数控机床实验指导书.docx
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数控机床实验指导书
数控机床实验指导书
机电工程学院
数控技术及制造实验室
学生姓名
班级
2006年9月
目录
第一部分数控编程与模拟软件EXSLWIN简介3
一、系统介绍3
二、Exslwin用于车削编程实例4
三、Exslwin用于铣削编程实例12
第二部分数控车削加工手工编程及仿真23
一、车削加工手工编程实例23
二、车削加工手工编程练习31
第三部分数控铣削加工手工编程及仿真36
一、铣削加工手工编程实例36
二、铣削加工手工编程练习38
第一部分数控编程与模拟软件EXSLWIN简介
一、系统介绍
1、EXSLWIN数控编程与加工仿真软件可为各类高等院校、职业技术学院的机电一体化、机械制造、数控等专业和工程培训中心的学生提供一个集数控编程、加工的教学、实验、实习、技能培训为一体的综合训练平台。
2、EXSLWIN数控编程与加工仿真软件主要用于数控手工编程和加工仿真,使用户可在该平台上运用各种控制系统的指令进行编程;对机床、夹具、刀具、毛坯和零点进行定义和选择;通过加工仿真来实现和检验程序的正确性;最后可通过测量模块来检验工件的尺寸。
3、EXSLWIN支持数控车床、数控铣床、加工中心的三维加工模拟。
模拟时可配置机床、夹具的实体模型,使模拟更加逼真。
软件基于PC平台的虚拟现实技术,采用中文或英文界面,实时仿真;
4、软件集模拟窗口、编程窗口、操作窗口、图形变换窗口、模拟控制窗口、机床状态窗口、工件零点窗口、毛坯窗口、夹具窗口、测量窗口、刀具管理窗口为一体,极大地方便了用户的使用。
5、支持丰富的刀具、刀库。
采用数据库管理的刀具材料和工艺参数库。
内含数百种不同的材料、形状的车刀、铣刀及其相关的参数。
配置有各种刀柄、中间接杆、刀片、刀杆、刀夹,可自行组合成一套完整的刀具系统,进而配备一个完整的刀库。
6、采用参数化模块的设计理念来构造各种加工所需的机床配件如台虎钳、工作台、压板、磁性工作台、垫块、三爪卡盘、四爪卡盘、顶尖、铣床等。
7、独特地支持旋转轴的模拟。
铣床可带旋转工作台B轴或C轴进行模拟。
数控车床可模拟动力刀架和C轴的加工情况(取决于控制系统)。
8、可自由定义毛坯形状,也可将前一次模拟后的结果作为下一次加工的毛坯使用。
支持多面加工,可在毛坯上模拟6个面的加工。
9、功能强大的图形变换可任意旋转、平移、缩放工件,以清楚地观察加工状态。
10、干涉、碰撞检查。
11、剖面功能使用户清楚地看到内部的加工情况;
12、测量功能能方便地检查加工的准确性。
13、对话框输入和帮助图片使编写加工程序变得非常简单,彻底抛开厚实的数控手册。
14、在线的帮助功能可随时了解各个模块的功能和使用方法。
二、Exslwin用于车削编程实例
【实例一】车削编程、控制系统:
Siemens840D
【目的】
通过实例完整地建立一个数控程序,对车削零件进行编程,并对整个过程进行模拟。
掌握一个数控程序从新建项目、选择毛坯种类与大小、设置零点到选择夹具、选择刀库与组装刀具、刀具补偿、模拟、检查尺寸等一系列相关工作。
1、掌握建立一个项目的基本步骤,选择相应的控制系统和加工类型;
2、通过应用,熟悉软件的各项菜单、工具栏、EXSL工具栏、可移动窗口的功能,查询帮助系统,掌握视区控制的手段;
3、掌握毛坯坯料的选择,定义毛坯尺寸;
4、掌握工件零点的设置方法,掌握使用图标快速设置工件零点,能使用各种按钮和输入栏来调整零点的位置;
