数控加工综合实践1.docx

数控加工综合实践周

报
告
书

班 级：
学 号：
姓 名：
指导教师：
时 间：

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：系统进入程序编辑模式，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，可以对所选择的零件程序的内容进行插入、修改和删除等编辑操作；
②：系统进入手动工作模式，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；
③：系统进入程序自动运行模式，在自动工作模式中，系统按照选定的零件程序逐段执行，加工出合格的工件；
④：系统进入参数编辑模式，系统进入参数编辑模式，在机床安装调试时可以对系统某些参数进行修改；
⑤：系统进入刀补参数编辑模式，在刀偏设置工作模式中，可通过手动对刀操作，将各刀具的刀偏数据输入系统，保证系统刀补；
⑥：系统进入诊断工作模式，在诊断工作模式下，可显示输入/输出接口中外部信号的状态及主轴转速等。
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下：如
1）常用G功能—准备功能
表2 常用G代码功能及编程格式说明
指令
功能
模态
编程格式
说明
G00
快速定位
初态
G00X(U)Z(W)
F:5~6000mm/min
G01
直线插补
*
G01 X(U)Z(W)F
F:5~3000mm/min
G02
顺圆插补
*
G02 X(U)Z(W)RF
G02 X(U)Z(W)IKF
F:5~3000mm/min
G03
逆圆插补
*
G03 X(U)Z(W)RF
G03 X(U)Z(W)IKF

G33
螺纹切削
*
G33 X(U)Z(W)P(E)IK

G22
局部循环开始

G22L

G80
局部循环结束

G80

G50
设置工件绝对坐标系

G50XZ

G26
X,Z轴回参考点

G26
按G00方式快速移动
G27
X轴回参考点

G27
按G00方式快速移动
G29
Z轴回参考点

G29
按G00方式快速移动
G04
定时延时

G04 D

G93
系统偏置

G93 X(U) Z(W)

G98
每分进给
*
G98 F
1~6000mm/min
G99
每转进给

G99 F
0.01~99.99mm/r
2）循环指令
在某些特殊的粗车加工中，由于切削量大，同一加工路线反复多次切削，为简化编程提高编程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。
G71：外圆粗车循环，指令格式为G71 X（U）I K F L 该指令使刀具完成粗车到精车外圆的功能；
G92：螺纹切削循环，指令格式为G92 X(U) Z(W) P(E) L I K R
该指令可使刀具对工件进行螺纹的循环切削；
3）M功能—辅助功能
M功能主要用来控制机床的某些动作的开关以及加工程序的运行顺序。

表3 GSK 928TC数控系统M功能说明
指令
功能
编程格式
说明
M00
暂停等待启动
M00

M02
程序结束
M02

M20
程序结束，返回第一段循环加工
M20

M30
程序结束，关主轴，关冷却液
M30

M03
主轴顺时针转动
M03

M04
主轴逆时针转动
M04

M05
关主轴
M05

M08
开冷却液
M08

M09
关冷却液
M09

M97
子程序转移
M97 P
由P指定转移入口程序段号
M98
子程序调用
M98 P
由P指定转移入口程序段号
M99
子程序返回
M99
由L指定调用次数
4）S功能—主轴功能
S1---S4分别指四种主轴转速，如：S4指令使主轴转速为高速档1500r/min,低速档750r/min；
5）T功能—刀具功能
Tab：完成换刀及刀具补偿功能，a表示需要的刀具号，b为刀具补偿的数据的编号；
6）F功能—进给速度功能
决定刀具切削进给速度的功能，即进给速度功能。

7 加工编程实例
1）零件分析

2）工件坐标系
工件坐标系X，Z轴及坐标原点如图所示；
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
此类螺纹轴类零件，可用三爪自定心卡盘夹紧定位。为了加工路径清晰，加工起点和换刀点可设置为同一点，放在Z向距工件前端面100mm，X向距轴心线100mm的位置。
（2）相关数据确定
螺纹编制大径D=11.8mm，加工螺纹前，车削外圆至该尺寸；进刀次数为8，进刀量分别为0.3,0.5,0.4,0.6,0.2,0.1,0mm；螺纹编程小径d=10.65mm；取退尾长度K=1.5。
（3）制定加工方案及加工路线
加工工艺流程为：车端面→粗车外圆→精车外圆及圆弧→车退刀槽→车圆弧及螺纹→切断。根据加工工艺选用3种车刀进行加工：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。简化的加工工序卡如下：
加工内容
刀号
刀补号
刀具
名称
主轴转速
档位
主轴转速/（r/min）
进给速度
/（mm/min）
车外圆
及端面
1
1
90°车刀
S4
750
80
车螺纹
2
2
螺纹车刀
S4
750
——
切槽及切断
3
3
切断刀
S4
750
40

