简装版数控技术实验指导书.docx
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简装版数控技术实验指导书
目 录
前言
实验3对刀仪使用实验
实验6数控铣削编程实验
实验8 数控车削编程实验
实验11 数控插补仿真实验
附录
1.学生实验守则
2.实验报告要求
3.试验报告参考格式
实验3对刀仪使用实验
3.1实验目的
(1)掌握对刀仪的使用方法;
(2)学习数控刀具的选用方法;
(3)掌握刀具偏置量的输入方法。
3.2实验内容
3.2.1对刀仪及使用
数控机床使用中需采用对刀仪测量刀具尺寸及位置,并根据测量结果修正刀具的偏置量,使机床能加工出更高精度的零件。
对刀仪又称刀具预调仪,它与数控加工过程中必须使用的对刀器不同。
对刀仪解决刀具几何尺寸的测量(包括尺寸调整),用于刀具安装在机床上之前;对刀器解决刀具的对刀,即在机床坐标系内确定刀具刃口与工件被加工表面的位置关系,用于刀具安装在机床上以后。
对于安装在同一台机床上的一批刀具,如果在对刀仪上完成了全部刀具尺寸的测量,只要用一把刀具在机床上进行对刀就可以通过刀具尺寸的换算,确定其余刀具的对刀结果,不必再进行逐一的对刀;而对于安装在机床上的刀具,无论其具体的尺寸是否经过测量,只要在机床上进行了对刀,就可以直接用于数控加工。
即对刀器可以替代对刀仪,对刀仪可减少对刀器的使用次数。
在单件、小批量的生产环境中,如模具制造业中常采用对刀器,而对刀仪用于大批量的生产环境中。
3.2.1.1对刀仪的组成
对刀仪一般由刀柄定位机构、测头与测量机构和测量数据处理装置组成。
如图3-1所示为 DTJⅡ1540型对刀仪,其结构主要包括底座5、立柱1、主轴8、投影屏12及电气系统11。
底座为调向移动部件,左端放置主轴部件,上平面为X向移动的导轨面,滑板在水平导轨上移动,滑板上固定有立柱及投影屏,滑板移动时通过光栅检测系统可测出刀具的径向坐标尺寸R,转动手轮4可使滑板左右移动。
立柱实现Z向移动,其滑板在垂直导轨上移动,滑板上固定有投影屏。
移动滑板,通过光栅检测系统可测出被测刀具的轴向坐标尺寸L。
逆时针转动手柄2可上下移动滑板,顺时针转动手柄2可将滑板锁紧,并可旋动旋钮3使滑板微动。
主轴采用高精度密珠轴系,被测刀具安装在主轴锥孔内,转动手轮7可压紧被测刀具,转动手轮9使刀尖轮廓清晰地成像在光屏上后,右拨手柄6可将主轴锁紧,使其位置固定。
1-立柱;2-手柄;3-旋钮;4-手轮;5-底座;6-手柄;7-手轮;8-主轴;9-手轮;10-滚花轮;11-电气系统;12-投影屏
图3-1对刀仪的组成
投影屏12用来瞄准被测刀具的刀尖,通过光学系统将刀尖轮廓放大20倍成像于光屏上,可提高瞄准精度。
固定光屏上刻有十字虚线和360°刻线,旋转分化板上刻有十字线、游标及R0.2mm、R0.4mm、R0.8mm、R1.0mm、R1.5mm、R2.0mm、R2.5mm的圆弧线,转动滚花轮10使旋转分化板转动,可测出刀尖的角度。
电气系统11分为控制电路及X、Z两坐标光栅数显检测系统两部分,“数显”开关控制数显表电源的开、闭,影屏光源电路由面板上设置的“影屏”按钮开关控制,如图3-3所示。
检测系统部分为两坐标光栅数显装置。
3.2.2数控车刀的使用
3.2.2.1准备工作
(1)按刀具说明书将刀杆与刀头装夹好;
(2)将X、Z移动到适当位置。
3.2.2.2装第一把刀
(1)选择最长的一把刀杆作为1号刀装入刀架于当前加工位置;
(2)调整刀尖对主轴的中心高度和刀杆对主轴轴线的垂直;
(3)预夹紧刀杆。
3.2.2.3对第一把刀
(1)将对刀仪放置到工作台导轨上;
(2)上下移动和左右旋转,使1号刀尖进入对刀仪视野,固定对刀仪;
(3)在JOG方式移动X、Z轴,使1号刀尖与对刀仪中心重合;
(4)手动调整刀杆,并夹紧;
(5)微调X、Z坐标,使1号刀尖与对刀仪中心重合,如图3-4所示,记下此时的X、Z坐标值。
3.2.2.4对第二把刀
(1)移动X、Z轴到安全位置,手动旋转刀架,换2号刀位于当前加工位置;
(2)用JOG、INC方式将X、Z轴移回到记录的X、Z坐标值位置;
(3)装第2号刀,使2号刀尖进入与对刀仪中心重合;
(4)紧固该刀杆。
3.2.2.5按步骤3.3.4对其它刀具。
3.2.3数控铣床及加工中心刀具的使用
3.2.3.1铣刀对刀过程
铣刀的对刀主要是为加工中心多工序加工做准备,主要是测量刀具长度,而刀具半径根据需要测量或者不测量,如立铣刀直径可在刀杆上直接读出。
