多坐标数控加工实验报告资料.docx

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多坐标数控加工实验报告资料

附件二

（1）

专业实验报告

实验名称

多坐标数控机床加工实验

实验时间

2014年12月25日

1、实验内容

1、用三维设计软件，进行零件的三维模型构建；

2、用Mastercam9.0软件，生成零件数控加工的刀具路径和NC程序；

3、将NC程序传入加工中心TV5中，对毛坯数控加工，并完成实验报告。

二、实验装置

1、系统硬件：

高档微机1台；

2、设计软件：

CAD/CAM设计软件Mastercam9.0；

3、加工设备：

TV5立式加工中心；

4、毛坯材料及尺寸：

木材、120mm×80mm×40mm；

5、刀具：

φ10mm端铣刀（型号为G120221），R3mm

球头铣刀（型号为Q120211）。

3、实验过程

1、用三维设计软件完成零件的三维建模；

2、用Mastercam9.0的MILL模块生成刀具路径和NC程序；

1）旋转移动放缩零件使其适合在指定毛坯和铣床上加工；

2）创建加工边界；

3）设置毛坯尺寸及其坐标；

4）选取粗加工刀具并设置粗加工参数；

5）选取精加工刀具并设置精加工参数；

6）加工过程仿真；

7）通过后置处理生成NC程序；

3、将NC程序传入加工中心TV5，对毛坯进行数控加工。

4、实验结果

模拟企鹅的铣削加工过程，并生成NC程序。

实验指导教师评语：

教师签名：

考查成绩（5级计分）

学分

0.5

年月日

重庆大学研究生专业实验教学

实验报告书

实验课程名称：

多坐标数控机床加工实验

实验指导教师：

陶桂宝

学院：

机械工程学院

专业及类别：

机械工程（学术）

学号：

20140702057t

姓名：

朱月

实验日期：

2014年12月25日

成绩：

重庆大学研究生院制

一、实验目的

1、了解CAD/CAM及数控加工的基本原理及方法；

2、熟悉网络化设计与制造的基本原理及方法；

3、掌握零件从CAD、CAM到数控加工的完整过程。

二、实验仪器设备

1、加工设备：

TV5立时加工中心：

图2-1TV5立式加工中心外观

2、刀具：

Ф10mm端铣刀（型号为G120221），R3mm球头铣刀（型号为Q120211）。

表2-1刀具参数表

刀具名称

刀具型号

刀具直径

夹持直径

刀刃长

刀具全长

二齿

端铣刀

G120221

10mm

10mm

22mm

72mm

二齿

球头铣刀

Q120211

6mm

6mm

13mm

57mm

三、

实验内容

1.三维实体建模

1.1工作环境：

1）系统硬件：

高档微机1台

2）系统软件：

Windows7

3）设计软件：

Solidworks2010

1.2三维实体

1）三维实体名称：

企鹅

2）三维实体效果图（如图3-1所示）

图3-1企鹅

2.零件CAM

1）系统硬件：

高档微机1台；

2）系统软件：

Windows7；

3）设计软件：

Mastercam9.0；

4）网络环境：

Internet、局域网和现场总线网；

5）加工设备：

TV5立式加工中心；

6）毛坯材料及尺寸：

木材、长×宽×高（对应X、Y、Z方向）=120mm×80mm×40mm；以毛坯顶面中心点作为工件坐标系零点，高度方向最大切削深度不得超过30mm；

7）刀具：

φ10mm端铣刀（型号为G120221），R3mm球头铣刀（型号为Q120211）。

8）注意事项：

●毛坯尺寸为110mm×80mm×40mm；

●工件顶面中心点为原点（X0,Y0,Z0）；

●工件高度小于30mm；

●工件尺寸不应超出毛坯范围；

●数控加工时只提供Ф10端铣刀和R3球头铣刀；

●曲率半径应大于3mm。

四、实验步骤

4.1仿真加工及生成NC程序

1.打开IGES文件：

启动Mill9→Mainmenu→File→Converters→Iges→Readfile→选择iges文件→打开→进入igesReadPerameters设置界面，确认fileIsInMetricUnits→Ok，如图4-1所示。

图4-1

2.着色。

通过点击工具栏中的Screen-SurfDisp-Shading将零件着色，步骤如图4-2所示，着色后零件如图4-3所示。

图4-2图4-3

3.旋转工件，使其适合铣削。

在俯视图中基于原点逆时针旋转270度：

点击Xform→Rotate→All→Surfaces→Done→Origin，然后选择move，旋转270度。

旋转后俯视图如图4-4所示，此时零件位置依然不符合加工要求，还需要在右视图中基于原点逆时针旋转90度，步骤同上，旋转后俯视图如图4-5所示。

图4-4图4-5

4.移动零件，使俯视图中坐标原点位于零件中心。

主视图中坐标原点位于零件上方。

●在俯视图中经测量该零件需向左移动33mm，点击Xform→Translate→All→Surfaces→Done→Polar，移动距离33，方向180度，方式为move。