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，具体如下表所示。
程序号
程序
备注

%41
程序文件名
N0000
G00 X100 Z100
快速定位于工件坐标系X100，Z100处
N0010
T11
换1号刀，执行1号刀补
N0020
M03 S04
开主轴、置4挡主轴转速
N0030
G00 X26 Z0
刀具靠近工件
N0040
G01 X0 F80
切端木进给速度为80mm/min
N0050
G00 X24.5 Z1
刀具离开工件表面
N0060
G01 Z-40 F120
粗车直径24.5mm。并保留切刀宽度
N0070
G00 X26 Z1
刀具离开工件
N0080
X20.5
定位到工件附近
N0090
G01 Z-19
粗车直径20.5.保留切刀宽度
N0100
X24.5 Z-29
刀具离开工件
N0110
G00 X25 Z1
定位到工件附近
N0120
X16.5
进一步切削到直径16.5。保留切削宽度
N0130
G01 Z-19
刀具离开工件
N0140
X24.5 Z-29
定位到工件附近
N0150
G00 X26 Z1
切削直径12.5。保留切削宽度
N0160
X12.5 Z1
刀具离开工件
N0170
G01 Z-19
定位到倒角开始位置
N0180
G00 X14 Z1 F80
切削倒角，进给速度为80mm/min
N0190
X0 Z2
切削螺纹外径
N0200
G02 X14 Z-15 R7
定位到直径16mm位置
N0210
G00 X14 Z1
精确切削直径16mm
N0220
X0
切削顺圆直径8
N0230
G01 Z0
切削直径24mm
N0240
G02 X10 Z-5 R5 F80
远离工件准备换刀
N0250
G01 X11.8
换3号刀具，并执行3号刀补
N0260
Z-19
定位到工件附近，准备切削螺纹退刀槽
N0270
X16
切削退刀槽留取直径8mm
N0280
X24 Z-29
退出退刀槽
N0290
Z-40
远离工件准备换刀具
N0300
G00 X100 Z100
换取2号刀具，执行2号刀补
N0310
T33
定位到工件附近，准备切圆弧
N0320
X18 Z-16
切圆弧第一刀
N0330
G01 X9 F30
离开工件
N0340
G00 X100
径向退刀
N0350
Z100
远离工件
N0360
T22
换3号刀，执行2号刀补
N0370
X13 Z-2
靠近工件，准备切螺纹
N0380
G92 X11.5 Z-11.5 P1.5 K1.5
切螺纹到直径11.5
N0390
X11
切螺纹到直径11
N0400
X10.6
切螺纹到直径10.6
N0410
X10.2
切螺纹到直径10.2
N0420
X10
切螺纹到直径10
N0430
X9.8
精切螺纹到直径9.8
N0440
X9.7
精切螺纹到直径9.7
N0450
X9.7
精切螺纹到直径9.7
N0460
G00 X100 Z100
远离工件准备换刀
N0470
T33
换3号刀具，执行3号刀补
N0480
G00 X26 Z-37
定位到切断位置
N0490
G01 X0 F40
切断工件
N0500
G00 X100
径向退刀
N0500
z100
远离工件
N0510
M05
停主轴
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：
（3）车床手动操作：通过数控车床面板的的手动操作，可以完成主轴旋转、进给运动、刀架转位、冷却液开/关等动作，检查基础机床状态，保证机床正常工作。