用机外对刀仪对刀的基本过程如下:
(1)选择装配好的一把刀柄刀杆进行对刀,并以它的长度L1作为基准;
(2)测量第二把刀的长度L2,并与第一把刀进行比较,注意△L2=L2-L1的符号;
(3)测量第三把刀的长度L3,并与第一把刀进行比较,注意△L3=L3-L1的符号;
(4)测量其它刀具,分别记下△Ln;
(5)将△Ln和半径值分别输入数控系统刀具管理的参数中。
3.3实验报告
(1)对刀仪主要由哪几部分组成,其主要作用是什么?
(2)试述在对刀仪上测量立铣刀的直径和长度的操作过程。
(3)怎样利用对刀仪测量车刀的刀补值。
实验6数控铣削编程实验
6.1实验目的
(1)了解数控铣床的基本操作。
(2)学习数控系统编程方法。
6.2实验仪器及设备
配HNC-21M铣床数控系统的ZJK7532A立式数控钻铣床。
实验要求:
(1)实验前,要求学生预习相关的知识内容,并作相关的实验准备。
(2)为保证实验效果,将全班学生分为二批、六组,每组3人,每组安排一名组长负责设备的维护及登记领用工具原材料,清理现场等。
(3)实验完成后,要求写出实验总结并完成实验报告。
(4)实验前,指导老师讲解本实验的要求及注意事项,并作示范操作,然后由学生按照实验指导书的要求完成该实验。
6.3实验内容
(1)现场了解数控机床的组成及功能
(2)接通电源,启动系统,进行手动“回零”、“点动”、“步进”操作。
(3)用MDI功能控制机床运行(程序指令:
G91G01X-10Y-10Z-20F100),观察程序轨迹及机床坐标变化。
(4)在数控铣床系统中输入图6-1零件的数控铣削程序,进行程序校验和仿真加工。
图6-1刀补的建立与取消过程
零件程序:
%1008
G92X−10Y−10Z50
G00Z2S900M03
G01Z-10F800
G90G17G42G00X4Y10D01
X30
G03X40Y20I0J10
G02X30Y30I0J10
G01X10Y20
Y5
G40G00X−10Y−10M05
Z50
M02
6.4实验报告
(1)数控铣床由哪几部分组成?
(2)为什么每次启动系统后要进行“回零”操作?
(3)执行程序段“G9lG01X-10Z-20F800”过程中,机床进给速度是多少?
为什么?
(4)绘出运行程序的仿真轨迹,并标出轨迹各段所对应的程序段号。
实验8数控车削编程实验
8.1实验目的
(1)了解数控车床的基本操作。
(2)学习数控车床的编程方法。
8.2实验仪器及设备
配HNC-21T车床数控系统的CJK6132卧式数控车床。
实验要求:
(1)实验前,要求学生预习相关的知识内容,并作相关的实验准备。
(2)为保证实验效果,将全班学生分为二批,6组,每组3~4人,每组安排一名组长负责设备的维护及登记领用工具原材料,清理现场等。
(3)实验完成后,要求写出实验总结并完成实验报告。
(4)实验前,指导老师讲解本实验的要求及注意事项,并作示范操作,然后由学生按照实验指导书的要求完成该实验。
8.3实验内容
(1)现场了解数控机床的组成及功能
(2)接通电源,启动系统,进行手动“回零”、“点动”、“步进”等操作。
(3)用MDI功能控制机床运行(程序指令:
G91G00X-10Z-20),观察程序轨迹及机床坐标变化。
(4)在数控车床系统中输入图6-1零件的数控加工程序,该零件毛坯为26尼龙棒。
要求经六次循环加工完成,其中后五次循环,每一次的吃刀量为0.8mm(半径值)。
进行程序校验和仿真加工。
图8-1 零件图
主程序:
O3110(主程序程序名)
N1G92X16Z1(设立坐标系,定义对刀点的位置)
N2G37G00Z0M03(移到子程序起点处、主轴正转)
N3M98P0003L6(调用子程序,并循环6次)
N4G00X16Z1(返回对刀点)
N5G36(取消半径编程)
N6M05(主轴停)
N7M30(主程序结束并复位)
子程序:
O0003(子程序名)
N1G01U-12F100(进刀到切削起点处,注意留下后面切削的余量)
N2G03U7.385W-4.923R8(加工R8圆弧段)
N3U3.215W-39.877R60(加工R60圆弧段)
N4G02U1.4W-28.636R40(加工切R40圆弧段)
N5G00U4(离开已加工表面)
N6W73.436(回到循环起点Z轴处)
N7G01U-4.8F100(调整每次循环的切削量)
N8M99(子程序结束,回到主程序)
8.4实验报告
(1)数控车床由哪几部分组成?
