720专业综合实验2数控加工技术实验报告.docx

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720专业综合实验2数控加工技术实验报告

机械工程及自动化学院

工业与制造系统工程系（720）

专业综合实验

《数控加工技术》

实验报告

学生姓名

学号、班级

专业名称

机械工程及自动化

指导教师

宋放之

提交日期：

2016年11月15日

一、实验目的和要求

数控加工技术是提高制造业水平的一个关键方面。

在实验中，通过教师讲解和实验，深入了解数控机床的结构和性能，学习数控加工工艺的分析和编制，学会数控机床的手工编程方法，以及使用CAD/CAM软件的零件建模与自动编程方法，学会在数控机床上进行程序输入和加工操作的方法。

学生应当按时完成教师布置的作业，包括认真准备好数控程序，认真验证程序并给教师演示，加工后提交加工样件；及时做好实验日记，实验报告中的图要用CAD软件绘制；严格遵守机床操作规程，注意安全；

二、实验设备和材料

1.数控机床及有关工具

XK7132数控铣床4台

机用平口钳4台

量具和工具4套

刀具（立铣刀，球头铣刀）

2.实验材料

矩形铝毛坯1块/组

矩形塑料毛坯1块/组

3.计算机

用于运行CAD/CAM软件及与机床传输数据。

三、手工编程实验内容

1.手工编程部分

（1）学习和掌握数控编程指令。

熟悉数控机床的操作；

（2）完成一个规定的平面零件的数控加工程序编制；

（3）每组在数控机床上加工平面零件；

2.机床与工艺部分

（1）了解数控机床的结构、功能和作用；

（2）了解数控系统的功能和基本编程指令；

（3）掌握数控加工的工艺方法，包括分析图纸、设计走刀路线、确定各项基准、选择刀具、确定切削用量、装夹方案等

3.手工编程

根据下图所示的工件轮廓，编写数控铣削加工程序，自定工件坐标系。

已知：

铣刀半径R刀＝8mm，其它参数合理自定。

图中单位为mm。

在图中标出工件坐标系和节点坐标，将程序填入下表并加注释。

程序

程序注释

%1092

程序起始符（接程序编号）

N.

G90G00X60Y60

绝对坐标系，刀快速移到起始点

N.

G00Z50

开始第一次铣外边缘

N.

S1000M03M08

主轴正转，设置转速1000r/min

N.

G00Z-3

N.

G00X46.5

N.

G01Y-48.5F200

进给速度200mm/min

N.

Y-46.5

N.

X-48.5

N.

X-46.5

N.

Y48.5

N.

Y46.5

N.

X46.5

N.

X60Y60

第一次铣外边缘完成

N.

X40

开始进行第二次铣外边缘

N.

Y-40

N.

X22

N.

Y-22

N.

X36

N.

Y-28

N.

X29

N.

Y-34

N.

X36

N.

X22Y-40

N.

X-40

N.

Y-22

N.

X-22

N.

Y-36

N.

X-28

N.

Y-29

N.

X-34

N.

Y-36

N.

X-40Y-22

N.

Y40

N.

X-22

N.

Y22

N.

X-36

N.

Y28

N.

X-26

N.

Y34

N.

X-36

N.

X-22Y40

N.

X40

N.

Y22

N.

X22

N.

Y36

N.

X28

N.

Y26

N.

X34

N.

Y36

N.

X60Y60

第二次洗外边缘完成

N.

G01G41D03X36F100

开始铣轮廓

N.

G01Y-10.201F200

N.

G02X25.757Y-14.444R6

N.

G01X24.042Y12.728

N.

G03X15.556R6

N.

G01X12.728Y-15.556

N.

G03Y-24.042R6

N.

G01X14.444Y-25.757

N.

G02X10.201Y-36R6

完成四分之一

N.

G01X-10.201

N.

G02X-14.444Y-25.757R6

N.

G01X-12.728Y-24.042

N.

G03Y-15.556R6

N.

G01X-15.556Y-12.728

N.

G03X-24.042R6

N.

G01X-25.757Y-14.444

N.

G02X-36Y-10.201R6

完成四分之二

N.

