数控加工技术实习小结
数控实习小结
院（系）专业学生姓名学号指导教师
起讫日期
数控编程及其发展
数控编程是目前
CAD/CAPP/CAM系统中最能明显发挥效益的环节之一，其在
实现设计加工自动化、提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用。在诸如航空工业、汽车工业等领域有着大量的应用。由于生产实际的强烈需求，国内外都对数控编程技术进行了广泛的研究，并取得了丰硕成果。下面就对数控编程及其发展作一些介绍。1.1
数控编程的基本概念
数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。它的主要任务是计算加工走刀中的刀位点（cutterlocationpoint简称CL点）。刀位点一般取为刀具轴线与刀具表面的交点，多轴加工中还要给出刀轴矢量。
1.2数控编程技术的发展概况
为了解决数控加工中的程序编制问题，50年代，MIT设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语言，称为APT（AutomaticallyProgrammedTool）。其后，APT几经发展，形成了诸如APTII、APTIII（立体切削用）、APT（算法改进，增加多坐标曲面加工编程功能）、APTAC（Advancedcontouring）(增加切削数据库管理系统)和APT/SS（SculpturedSurface）(增加雕塑曲面加工编程功能)等先进版。
采用APT语言编制数控程序具有程序简炼，走刀控制灵活等优点，使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级，上升到面向几何元素.APT仍有许多不便之处：采用语言定义零件几何形状，难以描述复杂的几何形状，缺乏几何直观性；缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段；难以和CAD数据库和CAPP系统有效连接；不容易作到高度的自动化，集成化。
针对APT语言的缺点，1978年，法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、NC加工一体化的系统，称为为CATIA。随后很快出现了象EUCLID，UGII，INTERGRAPH，Pro/Engineering，MasterCAM及NPU/GNCP等系统，这些系统都有效的解决了几何造型、零件几何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生成，走刀过程的仿真显示、验证等问题，推动了CAD和CAM向一体化方向发展。到了80年代，在CAD/CAM一体化概念的基础上，逐步形成了计算机集成制造系统（CIMS）及并行工程（CE）的概念。目前，为了适应CIMS及CE发展的需要，数控编程系统正向集成化和智能化方向发展。在集成化方面，以开发符合STEP
（StandardfortheExchangeofProductModelData）标准的参数化特征造型系统为主，目前已进行了大量卓有成效的工作，是国内外开发的热点；在智能化方面，工作刚刚开始，还有待我们去努力。2NC
刀具轨迹生成方法研究发展现状
数控编程的核心工作是生成刀具轨迹，然后将其离散成刀位点，经后置处理产生数控加工程序。下面就刀具轨迹产生方法作一些介绍。
2.1基于点、线、面和体的NC刀轨生成方法
CAD技术从二维绘图起步，经历了三维线框、曲面和实体造型发展阶段，一直到现在的参数化特征造型。在二维绘图与三维线框阶段，数控加工主要以点、线为驱动对象，如孔加工，轮廓加工，平面区域加工等。这种加工要求操作人员的水平较高，交互复杂。在曲面和实体造型发展阶段，出现了基于实体的加工。实体加工的加工对象是一个实体（一般为CSG和BREP混合表示的），它由一些基本体素经集合运算（并、交、差运算）而得。实体加工不仅可用于零件的粗加工和半精加工，大面积切削掉余量，提高加工效率，而且可用于基于特征的数控编程系统的研究与开发，是特征加工的基础。
实体加工一般有实体轮廓加工和实体区域加工两种。实体加工的实现方法为层切法（SLICE），即用一组水平面去切被加工实体，然后对得到的交线产生等距线作为走刀轨迹。本文从系统需要角度出发，在ACIS几何造型平台上实现了这种基于点、线、面和实体的数控加工。2.2
基于特征的NC刀轨生成方法