(2)为什么每次启动系统后要进行“回零”操作?
(3)执行程序段“G9lG00X-10Z-20”过程中,机床进给速度是多少?
为什么?
(4)绘出运行程序的仿真轨迹,并标出轨迹各段所对应的程序段号。
实验11数控插补仿真实验
11.1实验目的
通过数控插补教学实验,加深学生对于插补概念的理解。
11.2实验内容
1.逐点比较法(直线插补、圆弧插补)演示。
2.DDA插补(直线插补、圆弧插补)演示。
3.数据采集插补(直线插补、圆弧插补)演示。
11.3实验设备
计算机、数控插补教学软件。
11.4数控机床插补原理
机床数控系统依据一定方法确定刀具运动轨迹,进而产生基本廓形曲线,如直线、圆弧等。
其它需要加工的复杂曲线由基本廓形逼近,这种拟合方式称为“插补”(Interpolation)。
“插补”实质是数控系统根据零件轮廓线型的有限信息(如直线的起点、终点,圆弧的起点、终点和圆心等),在轮廓的已知点之间确定一些中间点,完成所谓的“数据密化”工作。
11.5软件界面简介
双击软件图标后直接启动程序界面,因为所要实现的功能完全可以在一个界面内实现,所以本软件不采用菜单式结构,这样使用者可以在一个界面内完成所有的实验而不用频繁的切换程序界面。
软件初始界面如图11-1所示:
图11-1软件初始界面
初始界面分为插补类型选择区、参数输入区、插补方式选择区、演示方式选择区、插补结果显示区、右上边的三个功能按钮和右下边的软件声明区。
下面依次对这些区作一下简单的介绍。
1.插补类型选择区
本软件可以实现以下六种插补:
逐点比较法直线插补、逐点比较法圆弧插补、DDA法直线插补、DDA法圆弧插补、数据采样法直线插补和数据采样法圆弧插补,其中三种圆弧插补方式中又分为逆圆插补方式和顺圆插补方式。
在插补类型选择区,可以选择任意一种插补方式,但同一时刻只能选择一种插补方式。
2.参数输入区
插补之前,需要有使用者给定所要求的参数,这些参数包括:
直线的X坐标和Y坐标、圆弧的任意两点的X坐标和Y坐标、插补速度和插补周期,对于圆弧参数,其中第一点的X坐标和Y坐标及第二点的X坐标由用户输入,第二点的Y坐标由软件自动计算出来,如果输入的第二点的X坐标不在由第一点的坐标所确定的圆弧上,软件会给出提示并要求重新输入相关参数。
由于计算机显示器是由一个个的像素成点阵排列组成的,因此显示的图形不是连续的,本软件把插补直线的长度和圆弧的半径长度均限定在小于125的范围内。
当输入参数超过限定范围是软件将会给出提示,要求重新输入合理的参数。
3.插补方式选择区
对逐点比较法圆弧插补、DDA法圆弧插补、数据采样法圆弧插补三种插补,各有顺圆和逆圆两种插补方法。
在插补方式选择区里,可以任意选择顺圆插补和逆圆插补,但同一时刻只能选择一种,这样可以防止误操作。
4.演示方式选择区
随着微电子技术的迅猛发展,计算机技术也不断发展和成熟,现在个人计算机的性能也非常高,甚至相当于90年代中期的工作站的性能。
由于目前计算机的主频非常高,运算速度也非常得快,这样的话使插补过程可以在一瞬间就可以完成,使用者根本看不到插补的实现方式,这样的话对使用者细致的观察、理解插补过程带来一定的困难,为了解决这个问题,本软件设立了步进演示的方式,并且使用者可以任意设定两步插补之间的间隔时间,这样有利观察和理解。
5.插补结果显示区
这个区域主要把插补的运算结果通过动态图形的方式显示到计算机屏幕上,最终的实现了本软件的功能要求。
为了观察的方便,这个区域占了整个屏幕得很大一部分,这样的话可以使观察者比较容易观察。
6.右上边的三个功能键
这三个键分别是“画线型”、“插补”和“帮助”,这三个键供使用者实现各自的功能,从而完成插补的过程。
7.右下边的声明区
在声明区里,主要是软件的名称、版本及版权信息。
11.6实验步骤
下面以逐点比较法直线插补和逐点比较法圆弧插补为例,大致的介绍一下本软件的操作方法,以下各个插补由同学自己完成。
1.逐点比较法直线插补
第一步:
在如图11-1软件初始界面插补类型选择框中选择逐点比较法直线插补
如图1-1
第二步:
在如图11-2输入所要插补直线的参数XY值(不能大于125)。
图11-2输入直线插补参数
第三步:
点击画线型按键,,如下图11-3所示:
图11-3画出给定直线段
网格的间距相当于脉冲当量。
此时可以进行插补。
第四步:
插补,如图11-4所示:
图11-4直线插补轨迹
2.逐点比较法圆弧插补
第一步:
在插补类型选择框里点选逐点比较法圆弧插补,如图11-5:
图11-5选择圆弧插补
相应的圆弧参数输入框、插补方式选择框及演示方式选择框被激活。
第二步:
输入参数,选择插补方式和演示方式,如图11-6所示:
图11-6圆弧插补参数的输入
第三步:
点击画线型,画出给定圆弧,如图11-7所示:
图11-7画出给定圆弧
其中绿色的直线表示圆弧的起始点,用于分别顺圆插补和逆圆插补。
第四步:
点击插补按键进行插补,如下图11-8所示:
顺圆插补:
图11-8顺圆弧插补轨迹
逆圆插补:
图11-9逆圆弧插补轨迹
其他插补类型的操作类似,不再一一细述。
11.7试验报告
1.已知:
第一象限直线OA,起点O在原点,终点A(4,2),取被积函数寄存器分别为JVxJVy,,余数寄存器器分别为JRxJRy,终点计数器JE,均为三位二进制寄存器。
填写插补过程表11.1,画出插补轨迹图11-10。
图11-10插补轨迹图
表11-1DAA直线插补过程
附录2
实验报告要求
实验报告内容分二段。
实验前必须写出实验报告第一部分(实验预习报告),实验完成后再写实验报告的第二部分,实验报告主要项目有:
1.实验目的
2.实验原理简述
3.实验任务或实验内容及主要步骤
4.实验数据
5.绘制相关图形
6.实验仪器及设备使用情况。
7.对实验结果进行理论分析,找出误差原因。
8.写出实验心得体会及改进意见。
9.回答思考题。
*注:
实验预习报告指实验项目的前三项。
附录3试验报告参考格式:
数控技术
实验报告
班号姓名日期
同组人
指导教师评分
数控车削编程实验
一、实验目的
二、实验设备
三、实验内容及步骤
四、典型零件加工实例
1、如图所示零件图,点画线为毛坯。
零件图
2、加工该零件的工艺步骤
1)车端面及外圆;
2)车内孔槽;
3)车内孔及内孔倒角;
4)车内螺纹。
要求以上1、2、3步使用主轴转速为720转/分钟,第四步使用主轴转速为500转/分钟。
3、该零件切削所需要的刀具如下:
1)外圆车刀
车外圆、端面及倒外角:
1号刀(基准刀)
2)切槽刀
切槽:
2号刀
3)内孔车刀
车内孔及内孔倒角:
3号刀
4)内螺纹车刀
车内螺纹:
4号刀
4、具体加工程序如下:
N10G92X350.0Z400.0*
(设定程序原点,即工件坐标系)
N12G00T10M06*
(换1号刀,因为1号刀为基准刀,所以刀偏为零)
N14G00X82.4Z2.0M03*
(主轴正转启动,刀具快速逼近工件)
N16G01Z-35.0F15.0*
(刀具以150mm/min的进给量粗车外圆)
N18G00X86.0*
(快速退刀)
N20G00Z2.0*
(快速退刀)
N22*
(快速退刀)
N24G70U-7.6W-21.8L2D4F150*
(固定矩形循环粗车外圆)
N26G00X70.4*
(快速进刀)
N28G01Z-18.2F150*
(刀具以150mm/min的进给量粗车外圆)
N30G02X74.4Z-19.8I2.0K0.0*
(刀具以150mm/min的进给量粗车R2圆角)
N32G00Z0.0*
(快速退刀)
N34G01X48.0F80*
(刀具以80mm/min的进给量粗车端面)
N36G00Z2.0*
(快速退刀)
N38G00X62.0*
(快速退刀)
N40G01X70.0Z-2.0F60*
(刀具以60mm/min的进给量切削2X45º倒角)
N42G01Z-18.0*
(刀具以60mm/min的进给量精车外圆Ø70)