（4）输入工件加工程序：选择编辑方式进入加工程序编辑画面，按照系统（1）开机：首先合上数控车床电气柜总开关，机床正常送电；再接通操作面板点按钮，给数控系统上电，本数控车床的操作面板电按钮与急停按钮串联，故需检查急停按钮是否复位。如果机床启动一切正常，则crt显示屏显示开机界面，若无按键操作系统将一直循环显示，直到按复位键以外的任何一键，系统进入上一次关电前所处的工作模式，如按住退出键Esc键开机或同时按下复位键及退出键，先放开复位键，稍后再放开退出键，则强制系统进入手动工作模式。
（2）返回参考点操作：正常开机后，首先应完成返回参考点操作。由于机床断电后将失去对各坐标轴位置的记忆，因此，接通电源后，必须让各坐标返回参考点。机床返回参考点后，要通过手动操作（JOG）方式，分别按下“方向键”中x轴负方向和z轴负方向键，使刀具回到换刀位置附近。
要求完成加工程序的输入，并检查输入无误。
（5）刀具和工件装夹：根据加工要求，合理选择加工刀具。夹具安装时，要注意刀具伸出刀架的长度。合理选择工装夹具，完成工件的装夹，并用百分表等进行找正。
（6）程序校验：程序校验的方法常用有机床锁紧和机床空运行两种。GSK 928TC提供了机床空运行此种校验方法：自动工作模式中选择空运行方式，程序运行时，机床坐标轴不移动，S，M，T功能无输出，从而达到检验程序的目的。
（7）工件加工：首件加工完成后，装夹好工件。在自动工作模式下，选择适当的进给率和快速倍率，按循环启动键，开始自动加工。首件试切时，应选较低的快速倍率，并利用单步运行功能，可以减少程序和对刀错误引发的故障。
（8）零件尺寸检测：尺寸精度的检验常用游标卡尺、千分尺等。若测得尺寸在最大极限尺寸与最小极限尺寸之间，零件合格。若测得尺寸大于最大实体尺寸，零件不合格，需进一步加工。若测得尺寸小于最小实体尺寸，零件报废。
8 体会总结
经过一周的数控实习，加深了对数控技术的理解，对数控编程有了深刻的认识，对刀是数控加工精度的保证，程序是加工可行性的保证，编程时应注意换刀应尽量远离主轴上夹着地工件，加工余量大时，应多次走刀，减小进给量，手手动进给时应小心，不要开着快速进给时加工工件，离工件近时也不能用快速进给以免打刀，车外圆弧时用外圆车刀，车内圆弧时时用螺纹车刀，车螺纹时多次走刀，处理好进给量与转速问题，能熟悉的使用加工命令，熟悉了数控车床操作界面，这一周数控实习收获很多。
① 通过这次实习我们了解了现代机械制造工业的生产方式和工艺过程。熟悉工程材料主要成形方法和主要机械加工方法及其所用主要设备的工作原理和典型结构、工夹量具的使用以及安全操作技术。了解机械制造工艺知识和新工艺、新技术、新设备在机械制造中的应用。
②在工程材料主要成形加工方法和主要机械加工方法上，具有初步的独立操作技能。
③在了解、熟悉和掌握一定的工程基础知识和操作技能过程中，培养、提高和加强了我们的工程实践能力、创新意识和创新能力。
④这次实习，让我们明白做事要认真小心细致，不得有半点马虎。同时也培养了我们坚强不屈的本质，不到最后一秒决不放弃的毅力！
⑤培养和锻炼了劳动观点、质量和经济观念，强化遵守劳动纪律、遵守安全技术规则和爱护国家财产的自觉性，提高了我们的整体综合素质。
⑥在整个实习过程中，老师对我们的纪律要求非常严格，制订了学生实习守则，同时加强清理机床场地、遵守各工种的安全操作规程等要求，对学生的综合工程素质培养起到了较好的促进作用。
很快我们就要步入社会，面临就业了，就业单位不会像老师那样点点滴滴细致入微地把要做的工作告诉我们，更多的是需要我们自己去观察、学习。不具备这项能力就难以胜任未来的挑战。随着科学的迅猛发展，新技术的广泛应用，会有很多领域是我们未曾接触过的，只有敢于去尝试才能有所突破，有所创新。就像我们接触到的车工，虽然它的危险性很大，但是要求每个同学都要去操作而且要作出成品，这样就锻炼了大家敢于尝试的勇气。四周的车工实习带给我们的，不全是我们所接触到的那些操作技能，也不仅仅是通过几项工种所要求我们锻炼的几种能力，更多的则需要我们每个人在实习结束后根据自己的情况去感悟，去反思，勤时自勉，有所收获，使这次实习达到了他的真正目的。