數(shù)控技術(shù)(A)實驗指導(dǎo)書

數(shù)控技術(shù)（A）實驗指導(dǎo)書機械與車輛學(xué)院機電教研室實驗一逐點比較法插補原理及實現(xiàn)實驗一、實驗?zāi)康睦弥瘘c比較法的插補原理，編寫直角坐標系下的直線、圓弧插補程序，觀察其運動軌跡，設(shè)計直線和圓弧插補圖樣，在機電一體化綜合測試平臺上通過插補過程通過筆架打印出來。二、實驗設(shè)備機電一體化綜合測試平臺（共6臺，交流伺服、直流伺服、步進電機各2臺）三、實驗原理逐點比較法：就是每走一步控制系統(tǒng)都要將加工點與給定的圖形軌跡相比較，以決定下一步進給的方向，使之逼近加工軌跡。逐點比較法以折線來逼近直線或圓弧，其最大的偏差不超過一個最小設(shè)定單位。插補過程：每走一步要進行以下四個步驟：(1)位置判別根據(jù)偏差值確定當(dāng)前加工點的位置。(2)坐標進給根據(jù)判別的結(jié)果，確定沿哪個坐標進給一步以接近曲線。(3)偏差計算根據(jù)遞推公式算出新加工點的偏差值，作為下一步偏差判別的依據(jù)。(4)終點判別判別加工點是否到達終點，未到過終點則返回第一步繼續(xù)插補，到終點則停止。四、實驗要求(1)實驗前復(fù)習(xí)逐點比較法插補算法原理；(2)實驗時首先設(shè)計插補圖樣，運行已編輯好的插補程序，理解程序中各參數(shù)的含義，再按照預(yù)編程序的編程格式，根據(jù)插補各點坐標，編輯并修改插補程序運行程序，觀察筆架的運動是否與設(shè)計一致。(3)實驗后提交實驗報告。五、實驗特點在數(shù)控機床的實際加工中，利用逐點比較法加工一條直線或圓弧，由于脈沖當(dāng)量比較?。ㄒ话銥?.01mm），刀具的運動軌跡用肉眼觀察還是直線或圓弧，不能觀察到刀具的實際，本實驗中，機電一體化綜合測試平臺上的筆架相當(dāng)于刀具，筆架每步的移動距離（相當(dāng)于脈沖當(dāng)量）可以變化，修改程序中的步長參數(shù)就可以實現(xiàn)。通過加大步長參數(shù)，筆架的實際運動軌跡就會直觀地顯示出來，實驗者能很容易理解逐點比較法的插補原理和刀具的實際運動軌跡。六、實驗步驟(1)接線，關(guān)掉電源，根據(jù)電氣連接圖搭建交流伺服運動控制系統(tǒng)；(2)調(diào)整筆架位置，按“回零”鍵將X、Y軸回至原點；(3)根據(jù)設(shè)計圖樣，設(shè)計插補程序和坐標；(4)編輯和修改程序；(5)觀察筆架的運動軌跡，打印圖樣。七、實驗報告要求：實驗報告每人一份，內(nèi)容包括：（1）實驗所用設(shè)備名稱；（2）簡要敘述逐點比較法直線、圓弧插補原理；（3）筆架繪制出的設(shè)計圖樣，包括直線和圓弧1張圖；（4）分析實驗結(jié)果，說明逐點比較法的優(yōu)缺點。八、實驗參考文獻[1]廖效果，劉又午.數(shù)控技術(shù).湖北科學(xué)技術(shù)出版社，武漢：2000.[2]機電一體化綜合測試平臺使用說明書，固高科技(深圳)有限公司.實驗一《逐點比較法插補原理及實現(xiàn)實驗》實驗報告班級姓名學(xué)號成績課程名稱暃二地二辳地一實驗項目性質(zhì)技能演示綜合設(shè)計其他實驗名稱實驗?zāi)康模簩嶒炈迷O(shè)備名稱：簡要敘述逐點比較法直線、圓弧插補原理：實驗主要步驟：分析實驗結(jié)果，說明逐點比較法的優(yōu)缺點。注意：打印圖樣附在實驗報告后。實驗二步進控制系統(tǒng)實驗一、實驗?zāi)康?1)了解步進控制系統(tǒng)的組成和控制原理；(2)理解步進電機的轉(zhuǎn)速控制方式和調(diào)速方法；(3)熟悉步進控制系統(tǒng)的操作和使用方法；(4)熟悉步進驅(qū)動器參數(shù)的設(shè)置，控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置等；(5)通過本實驗提高學(xué)生對自動化控制的熟悉和了解,鍛煉學(xué)生的動手和實踐能力。