《機(jī)床數(shù)控技術(shù)》實驗指導(dǎo)書.doc

實驗一 數(shù)控系統(tǒng)的認(rèn)識 實驗?zāi)康?. 掌握數(shù)控機(jī)床的特點與運(yùn)用；2. 認(rèn)識了解數(shù)控加工機(jī)床的組成與結(jié)構(gòu)；3. 掌握數(shù)控加工的工作原理；4. 掌握數(shù)控機(jī)床一般的操作步驟和基本編程；實驗內(nèi)容一、數(shù)控機(jī)床的組成、特點及分類1. 數(shù)控機(jī)床的組成：現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床都是CNC機(jī)床，一般由數(shù)控操作系統(tǒng)和機(jī)床本體組成，主要有如下幾部分組成。1). CNC裝置：計算機(jī)數(shù)控裝置（即CNC裝置）是CNC系統(tǒng)的核心，由微處理器（CPU）、存儲器、各IO接口及外圍邏輯電路等構(gòu)成。2). 數(shù)控面板：數(shù)控面板是數(shù)控系統(tǒng)的控制面板，主要有顯示器和鍵盤組成。通過鍵盤和顯示器實現(xiàn)系統(tǒng)管理和對數(shù)控程序及有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入和編輯修改。3). 可編程邏輯控制器PLC：PLC是一種以微處理器為基礎(chǔ)的通用型自動控制裝置，用于完成數(shù)控機(jī)床的各種邏輯運(yùn)算和順序控制。例如：主軸的啟停、刀具的更換、冷卻液的開關(guān)等輔助動作。4). 機(jī)床操作面板：一般數(shù)控機(jī)床均布置一個機(jī)床操作面板，用于在手動方式下對機(jī)床進(jìn)行一些必要的操作，以及在自動方式下對機(jī)床的運(yùn)行進(jìn)行必要的干預(yù)。上面布置有各種所需的按鈕和開關(guān)。5). 伺服系統(tǒng)：伺服系統(tǒng)分為進(jìn)給伺服系統(tǒng)和主軸伺服系統(tǒng)，進(jìn)給伺服系統(tǒng)主要有進(jìn)給伺服單元和伺服進(jìn)給電機(jī)組成。用于完成刀架和工作臺的各項運(yùn)動。主軸伺服系統(tǒng)用于數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動，一般由恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速。為滿足某些加工要求，還要求主軸和進(jìn)給驅(qū)動能同步控制。6). 機(jī)床本體：機(jī)床本體的設(shè)計與制造，首先應(yīng)滿足數(shù)控加工的需要，具有剛度大、精度高、能適應(yīng)自動運(yùn)行等特點，由于一般均采用無級調(diào)速技術(shù)，使得機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動和主傳動的變速機(jī)構(gòu)被大大簡化甚至取消，為滿足高精度的傳動要求，廣泛采用滾珠絲桿、滾動導(dǎo)軌等高精度傳動件。為提高生產(chǎn)率和滿足自動加工的要求，還采用自動刀架以及能自動更換工件的自動夾具等。二、數(shù)控機(jī)床加工程序的編制數(shù)控機(jī)床是按編制好的程序進(jìn)行加工，因此程序編制的好壞，直接影響加工過程是否能正常進(jìn)行，加工的零件是否能達(dá)到圖紙要求。這就要求編制程序的人員，不僅要掌握數(shù)控機(jī)床工作原理和程序結(jié)構(gòu)，而且還要掌握各種零件加工工藝性。零件程序編制一般包括如下五個方面：分析零件圖紙、對零件進(jìn)行工藝分析及處理、對零件進(jìn)行數(shù)學(xué)處理、編寫零件加工程序清單，對程序進(jìn)行調(diào)試與修改并最終確定。1. 分析零件圖紙：任何一個零件無論怎樣加工，首先應(yīng)對其零件圖進(jìn)行分析。全面了解被加工零件的幾何形狀、尺寸大小、零件材料及熱處理情況，為工藝處理做好準(zhǔn)備。2. 工藝分析與處理：工藝分析就是編制零件的加工工藝，包括毛坯選擇、工裝夾具選擇、刀具選擇以及熱處理的安排等。對于數(shù)控加工還有選擇工件坐標(biāo)原點、確定加工中的換刀點以及走刀路線的確定等。a. 確定加工方案：首先選擇使用的數(shù)控機(jī)床和工裝夾具，其次選擇加工刀具以及切削用量。b. 建立工件坐標(biāo)系：確定工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系之間的正確關(guān)系，給刀具運(yùn)動軌跡的確定和加工中幾何尺寸的計算做準(zhǔn)備，同時應(yīng)考慮零件形位公差的要求。c. 確定加工中的對刀點和換刀點：數(shù)控機(jī)床的對刀點、換刀點和加工中的刀具的起點一般為同一點。