N44G02X74.0Z-20.0I2.0K0.0*
(刀具以60mm/min的进给量精车R2圆角)
N46G01X80.0*
(刀具以60mm/min的进给量精车端面)
N48G01X82.0W-1.0*
(刀具以60mm/min的进给量切削1X45º倒角)
N50G01Z-35.0*
(精车外圆Ø82)
N52G01X86.0*
(退刀)
N54G00X300.0Z200.0*
(快速退刀至换刀点,“注1”)
N56G00X47.0Z5.0T22M06*
(换2号刀,调用2号刀偏值,一边补偿一边快速接近工件)
N58G00Z-18.0*
(快速进刀)
N60G01X54.0F80.0*
(刀具以80mm/min的进给量切槽)
N62G04X0.15*
(刀具在槽底停留0.15秒,保证Ø54尺寸)
N64G00X47.0*
(快速退刀)
N66G00Z5.0*
(快速退刀)
N68G00X300.0Z200.0T20*
(一边取消刀补,一边快速退向换刀点)
N70G00X58.0Z5.0T33M06*
(换3号刀,调用3号刀偏值,一边补偿一边快速接近工件)
N72G01X50.5Z-2.0F60*
(刀具以60mm/min的进给量切削2X45º倒角)
N74G01Z-16.0*
(刀具以60mm/min的进给量切削M52X1.5齿顶)
N76G01X50.0Z-17.0*
(进刀)
N78G01W-9.0*
(刀具以60mm/min的进给量切削Ø50内孔)
N80G00X47.0*
(快速退刀)
N82G00Z2.0*
(快速退刀)
N84G00X300.0Z200.0T30*
(一边取消刀补,一边快速退向换刀点)
N86M05*
(主轴停止)
N88M00*
(程序停止,手动换档,使主轴转速为500转/分钟,变速完毕后,按下系统的“启动”键)
N90M03*
(主轴正转启动)
N92G00X51.3Z2.0T44M06*
(换4号刀,调用4号刀偏值,一边补偿一边快速接近工件)
N94M98D900*
(调用螺纹切削子程序)
N96G00X51.7*
(快速进刀)
N98M98D900*
(调用螺纹切削子程序)
N100G00X52.0*
(快速进刀)
N102M98D900*
(调用螺纹切削子程序)
N104G00X350.0Z400.0T40M05*
(一边取消刀补,一边快速退到刀具的起始点,同时主轴停止旋转,“注2”)
N106M30*
(程序停止)
N900G32W-18.0F1.5*
(子程序开始,螺纹切削)
N902G00X47.0*
(快速退刀)
N904G00Z2.0*
(快速退刀)
N906M99*
(返回主程序)
5、
程序加工校验操作步骤
1)依次打开各电源开关
电气柜开关→操作面板钥匙开关→显示器→计算机主机,稍等片刻自动进入数控车床教学系统软件主画面。
2)输入加工程序
按照正确的程序输入方法,输入自编的加工程序。
注意:
将编辑完毕的程序存贮起来,然后再退出编辑状态。
3)加工校验
对于新编写的加工程序,一般需要进行语法和加工轨迹的校验,以鉴定加工程序的可行性,通常采用自动运行方式来实施。
操作步骤:
(1)在主菜单中按“F2”,选择自动运行方式。
(2)在机床操作面板上,将“工作方式”旋钮旋至“自动”位。
(3)按下“机床锁住键”,锁定机床移动部件。
(4)按“F10”键,选择“循环启动”即可。
此时可以在屏幕显示区中,检查刀尖移动轨迹与加工程序是否相符,当程序中存在语法错误,系统会自动给予相应的提示;若刀尖移动轨迹与加工程序要求不符,用户可退出自动运行方式,进入编辑方式对加工程序进行修改,直到符合要求为止。
注意:
在未经实验指导教师确认程序正确前,不得随意改变机床操作面板上已设置好的“机床锁住”状态。
五、心得与体会
六、回答思考题
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