参数化特征造型已有了一定的发展时期，但基于特征的刀具轨迹生成方法的研究才刚刚开始。特征加工使数控编程人员不在对那些低层次的几何信息（如：点、线、面、实体）进行操作，而转变为直接对符合工程技术人员习惯的特征进行数控编程，大大提高了编程效率。
W.R.Mail和A.J.Mcleod在他们的研究中给出了一个基于特征的NC代码生成子系统，这个系统的工作原理是：零件的每个加工过程都可以看成对组成该零件的形状特征组进行加工的总和。那么对整个形状特征或形状特征组分别加工后即完成了零件的加工。而每一形状特征或形状特征组的NC代码可自动生成。目前开发的系统只适用于2.5D零件的加工。
LeeandChang开发了一种用虚拟边界的方法自动产生凸自由曲面特征刀具轨迹的系统。这个系统的工作原理是：在凸自由曲面内嵌入一个最小的长方块，这样凸自由曲面特征就被转换成一个凹特征。最小的长方块与最终产品模型的合并就构成了被称为虚拟模型的一种间接产品模型。刀具轨迹的生成方法分成三步完成：（1）、切削多面体特征；（2）、切削自由曲面特征；（3）、切削相交特征。JongYunJung研究了基于特征的非切削刀具轨迹生成问题。文章把基于特征的加工轨迹分成轮廓加工和内区域加工两类，并定义了这两类加工的切削方向，通过减少切削刀具轨迹达到整体优化刀具轨迹的目的。文章主要针对几种基本特征（孔、内凹、台阶、槽），讨论了这些基本特征的典型走刀路径、刀具选择和加工顺序等，并通过IP（InterProgramming）技术避免重复走刀，以优化非切削刀具轨迹。另外，JongYunJong还在他1991年的博士论文中研究了制造特征提取和基于特征的刀具及刀具路径。
特征加工的基础是实体加工，当然也可认为是更高级的实体加工。但特征加工不同于实体加工，实体加工有它自身的局限性。特征加工与实体加工主要有以下几点不同：
从概念上讲，特征是组成零件的功能要素，符合工程技术人员的操作习惯，为工程技术人员所熟知；实体是低层的几何对象，是经过一系列布尔运算而得到的一个几何体，不带有任何功能语义信息；实体加工往往是对整个零件（实体）的一次性加工。但实际上一个零件不太可能仅用一把刀一次加工完，往往要经过粗加工、半精加工、精加工等一系列工步，零件不同的部位一般要用不同的刀具进行加工；有时一个零件既要用到车削，也要用到铣削。因此实体加工主要用于
零件的粗加工及半精加工。而特征加工则从本质上解决了上述问题；特征加工具有更多的智能。对于特定的特征可规定某几种固定的加工方法，特别是那些已在STEP标准规定的特征更是如此。如果我们对所有的标准特征都制定了特定的加工方法，那么对那些由标准特征够成的零件的加工其方便性就可想而知了。倘若CAPP系统能提供相应的工艺特征，那么NCP系统就可以大大减少交互输入，具有更多的智能。而这些实体加工是无法实现的；
特征加工有利于实现从CAD、CAPP、NCP及CNC系统的全面集成，实现信息的双向流动，为CIMS乃至并行工程（CE）奠定良好的基础；而实体加工对这些是无能为力的。
实习小结
实习，就是把所学的理论知识，运用到客观实际中去，使自己所学的理论知识有用武之地。只学不实践，所学的就等于零,理论应该与实践相结合.另一方面，实践可为以后找工作打基础.通过这段时间的实习，学到一些在书本里学不到的东西。因为环境的不同，接触的事与物不同，从中所学的东西自然就不一样了。要学会从实践中学习，从学习中实践.而且在中国的经济飞速发展，又加入了世贸，国内外经济日趋变化，每天都不断有新的东西涌现，在拥有了越来越多的机会的同时，也有了更多的挑战，中国的经济越和外面接轨，对于人才的要求就会越来越高，我们不只要学好教室里所学到的知识，还要不断从生活中，实践中学其他知识，不断地从各方面武装自已，才能在竞争中突出自已，表现自已。为期一个学期的实习结束了，短短的一个学期让我对数控系统有了更全面的认识，对数控有了更深的了解，经过这次实习，我们熟练的掌握了数控程序的编程和数控加工的操作，收获颇多。例如：①通过斯沃数控仿真软件，熟练数控机床的操作界面、刀具定义、编程坐标系的设定和对刀，能熟练编制车削和铣削的加工程序。②通过对数控车床的操作，提高一般轴类零件工艺分析及程序编制的能力，掌握数控车床的操作过程及常用测量工具的使用。
