数控加工技术实验指导书山东建筑工程学院机电工程学院机械工程实验室2005年4月实验一数控原理演示实验一、实验目的：该实验为演示性实验。
通过实验进一步了解数控机床的组成、工作原理、直线及圆弧插补原理、步进电机和交流伺服电机的控制原理。
二、实验仪器设备：NCD-3型数控原理演示系统；EM-400交流伺服控制系统；J1FCNCⅠ-B型数控车床；XK5032数控铣床。
三、演示内容：1、基本门电路（与、或、与非）、触发器（D、JK）计数器、寄存器等逻辑单元的功能演示。
2、硬件电路的运算演示，并用可调步长放大器将脉冲当量放大，使模型机描绘出一定步长的插补轨迹，观察插补拟合过程。
3、步进电机的驱动控制，正反转控制及频率特性实验的演示。
4、开放式数控系统的构成，PMAC多轴运动控制卡的工作原理以及运动控制程序演示。
5、数控机床回零原理演示。
6、了解专用数控系统的构成，直线导轨的结构，同步齿形带传动的特点。
四、思考题：1、要组成一个完整的数控系统，需要哪些硬件电路及设备？2、步进电机的运行特性与输入脉冲频率有什么关系？3、交流伺服电机在数控机床中能否采用开环控制模式？实验二数控车床模拟编程器编程一、实验目的：1、使学生对数控车床编程特点、编程方法和加工方式有所了解；2、根据给定的零件图纸，编出零件加工程序，并进行程序的输入、检查等，最后模拟加工过程。
二、实验设备及仪器：NIM-9001增强型数控车床编程模拟器三、实验步骤：1、认真阅读实验指导书；2、按指定零件编制程序；3、输入程序，模拟加工。
四、编程模拟器的使用说明：1、NIM-9001编程模拟面板NIM-9001编程模拟面板见图一；控制键盘主要有功能选择键、编辑键与手动键三大部分组成。
各功能下：（1）功能选择键EDIT：编辑状态选择键EXT：通讯状态进入键ZERO：回机床零点功能键。
控制拖板沿X、Z两向分别运动至机床零点。
AUTO：自动加工控制功能键。
进入此状态，系统控制加工程序的执行。
GRAPH：图形模拟控制功能键。
进入此状态，以图形方式仿真加工程序的执行。
F：刀偏量、齿补量设置功能键。
进入此状态，系统可设置8把刀的刀偏量，并可任意修改。
同时也可设置与修改丝杆间隙补偿量（0~2.55mm）。
M：M功能检索键。
屏幕显示全部M功能指令及解释。
G：G功能检索键。
屏幕显示全部G功能指令及解释。
（2）编辑键~90数字.小数点—负号EOB 程序段输入E 数据输入（编辑时为清除当前程序段）←→↑↓移动光标CE 清除当前输入数据DEL 程序段删除INS 程序段插入GOTO 程序段检索EXIT 退出（3）手动键TOOL 手动换刀FWD 主轴正转REV 主轴反转OFF 主轴停转S+ S-主轴升速、降速F+ F-进给升速、降速（4）其它Z + 000.0NIM—9001 SYSTEM按屏幕提示按下EDIT键，进入编辑状态，这时可进行加工程序的编辑与修改。
屏幕显示见图三。
此时按下数字键中“1”或“2”。
再按下E键则进入相应的操作。
如直接按EXIT键，则退回到主屏幕。
输入程序段时，首先要求键入G、M代码，系统根据此代码自动给出相应的编程格式。
例，键入G00后，在屏幕底行（编辑行）出现格式：N003 G00 X Z光标在X后闪动，请求输入数字。
X值输完后，移动光标，输入Z。
当一个程序段输入完毕，可按EOB 键将该程序段由编辑行送至屏幕隔离线上方并存入内存。
STATUS SPINDLE RPMTOOL FEEDACTL POSITION XZEDIT1.―ENTER NEW PROGRAM2.―MODIFY A PROGROMSELECE:图三本段中欲填入的坐标值若与上段程序中相同，则可以省略不输，则表示坐标值不变。
如N005 G01 X10 Z5 F10N006 G01 X Z50 F则表示N006段中X值为10，F值处理也相同。
增量方式时，若不填数值，则表示该项位移为零。
3、图形模拟加工过程程序输入完毕后，按EXIT键两次。
使屏幕显示功能选择状态。
此时再按GRAPH键，屏幕显示：GRAPH: SPINDLE RPMTOOL FEEDACTL POSITION XZBRANK SIZEINSIDE DIAMETER：OUTSIDE DIAMETER：LENGTH：图四用数字键输入毛坯内径后按E键，光标转至外径输入行。
外径输入完毕后再按E键，光标转至毛坯长度输入行。
输入毛坯长度后按E键，屏幕显示卡盘与毛坯，毛坯下方显示刀库。
图形模拟开始前，务必先设置刀号，根据加工程序选用的刀具，操作者可用“→”或“←”键将光标移至相应的刀型之下，然后按数字键，给选用刀具对应编号（必须从左向右设定）。
所用刀具逐个设定后，再按E键，加工过程动态模拟开始。
图形模拟结束，按EXIT键，屏幕恢复满屏毛坯和刀库。
若再次模拟，可重复上述过程。
否则再按EXIT键退出毛坯尺寸设置屏，再按EXIT键退至主屏幕。
4、修改程序系统进入程序修改状态后，光标上移和下移键（↑和↓）可选择要修改的程序段，使之位于屏幕底行。
当对某一程序段修改完毕后同样需要用EOB键存入，否则修改无效。
光标左移和右移键（←和→）可移动光标至所需数据处。
按下清除键CE，则可清除已输入的该项数据，以便重新输入数值。
DEL键删除光标所在程序段，删除后自动修改其后的程序段号。
GOTO键查找一个程序段。
