《数控技术》实验指导书Word格式文档下载.docx
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1、实验目的
(1)了解数控铣床的基本结构、工作原理;
(2)了解数控铣削加工的工艺特征;
(3)了解数控铣削加工所用铣刀的特征及其用途;
(4)熟悉数控铣床的基本操作;
(5)熟悉数控铣床的指令系统和手工编程方法,掌握基本的G代码和M代码的使用;
2、实验仪器设备
(1)数控铣床(配FANUCSeries0iMate-MC数控系统)。
(2)游标卡尺
3、实验要求
数控铣削加工是实际生产中最常用和最主要的数控加工方法之一,它的特点是能同时控制多个坐标轴运动,使多个坐标方向的运动之间保持预先确定的关系,从而把工件加工成某一特定形状的零件。
数控铣床除了能铣削普通铣床所能铣削的各种零件表面外、槽腔,还能铣削普通铣床不能铣削的,需多坐标联动的各种平面轮廓、立体轮廓和曲面零件。
本实验以图示的典型零件为例,要求用150mm×
80mm×
40mm的铝板或塑料板进行加工,经过粗铣、精铣等多次走刀,最后得到图示轮廓形状和尺寸的零件。
编程时,要求以工件上表面A点为编程原点建立工件坐标系。
在自动运行数控程序加工零件之前,首先应熟悉数铣车床的基本组成和各部件的功能;
了解操作面板及相关按键的功能;
并完成以下数控铣床的基本操作:
(1)数控铣床开机操作、回机床参考点操作、
(2)手动连续进给(JOG进给)操作、
(3)进给倍率调整操作、
(4)手轮进给操作、
(5)MDI(手动数据输入)运行、
(6)主轴转动、转速倍率调整操作
(7)程序编辑修改操作;
在完成以上基本操作后,经过加工程序轨迹检查校验、对刀操作后,才能自动运行程序切削加工零件;
最后对实验结果进行分析总结。
4、根据图纸要求确定加工工艺
(1)加工方式:
立铣。
(2)加工刀具:
直径Φ10号的立铣刀。
为编程方便,并考虑刀具半径对刀具中心轨迹的影响,应采用刀具半径补偿指令,即可直接按工件轮廓的坐标数据编程以加工出合格的工件。
刀具半径补偿数值通过数控机床控制面板手工输入。
(3)工艺路线:
根据相关的工艺原则合理地确定工艺路线。
要求每次粗、精加工时所选的切削深度和切削宽度合理。
(4)切削用量:
应根据实际情况,综合考虑工件材料、切削刀具及粗精加工的不同要求,合理选定切削用量。
参考值如下:
精加工时主轴转速600r/min,进给速度200mm/min;
粗加工时主轴转速400r/min,进给速度150mm/min;
(5)定位夹紧:
通过机用台钳将工件安装在机床工作台上。
5、加工程序的编制
请根据所学的数控编程知识,自行设计编制零件的加工程序。
编程时注意工件坐标系的确定、相应的数值计算。
6、实验操作和编程加工
在教师的指导下,完成实验操作和编程加工等各步骤。
7、实验思考题:
根据实验过程及实验结果,提交实验报告,并思考回答下列问题:
(1)在铣削加工中,采用相对坐标方式编程和绝对坐标方式编程有何不同?
(2)本次铣削加工时,实际的刀具中心轨迹形状和工件轮廓形状有何异同?
(3)对本次铣削加工的零件,可以通过改变刀具半径补偿量,实现用同一把刀具进行粗、精加工;
此时应如何编写数控加工程序以较方便地实现该功能?