5、掌握选择各种夹具类型,并能使用各种按钮和输入栏对工件在夹具中的位置进行调整;
6、掌握刀具存储器数据库中的各种刀具、刀夹、刀柄及刀片等刀具附件,掌握从刀具存储器中选择完整刀具进行配置到刀库中;
8、了解NC编辑器的使用,并能使用对话框输入方式来辅助输入NC程序,掌握使用子程序进行编程的方法;
9、初步掌握各种模拟方式,以及在模拟时通过视区窗口、编辑器窗口来了解模拟的过程,并能排查简单的错误。
10、了解尺寸测量功能,能对加工后的各类零件尺寸进行测量,来判断程序编写的正确性。
【任务】
要加工的零件如图1-1所示。
零件材料:
铝
毛坯尺寸:
Φ40×100
加工要求:
1、对外形轮廓进行分层粗加工,精加工余量0.3mm;
2、对外形轮廓进行精加工;
3、加工2个槽(槽宽3,槽底部直径16,槽顶部倒角0.5×45°);
4、棒料切断。
图1-1车削零件图纸
轮廓点坐标见下表(X坐标为直径):
序号
X坐标
Z坐标
1
6
0
2
10
-2
3
10
-11
4
20
-21
5
20
-52
6
30
-56
7
36
-56
8
40
-58
9
40
-66
【步骤】一、新建项目
1、用鼠标左键在系统主菜单中选择“项目”→“管理”,或点选工具栏上
图标,进入项目管理页面。
2、用鼠标左键在系统主菜单中选择“项目”→“新建”,或点选工具栏上
图标,进入新建项目窗口。
首先在“项目名”处输入项目名称。
图1-2新建项目窗口
3、按“接受”按钮,将自动进入新建的项目中。
新建项目打开后屏幕如图1-3所示。
图1-3新建一个项目
二、选择毛坯
新建一个项目时,系统会默认毛坯为圆棒。
通常需要用户选择毛坯的类型和尺寸。
1、在屏幕右方的EXSL图标栏“编辑”类中选择工件毛坯
,打开毛坯数据窗口。
2、在“毛坯”页面中,选择“毛坯轮廓”为圆棒。
设置毛坯的长、宽和高分别为40和100。
3、按“确定”按钮完成毛坯设置。
图1-4新建毛坯
三、设置工件零点
1、在屏幕上方的可移动窗口中选择“工件零点”,打开工件零点设置的窗口。
图1-5工件零点窗口
2、可使用“零点输入栏”和“零点调节按钮”来设置零点,零点保存在G54零点中(在编写NC程序时,需调用G54指令)。
3、在屏幕右方的EXSL图标栏“编辑”类中选择工件零点
,可查看已保存的G54零点的实际坐标。
图1-6工件零点数据
四、选择夹具与夹紧方式
系统默认铣床的夹具为三爪卡盘,如需采用其它夹紧方式,可从夹具管理窗口中进行选择。
1、在屏幕上方的可移动窗口中选择“工件夹紧”,打开工件夹紧设置的窗口。
2、本例中选择默认夹具,不作调整。
图1-7工件夹紧窗口
五、选择刀盘
首先选择容量与实际机床相配的刀盘。
如找不到合适容量的刀库,则可向上选择容量较大的刀库。
系统配置的刀库只有8、12、20和24把。
1、在屏幕右方的EXSL图标栏“选择”类中选择刀库
,打开刀库管理窗口。
图1-8刀盘选择窗口
2、软件中已编写了许多应用程序,配备了许多配置好的刀盘和刀具,如有合适的,可从中选择一个。
为了让用户了解如何配置刀盘和刀具,本例中选择“空刀盘”新建一个刀盘。
图1-9新建一个刀盘
3、选择“刀盘16”,按“装载”确认。
4、由于空刀盘需要配置刀具,因此系统将直接打开刀具存储窗口。
如现在不需配置刀具,则可按“关闭”退出。
本例先选择退出,稍后会再次调用。
六、配置刀具
在本例中所使用的刀具如下:
在本例中所使用的刀具如下:
序号
刀具名称
刀具参数
备注
T1
粗加工车刀
80度
T3
精加工车刀
35度
T5
切断刀
Pmin=2