二、實驗設(shè)備機電一體化綜合測試平臺（含步進電機控制模塊）共2臺三、實驗原理步進機一將脈轉(zhuǎn)化角移執(zhí)機當(dāng)進動接到個脈信就動步進電按定方轉(zhuǎn)一個定角（步角可通控脈數(shù)來制位量從達到準定的的同可以過制沖率控制機動速和速度從達調(diào)。步進機制統(tǒng)構(gòu)下過片或計機等送制令電驅(qū)動機動將控制命轉(zhuǎn)為動號執(zhí)行機。步進機構(gòu)下單性unpoa)和極性bpoa)是進機常用的種動構(gòu)單極性動路用顆體管驅(qū)步電的組相機含組有中抽的圈整電機共有條與界接這類機時稱四電機應(yīng)雙位線步進機六式進機雖又稱單性進機實際卻同使單性或極驅(qū)電。圖2-1步進電機工作原理單極步行原如圖2-2過動控制機路在應(yīng)位置生下的動電步一步運。步進機般于環(huán)服系于有置饋環(huán)位控的度由進機進絲杠等等決雖次但是構(gòu)單格在要不的合有泛應(yīng)在控床中大功率步電一用進給（作控上但就制能其特不交伺電振動、音比大尤是在載況，進機會生步嚴影加工度但便的，方便用特，工中的廣的用。圖2-2單極半步運行的原理四、步進控制面板結(jié)構(gòu)步進制板體構(gòu)（驅(qū)器分如圖2-3所示主包電連線碼反信號與運動制相信以驅(qū)動本組；步進動器

控制號電機連接線信號測試點圖2-3步進控制板（1電連線+、A+、BA、C號步電的線；（2連運控器號+5V--為驅(qū)動提+V電PU+PU--為脈沖號用控電的進量；DR+、DR---為方信，于制機的向；五、實驗步驟1、接線實驗根據(jù)氣接搭步運動制統(tǒng)具接步驟下示：1) 電機源線將步控面上上的電動線口AABBCB”別和械體號口面板上“、A、、B、CC”連Noe1；步進制板

機械體號口板No1:當(dāng)步軸于X軸時與械本信接面的X軸電信部的號連接;當(dāng)步軸于Y軸時與械本信接面的Y軸電信部的號連接;當(dāng)步軸于Z時,械本信接面的Z軸電信部的號連接;2) 驅(qū)動和動制之的連線將步控面上邊P+、PU、DR+DR、+V信和械體口面的PU+PU、DR+DR、+V一連接；Noe2；步進制板

運動制信接面板No2:當(dāng)步軸于X軸時與動控器口的X的信相接;當(dāng)步軸于Y軸時與動控器口的Y的信相接;當(dāng)步軸于Z時,動控器口的Z的信相接;3) 機械體運控器間的接線a將械體號口板的OEM+M與運動控器號口板的OEM+、M相連接（No3OME用來檢測機本體的點號機回零，要到信；M+用來檢測機本體的限信護軸運過不與械面生碰撞，免出程；M--用來檢測機本體的限信，護軸運過中平不與械面生碰撞，免出程；機械體號口板

運動制信接面板No3:當(dāng)步軸于X軸時與動控器口的X輔助號連接;當(dāng)步軸于Y軸時與動控器口的Y輔助號連接;當(dāng)步軸于Z時,動控器口的Z輔助號連接;b、機本信接面板輔編器號A+A5、B、B5、、D與動控器信號接面上助碼信號A+A5、5、、+5、D一對連接oe4No5：當(dāng)步軸于X軸時要連該分信，來進反間實；c將械體號接面板的VD與運控器號口板的CND相連接D電地該信不，會成O號有源，成O號對；機械本體信號接口 運動制信接面板4) 接確無后給上電；5) 