(4)若要铣削加工非圆曲线、三维空间曲线、或三维空间曲面等复杂轮廓型面,请考虑用什么方法编写数控加工程序。
数控铣床(配FANUCSeries0iMate-MC数控系统)操作规程:
1.启动数控铣系统前必须仔细检查以下各项:
a)所有开关应处于非工作的安全位置。
b)机床的润滑系统及冷却系统应处于良好的工作状态。
c)检查工作台区域有无搁放其它杂物,确保运转畅通。
2.启动数控铣系统后,首先应手动操作使机床回参考点。
3.程序输入前必须严格检查程序的格式、代码及参数选择是否正确,学生编写的程序必须经指导教师检查同意后,方可进行输入操作。
4.程序输入后必须首先进行加工轨迹的模拟显示,确定程序是否正确后,方可进行加工操作。
5.主轴启动前应注意检查以下各项:
a)按照程序给定的坐标要求,调整好刀具的工作位置,检查刀具是否拉紧、刀具旋转是否撞击工件等。
b)禁止工件未压紧就启动机床。
c)调整好工作台的运行限位。
6.操作数控铣进行加工时应注意以下各项:
a)加工过程不得拨动变速手柄,以免打坏齿轮。
b)必须保持精力集中,发现异常要立即停车及时处理,以免损坏设备。
c)装卸工件、刀具时,禁止用重物敲打机床部件。
d)务必在机床停稳后,再进行测量工件、检查刀具、安装工件等项工作。
e)严禁带手套操作机床。
f)操作者离开机床时,必须停止机床的运转。
7.操作完毕必须关闭电源开关,清理工具,保养机床和打扫工作场地。
数控铣床(配FANUCSeries0iMate-MC数控系统)的基本操作:
1.手动连续进给(JOG进给)
按下
键,并选择进给修调倍率,再持续按下某个进给轴方向键(如“+Z”或者“-Z”、“+X”、“-X”、“+Z”、“-Z”)使刀具沿该进给轴方向连续移动;
若同时按压
按键,则产生相应轴的正向或负向快速运动。
2.手轮进给
键,以X轴为例,将手轮上的坐标轴选择开关置于“X”档,顺时针/逆时针旋转手摇脉冲发生器一格,可控制刀具向X轴向正向或负向移动一个增量值。
连续旋转手摇脉冲发生器,则使刀具持续移动。
手摇进给的增量值由“×
1”、“×
10”、“×
100”三个增量倍率按键控制。
增量倍率按键和增量值的对应关系如表所示。
增量倍率按键
×
1
10
100
增量值(mm)
0.001
0.01
0.1
3.手动回参考点操作步骤
键后,按“+Z”键、“+X”键及“+Y”键,刀架移动回到机床参考点。
4.手动数据输入(MDI)操作。
键后,通过面板上的字母和数字按键,手动输入较短的程序;
在输入时可用编辑键进行修改。
完成后按
键运行。
适合于简单的测试操作。
5.程序编辑:
键后,按“PROG”键,在编辑状态下,通过面板上的字母和数字按键,输入程序;
6.自动运行:
键后,并从存储器中选择要运行的程序,按
键,程序自动运行。
在机床自动运行时,可按
按扭临时中止运行;
刀具进给速度可以通过进给倍率旋钮来调整。
若先按下
键,再按
键,则机床不运动,但数控装置的显示器上能显示刀具位置的变化;
这样可进行程序的模拟运行和检查。
7.超程解除:
当刀具在某个方向出现超程时,应先按下
键,按住
键不放,再选择与超程方向相反的进给轴方向键持续按下,主轴或工作台移动,解除超程。
实验二数控车削编程加工实验
1、每个同学在进行数控车削编程加工实验之前,需要认真预习实验指导书,并牢固树立安全操作意识;
(1)数控车床加工操作的基本步骤应该怎样?
(2)数控车床坐标系如何确定的;
什么是数控车床参考点;
什么是刀具偏置补偿;
(3)工件在精加工之前,必须首先切除大部分加工余量;
为简化编程,减少程序段数,应该采用何种编程指令?