在屏幕右方的EXSL图标栏“编辑”类中选择刀库
,打开刀具存储器的管理窗口。
图1-10刀具存储器的管理窗口
七、编写NC程序
单击鼠标右键,即会弹出该控制系统的对话框输入方式。
图1-11对话框输入方式
一切工作准备就绪,下面就可编写数控程序了。
红色部分为注释。
主程序%300
;主程序开始
%_N_300
;绝对坐标,零点
N1G90G54
;工步1粗加工
;Z方向零点偏置100mm
N2TRANSZ=100
;换刀T1=粗加工车刀,补偿号D1,进给量0.3mm/r,正转
N3T1D1F0.3M4M6
;恒速切削模式,线速度180m/min
N4G96S180
;极限转速限制,<4800rpm
N5LIMS=4800
;定位到起始点
N6G0X60Z2M08
;轴向轮廓粗切削循环
N7CYCLE95("L30",2,,,0.2,0.3,,0.15,1,,)
;刀具移动到换刀点
N8G0X120Z80M05
;工步2精加工
;换刀T3=精加工车刀,补偿号D1,进给量0.15mm/r,正转
N9T3D1F0.15M4M6
;恒速切削模式,线速度240m/min
N10G96S240
;极限转速限制,<4800rpm
N11LIMS=4800
;定位到起始点
;轮廓精加工
N12G0X20Z1M08
;轴向轮廓精切削循环
N13CYCLE95("L30",,,,,,,0.15,5,,)
;刀具移动到换刀点
N14G0X120Z80M05
;工步3割槽
;换刀T5=切断刀,宽度2mm,补偿号D1,进给量0.05mm/r,正转
N15T5D1F0.05M4M6
;取消恒速切削模式,主轴转速3200rpm
N16G97S3200
;定位到第一条槽的起始点
N17G0X22Z-24
;调用切槽子程序
N18L31
;定位到第二条槽的起始点
N19G0X22Z-30
;调用切槽子程序
N20L31
;退刀
N21G0X120Z80M05
;主程序结束
N22M30
子程序L30(外轮廓加工)
%_N_L30
;子程序开始
;轮廓描述开始
N1G1X-1.2Z0
N2G1X0Z0
N3G1X6Z0
N4G1X10Z-2
N5G1X10Z-11
N6G1X20Z-21
N7G1X20Z-51
N8G2X30Z-56I5K0
N9G1X36Z-56
N10G1X40Z-58
;轮廓描述结束
N11G1X40Z-66
N12G40
;子程序结束,返回主程序
N13M17
子程序L31(切槽加工)
%_N_L31
;子程序开始
;激活半径编程
N1DIAMOF
;激活相对坐标编程
N2G91
;轮廓描述开始
N3G1X-3
N4G0X3
N5G1Z-1
N6G1X-3
N7G0X3
N8G1Z-1.5
N9G1X-1.5Z1.5
N10G0X1.5
N11G0Z2.5
N12G1X-1.5Z-1.5
;轮廓描述结束
N13G0X1.5
;激活绝对坐标编程
N14G90
;激活直径编程
N15DIAMON
;子程序结束,返回主程序
N16M17
八、加工模拟
项目被保存到LATHE_EXAMPLE4.ECI下。
可在项目管理页面主菜单中选择“项目”→“导出”保存到所需的目录下。
三、Exslwin用于铣削编程实例
【实例二】铣削编程、控制系统:
Siemens840D
【目的】
通过实例完整地建立一个数控程序,对铣削零件进行编程,并对整个过程进行模拟。
初步掌握和了解一个数控程序从新建项目、选择毛坯种类与大小、设置零点到选择夹具、选择刀库与组装刀具、刀具补偿、模拟、检查尺寸等一系列相关工作。