移动后如图4-6所示。

图4-6

●在主视图中，零件需向下移动91毫米。

移动步骤如上，移动距离91，方向270度。

移动后如图4-7所示。

图4-7

5.缩放。

现在零件的长宽高为244mm×206mm×60mm大于毛坯的尺寸，现将其缩小到原来的0.35倍，长宽高为85.4mm×72.1mm×21mm。

步骤为：

Xform→Scale→All→Surfaces→Done→Origin，选择move，放大因数为0.35。

6.设置加工边界。

创建一个矩形作为加工边界，具体步骤为：

点击Create→Rectangle→point，宽和高填写130和90，基于原点。

放置加工边界后如图4-8所示。

图4-8

7.设置毛坯。

点击Toolpaths→Jobsetup，长宽高分别为120、80、40，中心坐标为（0,0,2），如图4-9所示。

图4-9

8.制定粗加工轨迹。

点击Toolpaths→Surfaces→Rough→Pocket→All→Surfaces→Done，需要填写的参数如图4-10至4-16所示，选择加工边界为上一步创建的矩形，入刀点为矩形的右下端点。

由于该零件的主体为球型一部分，所以选择走刀方式为truespiral（选择zigzag走刀时会切掉一部分零件实体，并且铣削到球体部分时的走刀方式自动变为trueSpiral）。

图4-10图4-11

图4-12图4-13

图4-14图4-15

图4-16

9.制定精加工轨迹。

步骤为：

点击Toolpaths→Surfaces→Finish→Parallel→Done。

参数设置如图4-17至4-21所示，加工边界与粗加工边界相同。

图4-18

图4-17

图4-19图4-20

10.对生成的精加工步骤进行复制，粘贴生成另一个精加工步骤，修改加工方向为135度，如图4-22所示。

然后点击RegenPath重新生成路径。

图4-21图4-22

11.点击Toolpaths→Operations→SelectAll→Verify仿真加工过程。

12.粗加工程序生成。

点击ToolPaths→Operations，选择粗加工然后点击post，选择SaveNCfile和Edit。

13.精加工程序生成，选中两个精加工，后面步骤同上。

4.2数控加工过程

1、将程序输入TV5立式加工中心，进行加工。

2、利用设计制造网络和加工中心完成零件的数控加工（数控加工地点：

七教学楼129室）。

TV5立式加工中心操作步骤如下：

1）合车间电源总开关；

2）开空气压缩机；

3）合加工中心配电空气开关；

4）合加工中心总开关，松“急停”按钮，按系统“POWERON”按钮，加工中心启动；

5）确认压缩空气压力、液压系统压力和自动润滑系统工作正常；

6）选HANDLE方式调整X、Y、Z轴离各自的机械零点至少50毫米以上，调A轴的机械坐标为300度左右；

7）按Z、X、Y、A轴顺序回机械零点；

8）安装毛坯，调用所需的刀柄；

9）安装φ10mm端铣刀用MDI方式按500rpm的转速启动主轴，检查刀具安装是否良好；

10）选HANDLE方式用“试切法”找到毛坯顶面中心点，将机床坐标系的X和Y坐标记录到工件坐标系G59中，而工件坐标系G59的Z值为0；

11）选HANDLE方式移动Z轴直到铣刀切削到毛坯顶面以下约1～2毫米，将机床坐标系的Z坐标值记录到刀补号H32中；

12）提升主轴，停转主轴；

13）通过现场总线网络向DNC主控计算机申请粗加工NC程序，以DNC方式实现零件的粗加工；

14）用对刀块检测并记录刀具的长度，更换刀具为R3球头铣刀，再次检测并记录刀具的长度，计算刀长的变化，根据差值修正刀补号H32中的刀补值；

15）再次通过现场总线网络向DNC主控计算机申请0度平行精加工NC程序，以DNC方式实现零件的精加工；

16）为了提高零件的表面质量，再一次通过现场总线网络向DNC主控计算机申请90度平行精加工NC程序，最终完成零件加工；

17）从虎钳上卸下工件；

18）关机。

关机顺序为：

X、Y、Z轴移到行程中部，按“急停”按钮，按系统“POWEROFF”按钮，关加工中心总开关，关加工中心配电空气开关，关空气压缩机，关车间电源总开关。

五、实验结果

1.铣削粗加工模拟仿真结果如图5-1所示。

2.精加工仿真结果如图5-2所示。

图5-1图5-2

3.粗加工生成NC程序部分截图如图5-2所示。

图5-2

4.精加工生成NC程序部分截图如图5-3所示。

图5-3

六、实验小结

1.通过这次实验，了解了CAD/CAM及数控加工的基本原理及方法，熟悉零件从CAD、CAM到数控加工的完整过程，学会使用MasterCAM进行数控加工的仿真及NC程序的生成。

2.由于精加工是使用球头刀进行平行加工，如果粗加工深度真好是零件的高度，精加工时便会在零件根部切出凹槽，所以需要粗加工的深度应该要比零件更深一些。

3.由于毛坯是木材，其有纹理方向，若只进行一个方向的精加工，最后得出的工件不光洁，故要进行45度和135度两个方向的精加工。

4.本实验遇到的问题有：

该加工方法在精加工时不会铣削到垂直面，而粗加工给精加工预留了0.2的加工余量，所以垂直表面不能达到零件尺寸要求，而精加工时偶尔又会加工到一点垂直表面，使垂直面凹凸不平；对于该零件的加工，粗加工选择zigzag走刀方式时，会切掉零件的一部分，将走刀方式改为trueSpiral便不会出现这种问题。