(1)了解数控车床的基本结构、工作原理;
(2)了解数控车削加工的工艺特征;
(3)了解数控车刀的特征及其用途;
(4)熟悉数控车床的基本操作;
(5)熟悉数控车床的指令系统和手工编程方法,掌握基本的G代码和M代码的使用;
3、实验仪器设备
(1)数控车床(配FANUCSeries0iMate-TC数控系统)。
数控车床主要用于加工轴类和盘类等回转体零件,能根据编制的程序自动完成内外圆柱面、锥面、园弧、切槽、钻孔、扩孔和螺纹加工等各种工序操作。
本实验以图示的典型零件为例,要求用直径40mm的铝棒或塑料棒进行加工,经过粗车、精车和切断后,最后得到图示形状和尺寸的零件。
编程时,要求以工件右端面中心O点为编程原点,以零件径向为X轴,轴向为Z轴建立工件坐标系,X轴参数设置为直径编程方式。
在自动运行数控程序加工零件之前,首先应熟悉数控车床的基本组成和各部件的功能;
并完成以下数控车床的基本操作:
(1)数控车床开机操作、回机床参考点操作、
(7)刀架转动、
(8)程序编辑修改操作;
①先进行粗车循环,切除大部分加工余量;
②从右到左精车零件的外轮廓面;
③切槽;
④切断
1号外圆车刀车外圆,2号刀切槽刀切槽并切断。
注意为保持每把刀的刀尖位置一致,要进行刀具的偏置补偿,补偿数值通过控制面板手工输入。
根据相关的工艺原则确定工艺路线。
要求每次所选的背吃刀量合理。
粗车时主轴转速400r/min,进给速度0.5mm/r;
精车时主轴转速600r/min,进给速度0.3mm/r;
切槽和切断时主轴转速300r/min,进给速度0.2mm/r。
通过三爪卡盘将工件夹紧。
(1)如果采用半径编程方式,则和半径编程方式相比数控加工程序有何不同?
(2)本次车削加工编程时,若以工件左端面中心点为编程原点建立工件坐标系是否合适?
为什么?
(3)车削加工时,为什么要考虑刀具偏置补偿?
数控车床(配FANUCSeries0iMate-TC数控系统)操作规程:
1.开机前要检查润滑油是否充裕、冷却是否充足,发现不足应及时补充。
2.检查机床导轨以及各主要滑动面,如有障碍物、工具、铁屑、杂物等,必须清理、擦拭干净、上油。
检查卡盘夹紧工作的状态,注意将工件夹紧,并在机床启动前一定要将扳手等工具取下。
3.打开数控车床电器柜上的电器总开关。
4.启动数控车床。
5.手动返回数控车床参考点。
首先返回+X方向,然后返回+Z方向。
6.车刀安装不宜伸出过长,车刀垫片要平整,宽度要与车刀底面宽度一致。
7.对刀操作时应选取合适的主轴转速、背吃刀量及进给速度。
8.在自动运行程序前,必须认真检查程序,确保程序的正确性。
在操作过程中必须集中注意力,谨慎操作,运行前关闭防护门。
运行过程中,一旦发生问题,及时按下复位按钮或紧急停止按钮。
9.出现报警时,要先进入主菜单的诊断界面,根据报警号和提示文本,查找原因,及时排除警报。
10.加工完毕后,应把刀架停放在远离工件的换刀位置。
11.一个学生在操作时,旁观的同学禁止按控制面板的任何按钮、旋钮,以免发生意外及事故。
12.严禁任意修改、删除机床参数。
13.关机前,刀架应移动到距离主轴较远处,清除铁屑,清扫工作现场,认真擦净机床,导轨面处加油保养,将进给速度修调置零。
14.车床加工结束后,关闭电器总开关。
数控车床(配FANUCSeries0iMate-TC数控系统)的基本操作:
将工作方式旋钮置于“手动”,设定进给修调倍率,再持续按下某个进给轴方向键(如“+Z”或者“-Z”、“+X”、“-X”)使刀具沿该进给轴方向连续移动;
若同时按压“快进”按键,则产生相应轴的正向或负向快速运动。
将工作方式旋钮置于“手轮”,以X轴为例,将坐标轴选择开关置于“X”档,顺时针/逆时针旋转手摇脉冲发生器一格,可控制刀具向X轴向正向或负向移动一个增量值。
将工作方式旋钮置于“手动”,按下“回参考点”按键,键内指示灯亮之后,按“+X”键及“+Z”键,刀架移动回到机床参考点。
将工作方式旋钮置于“MDI”,通过面板上的字母和数字按键,手动输入较短的程序;