1、了解建立一个项目的基本步骤,选择相应的控制系统和加工类型(铣削或车削);
2、通过应用,逐步了解软件的各项菜单、工具栏、EXSL工具栏、可移动窗口的功能,查询帮助系统,初步掌握视区控制的手段,能建立多个视区,从不同的视角、以不同的显示模式对加工模拟进行详尽的观察;
3、掌握毛坯坯料的选择,定义毛坯尺寸;
4、了解工件零点的设置方法,掌握使用图标快速设置工件零点,能使用各种按钮和输入栏来调整零点的位置;
5、掌握选择各种夹具类型,并能使用各种按钮和输入栏对工件在夹具中的位置进行调整;
6、了解系统中已建立的各种刀库,掌握新建一个刀库的方法;
7、了解刀具存储器数据库中的各种刀具、刀夹、刀柄及刀片等刀具附件,掌握从刀具存储器中选择完整刀具进行配置到刀库中,掌握新建一把刀具和一套完整刀具的方法,并对刀具进行补偿;
8、了解NC编辑器的使用,并能使用对话框输入方式来辅助输入NC程序,掌握使用子程序进行编程的方法;
9、初步掌握各种模拟方式,以及在模拟时通过视区窗口、编辑器窗口来了解模拟的过程,并能排查简单的错误。
10、了解尺寸测量功能,能对加工后的各类零件尺寸进行测量,来判断程序编写的正确性。
【任务】
要加工的零件如图1-12所示。
零件材料:
铝
毛坯尺寸:
80×60×40
加工要求:
1、加工L30和L31两个轮廓,其中L31为内轮廓,要求切入/切出均为圆弧;
2、L30、L31采用子程序调用;
3、加工45×25方腔;
4、加工4-Φ6孔。
图1-12铣削零件图纸
要加工的轮廓L30和L31如图1-13、1-14所示。
图中的坐标原点为同一点。
图1-13子程序轮廓L30图1-14子程序轮廓L31
【步骤】
一、新建项目
1、用鼠标左键在系统主菜单中选择“项目”→“管理”,或点选工具栏上
图标,进入项目管理页面。
2、用鼠标左键在系统主菜单中选择“项目”→“新建”,或点选工具栏上
图标,进入新建项目窗口。
首先在“项目名”处输入项目名称。
3、在“控制系统”栏旁,用鼠标点选下拉按钮
,选择所需的控制系统“Siemens840D”。
图1-15新建项目窗口
4、在“类型”栏旁,用鼠标点选下拉按钮
,选择所需的进刀轴类型“标准”。
5、按“接受”按钮,将自动进入新建的项目中。
二、选择毛坯
新建一个项目时,系统会默认毛坯为方形毛坯。
通常需要用户选择毛坯的类型和尺寸。
1、在屏幕右方的EXSL图标栏“编辑”类中选择工件毛坯
,打开毛坯数据窗口。
图1-16毛坯数据窗口
2、在“毛坯”页面中,选择“毛坯轮廓”为方形材料。
设置毛坯的长、宽和高分别为80、60和40。
3、按“确定”按钮完成毛坯设置。
三、设置工件零点
1、在屏幕上方的可移动窗口中选择“工件零点”,打开工件零点设置的窗口。
图1-17工件零点窗口
2、可使用“零点输入栏”和“零点调节按钮”来设置零点,零点保存在G54零点中(在编写NC程序时,需调用G54指令)。
通常为了方便起见,零点均设在一些比较特殊的点上,如中心点、角点上。
系统提供了一种快捷调整零点到这些特殊点的方法——设置默认零点。
连续按左上角的按钮
,零点将在当前零点、中心点、角点间相互切换,本例中选择角点保存在G54中。
3、在屏幕右方的EXSL图标栏“编辑”类中选择工件零点
,可查看已保存的G54零点的实际坐标。
图1-18工件零点数据
四、选择夹具与夹紧方式
系统默认铣床的夹具为台虎钳,如需采用其它夹紧方式,可从夹具管理窗口中进行选择。
1、为了更清楚地显示加工情况,通常不显示夹具和机床。
如需显示,则应在可移动窗口——视区中进行选择。
图1-19视区控制显示夹具和机床