G01Y10.201

N.

G02X-25.757Y14.444R6

N.

G01X-24.042Y12.728

N.

G03X-15.556R6

N.

G01X-12.728Y15.556

N.

G03Y24.042R6

N.

G01X-14.444Y25.757

N.

G02X-10.201Y36R6

完成四分之三

N.

G01X-10.201Y36R6

N.

G02X14.444Y25.757

N.

G01X12.728Y24.042

N.

G03Y15.556R6

N.

G01X15.556Y12.728

N.

G03X24.042R6

N.

G01X25.757Y14.444

N.

G02X36Y10.201R6

N.

G01Y-60

N.

G40X60

N.

G00Z50

N.

Y60

铣轮廓工作完成

N.

G00X21.92Y21.92

开始铣第一个孔

N.

G01Z-3F100

N.

G01G41D03X27.92Y21.92

N.

G0X27.92Y21.92I-6J0

N.

G01G40X21.92Y21.92

N.

G00Z50

第一个孔完成

N.

G00X0Y0

开始铣第二个孔

N.

G01Z-4F100

N.

G01G41D03X6

N.

G03X6Y0I-6J0

N.

G01Z-8

N.

G03X6U0I-6J0

N.

G40G01X0Y0

N.

G00Z50

第二个孔完成

N.

G00X-21.92Y-21.92

开始铣第三个孔

N.

G01Z-3F100

N.

G01G41D03X-27.92Y-27.92

N.

G03X-27.92Y-27.92I6J0

N.

G01G40X-21.92Y-21.92

N.

G00Z50

第三个孔完成

N.

G00X60Y60

刀具移动到起始点

N.