在实习过程中,老师耐心地给我们讲解数控软件上面每个指令的使用，在老师的指导下，我们很快就上手了，踏入了数控这个门槛，还适当地给我们布置些作业，我们也积极认真地对待，认真完成每一次老师布置下来的任务。在完成任务之余，我们还发挥自己的想象空间，自己尝试着车一些自己想要有图案零件，效果还不错。课本上学的知识都是最基本的知识，不管现实情况怎样变化，抓住了最基本的就可以以不变应万变。在这里我要感谢带我们实习的老师，正是应为他的无私奉献以及谆谆教导是我的数控车操作水平有了很大的提高。到最后我可以独立的将工件做出来。
扩展阅读：数控加工技术实训报告
数控加工技术实训报告
班级：学号：姓名：专业：指导老师：
我们进行了为期15天的数控实训，受益良多。
第一天，老师带我们去学校的实训室实地考察我们将要用来实训的机床。这样做的目的是：
1、了解数控车床的布局、基本结构及其功用；2、了解数控车床的机构特点及其发展；
3、通过对典型零件的加工，了解数控车床的基本运动；4、了解数控车床的加工对象及用途。
老师给我们总共介绍了4台机床，华中数控车床、北一数控铣床、沈一数控车床、沈一加工中心。老师大概地介绍了数控车床的概况，介绍了数控车床地布局、基本组成及其功用，还教我们怎样观察数控车床上零件的加工过程及典型样件。
在这些基础上，我回去翻找了资料，知道了数控机床的组成、特点及分类：
1、数控机床的组成：现代数控机床都是CNC机床，一般由数控系统和机床本体组成，主要
有如下几部分组成。
1）CNC装置：计算机数控装置（即CNC装置）是CNC系统的核心，有微处理器（CPU）、存储器、各I/O接口及外围逻辑电路等构成。
2）数控面板：数控面板是数控系统的控制面板，主要有显示器和键盘组成。通过键盘和显示器实现系统管理和对数控程序及有关数据进行输入和编辑修改。
3）可编程逻辑控制器PLC：PLC是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置，用于完成数控机床的各种逻辑运算和顺序控制。例如：主轴的启停、刀具的更换、冷却液的开关等辅助动作。4）机床操作面板：一般数控机床均布置一个机床操作面板，用于在手动方式下对机床进行一些必要的操作，以及在自动方式下对机床的运行进行必要的干预。上面布置各种所需的按钮和开关。5）伺服系统：伺服系统分为进给伺服系统和主轴伺服系统。进给伺服系统主要有进给伺服系统单元和伺服惊电机组成，用于完成刀架和工作台的各项运动；主轴伺服系统用于数控机床的主轴驱动，一般由恒转调速和恒功率调速。为满足某些加工要求，还要求主轴和进给驱动能同步控制。6）机床本体：机床本体的设计与制造，首先应满足数控加工的需求，具有刚度大、精度高、能适应自动运行等特点，由于一般均采用无级调速技术，使得机床进给运动和主传动的变速机构被大大简化甚至取消，未满足高精度的传动要求，还采用滚珠丝杆、滚动导轨等高精度传动件。未提高生产率和满足自动加工的要求，还采用自动刀架及能自动更换工件的自动夹具等。
2、数控机床的特点：由于数控机床是计算机自动控制同精密机床两者之间的相互结合，使得它具有高效率、高精度、高柔性等特点。
1）具广泛的适应性：现代加工业为适应市场竞争的要求，需不断对产品进行更新换代，产品的换代势必要求其零件的改变，对于数控加工来说，只需改变数控程序或加工程序中相应的参数，就能对新零件或改型后的零件进行自动加工。因此能很好地适应市场竞争对产品改型换代的要求。
2）高精度与质量稳定：数控机床的本体中广泛采用滚珠丝杆、滚动导轨等高精度传动部件，而伺服传动系统脉冲当量的设定单位可达0.01~0.005mm。并且还有误差补偿功能。而数控机床的运行是根据数控程序而来，在程序调试完毕，加工件精度满足要求后，就进行自动加工，一般不需人工干预，从而保证其高精度和高稳定性。
3）效率高：数控加工在程序调试完成，首件加工合格后，就可进行自动批量加工。加工过程中工件装夹、刀具更换、切削用量的调整均有设备自动完成，而且加工中一般无需进行检测，从而极大地减少辅助时间。在程序的编制中只要对切削用量进行合理的选择，就可以在满足加工要求的前提下，提高生产效率。
4）能进行复杂零件的加工：数控机床采用插补技术和多坐标轴联动控制，因此可实现任意轨迹运动，并能加工出任何复杂形状的空间曲面，从而满足加工普通机床无法加工的复杂零件。5）减轻劳动强度、改善劳动条件：由于数控机床进行的都是自动加工，程序调试完成后，一般都不需对其进行人工干预，可以大大减轻劳动者的劳动强度，同时可实现一人管理多台机器。6）有利于进行现代化管理：数控机床加工能方面、精确的计算零件的加工时间，同时还可以进行自动加工统计，从而做到自动精确计算生产和加工费用，有利于对生产的全过程进行现代化管理。
