、Z轴对刀

铣、加工中心对Z轴对刀时采用的是实际加工时所要使用的刀具。首先假设需要的刀具已经安装在主轴上了。

(1)、试切法

点击操作面板中的按钮击

进入“手动”方式；点击

或

，

，

按钮，将机床移动到大致位置，点击操作面板上

按钮，使铣刀将零件切削小部分；

，使主轴转动；点

通过按“参数操作区域”键和“零点偏移”软键可以选择零点偏置，按“计算”软键进行零点偏置的计算，结果显示在零点偏置栏。

(2)Z轴设定器 具体操作：①把Z轴设定器放置在工件的水平表面上，主轴上装入基准刀具，移动X、Y轴，使刀具尽可能处在Z轴设定器中心的上方；②移动Z轴，用基准刀具（主轴禁止转动）压下Z轴设定器圆柱台，使指针指到调整好的“0”位；③把当前的机床坐标减去50mm后的值（-225.120）设置到工件坐标系原点Z的位置（G54～G59）。

3 多把刀对刀

假设以1号刀为基准刀，基准刀的对刀方法同上。对于非基准刀，此处以2号刀为例进行说明。

建立刀具参数表,用MDA方式将2号刀安装到主轴上；将G54中的经X、Y数值输入到G55中，对Z轴重新对刀，方法同上，调用时改为G55。

（六）刀具半径补偿量及磨损量的设置

由于数控系统具有刀具半径自动补偿的功能，因此我们在编程时只需按照工件的实际轮廓尺寸编制即可。刀具半径补偿量设置在数控系统中与刀号相对应的位置。刀具在切削过程中，刀刃会出现磨损（刀具直径变小），最后会出现外轮廓尺寸偏大、内轮廓尺寸偏小（反之，则所加工的工件已报废），此时可通过对刀具磨损量的设置，然后再精铣轮廓，一般就能达到所需的加工尺寸。

举例：磨损量设置值 测量要磨损量设置要求尺寸 测量尺寸 素 值 -0.06～0100?0.054 A 100.12 -0.087 -0.07～?0.030560 B 55.86 -0.085

注：如果在磨损量设置处已有数值（对操作者来说，由于加工工件及使用刀具的不同，开机后一般需把磨损量清零），则需在原数值的基础上进行叠加。例：原有值为-0.07，现尺寸偏大0.1（单边0.05），则重新设置的值为：-0.07-0.05＝-0.12

如果精加工结束后，发现工件的表面粗糙度很差、且刀具磨损较严重，通过测量尺寸有偏差，此时必须更换铣刀重新精铣，此时磨损量先不要重设，等铣完后通过对尺寸的测量，再作是否补偿的决定，预防产生“过切”。 (七)验证对刀的正确性

用MDA及手动方式进行验证对刀的正确性，要求刀具不切削工件，运行至X=0，Y=0，Z=20。注意：请认真检查相应刀具参数数值(刀具长度、半径、刀沿等)，零点偏置中的基本相应项。

（八）从下面几个零件图选出一个进行编程并加工，最后分析加工零件的误差。

1、用φ10mm立铣刀精铣图1所示凸台侧面，提示：使用刀具半径补偿功能。 图1 平面外轮廓铣削加工 2、要求数控铣出如图2所示的槽，工件材料为45钢。

图2 平面内轮廓铣削加工

五、实验分析与总结

实验三、加工中心复杂零件的编程及加工

一、实验目的与要求

（1）了解加工中心的面板操作、对刀及编程原点设定方法。 （2）了解典型零件的数控铣削加工工艺。

（3）掌握直线、圆弧、螺纹、复合循环、刀偏及半径补偿等编程指令的用法。 （4）掌握对指定零件数控编程、输入加工中心并进行自动加工的方法。 （5）掌握加工中心换刀编程方法及刀具补偿设定方法。

二、实验仪器与设备

（1）配备FANUC MDⅡ型数控系统的TH7640加工中心一台。 （2）毛坯一块（大小由零件尺寸决定）。

（3）游标卡尺、塞尺各一把，标准棒芯一根（或寻边器、Z轴设定器各一个）。 （4）立铣刀、钻头各一把。

三、实验原理

1、机床面板功能

FANUC MDⅡ型数控系统机床操作面板如图1-1所示，各按键功能如下

AUTO：进入自动加工模式。

EDIT: 用于直接通过操作面板输入数控程序和编辑程序。 MDI：手动数据输入。 MPG:手轮方式移动台面或刀具。 HOME:回参考点。

JOG：手动方式，手动连续移动台面或者刀具。 JOG INC：手动脉冲方式 MPG：快速手轮方式

数控程序运行控制开关

程序运行启动，模式选择旋钮在“AUTO”和“MDI”位置时按下有效，其余时间 按下无效。

程序运行停止，在程序运行中，按下此按钮停止程序运行。

程序运行 M00 停止。

机床主轴手动控制开关

手动开机床主轴正转

手动开机床主轴反转

手动停转主轴 手动移动机床台面按钮

铣床移动按钮

单步进给量控制旋钮

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