实验四 数控编程加工实例济南大学.docx
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实验四 数控编程加工实例济南大学.docx
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实验四数控编程加工实例济南大学
数控技术
实验指导书
孙选艾长胜李国平吴长忠赵洪华编写
济南大学机械工程学院机电系
2008.9
实验一数控加工程序编制与模拟仿真加工
一、实验目的
通过模拟数控加工实验掌握零件数控加工程序的编制、调试、仿真加工方法,掌握常用数控加工指令的使用方法,掌握数控机床操作方法,掌握刀具参数、机床参数设置方法,为在数控机床实际操作打好基础。
二、实验内容
通过计算机模拟操作实现对数控车床、铣床和加工中心的模拟操作,完成数控手工编程、数控加工、机床操作、加工测量。
1.编制图1所示零件加工程序,并进行仿真加工。
要求加工出3个
孔。
图1
2.编制图2所示零件加工程序,并进行仿真加工。
要求:
精加工图2所示零件的外轮廓,零件厚40mm,加工深度10mm。
图2
3.编制图3所示零件加工程序,并进行仿真加工。
说明:
该零件粗加工已完成,只进行一次精加工、且ф30部分不加工。
图3
三、实验器材
1.计算机20台;
2.YH-CNC数控仿真加工软件20套。
四、实验步骤
1.制定零件加工工艺;
2.编制零件数控加工程序;
3.设置零件加工工艺参数;
4.设置刀具参数;
5.对刀,设置G54;
6.仿真加工
五、实验报告要求
1.提交零件数控加工程序清单;
2.写出零件数控加工操作详细步骤。
实验二数控加工中心加工操作实验
一、实验目的
1.熟悉YCM-V116B立式数控铣削加工中心的基本组成;
2.掌握数控铣削加工中心手动、自动、换刀等基本操作;
3.掌握数控铣削加工中心零件加工过程中工件装夹、定位、机床参数设置、刀具参数设置等基本操作;
二、实验设备
YCM-V116B立式加工中心一台;
空压机一台;
SBW-50KVA交流稳压电源一台;
雷尼绍位置测量及扫描系统一套;
PC微机一台。
三、实验原理
1.数控技术的基本概念
数控技术就是以数字量编程实现机械或其他设备自动化工作的技术。
如果一种设备的控制过程是以数字形式来描述的,其工作过程是可编程序的并能在程序控制下自动地进行,那么这种设备就称为数控设备。
图5是数控设备的一般工作原理图。
图5
2.数控机床的工作原理
数控机床加工零件时,首先应根据零件图纸编制零件的数控加工程序,将数控程序输入到数控装置,再由数控装置控制机床主运动的变速、启停,进给运动的方向、速度和位移大小,以及其它诸如刀具的选择与交换、工件的夹紧与松开和冷却与润滑的启停等辅助动作,使刀具与工件及其他辅助装置严格地按照数控程序规定的顺序、路线和参数进行工作,从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。
四、实验内容
1.YCM-V116B立式数控铣削加工中心的主要性能
YCM-V116B型立式加工中心为工作台不升降,具有自动换刀装置的十字滑座型立式加工中心,可以实现纵向、横向和垂直方向三个坐标、直线插补和任意二轴圆弧插补的连续闭环控制运动。
其数控系统采用FANUC-18系统,位置检测和扫描采用英国雷尼绍位置检测和扫描系统,保证了加工中心的高精度、高性能和高可靠性。
加工中心的主要技术参数为
主轴转速45-4000rpm(6000rpm)
主轴端孔斜度BT50
X轴行程1100mm
Y轴行程600mm
Z轴行程630mm
工作台尺寸1200mm/600mm
工作台最大负载1200kg
ATC刀具数量24支刀
数控系统FANUC0MC
加工中心重量10120kg
2.加工中心的组成和传动系统
加工中心主要是由基础部件(底座、立柱、十字滑台、工作台)、主轴箱、进给系统、自动换刀装置、液压系统、气动系统等组成。
机床本体是数控加工中心的主体部分。
来自于数控装置的各种运动和动作指令,都必须由机床本体转换成真实的、准确的机械运动和动作,才能实现数控加工中心的功能,并保证数控加工中心的性能要求。
数控加工中心的机床本体主要由下列部分组成:
(l)主传动系统
(2)进给系统
(3)机床基础件
(4)实现某些部件的动作和某些辅助功能的装置
(5)实现工件回转、分度定位的装置和附件
(6)刀库、刀架和自动换刀装置(ATC)
(7)自动托盘交换装置(APC)
(8)特殊功能装置其中,机床基础件、主传动系统、进给系统以及液压、润滑、冷却等辅助装置是构成数控装置机床的机床本体的基础部件。
3.数控装置组成