3、数控机床的分类：随着数控技术的不断发展，数控机床的类型越来越多，其加工用途、功
能特点多种多样，据不完全统计，目前数控数控机床的品种已达500多种按其实际使用情况可分为两大类，加工用途和控制轨迹类。
1）加工用途类：加工用途类一般是以数控机床实际加工使用情况进行分类。只要有如下三类：
A、普通数控机床包括数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床以及数控加工中心等。B、数控冲床、数控折弯机、数控旋压机等成型类。
C、数控电火花切割机、数控电火花成型机、数控火焰切割机等特种加工类。
2）控制轨迹类：控制轨迹类是根据数控机床刀具与被加工工件之间的相对运动轨迹来分类，一般分为点控制、线控制和轮廓控制三类。
在了解了这么多与数控机床相关的知识下，老师只是先让我们看看机床，并没有立即让我们操控它们，因为我们只有书本上的知识，而这些知识并不能使我们熟练地使用机床，所以我们不能这么快就去操作的那些具有一定危险性的机床。所以，接下来的一天，老师带我们去机房去进行数控仿真。顾名思义，就是在电脑里进行数控机床的仿真模拟。
在老师的教导下，我们学会了在电脑里进行数控仿真车床。具体步骤如下：1、启动斯沃数控仿真软件，解除机床的急停按钮，机床回零，它的主界面如图1；
2、我们这次实训要车的零件（图3）要用到4把刀，所以，我们要事先设置好刀具的参数（1号刀架：外圆车刀55°：2号刀架：外圆车刀55°；3号刀架：螺纹刀；4号车架：割刀），然后设置毛参数（Φ35，长度150）。
3、然后MID模式下，输入M03S600，让主轴正转。
4、做好了前面那些准备工作后，就到了最困难的对刀（图2）。首先对1号刀：用1号刀去车毛坯端面，然后打开刀补界面，在1号刀Z轴刀补处输入“Z0”，按“测量”，完成Z轴的对刀；然后车外圆，停止主轴，用游标卡尺测量工件直径，记下，然后在在1号刀X轴刀补处输入“X直径”，按“测量”，完成X轴的对刀。之后分别对剩下的刀对刀。
5、最后，选择自动加工方式，打开早已编好的程序（附件1），启动自动加工，加工完的零件如图3所示。
图1数控仿真/车的主界面图2数控仿真/车（对刀）
图3数控仿真/车（完成加工的零件）
总结仿真的步骤大致如下：1、开机（回原点）
2、工件准备/刀具准备（硬件准备）3、编程（软件准备）4、对刀5、自动加工
就这样，我们在机房练习了两天的仿真模拟，在第4天，我们正式开始数控加工零件了。在数控加工室里，我们严格地遵守里面的规则，认真地去完成我们要加工的工件。虽然是开始加工零件，其实在这天，只是去熟悉熟悉机床，并没有立即加工。等我们都熟悉完了后，才开始加工的。同学们都有秩序的围在车床旁，边看着别人加工，边在心里重温着怎样做，免得到自己加工时出差错。终于等到我加工了，我就根据在机房仿真那样，一步一步地操作机床，虽有仿真跟实际操作略有不同，但也是大同小异的。所以，我在纵同学的围观下，完成了我第一件用数控车床加工出来的零件。然后我拿着零件给老师看，老师叫我把螺母拧进零件，我看着零件，有些害怕拧不进，但还好，我对刀的时候对得很仔细，所以零件加工得很好，螺母很容易拧进，而且不松不紧，刚刚好。我加工完后，就回去继续看同学们加工，加强加工步骤的记忆，以防忘记。这次数控车床加工真学到了很多，结合了知识，增强了动手能力，是一次不可多得的经历。
然而，这只是整个数控加工实训的一部分而且，进行了2天。接下来的第6天，我们就进行数控铣床的仿真练习。数控铣床跟数控车床是差不多的，不同的就是对刀了。但这铣床的对刀比车床的简单多了。下面就详细地介绍一下数控铣床仿真模拟的具体步骤：1、开机，急停按钮，回原点。（如图4）2、选择工具（端铣刀），选择毛坯。
3、对刀，在MID模式下启动主轴。先对Z轴，把端铣刀靠近上端面（如图5），然后看综合坐标里的机械坐标，把Z轴坐标记下，然后输入到刀补里坐标系里的1号刀Z轴处。接着对X轴，分别把端铣刀靠近工件X方向的两侧，记下左右的两个坐标，两坐标相加除以2，填入刀补X轴处。Y轴同理。
4、5、最后，选择自动加工方式，打开早已编好的程序（附件2），启动自动加工，加工完的零件如图6所示。
因为我们进行2天的仿真铣床，加上之前的数控车床加工，所以数控铣床加工就顺手多了，一会就加工需要的零件了。
图4数控仿真/铣的主界面图5数控仿真/铣（对刀）
图6数控仿真/铣（完成的零件）
数控加工技术实训总结
我们的进度很快，所以，老师额外的给我们看了怎样去使用数控线切割机床。加工了一个到了圆角的正方形。还有就是进行了数控仿真/加工中心的训练。真是收获丰富啊。