M05M30

主轴停转，程序结束

4.工艺分析和处理

（1）图纸分析

在所给的塑料毛坯上，要加工的轮廓高度为3mm，圆孔的深度分别为8mm和5mm，为一般精度要求。

轮廓外形最大尺寸为72mm，精度范围为-0.076mm~-0.030mm轮廓相对于底面有垂直度要求，为0.05mm。

三个圆孔的直径有精度要求，且三者以坯料中心为基准点，有尺寸的精度要求。

（2）加工方案和刀具选择

本次实验，我们选择坯料顶面为定位基准。

粗加工进行一次，大致可分为三个方面——铣边缘、铣出轮廓、铣出孔；精加工一次。

刀具选用直径为8mm的立铣刀。

（3）切削用量的选择

由于坯料是塑料材质，可以选择较高的进给速度，我们选择200mm/min，主轴转速选择1000r/min，最大切削深度为8mm，因此切削深度选择4mm。

（4）工件的安装

夹具使用机用平口钳，实验时坯料高度为25mm，故选择垫块时，使得工件夹持面的高度在10mm左后即好，夹持面为工件的侧面。

（5）填写数控加工工序单，其中包括工件轮廓简图、刀心轨迹、刀具运动方向、刀具半径偏移方向、坐标轴方向、坐标原点、加工程序名称、机床设备号、数控系统型号

（6）刀具半径补偿功能

刀具半径左补偿还是右补偿。

补偿号是多少？

补偿值是多少？

最后精加工时实际补偿值是多少？

刀具补偿选择左补偿，补偿号为D03，补偿值应为刀具的半径——4mm，由于刀具磨损，我们组最终的补偿值是3.89mm。

数控加工工序单

工序编号

01

设计人

何志明

机床型号

XK7132

数控系统型号

huazhong

工序名称

手工编程铣工件轮廓

材料

塑料

刀具参数

加工方式

走刀方式

刀具编号

刀具半径

刀具总长

刀具刃长

往复

环切

03

4mm

50mm

20mm

程序名称（号）

O13071092

日期

2016年9月19日

切削用量

主轴转速S

进给速度F

切削深度ap

加工余量

切削层深

1000

200

8

0.1

4

本工序加工部位简图

（工件轮廓简图、刀心轨迹、刀具运动方向、刀具半径偏移方向、坐标轴方向、坐标原点、起始点、结束点）

第一步，铣外边缘，无半径补偿，起点位置为X60Y60，终点位置为X60Y60

第二步，铣轮廓，左补偿，起点位置为X60Y60，终点位置为X60Y60

第三步，铣孔，左补偿，顺时针，起点位置为X60Y60，终点位置为X60Y60

（7）分析加工出的零件

我们组加工出来的零件基本上符合图纸上的要求，定位精度和加工精度都较高，表面粗糙度较好。

跟其他组的凹的零件也可以组装到一起，总体来说还是做得比较不错。

5.手工编程实验部分小结

在手工编程实验中，根据计算机模拟情况及最后的加工结果，我觉得我们小组的加工工艺总体良好。

需要改进的就是要注意粗精加工的不同点，合理安排粗精加工，提高加工质量和速度。

通过手工编程更加熟悉了G代码的知识，增强了团队协作能力和动手能力。

四、自动编程实验内容

1.规定任务

根据任务完成零件的三维曲面或实体造型（建模），然后生成零件的粗、精加工刀具轨迹。

（附上连杆或五角星造型图，并附上模拟仿真加工完毕的图，即实体加工完毕的图）

2.自主设计任务

根据教师要求自主设计一个零件。

要求：

（1）零件的工程图，包括三视图、尺寸标注、尺寸公差标注、形位公差标注、粗糙度标注、技术要求以及标题栏等。

（2）三维模型图，如下图

（3）工艺分析和处理

1）图纸分析

如分析各加工部分的尺寸、位置精度、粗糙度等要求。

加工尺寸要求：

考虑装夹要求，对于25mm的坯料，加工深度不大于15mm，则加工部分深度尺寸确定为10mm。

位置精度：

要求较低，采用一般精度IT9

粗糙度：

选择3.2μm

2）加工方案和刀具选择

定位基准:

Z向基准——底视面；Y向基准——后视面；X向基准——左视面

加工：

等高线精加工一次，参数线精加工一次，平面区域精加工一次

刀具类型：

立铣刀，球头铣刀；刀具直径8mm

3）切削用量的选择

综合分析工件的材料和硬度、加工精度要求、刀具材料、耐用度和使用切削液等因素，确定切削速度（或主轴转速）、进给速度、切削深度等。

确定零件工艺方案后，填写下面的工艺表。

（注：

表中已填内容仅作为举例之用）

序号

方法

加工策略（轨迹名称）

刀具类型

刀具规格

主轴转速rpm

进给速度mm/min

切削深度mm

加工余量mm

走刀方式

刀次

1

粗加工

等高线粗加工（名）

立铣刀

Φ8

3000

500

15

1

往复

100

2

精加工

参数线精加工

球头刀

Φ8

3000

500

5

1

环切

100

3

精加工

平面轮廓精加工

立铣刀

Φ8

3000

500

1

环切

100

4）工件的安装示意图

为使工件定位和装夹准确可靠，如何选择夹具、垫块、夹持面，如何确定夹紧力（大小、方向、作用点）等。

由于坯料的形状是立方体，我们直接用平口钳固定工件，在夹定位置下面垫垫块调整工件高度。

垫块的高度有毛坯高度和要加工的高度确定，夹取高度大于等于5mm的同时还要保证加工最低点要比平口钳上表面高出2~3mm，防止平口钳把刀具碰坏。

5）加工仿真后的图和部分G代码文件

第一部分：

等高线粗加工

N10T0M6

N12G90G54G0X50.17Y54.989S3000M03

N14G43H0Z100.M07

N16Z35.5

N18Z25.5

N20G01Z12.5F1000

N22X50.046Y54.863F2000

N24X49.975Y54.701

N26X49.963Y54.525

N28X50.013Y54.355

N30X50.119Y54.214

…….

第二部分：

参数线精加工

N10T0M6

N12G90G54G0X-7.541Y0.S2000M03

N14G43H0Z100.M07

N16Z20.93

N18G01Z10.93F1000

N20X-7.534Y0.324F2000

N22X-7.512Y0.662

N24X-7.473Y1.012

N26X-7.415Y1.375

N28X-7.335Y1.75

N30X-7.237Y2.119

N32X-7.104Y2.531

…

第三部分：

平面区域加工

N10T0M6

N12G90G54G0X12.248Y0.S2500M03

N14G43H0Z100.M07

N16Z20.5

N18G01Z10.5F100

N20X9.1F500

N22G17G02I-9.1J0.