计算机数控(CNC)装置是数控系统的核心。
数控系统的全部数控功能,均在CNC装置控制下完成。
CNC装置有以下部分组成:
(l)存储器
(2)微处理器(CPU)
(3)输入输出接口
(4)开关量输入输出接口
(5)位置控制装置
YCM-V116B型立式加工中心采用FANUCSERIES-18M数控系统。
4.加工中心基本操作实验
1)三座标轴的手动进给;
2)三座标轴的手轮进给;
3)三座标轴的原点复归;
4)零件数控加工演示;
5)换刀过程演示;
6)其它操作演示。
五、实验报告
1.简述YCM-V116B型立式加工中心的基本组成,并画出该系统的传动系统原理图。
2.简述自动换刀系统(ATC)的工作过程。
3.结合YCM-V116B型立式加工中心,简述计算机数控系统的组成及各部分的功能。
4.说明机床坐标系和工件坐标系的关系。
实验三数控技术综合实验
DTM-5T数控系统的组成实例
一、实验目的
1.了解工业生产中实际使用的简易数控系统构成、特点。
2.学习机电产品工程设计与组装调试的实践和经验。
二、实验内容
DTM-5T是适用于普通车床的计算机数控系统。
此系统的设计思想是给用户提供高性能价格比的数控系统,整机设计完全遵循国家标准ZBJ50002-87《机床数字控制系统通用技术条件》。
本系统由数控控制器和强电箱组成,其中强电箱中包括了步进伺服驱动单元及机床控制电路。
1.控制器机构设计分析
(1)控制方式:
可控制2个连续轨迹轴X、Y和一个主轴S。
(2)操作面板:
集成式编程面板和外部操作控制面板。
(3)液晶显示器:
显示系统信息、操作信息。
(4)模块结构:
主机板为核心,插接电源、显示板、接口板及系统操作面板。
2.强电箱设计特点分析
(1)位控采用一轴一板结构,每轴都有风扇散热
(2)步进电机驱动电源和输出板构成伺服单元
3.安全设计的考虑
电箱门保护开关,±X、±Z向限位开关,过热保护、过流保护,电子灭弧等。
4.调试与故障检测的指示
5.宜人设计
三、实验器材
DTM-5T主机1台;
强电箱1台。
四、实验报告要求
1.急停开关的作用和特点是什么?
2.光电隔离的作用是什么?
3.断路器的作用和规格、型号如何?
4.热继电器的作用是什么?
5.总结DTM-5T数控系统的特点;
6.写出对工业级数控系统的认识体会。
FANUC数控系统的组成实例
一、实验名称
FANUC数控系统的组成认识实验
二、实验目的意义
本实验旨在使学生了解通用数控系统的组成,工作原理,软硬件实现方法,伺服驱动控制系统和位置反馈单元的组成。
三、实验内容
1、FANUC数控系统组成;
2、伺服电动机手轮控制;
3、伺服电动机程序控制;
四、实验步骤
1.插上电源,合上总电源开关;
2.在操作面板上按下“启动”按钮,系统上电;
3.根据CRT显示器显示内容提示,选‘加载PMC启动’;
4.松开“急停”按钮;
5.选择进给轴和进给速率;
6.选择“手轮模式”;
7.旋转手轮观察电动机运行情况;
8.选择“自动运行”模式,按下“执行”按钮,进行程序控制实验,观察电动机运行情况。
五、实验报告要求
1.写出数控系统由哪几部分组成,并各组成部分的作用。
2.写出FANUC数控系统的工作原理;
基于PC机的数控车削系统构成及车削加工实验
一、实验目的
通过实验一对数控操作系统、指令系统的学习及对机床的了解后,综合所学知识,对实际工件的编程、数控车削加工以及整个数控系统有一个更加完善的了解和掌握。
二、安全事项
1.遵守实验室安全操作规程。
2.熟悉CK0620数控车床说明书;熟悉CK0620数控车床各操作手柄及控制按钮。
在编程操作以及未加工工件时,不要启动机床电源。
3.启动机床电源前,应检查各机械部件是否在安全位置。
编程完毕后,联机运行时必须在教师指导下进行试加工。
4.工件、夹具应放在指定位置,加工过程中不允许对工件进行测量。
5.加工过程中切不可用手靠近卡盘、工件、刀具等运动部件,也不得用手拨拉切屑。
6.突然停电后,应切断机床电源。
三、实验内容
加工实例
图4为数控车床的基本功能实验零件,它包括直线、斜线、顺圆和逆圆等几种基本轮廓,下面以该零件为例进行完整的程序编制和加工工作。
图4车削零件图
a)准备工作
1.检查车床,测出机械传动间隙大小。
(通常丝杠的间隙补偿不需要每次检查,事先已测出,由维护管理人员输入系统,在加工中自动进行换向间隙补偿,编程时可不考虑丝杠间隙的影响)。
2.确定对刀点位置
对刀点位置是相对于车床坐标系而确定的,对刀点的位置是考虑到进刀方便,便于换刀和减少空行程而定的。
该点的位置设为:
X:
35Z:
70
该点位置也即程序中G92指令确认的参考点。
b)确定加工切削用量