等待會，統(tǒng)動入機一化術(shù)合試平軟界面如圖2-4所示；圖2-4機電體化技術(shù)綜合測試平臺程序主界面2、驅(qū)動器參數(shù)設(shè)置按照進動設(shè)步進行應(yīng)參設(shè)，廠默設(shè)；3、步進控制系統(tǒng)實訓(xùn)實驗該部主用檢電接線否接確讓生加對進制統(tǒng)電氣的接熟各個部的氣接具步驟：1機一化術(shù)測試臺件界（圖3點擊“訓(xùn)故診實驗按入“實訓(xùn)與障斷驗界圖2-5圖2-5實訓(xùn)與故障診斷實主界面2、擊應(yīng)軸道線按Noe4；入應(yīng)的接顯界圖2-6，在界可看到連的通態(tài)接連接應(yīng)鈕亮色之則明線接通請查接否錯；對照進制統(tǒng)電圖紙核與動連部分信，圖45是否接；果有請查找線誤直接錯誤除止；圖2-6交流伺服控制板No4:當(dāng)步軸于X軸時點“X軸線”鈕進入X軸接；當(dāng)步軸于Y軸時點“Y軸線”鈕進入Y軸接；當(dāng)步軸于Z時,“Z軸連線按；入Z軸接；3、擊返回按，圖2-5界，擊“械體”鈕查機本運動制的號連接；圖2-7示：圖2-7 機本信接面板4、擊返回按，到圖44面在“eachrsautst”下面的表有錯提（錯誤提示，看相的號有色示；以該軸其實Noe5No5：該軸的圖2-6顯的軸；六、實驗參考文獻[1]廖效果，劉又午.數(shù)控技術(shù).湖北科學(xué)技術(shù)出版社，武漢：2000.[2]機電一體化綜合測試平臺使用說明書，固高科技(深圳)有限公司.實驗二《步進控制系統(tǒng)實驗》實驗報告班級姓名學(xué)號成績課程名稱暃二地二辳地一實驗項目性質(zhì)技能演示綜合設(shè)計其他實驗名稱實驗?zāi)康模簩嶒炈迷O(shè)備名稱：簡核述步進電機基本原理：實驗主要步驟：分析實驗結(jié)果，總結(jié)步進電機的主要控制方法。實驗三數(shù)控銑床平面銑削自動編程一、實驗?zāi)康模?）了解數(shù)控銑削的工藝分析方法與工藝設(shè)計；（2）熟悉公共項目的設(shè)置；（3）熟悉數(shù)控銑床平面銑削加工刀具路徑的創(chuàng)建方法；（3）掌握后處理數(shù)控程序的自動生成方法。二、實驗裝置計算機，UGNX6.0軟件。三、實驗性質(zhì)與實驗進行方式技能性實驗，必做。四、實驗內(nèi)容與步驟（一）零件工藝分析1．零件概述心形凹模零件如圖3-1所示的，草圖如圖3-2所示，長方體高度為30mm，其下凹部位為一個心形的直壁凹模，凹槽由6段相切的圓弧組成，上表面與底面均為平面，形狀較為簡單，心形深度為16mm。毛坯為180mm×140mm×30.5mm的長方體。圖3-1心形凹模立體圖圖3-2心形凹模草圖2．工藝分析需要對心形凹模進行上表面的精加工和凹槽的粗、精加工。以底面固定安裝在數(shù)控機床工作臺上。⑴工件坐標系原點設(shè)置。為方便進行對刀，將工件坐標系設(shè)置在頂部平面的心形中心位置，如圖3-1和圖3-2所示。⑵加工工步分析。由于本零件的形狀較為簡單，可以使用平面銑加工，沒有尖角或者很小的圓角，同時表面沒有特別的要求，可以使用φ16mm的平底立銑刀進行加工，可以避免換刀操作。本零件加工分以下3步：第1次平面精加工。每刀切削側(cè)向步距取9.6mm；設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速為1500r/min，進給速度為300mm/min。②第2次凹槽粗加工。每刀切削側(cè)向步距取6mm；采用分層切削，每層切削深度為0.5mm，設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速為1000r/min，進給速度為500mm/min。③第3次側(cè)面精加工。采用分層切削，每層切削深度為1mm，設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速為1500r/min，進給速度為300mm/min。（二）公共項目設(shè)置1．進入加工模塊2．固定導(dǎo)航器3．設(shè)置安全高度4．設(shè)置毛坯注意：在Workpice節(jié)點創(chuàng)建的實心體毛坯對平面銑操作的創(chuàng)建沒有直接影響，不是操作的參數(shù)，僅僅是滿足最后驗證刀軌的需要。