完成后按“循环启动”键运行。
将工作方式旋钮置于“编辑”,按“PROG”键,在编辑状态下,通过面板上的字母和数字按键,输入程序;
将工作方式旋钮置于“自动”,并从存储器中选择要运行的程序,按“循环启动”键,程序自动运行。
在机床自动运行时,可按“进给暂停”按扭临时中止运行;
若先按下“机床锁住”键,再按“循环启动”键,则机床不运动,但数控装置的显示器上能显示刀具位置的变化;
7.手动换刀
在手动方式下,按“刀位选择”键,选定刀位后,按“刀位转换”键,转塔刀架转到所选的刀位上。
8.超程解除:
当刀具在某个方向出现超程时,应先将工作方式旋钮置为“手动”或者“手摇”,按住“超程解除”键不放,再选择与超程方向相反的进给轴方向键持续按下,刀架移动,解除超程。
实验三二维插补原理及实现实验
1、每个同学在本实验之前,需要认真预习实验指导书,了解悉XY运动控制平台的基本组成;
了解相关实验要求;
在实验过程中,应善于发现和分析问题,培养严肃认真和实事求是的科学态度,不断提高思考能力。
2、XY运动控制平台简介:
XY运动控制平台是许多数控加工设备和电子加工设备(如:
数控车床的纵横向进刀装置、数控铣床和数控钻床的XY工作台、激光加工设备工作台,表面贴装设备等)的基本部件,也是进行相关科学研究和设备开发的理想模型。
该平台采用了模块化设计思想和工业化制造标准,集成有多轴运动控制器、电机及其驱动、电控箱、运动平台等部件。
各部件全部设计成相对独立的模块,便于面向不同实验进行重组。
平台机械部分是一个采用滚珠丝杠传动的模块化十字工作台,用于实现目标轨迹和动作。
为了纪录运动轨迹和动作效果,专门配备了笔架和绘图装置,笔架可抬起或下降,其升降运动由电磁铁通、断电实现,电磁铁的通断电信号由控制卡通过IO口给出。
平台执行装置(电机)根据驱动和控制精度的要求,选用交了流伺服电机。
交流伺服电机具有高速,高加速度,无电刷维护,环境要求低等优点,但驱动电路较复杂。
由伺服电机和驱动器组成一个速度闭环控制系统,再通过运动控制器构造一个位置(半)闭环控制系统。
安装在电机轴上的增量码盘充当位置传感器,用于间接测量机械部分的移动距离;
如果要直接测量机械部分移动位移,则必须额外安装光栅尺等直线位移测量装置。
平台控制装置由PC机、GT-400-SV(或GT-400-SG)运动控制卡和相应驱动器等组成。
运动控制卡接受PC机发出的位置和轨迹指令,进行规划处理,转化成伺服驱动器可以接受的指令格式,发给伺服驱动器,由伺服驱动器进行处理和放大,输出给执行装置。
控制装置和执行装置(电机)之间的连接示意如下图1所示。
3、请思考下列问题并写出实验预习报告:
(1)逐点比较法直线插补、圆弧插补的基本原理?
(2)数据采样法直线插补插补、圆弧插补的基本原理?
插补参数中的插补周期与精度、进给速度之间存在什么样的关系?
了解和熟悉XY运动控制平台的基本组成和工作特点;
通过可视化的插补轨迹调整和显示,加深对插补概念的理解;
掌握逐点比较法、数据采样法等常见直线插补、圆弧插补原理和实现方法;
2、实验仪器设备:
·
XY运动控制平台一套(内配GT-400-SV卡一块、配套笔架一个)
PC机一台·
绘图纸张若干
3、软件界面说明及系统测试
系统上电后,双击桌面“固高运动控制平台实验软件”图标,将打开运动控制平台软件。
点击“确定”按钮后,将进入如图2所示软件初始界面;
该界面下方浅蓝色按钮为各功能模块选择按钮。
点击各选择按钮,即可在不同的功能模块界面中切换。
当某功能模块界面处于打开状态时,其相应的按钮将呈深蓝色。
在功能按钮区点击“系统测试”按钮,系统将弹出如图3所示的系统测试窗口。
该窗口包括轴位置显示区、输入信号显示区、输出信号测试区、轴专用信号测试区、点动控制区、回零控制区以及通用控制区等。
各部分功能如下:
(1)通用控制区:
用于对板卡和轴进行通用控制等操作,各按钮功能如下:
“卡初始化”:
打开并初始化运动控制板卡。
“板卡复位”:
将运动控制板卡复位。
“轴开启”:
使硬件平台上各轴伺服使能。
点击该按钮前,应保证板卡处于开启状态,否则点击该按钮时将弹出警告信息。
“轴关闭”:
使硬件平台上各轴伺服关闭。
“退出”:
退出系统测试窗口。
图3
(2)轴位置显示区:
显示各轴的当前实际位置(单位为毫米)。
只有板卡处于开启状态时,各位置显示值才正确有效。
(3)输入信号显示区:
显示各输入信号的当前状态。
界面中标签号为输入信号的输入端口位号,IN0~IN15依次对应着第0位至第15位输入信号,标签下方的绿色虚拟LED灯对应于各输入信号;
检测各输入信号时,应保证板卡处于开启状态,否则将无法正确反映各输入口真实状态。
(4)输出信号测试:
测试各输出口的状态;
界面中标签号为输出信号的输出端口位号,OUT0~OUT15依次对应着第0位至第15位输出信号,标签下方的单选框用于设置各输出信号的输出状态;
如需要将某输出位设置为高电平输出,则勾选对应输出位标签下方的单选框,如需要将某输出位设置为低电平输出,则取消对应输出位标签下方的单选框的勾选记号。
测试各输出信号时,应保证板卡处于开启状态,否则将无法正确设置各输出口状态。
(5)轴专用信号显示区:
测试轴专用I/O口的状态。
各圆形显示控件将根据各轴专用I/O口信号状态实时变化,为绿色时表示信号未触发,为红色表示信号触发。
(6)点动控制区:
点动各轴。
其中,“点动增量”下拉框用于设置点动轴单次的位移量(单位:
毫米),“点动速度”下拉框用于设置点动的速度(单位;
米/秒);
点击各轴方向按钮,将使相应的轴按照点动速度向相应方向运动一个点动增量。
点动各轴前,应保证各轴伺服上电,否则点击按钮时,将弹出警告信息。
(6)回零控制区:
使硬件平台上各轴按预设的回零方式回零。
点击各轴回零按钮前,应保证轴处于伺服开启状态,否则点击该按钮时将弹出警告信息。
在系统测试窗口中,可点动控制硬件平台上各轴运动,监测各I/O信号,以实现对硬件系统的基本测试。
4、实验内容和步骤:
在进行以下实验时,应注意XY平台行程范围。
实验前,先将X轴、Y轴回零或手动调整至合适位置,以避免运动中触发限位信号。
如遇到危险紧急情况,快速按下电控箱面板上的红色急停开关。
(一)逐点比较法直线插补实验:
1).检查实验平台是否正常,打开电控箱面板上的电源开关,使系统上电;
2).双击桌面“固高运动控制平台实验软件”图标,打开运动控制平台实验软件,点击界面下方功能按钮区中“二维插补实验”按钮,进入如图4所示二维插补实验界面;
3).在“插补方式”的下拉列表中选择“XY直线插补(逐点比较法)”;
4).输入逐点比较法直线插补参数;
参考设置:
a)起点为(0,0),终点为(40,50),步长为10mm;
b)起点为(0,0),终点为(40,50),步长为5mm;
c)起点为(0,0),终点为(40,50),步长为2mm;
d)起点为(0,0),终点为(-40,-50),步长10mm;
e)起点为(0,0),终点为(-40,-50),步长5mm;
f)起点为(0,0),终点为(-40,-50),步长2mm;
5).点击“开启轴”按钮使伺服上电;
6).将平台X轴和Y轴回零;
回零方法如下:
点击“X轴回零”按钮,X轴将开始回零动作,待X轴回零完成,点击“Y。
7).在XY平台的工作台面上,固定实验用绘图纸张,点击“笔架落下”按钮,使笔架上的绘图笔下降至纸面;
8).确认参数设置无误且XY平台各轴正确回零后,点击“运行”按钮;
9).观察界面中绘制的实际插补轨迹(红色)和理想的直线(绿色);
10).点击“笔架抬起”按钮,将笔架上的绘图笔抬起,更换绘图纸;
11).将X轴和Y轴回零;
12).依次修改(增大或减小)步长。
运行后,观察步长增减后对逐点比较法直线插补精度的影响;
(二)逐点比较法圆弧插补实验:
1).2).开始实验,执行4
(一)实验中第1至2步;
3).在“插补方式”的下拉列表中选择“
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