1.程序中G00速度由系统设置,一般无需更改,如果需重新设置可在编辑窗口下设置。
2.加工进给速度
加工进给速度可在G01程序段中设置也可不设置,但圆弧加工指令G02,G03后需跟F指令。
一般直线粗加工时可选F150mm/min,精加工时F190mm/min左右,圆弧加工时F取50mm/min左右。
3.吃刀深度ap选择
从加工工序中可看出,该例粗加工时吃刀深度均为1.5mm。
因为考虑到该工件前端加工余量大,为减少进刀次数,故采用较大吃刀深度,在半精车,精车时余量减少至0.5mm。
c)刀具确定
在编程基本完毕后,在演示窗口下试选合适的刀具进行加工演示,可以很直观看出所选车刀是否合适。
为使加工简便,所选刀具种类数量应尽可能少。
在该例中因有大圆弧面的加工。
若选用90度或75度外圆车刀,在圆弧加工段就有可能使车刀前刀面吃刀深度不均匀,在后刀面与加工表面干涉,因此可采用尖形车刀。
d)演示
当编程完毕选择菜单栏中“演示”项,若无语法错误,则系统内部自动进行编译后进入“演示”窗口。
此时输入料长65.5mm(其中2.5mm不进行加工)。
再输入工件直径35mm,屏幕显示工件毛坯。
然后选择演示刀具,刀具出现在主屏幕右下角。
此时用功能键选F4.图形刀,便依次执行程序段指令。
若编程有误加工图形不对,可选单段运行功能键F5,找出错误所在程序段后用功能键F9切换至编程屏幕进行修改。
e)实际加工
当确认程序无误,演示合格后,将程序存盘(F2)。
便可在机床上装夹工件进行加工。
首先将毛坯夹紧在卡盘上,打开机床总电源,然后进行对刀。
将机床面板上“驱动电源”手柄切换至“手动”位置。
然后将主轴手柄切换至“正转”,摇动刀架手轮,让刀尖刚好位于第一刀要加工的位置,也就是程序中第一条G00指令的位置。
此时再将各手柄切换至数控位置,即可联机运行。
需注意,使用此对刀方法必须删除程序中第二条指令,此方法仅对初学者实用,不能保证加工精度。
对刀完毕后,检查面板各手柄位置,驱动电源手柄置“数控”位,主轴手柄置“正转”位,然后键入F10,选"联机运行”项,刀具便按程序逐条进行加工。
四、实验器材
CK0620数控车床1台;
PC/XT微机1台:
试件1个;
绘图仪1台。
五、实验报告
1、按实验内容要求编写零件加工程序,写出程序调试情况。
2、数控车床编程、操作的体会
附录一
实验一数控加工参考程序
1.钻孔程序
%
(毛坯140X100X40G54X-468.0Y-247.5Z-187.0)
(钻头25)
N0001G90G54
N0002G00X-60.0Y0.0Z40.0
N0003G00X40.0Y70.
N0006Z6.0
N0007G01Z-30.0M03S300M08F30
N0008G04D01
N0010G01Z6.0
N0012G91G00X30.0Y-40.0
N0015G01Z-41.0F30
N0016G04D01
N0020Z41.0
N0025G00X50.0Y20.0
N0030G01Z-41.0F30
N0031G04D01
N0035Z41.0
N0040M09
N0045G90G00X-60.0Y0.0Z40.0
N0048M05
N0050M30
%
2.铣削加工程序
%
(工件100X60X40刀具20长度120)
(G54X-460.424Y-230.248Z-187.0)
(工件位置X10Y30)
(刀具半径补偿D02=10)
N01G90G54
N05G00X115.0Y90.0Z100.0
N10Z-10.0M03S300M08
N12G42G01X100.0Y80.0D02F30
N20G01X40.0
N25G03X20.0Y60.0R20
N35G01X30.0Y40.0
N50X100.0
N55Y95.0
N56G40X100.0M09
N60G00Z100.0
N70M05
N80M30
%
3.车削加工程序
%
(毛坯140X30G54X140Z4.167外圆车刀35度刀片割刀刃宽2)
N01T0100
N05G90G54G00X6.0Z142.0M03S300M08
N10G01X6.0Z140.0F30
N12X10.0Z138.0
N15X10.0Z120.0
N20X12.0Z120.0
N25X15.0Z100.0
N30Z90.0
N35X18.0
N40X22.0Z88.0
N45Z80.0
N50G02X22.0Z50.0R40.0
N55G01Z40.0
N60X40.0
N65G00X50.0Z200.0
N66M05
N67T0200
N68G00X30.0Z120.0M03S200
N69G01X8.0F10
N70G00X30.
