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、E xslwin用于车削编程实例

【实例一】车削编程、控制系统：Siemens 840D 【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

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。

X Z

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

设置默认零点 设置调节步长 步长 零点输入栏 零点调整按钮

零点保存位置

步长调整 选择调整对象 坐标输入栏 坐标调整按钮 夹紧松开工件 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：

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 N1 G90 G54 ;工步1 粗加工

;Z方向零点偏置100mm N2 TRANS Z=100

;换刀T1= 粗加工车刀，补偿号D1，进给量0.3mm/r，正转 N3 T1 D1 F0.3 M4 M6

;恒速切削模式，线速度180m/min N4 G96 S180

;极限转速限制，<4800rpm N5 LIMS=4800 ;定位到起始点 N6 G0 X60 Z2 M08 ;轴向轮廓粗切削循环

N7 CYCLE95(\"L30\;刀具移动到换刀点 N8 G0 X120 Z80 M05 ;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 N9 T3 D1 F0.15 M4 M6

;恒速切削模式，线速度240m/min N10 G96 S240

;极限转速限制，<4800rpm N11 LIMS=4800 ;定位到起始点 ;轮廓精加工

N12 G0 X20 Z1 M08 ;轴向轮廓精切削循环

N13 CYCLE95(\"L30\;刀具移动到换刀点

N14 G0 X120 Z80 M05 ; 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N15 T5 D1 F0.05 M4 M6

;取消恒速切削模式，主轴转速3200rpm N16 G97 S3200 ;定位到第一条槽的起始点 N17 G0 X22 Z-24 ;调用切槽子程序 N18 L31

;定位到第二条槽的起始点 N19 G0 X22 Z-30 ;调用切槽子程序 N20 L31 ;退刀

N21 G0 X120 Z80 M05 ;主程序结束 N22 M30

子程序L30(外轮廓加工) %_N_L30 ;子程序开始 ;轮廓描述开始 N1 G1 X-1.2 Z0 N2 G1 X0 Z0 N3 G1 X6 Z0 N4 G1 X10 Z-2 N5 G1 X10 Z-11 N6 G1 X20 Z-21 N7 G1 X20 Z-51 N8 G2 X30 Z-56 I5 K0

N9 G1 X36 Z-56 N10 G1 X40 Z-58 ;轮廓描述结束 N11 G1 X40 Z-66 N12 G40

;子程序结束，返回主程序 N13 M17

子程序L31(切槽加工) %_N_L31 ;子程序开始 ;激活半径编程 N1 DIAMOF ;激活相对坐标编程 N2 G91 ;轮廓描述开始 N3 G1 X-3 N4 G0 X3 N5 G1 Z-1 N6 G1 X-3 N7 G0 X3 N8 G1 Z-1.5 N9 G1 X-1.5 Z1.5 N10 G0 X1.5 N11 G0 Z2.5 N12 G1 X-1.5 Z-1.5 ;轮廓描述结束 N13 G0 X1.5 ;激活绝对坐标编程 N14 G90 ;激活直径编程

N15 DIAMON

;子程序结束，返回主程序 N16 M17 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、E xslwin用于铣削编程实例

【实例二】铣削编程、控制系统：Siemens 840D 【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“Siemens 840D”。

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。

设置默认零 设置调节步 步 零点输入 零点调整按 零点保存位

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

步长调整 选择调整对象 坐标输入栏 方位输入栏 坐标方位调整按钮 夹紧松开工件

显示刀具 显示夹具

显示机床 显示坐标系 显示零点

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1-27 NC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 N10 G17 G90 G54 ;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

N20 T3 D1 S1590 F318 M3 M06 ; 移动到进刀点

N30 G0 X-14 Y-8 N40 G0 Z2 ;第1次进刀 N50 G0 Z-5 F80

;子程序调用L30(外轮廓加工) N60 L30