這一點在選擇上，首先要方面檢測和刀具軌跡的計算，其次要是換刀點與工件有一個安全的距離，卻不允許換刀時刀具與工件發(fā)生碰撞，最后還要注意換刀點與工件相距不可太大，造成過大的空行程，應(yīng)使刀具與工件保持一個安全合理的距離。注意不同的數(shù)控機(jī)床，其對刀點和換刀點的確定也不盡相同。d. 選擇合理的走刀路線：走刀路線就是整個加工過程中，刀具相對工件的具體運(yùn)動軌跡，包括快速運(yùn)動的空行程和根據(jù)需要進(jìn)行的加工過程。選擇時首先應(yīng)確保加工零件的精度和表面質(zhì)量的要求，其次應(yīng)注意盡量減少走刀路線和空行程，提高生產(chǎn)效率，最后應(yīng)注意使計算簡單、減少程序數(shù)目和編程工作量。e. 合理安排輔助功能：加工中應(yīng)根據(jù)需要合理安排一些輔助項目。如：切削液的啟停、主軸的速度變換、對重要加工尺寸安排停機(jī)檢測等。3. 數(shù)學(xué)處理：所謂的數(shù)學(xué)處理，就是根據(jù)零件圖紙尺寸、已確定的走刀路線，計算數(shù)控編程時所需的數(shù)據(jù)。主要有各個基本點的計算、列表曲線的擬合、復(fù)雜的三維曲線或曲面的坐標(biāo)運(yùn)算等方面。4. 編制零件加工程序：根據(jù)確定的走刀路線、計算完成的各個數(shù)據(jù)和已確定的切削用量，按照CNC系統(tǒng)的加工指令代碼和程序段格式，編寫零件加工程序清單。編寫過程應(yīng)嚴(yán)格遵守編程說明書的規(guī)定，編程方法一般有手動編程和計算機(jī)輔助編程。單個小型零件可采用手動編程，復(fù)雜大型零件應(yīng)采用計算機(jī)輔助編程，以提高編程效率和質(zhì)量，減輕編程勞動強(qiáng)度。5. 加工程序的調(diào)試與最終的確定：加工程序編制完成后，應(yīng)將其輸入數(shù)控系統(tǒng)的計算機(jī)中?？梢酝ㄟ^CNC控制菜單輸入，也可以運(yùn)用DOS中的編輯器進(jìn)行輸入。輸入完畢后，應(yīng)對其進(jìn)行語法檢測、示教演示、模擬加工等，最后進(jìn)行首件試加工且檢測無誤后，確定最后的加工程序。三、實驗的方法與步驟1. 對照數(shù)控機(jī)床認(rèn)識機(jī)床的各個組成部分：a. 認(rèn)識并熟悉數(shù)控系統(tǒng)的各個部分，包括數(shù)控主機(jī)的控制面板、顯示器、鍵盤等。b. 認(rèn)識并熟悉機(jī)床本體的各個部分，包括床身、導(dǎo)軌、步進(jìn)電機(jī)、絲桿、工件夾頭、刀架、控制開關(guān)等。c. 熟悉并掌握整個數(shù)控機(jī)床的啟動和停止。2. 啟動數(shù)控機(jī)床認(rèn)識并熟悉操作系統(tǒng)：a. 啟動數(shù)控機(jī)床進(jìn)入主控菜單，對主控菜單中各個子菜單進(jìn)行熟悉，了解并掌握進(jìn)入、退出各級菜單的方法。b. 分別進(jìn)入各級子菜單，對各級子菜單的作用進(jìn)行認(rèn)識，重點掌握“文件編輯、參數(shù)設(shè)定、坐標(biāo)設(shè)定、手動運(yùn)行、立即執(zhí)行、示教功能、模擬加工”各子菜單中的內(nèi)容，以及各個功能鍵的作用。c. 熟悉數(shù)控機(jī)床的控制面板，了解并掌握控制面板中各個功能鍵的作用，以及同各級子菜單中一些功能相互結(jié)合的運(yùn)用。d. 調(diào)出準(zhǔn)備好的一個或二個加工程序，進(jìn)行手動運(yùn)行、示教功能、模擬加工等各項演示。四、思考題1. 數(shù)控機(jī)床的工作原理是什么？2. 結(jié)合本次試驗，談?wù)劚緮?shù)控系統(tǒng)刀具參數(shù)的設(shè)定方法？3. 工件坐標(biāo)系是如何建立的？實驗二 數(shù)控車床操作與編程加工一、軸類零件的模擬加工1 實驗?zāi)康模菏箤W(xué)生掌握數(shù)控車床面板的基本操作，掌握基本的G代碼編輯，學(xué)會分析簡單軸類零件加工的工藝方法。2 實驗設(shè)備：車床數(shù)控模擬實驗系統(tǒng)3 加工工藝確定1) 加工方式：2) 加工刀具：3) 切削用量：4) 編程原點及工藝路線選擇：加工零件見圖 4編制加工程序 ： 參閱實驗教材編寫零件的加工程序。N0010 T0101 M03 S600；N0020 G00 X50.0 Z50.0；N0030 G00 X41.5 Z3.0；N0040 G01 Z-50.0 F0.1；N0050 G00 X45.0；N0060 Z3.0；N0070 G00 X31.5；N0080 G01 Z-20.0 F0.1；N0090 X41.5 Z-35.0；N0100 G00 Z3.0；N0110 X27.5；N0120 G01 Z-20.0 F0.1；N0130 G00 X28.0；N0140 G00 Z200.0；N0150 T0202 S800；N0160 G00 X50.0 Z50.0；N0170 X5.0 Z5.0；N0180 G01 X0.0 Z0.0 F0.2；N0190 G01 X26.0 F0.08；N0200 X28.0 Z-1.0；N0210 Z-20.0；N0220 X32.0；N0230 X42.0 Z-35.0；N0240 Z-50.0；N0250 G00 X50.0 Z200.0；N0260 M05；N0270 M305上機(jī)操作及加工1) 輸入零件程序。