在上两个暑假里，我们都进行过有关于车床的实训，所以车床之于我们，已经很熟悉了。而铣床却是很少接触，因此在实训之前我仔细阅读过课本有关数控铣床的部分，但在操作中才发现铣床的操作相当于车床有很大的复杂性并且和之前的预习有些出入。在这15天的实训里我学到了许多有关数控铣床操作的快捷方式，在大大提高加工速度与简化程序方面有了较大的提升。在实训之初得知这15天里的数控铣床实训要独立地完成一个零件的加工任务时，我感到了很大的压力，因为之前接触得少，把握不大。在阅读完零件图之后，更感觉加工的难度也在随之增加。首先是对刀：无论铣销什么零件，首先要做的就是对刀，在记录G54时应注意X、Y轴的值（两端数值之和除以2），将数值记录在G54中。在对刀之后就感觉到了实践经验的欠缺，例如：对于刀具的走刀路线，刀具的半径补偿，斜插入刀等。还好我们只负责加工，编程部分交给了经验丰富的老师。在我们的共同努力下，我们每个同学都独立地完成了任务。其间也遇到了一些困难，但在同学们的共同努力下困难被一一解决。同时在老师的讲解下，我们对数控铣床知识有了相当多的了解。我相信在以后的不管学习还是工作中，只要认真对待问题，团结力量，再大再多的难题也会被攻破。
总的来说，这次数控实训真的很能培养我们的动手能力，不但加深了书本的知识，还认识到，知识学了就要拿去用，不然学了也是白学的。附件1数控车床加工代码O1413
G98G90G40G21；T0101；M03S600；
G01X100.Z100.F500；X40.Z5.F500.；Z0.F100.；X36.；G50S800；G96S40；X-0.5F20.；Z2.F500.；X36.；G97S600；X40.Z5.F500；G71U1.5R1；
G71P10Q20U0.3W0.1F120；N10G01G42X4.F500；X11.5Z-1.7F50；Z-22.F50；X16.；
G03X22.Z-25.R3.F40；G01Z-30.F50；
G03X22.Z-42.R10.F40；G01Z-47.F50；G02X28.Z-50.R3.F50；G01Z-62.F50；N20X40.F50；G01X100Z200F500.；T0202；
G70P10Q20S50；G01G40X100.Z100.F500；M00；M05；M00；M03；T0404；M03S600；
G01X20.Z-22.F500；X9.6F20；X25.F100；X100.Z100.F500；T0303；M03S300；G01X14.Z5.F500；G92X12.Z-19.F1.75；
X11.2；X10.6；X10.2；X9.8；X9.4；X9.4；
G01X100.Z200.F500；M00；M05；M00；M03；T0404；M03S600；
G01X40.Z-62.F500；G50S800；G96S40；G01X-0.20F20；X40F100；G97S500；
G01X100.Z200.F500；M30；%
附件2数控铣床加工代码O0121;
G90G80G54G21G40;M03S1000;
G01X0.Y0.Z100.F600;Y0.X80.Z100.;Z10.;Z-2.;N10X63.;Y53.;X-63.;Y-53.;X63.;Y0.;N20X56.;Y46.;X-56.;Y-46.;X56.;Y0.;N30X49.;Y39.;X-49.;Y-39.;X49.;Y0.;N40X47.;Y10.;X24.;Y18.;
X49.;Y26.;X18.;Y34.;X49.;Y38.;X-36.;X-47.Y28.;N50Y-10.;X-24.;Y-18.;X-49.;Y-26.;X-18.;Y-34.;X-49.;Y-38.;X36.;X47.Y-28.;Y0.;X60.;
G42G01D01X40.Y0.;G03X30.Y0.R10.;G02X10.Y20.R20.;G03X0.Y30.R10.;G01X-20.;G03X-40.Y10.R20.;X-30.Y0.R10.;G02X-10.Y-20.R20.;
G03X0.Y-30.R10.;G01X20.;
G03X40.Y-10.R20.;X30.Y0.R10.;G40G01X50.Y0.Z2.;Z20.;Y100.Z100.;G80M05M30%
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