有关视区控制的方式可在主菜单中选择“帮助”→“内容”,打开软件的帮助文件,查看“视区控制/视区窗口”中的有关内容。
选择显示夹具,将显示如图1-20所示效果。
图1-20视区控制显示夹具和工件图1-21视区控制显示机床夹具和工件
2、在屏幕上方的可移动窗口中选择“工件夹紧”,打开工件夹紧设置的窗口。
图1-22工件夹紧窗口
有关视区控制的方式可在主菜单中选择“帮助”→“内容”,打开软件的帮助文件,查看“夹具管理/工件夹紧”中的有关内容。
3、本例中选择默认夹具,不作调整。
五、选择刀库
首先选择容量与实际机床相配的刀库。
如找不到合适容量的刀库,则可向上选择容量较大的刀库。
如机床实际刀库容量为30把刀具,系统配置的刀库只有8、12、20、24和200把,则就近选择较大的刀库——200把。
在安装刀具、设置刀具参数和NC编程时注意只使用1~30号。
1、在屏幕右方的EXSL图标栏“选择”类中选择刀库
,打开刀库管理窗口。
图1-23刀库选择窗口
2、软件中已编写了许多应用程序,配备了许多配置好的刀库和刀具,如有合适的,可从中选择一个。
为了让用户了解如何配置刀库和刀具,本例中选择“空刀库”新建一个刀库。
图1-24新建一个刀库
3、选择“刀库200”,按“装载”确认。
4、由于空刀库需要配置刀具,因此系统将直接打开刀具存储窗口。
如现在不需配置刀具,则可按“关闭”退出。
本例先选择退出,稍后会再次调用。
图1-25空白的刀具存储器
六、配置刀具
在本例中所使用的刀具如下:
序号
刀具名称
刀具直径
备注
T1
中心钻
Φ8,90度
T2
钻头
Φ6,L=57
T3
键槽铣刀
Φ12,L=26
在屏幕右方的EXSL图标栏“编辑”类中选择刀库
,打开刀具存储器的管理窗口(见图1-26)。
图1-26配置刀具
配置刀具的过程如下:
七、编写NC程序
在NC编辑器中,单击鼠标右键,即会弹出该控制系统的对话框输入方式,选择所需的指令或循环,系统会帮助用户按照对话框逐项输入所需的参数,并辅以帮助图片图解参数的含义。
可以免除你需记住许多控制系统中各种指令格式的烦恼了。
图1-27NC编辑器中的右键帮助功能
这些对话框的指令集和帮助图片可由用户自己扩展。
图1-28对话框输入方式图1-29对话框输入的帮助图片
一切工作准备就绪,下面就可编写数控程序了。
“;”后为注释。
主程序N3000
;程序开始
%_N_3000
N10G17G90G54
;步骤1
;换刀T3键槽铣刀直径12mm,主轴正转,转速1590rpm,进给量318mm/min
N20T3D1S1590F318M3M06
;移动到进刀点
N30G0X-14Y-8
N40G0Z2
;第1次进刀
N50G0Z-5F80
;子程序调用L30(外轮廓加工)
N60L30
N70G0Z2
N80G0X-14Y-8
N90G0Z2
;第2次进刀
N100G0Z-10.000F80
;子程序调用L30(外轮廓加工)
N110L30
N120G0Z2
;步骤2
;方腔铣削定位
N130G0X40Y30
;方腔铣削循环1
N140POCKET1(2,0,2,-10,,45,25,6,40,30,0,80,318,5,3,0,0,,,)
;退刀
N150G0Z80M05
;步骤3
N160G0X20Y39
N170G0Z2.000
;进刀到内轮廓处
N180G1Z-5.000F80
;子程序调用L31(内轮廓加工)
N190L31
;退刀
N200G0Z80M05
;换刀T1中心钻,主轴正转,转速1000rpm,进给量100mm/min