2) 程序校驗及空運(yùn)行仿真。二、數(shù)控車床基本操作1、實驗?zāi)康囊?）了解數(shù)控機(jī)床教學(xué)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、特點及功能。2）了解機(jī)床操作面板各按鈕的功能。3）了解數(shù)控系統(tǒng)的菜單功能和菜單結(jié)構(gòu)。4）上機(jī)練習(xí)程序的編輯與系統(tǒng)的設(shè)置。5）學(xué)習(xí)系統(tǒng)的運(yùn)行操作方法。要求上機(jī)前仔細(xì)閱讀數(shù)控機(jī)床加工編程與實驗教材的有關(guān)部分，了解數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床的技術(shù)指標(biāo)、數(shù)控功能及操作方法，通過實驗掌握數(shù)控系統(tǒng)的基本操作。2、實驗設(shè)備：CAK6150Di車床（FANUC oi數(shù)控系統(tǒng)）3、實驗步驟與內(nèi)容1）現(xiàn)場了解數(shù)控機(jī)床教學(xué)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、特點、功能。2）接通電源，啟動系統(tǒng)。3）在機(jī)上試驗系統(tǒng)的菜單功能。4）進(jìn)行手動、MDI和回零等操作。5）數(shù)控加工程序輸入與編輯編輯。6）工件坐標(biāo)系的設(shè)定及刀具補(bǔ)償?shù)脑O(shè)定。7)自動加工等操作。思考題1數(shù)控車床與普通車床在性能上有何不同？2CAK6150Di車床在保證高性能上，在結(jié)構(gòu)上采用了哪些措施？實驗三 數(shù)控銑床操作與編程加工一、平面輪廓加工1、 實驗?zāi)康模和ㄟ^較復(fù)雜的平面輪廓加工，進(jìn)一步熟悉和掌握數(shù)控系統(tǒng)常用指令的適用于操作，并學(xué)習(xí)手工編程求取各基點的數(shù)學(xué)處理方法。2、 實驗設(shè)備： 數(shù)控銑床模擬試驗系統(tǒng)。3、毛坯80mm *80mm *30mm, 六面已粗加工過，要求銑出圖示凸臺及槽，工件材料為塑料。 4、程序編制（1）、根據(jù)圖樣要求、毛坯及前道工序加工情況，確定工藝方案及加工路線，用已加工過的底面為定位基準(zhǔn)，用通用臺虎鉗夾緊工件左右兩側(cè)面，臺虎鉗固定于銑床工作臺上。 （2）、選擇刀具采用直徑12 mm的平底立銑刀（高速鋼），并把刀具的半徑輸入刀具參數(shù)表中。（3）、確定切削用量在XOY平面內(nèi)確定以工件中心為工件原點，Z方向經(jīng)工件表面為工件原點，建立工件坐標(biāo)系。采用手動對刀方法把O點作為對刀點。編制加工程序 ：參閱實驗教材編寫零件的加工程序。9N0010 G54G90M03G00X0Y0Z10N0020 G01Z-4F100N0030 G01G41D01X8Y8F100N0040 G01Y25N0050 G01X20N0060 G02X30Y15CR=10N0070 G01Y-15N0080 G02X20Y25CR=10N0090 G01X-20N0100 G02X-30Y-15CR=10N0110 G01Y15N0120 G02X-20Y25CR=10N0130 G01X-8N0140 G01Y8N0150 G01X-15N0160 G03X-15Y-8CR=8N0170 G01X-8N0180 G01Y-31N0190 G01X8N0200 G01Y-8N0210 G01X15N0220 G03X15Y8CR=8N0230 G01X10N0240 G40G00Z30N0250 G00X200Y150N0260 M05M305、上機(jī)操作及加工1） 輸入零件程序2） 程序校驗及空運(yùn)行仿真二、數(shù)控銑床基本操作1、實驗?zāi)康囊?）了解數(shù)控機(jī)床教學(xué)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、特點及功能。2）了解機(jī)床操作面板各按鈕的功能。3）了解數(shù)控系統(tǒng)的菜單功能和菜單結(jié)構(gòu)。4）上機(jī)練習(xí)程序的編輯與系統(tǒng)的設(shè)置。5）學(xué)習(xí)系統(tǒng)的運(yùn)行操作方法。要求上機(jī)前仔細(xì)閱讀數(shù)控機(jī)床加工編程與實驗教材的有關(guān)部分，了解數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床的