N71G00Z200.0
N72M05
N73M30
%
附录二
CK0620数控车床操作说明
一、机床操作步骤
(一)机床的连线
1.首先在机床外接一双刀开关,并将X2脚3接大地,相线与零线间装一10W红色安全灯。
2.检查机床面板上l0A熔断丝S6,是否装有10A的保险丝,确认正常后可进行以下通电操作。
(二)机床面板开关位置
1.将急停开关S5置释放位置;
2.十字进给操作位置中位置;
3.将进给控制方向开关S3置手动位置;
4.将主轴运行开关S4置停止位置;
5.“加工暂停”S8和"加工撤消”按钮为释放位置。
(三)机床通电过程
将电源钥匙开关S7置开的位置,面板上总电源指示灯LED2亮。
(四)机床状态检查
1.紧急停止开关S5检查;当机床通电后,按S5,机床断电,LED2灯熄灭。
2.主轴运行功能检查;当主轴运行控制开关S4旋到正转位置时,主轴电机正转,S4旋到反转位置时,主轴电机反转,注意:
由正转切换到反转时,一定要在主轴停转后再切换,反之亦然。
3.机动、手动、数控选择开关S3检查:
a.为S3置手动时,步进电机失电,此时可通过X,Z方向的手摆柄S4进行X,Z方向进给操作;
b.当S3置机动运行位置时,驱动电源指示灯LEDl亮,两轴步进电机通电锁定。
通过进给速度控制开关S2选择进给速度,操作进给方向手柄杆,车刀会按操作杆指示的方向运行。
c.当S3置数控运行位置时,首先保证主轴控制开关S4置中心停止位置上“加工暂停”“加工撤消”按钮置释放位置,然后通过计算机进行功能测试(软件的测试)。
见测试软件说明。
4.步进电机运行速度检查
a.将S3开关置机动位置,将进给速度开关S2旋到要检查的速度位置上;
b.通过手柄S1,控制运行,可测量到两轴步进电机控制系统拖动刀架,按运行速度开关S2所指的速度(mm/分)运行。
例:
S2指向Z0.0的位置S1推向Z-位置Z轴则按200mm/分的速度向负方向运行。
5.主轴速度调整
主轴速度通过主轴皮带轮进行速度调整。
二、保养与维护
l.计算机必项位于切屑飞溅不到的位置,不使用时应有防尘保护;
2.机床应定期维护及精度检测,各部件应保持良好状态,加工完毕后应清扫机床导轨并给导轨,丝杠等运动部件加注润滑油,丝杠防护罩不得随意拆取。
三、加工前准备
l.图纸
图纸是一种工程语言,它用图形,数字,符号等表示了被加工工件的特征,也是检验工件的依据。
因此在加工前应仔细阅读图纸,熟悉工件的形状,几何尺寸,公差,材料等,以选择最佳刀具及切削用量。
2.刀具
刀具材料一般为硬质合金或高速工具钢。
选择不同的刀具材料和几何角度便可加工出各种表面形状的工件。
在CK0620车床系统软件演示窗口中有四种可选车刀,分别为90度外圆车刀,75度外圆车刀,切刀及螺纹刀(60度)。
一般在加工外圆柱面及端面时可选用90度车刀。
在加工圆弧表面时为避免后刀面损伤已加工表面,可选用后角大一些的车刀,但为了保证刀尖的刚性及吃刀深度的均匀,应尽量减少加工余量。
如果切削余量很小也可选60度车刀。
3.切削用量
在编程过程中,需选择每次去处材料的厚度,同时还需选择合适的转速及刀具进给速度。
对于CK0620车床,在加工铜,铝等较软材料时,吃刀深度ap为:
粗车毛坯2-3mm
半精车0.5-2mm
精车0.3-1mm
如果加工钢件如45钢(HB-220)时吃刀深度为ap为:
粗1-1.5
精0.1-0.5
刀架进给量F一般为:
粗加工时:
200-300mm/min
半精加工时:
150-200mm/min
精加工时:
l00-150mm/min
精细细工时:
50-100mm/min
圆弧加工时:
10-l00mm/min
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