按此键后根据提示在屏幕上方输入一个INSERT 键为插入键。
按此键后则可在屏幕底行（修改行）输入一个新程序段，然后用EOB键存入。
插入后自动修正其后程序段号。
五、编程说明1、坐标系的建立（1）机床坐标系机床坐标系如图五所示，机床坐标原点取在卡盘后端面与中心线交点处。
机床零点O’指机床上一固定参考点（即刀架回机床零点）。
该点在机床坐标系中的图五（2）编程坐标系编程坐标系中的Z P轴与机床坐标系中的Z轴相重合，X P轴与Z P轴垂直。
编程坐标原点O P一般取在工件端面与中心线的交点处。
程序原点O"为起始加工时刀尖所在位置，由编程确定。
通常也是刀具换刀时的换刀位置，一般为正数。
进入自动加工状态，屏幕显示的是加工刀具刀尖在编程坐标系中的坐标值。
（3）坐标转换机床坐标系与编程坐标系关系如下：X=X PZ=Z P+工件外伸长度+卡盘厚度（本系统卡盘厚度约为20mm）2、常用功能代码说明（1）G功能G90—绝对值方式编程。
在此指令以后均按绝对值编程。
加工程序第一条必须是该指令。
G91—增量方式编程。
在此指令以后均按增量方式编程。
螺纹加工、循环加工及子程序调用指令编制前，须设置增量方式。
G92—加工程序原点设置G00—快速点位运动G01—直线插补，进给速率可按工艺要求选取G02/G03—顺圆插补/逆圆插补G04 P—程序延时。
P值可输入两位整数，表示所延长时间，单位为S。
G33 D I X L P Q—螺纹加工其中 D—螺纹段外径、I—螺纹段内径、X—每次径向进给量、L—螺纹有效段总长、P—螺纹节距、Q—锥螺纹之锥半角所对径向尺寸。
(2)M功能M00—程序暂停M05—主轴停转M02—程序结束M06 T—换刀N003M03S1000N004M06T1N005G00X20 Z3N006G01X Z-28 F50N007G03X24 Z-30 F I24 K-28N008G00X55 Z15N009G00X16 Z3N010G01X Z-15 F50FN011G01X17 ZN012G01X Z-28 FN013G03X24 Z-31.5 F I24K-28N014G00X Z3F330N015G01X11 ZN016G01X Z-15 F50F330N017G01X12 ZN018G00X Z3Z F330N019G01X0F170N020G01X Z0N021G91N022G01X8Z F170FN023G01X2Z-1N024G01X Z-14 FZ FN025G01X4FZ-1N026G01X2N027G01X Z-12 FZ-4F I8K0N028G03X8N029G90N030G00X55 Z15N031M05N032M02注：NIM-9001型，主轴转速与进给量均为无级变速。
主轴转速S由80~2500转/分，以20为级差递增。
进给量F由10~500毫米/分，以10为级差递增。
点位速度为2000毫米/分。
实验报告一、实验名称实验三 XK5032数控机床的基本操作一、实验目的1、通过实验熟悉数控机床各按键、按钮的作用及操作注意事项。
2、学会XK5032数控铣床的手动与自动操作。
3、熟悉CRT 面板显示的内容 二、实验设备 XK5032数控铣床三、机床操作面板说明机床操作面板是由CRT/MDI 面板和操作面板构成。
1、MDI 键盘说明复位键。
按下此键，CNC 系统复位，包括取消报警，主轴故障复位，中途退出自动操作循环和中途退出输入、输出过程等。
输出启动键。
按下此键，CNC 开始输出内存中的参数或程序到外部设备。
地址和数字键：按下这些键，输入字母、数字和其它字符。
输入键。
除程序编辑方式以外的情况，当面板按下一个字母或数字键以后，必须按下输入键才能输入到CNC 内。
另外，和外部设备通讯时，按下输入键，启动输入设备，开始输入数据到CNC 内。
取消键。
按下此键，删除上一个输入的字符或字母。
位置显示键。
在CRT 上显示机床现在的位置。
程序键。
在EDIT 方式，编辑和显示在内存中的程序。
在MDI 方式，输入和显示MDI 数据。
刀具偏置数值和宏程序变量的显示和设定。
自诊断和参数键。
设定和显示参数表及自诊断表的内容。
报警号显示键。
图像显示功能键。
2、操作面板说明循环启动键。
在自动操作方式，选择要执行的程序后，按下此按钮，自动操作开始执行。
在MDI 方式，数据输入完毕后，按下此按钮，执行MDI 指令。
机床立即减速、手摇脉冲发生器操作h) TAPE:纸带工作方式 i) TEACH.H:手脉示教方式程序段跳步功能按钮。
在自动操作方式，按扭接通时，程序中有“/”的程序段将不执行。
单段执行程序按钮。
在自动方式，每按一次CYCLE STARTA 按钮，只执行一段程序。
空运行按钮。
在自动方式或MDI方式，此按钮接通时，机床为空运行方式。
机床锁定按钮。
急停按钮。
当出现紧急情况时，按下次按钮，伺服进给及主轴运转立即停止工作。
四、手动操作（一）手动参考点返回1、操作步骤①将方式选择开关置于手动参考点返回方式（ZRN）。
②选择需返回参考点轴的正方向按钮（本机床三轴回参考点的方向全为正方向）并按下，直到达到参考点位置。
③该轴的参考点返回结束后，参考点返回结束灯亮。
2、注意事项：①每次选择一个轴返回参考点，参考点返回结束灯亮后，再选择第二轴回参考点。