預(yù)先在建模界面下創(chuàng)建好180mm×140mm×30.5mm的半透明長方體作為毛坯。圖3-3半透明的長方體毛坯5．設(shè)置加工公差6．創(chuàng)建刀具在【插入】工具欄上單擊【創(chuàng)建刀具】按鈕，系統(tǒng)彈出如圖3-4所示的“創(chuàng)建刀具”對話框，在“名稱”文本框中輸入“D16”，單擊對話框中的“確定”按鈕，系統(tǒng)彈出如圖3-5所示的“銑刀-5參數(shù)”對話框，在“直徑”文本框中輸入“16”，單擊對話框中的“確定”按鈕。（三）面銑削精加工1．創(chuàng)建面銑削操作2．指定面邊界3．刀軌設(shè)置4．設(shè)置進給和速度5．生成刀軌6．檢驗刀軌7．后處理（四）平面銑粗加工1．創(chuàng)建平面銑操作2．指定幾何體⑴指定部件邊界。⑵指定毛坯邊界。⑶指定底面。圖3-4“創(chuàng)建刀具”對話框圖3-5“銑刀-5參數(shù)”對話框3．刀軌設(shè)置⑴切削模式。選擇“跟隨周邊”模式。⑵步距。采用系統(tǒng)默認選項“%刀具平直”、“平面直徑百分比”為40.0。⑶切削層。⑷切削參數(shù)。⑸非切削移動。⑹進給和速度。注意：使用“用戶定義”方式指定切削深度的“最大值”與“最小值”，產(chǎn)生的切削可以在指定值范圍內(nèi)進行分配，以使平面部分能最好地被切削。4．生成刀軌5．檢驗刀軌6．后處理（五）側(cè)面精加工1．復(fù)制平面銑粗加工操作2．設(shè)置方法3．設(shè)置切削模式4．設(shè)置切削層5．設(shè)置切削參數(shù)6．設(shè)置進給和速度參數(shù)7．生成刀軌8．檢驗刀軌9．后處理10．保存文件五、實驗參考文獻[1]吳明友編《》北京：化學(xué)工業(yè)出版社2010年[2]吳明友編《》沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社2010年實驗三《數(shù)控銑床平面銑削自動編程》實驗報告班級姓名學(xué)號成績課程名稱暃二地二辳地一實驗項目性質(zhì)技能演示綜合設(shè)計其他實驗名稱實驗?zāi)康模簩嶒炑b置：實驗主要步驟：實驗總結(jié)：比較數(shù)控銑削手工編程與自動編程的優(yōu)缺點，并寫出你的認識和體會實驗四數(shù)控銑床曲面銑削自動編程一、實驗?zāi)康模?）了解數(shù)控銑削的工藝分析方法與工藝設(shè)計；（2）熟悉公共項目的設(shè)置；（3）熟悉數(shù)控銑床曲面銑削加工刀具路徑的創(chuàng)建方法；（3）掌握后處理數(shù)控程序的自動生成方法。二、實驗裝置。三、實驗性質(zhì)與實驗進行方式技能性實驗，必做。四、實驗內(nèi)容與步驟（一）零件工藝分析1．零件概述摩擦圓盤壓鑄模型腔模型立體圖如圖4-1所示、零件圖如圖4-2所示，尺寸范圍為Φ148mm×40mm，材料為H13。該零件由一個碗形的底部型腔和5個凸臺組成。采用毛坯大小為Φ148mm×8mm和Φ140mm×32mm的兩個圓柱體組合而成的實體，毛坯外形已車削成型。圖4-1摩擦圓盤壓鑄模型腔模型立體圖2．工藝分析⑴工件坐標系原點設(shè)置。為方便進行對刀，將工件坐標系設(shè)置為X、Y在圓盤的中心處，Z在圓盤頂面，即模型的最高點處。⑵加工工步分析。根據(jù)該零件的結(jié)構(gòu)，分以下4步對該零件進行加工：1）第1步開粗。采用D12R0.4的圓鼻刀，考慮到刀具的切削負荷，所以每刀切削側(cè)向步距取8mm；采用分層切削，每層切削深度為0.3mm，設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速為2500r/min，進給速度為2200mm/min。2）第2步半精加工。采用D8R4的球刀，采用分層切削，每層切削深度為0.2mm，設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速為3000mm/min，進給速度為2000mm/min。