N210T1D1S1000F300M3M06
;定位到第1个孔
N220G0X16Y16
;钻削循环CYCLE81,退刀平面20,参考平面2,安全距离2,
;钻削深度-8,深度增量10
N230CYCLE81(20,2,2,-8,10)
;定位到第2个孔
N240G0X64Y16
N250CYCLE81(20,2,2,-8,10)
;定位到第3个孔
N260G0X16Y44
N270CYCLE81(20,2,2,-8,10)
;定位到第4个孔
N280G0X64Y44
N290CYCLE81(20,2,2,-8,10)
;退刀
N291G0Z80M05
;换刀T2钻头直径6mm,主轴正转,转速1000rpm,进给量300mm/min
N300T2D1S1000F300M3M06
;定位到第1个孔
N310G0X16Y16
;钻削循环CYCLE81,退刀平面20,参考平面2,安全距离2,
;钻削深度-30,深度增量32
N320CYCLE81(20,2,2,-30,32)
;定位到第2个孔
N330G0X64Y16
N340CYCLE81(20,2,2,-30,32)
;定位到第3个孔
N350G0X16Y44
N360CYCLE81(20,2,2,-30,32)
;定位到第4个孔
N370G0X64Y44
N380CYCLE81(20,2,2,-30,32)
;主程序结束
N390M30
子程序L30(外轮廓加工)
;子程序开始
%_N_30
;刀具半径左补偿
N10G41
N20G1X-7Y-2F318
;轮廓描述开始
;1/4圆弧切入
N30G3X5Y10I0J12
N40G1X5Y30
N50G1X5Y50
N60G2X10Y55I5J0
N70G1X20Y55
N80G3X60Y55I20J37.5
N90G1X70Y55
N100G2X75Y50I0J-5
N110G1X75Y30
N120G1X75Y10
N130G2X70Y5I-5J0
N140G1X60Y5
N150G3X20Y5I-20J-37.5
N160G1X10Y5
N170G2X5Y10I0J5
;轮廓描述结束
;1/4圆弧切出
N180G3X-7Y22I-12J0
;刀具半径补偿取消
N190G40
N200G1X-8Y22
;子程序结束
N210M17
子程序L31(内轮廓加工)
;子程序开始
%_N_31
;刀具半径左补偿
N10G41
N20G1X19Y39F318
;轮廓描述开始
;1/4圆弧切入
N30G3X10Y30I0J-9
N40G1X10Y16
N50G3X16Y10I6J0
N60G1X19Y10
N70G2X61Y10I21J-41.5
N80G1X64Y10
N90G3X70Y16I0J6
N100G1X70Y44
N110G3X64Y50I-6J0
N120G1X61Y50
N130G2X19Y50I-21J41.5
N140G1X16Y50
N150G3X10Y44I0J-6
N160G1X10Y30
;轮廓描述结束
;1/4圆弧切出
N170G3X19Y21I9J0
;刀具半径补偿取消
N180G40
N190G1X20Y21
;子程序结束
N200M17
八、测量加工后的尺寸
九、加工模拟
项目被保存到MILL_EXAMPLE3.ECI下。
可在项目管理页面主菜单中选择“项目”→“导出”保存到所需的目录下。
第二部分数控车削加工手工编程及仿真
一、车削加工手工编
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- 数控机床 实验 指导书