N24G01X12.248

N26Z20.5F1000

N28G0Z100.

N30M09

N32M05

N34M30

6）填写数控加工工序单

数控加工工序单

工序编号

自动编程部分

设计人

夏浩洋、崔卫、何志明、赵艺超

机床型号

数控系统型号

工序名称

等高线粗加工

材料

LY12硬铝

刀具参数

加工方式

走刀方式

刀具编号

刀具半径

刀具总长

刀具刃长

等高线精加工

往复

Edml-0

4

50

20

程序名称（号）

O11

日期

2016年11月1日

切削用量

主轴转速S

进给速度F

切削深度ap

加工余量

切削层深

3000

500

3

1

5

本工序加工部位简图

数控加工工序单

工序编号

自动编程部分

设计人

夏浩洋、崔卫、何志明、赵艺超

机床型号

数控系统型号

工序名称

参数线精加工

材料

LY12硬铝

刀具参数

加工方式

走刀方式

刀具编号

刀具半径

刀具总长

刀具刃长

参数线精加工

环切

Edml-0

4

50

20

程序名称（号）

O12

日期

2016年11月1日

切削用量

主轴转速S

进给速度F

切削深度ap

加工余量

切削层深

3000

500

5

1

1

本工序加工部位简图

数控加工工序单

工序编号

自动编程部分

设计人

夏浩洋、崔卫、何志明、赵艺超

机床型号

数控系统型号

工序名称

平面区域加工

材料

LY12硬铝

刀具参数

加工方式

走刀方式

刀具编号

刀具半径

刀具总长

刀具刃长

平面区域加工

环切

Edml-0

4

50

20

程序名称（号）

O13

日期

2016年11月1日

切削用量

主轴转速S

进给速度F

切削深度ap

加工余量

切削层深

3000

500

1

1

1

本工序加工部位简图

7）分析已加工完毕的零件

分析加工出的零件是否符合图样的要求，是否有过切、欠切部位，原因何在，如何改进等。

我们的零件有一个半球型的突起，由于没有合适直径的刀具，导致直径和平面交接部分欠切。

解决方法就是用合适尺寸的刀具进行加工或手工打磨一下欠切的部位。

（4）自动编程实验部分小结

1）本人在小组中所承担的任务是那些？

在自动编程实验中，我参与了图案的选择和设计，并将程序导入计算机，最后是调试机床，将毛坯固定在工作台上。

2）自我评价自动编程实验的完成情况；

自动编程实验小组内同学配合默契，最后总体来说完成情况较好，就是加工时间过长且需要手动添加冷却液，较为不便。

3）工艺方案的改进意见；

1、质量控制：

有的加工出来表面很粗糙，应该在加工时提高主轴转速，降低工作台移动的速度，提高表面质量。

2、加工速度：

加攻速度总体来说太慢，应提高主轴转速，合理设计图案，在正常使用及美观可靠的前提下减少切削用量。

3、安全方面：

在加工过程中机床防护门必须关闭，且必须有人全程控制。

4）针对实验内容、任务及指导方式提出意见和建议。

通过本学期的学习，我们初步了解了CAXA制造工程师的简单应用；初步学习了手工编程和自动编程以及数控机床的简单操作。

这对于我们以后的学习和工作都大有裨益。

唯一不足的就是机床数目实在太少，切都老旧不堪，希望能更新设备，能够人手一台机床。

五、参考文献

[1]HNC-21M世纪星铣削数控装置操作说明书[PDF文档]。

武汉华中数控股分有限公司

[2]HNC-21M世纪星铣削数控装置编程说明书[PDF文档]。

武汉华中数控股分有限公司

[3]数控工艺培训教程（数控铣部分）。

清华大学大学出版社，2006

[4]CAXA制造工程师造型与数控编程基础及应用教程。

北京航空航天大学出版社，2006