3）第3步精加工。采用D6R3的球刀，設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速為3500r/min，進給速度為1500mm/min。4）第4步清根加工。采用D2R1的球刀，設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速為5000r/min，進給速度為1000mm/min。圖4-2摩擦圓盤壓鑄模型腔模型零件圖（二）公共項目設(shè)置1．進入加工模塊2．固定導(dǎo)航器3．設(shè)置安全高度4．設(shè)置幾何體5．設(shè)置加工公差6．創(chuàng)建刀具如圖4-3所示的“創(chuàng)建刀具”對話框，選擇“類型”為“mill_contour”（輪廓銑），在“刀具子類型”下選擇“MILL”（銑刀），在“名稱”文本框中輸入“”，單擊對話框中的“確定”按鈕，系統(tǒng)彈出如圖4-4所示的“銑刀-5參數(shù)”對話框，在“直徑”文本框中輸入“12”，在“底圓角半徑”文本框中輸入“”，在“長度”文本框中輸入“75”，在“刀刃長度”文本框中輸入“50”，單擊對話框中的“確定”按鈕。同樣的方法創(chuàng)建D8R4、D6R3、D2R1的球刀，在“刀具子類型”下選擇“BALL_MILL”（球刀），3把刀的“長度”分別為60mm、50mm、50mm，3把刀的“刀刃長度”分別為14mm、12mm、5mm。圖4-3“創(chuàng)建刀具”對話框圖4-4“銑刀-5參數(shù)”對話框（三）粗加工1．創(chuàng)建形腔銑操作2．指定切削區(qū)域3．刀軌設(shè)置4．生成刀軌5．檢驗刀軌6．后處理（四）半精加工1．創(chuàng)建深度加工輪廓操作2．指定切削區(qū)域3．刀軌設(shè)置4．生成刀軌5．檢驗刀軌6．后處理五、實驗參考文獻[1]吳明友編《》北京：化學(xué)工業(yè)出版社2010年[2]吳明友編《》沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社2010年實驗四《數(shù)控銑床曲面銑削自動編程》實驗報告班級姓名學(xué)號成績課程名稱暃二地二辳地一實驗項目性質(zhì)技能演示綜合設(shè)計其他實驗名稱實驗?zāi)康模簩嶒炑b置：實驗主要步驟：實驗總結(jié)：請比較數(shù)控銑床平面銑削、鉆削和曲面銑自動編程公共項設(shè)置和刀路創(chuàng)建的異同之處。實驗五數(shù)控車床加工自動編程一、實驗?zāi)康模?）了解數(shù)控車削的工藝分析方法與工藝設(shè)計；（3）熟悉公共項目的設(shè)置；（2）熟悉工件外圓粗精加工刀具路徑的設(shè)定；二、實驗裝置。三、實驗性質(zhì)與實驗進行方式技能性實驗，必做。四、實驗內(nèi)容與步驟㈠分析圖紙如圖5-1所示零件圖是一個典型的復(fù)雜軸類零件，本實驗只創(chuàng)建外圓粗車加工、外圓精車加工的刀具路徑和及其數(shù)控車床加工程序的自動生成。零件的尺寸范圍為φ100mm×100mm。毛坯采用大小為φ105mm×120mm的棒料。圖5-1車削數(shù)控編程綜合實例零件（二）確定加工工藝首先進行端面車削加工，再進行外圓粗車加工、外圓精車加工、外圓切槽加工、外螺紋車削加工、端面切槽加工，最后進行端面通孔加工。零件的加工工藝過程如表5-1所示。其中2、3項是本次實驗內(nèi)容。表5-1零件的加工工藝過程工序工序內(nèi)容設(shè)備刀具備注1車削端面數(shù)控車削加工中心端面車刀2粗加工外圓數(shù)控車削加工中心外圓車刀留余量0.3mm3精加工外圓數(shù)控車削加工中心外圓車刀設(shè)置加工余量為04外圓面切槽加工數(shù)控車削加工中心切槽刀兩處5車削加工外螺紋數(shù)控車削