數(shù)控技術(shù)實驗指導(dǎo)書新

1、數(shù)控技術(shù)實驗指導(dǎo)書概述一、數(shù)控技術(shù)實驗的目的數(shù)控技術(shù)課程是介紹用數(shù)字化信號對機床運動及其加工過程進(jìn)行控制的一門課程，它集機械制造技術(shù)、信息技術(shù)、微電子技術(shù)和自動化技術(shù)等為一體，是一門綜合性專業(yè)技術(shù)課程。實驗教學(xué)環(huán)節(jié)對于本課程相當(dāng)重要，并且也是必不可少的組成部分。通過實驗學(xué)生能夠進(jìn)一步掌握數(shù)控加工指令與數(shù)控加工程序的編制，并充分運用計算機知識解決數(shù)字控制技術(shù)中的一些實際問題，從而更好地理解本課程的教學(xué)內(nèi)容。二、實驗的基本要求1、學(xué)生在實驗課前必須認(rèn)真預(yù)習(xí)教科書及本指導(dǎo)書中的相關(guān)內(nèi)容，為實驗做好充分準(zhǔn)備。2、所有實驗都要求學(xué)生綜合利用本門課程中所學(xué)的相關(guān)知識點，充分發(fā)揮自己的個性和創(chuàng)造力，獨立操作

2、完成實驗內(nèi)容，并寫出實驗報告。編程實驗一、 車削加工零件程序編制（一）實驗的目的1、熟悉編程模擬軟件的功能與使用方法2、進(jìn)一步掌握一般典型零件（含直、錐螺紋加工）的車削加工程序（輪廓精加工）編制技術(shù)，并經(jīng)圖形模擬加工驗證所編制的程序正確性。（二）實驗設(shè)備 臺式計算機、數(shù)控車床編程模擬軟件（三）實驗方法與步驟 1、仔細(xì)閱讀零件圖，根據(jù)圖紙制定精車零件的加工工藝，編制零件精加工程序（刀具、切削用量由指導(dǎo)老師指定）。 2、熟悉編程模擬軟件的功能與使用方法。 3、在編程模擬軟件平臺上輸入零件精加工程序，并圖形模擬加工過程。 4、根據(jù)圖形模擬加工結(jié)果，修改完善加工程序。（四）精車加工零件圖（范例）圖(a

3、) 圖(b) 圖(c)（五）實驗報告內(nèi)容與要求 1、闡述數(shù)控車削直、錐螺紋加工指令的結(jié)構(gòu)，說明編制螺紋加工程序要注意的事項。 2、繪制零件圖，根據(jù)標(biāo)注的尺寸算出各基點值并單獨列出（編程坐標(biāo)系原點設(shè)在零件右端面）。 3、在報告中寫出根據(jù)圖紙編寫的零件精加工工藝流程，寫出經(jīng)圖形模擬加工驗證的零件精加工程序（主要程序段加注釋）。二、 銑削加工零件程序編制（一）實驗的目的1、熟悉編程模擬軟件的功能與使用方法2、進(jìn)一步掌握一般典型零件（含鏡向加工）的銑削加工程序（輪廓精加工）編制技術(shù)，并經(jīng)圖形模擬加工驗證所編制的程序正確性。（二）實驗設(shè)備 臺式計算機、數(shù)控銑床編程模擬軟件（三）實驗方法與步驟 1、仔細(xì)閱

4、讀零件圖，根據(jù)圖紙制定銑削零件的加工工藝，編制零件精加工程序（刀具、切削用量由指導(dǎo)老師指定）。 2、熟悉編程模擬軟件的功能與使用方法。 3、在編程模擬軟件平臺上輸入零件精加工程序，并圖形模擬加工過程。 4、根據(jù)圖形模擬加工結(jié)果，修改完善加工程序。（四）銑削加工零件圖（范例）圖(b)圖(a)YX 圖(c) （五）實驗報告內(nèi)容與要求 1、何為數(shù)控銑削刀具半徑補償？說明刀具半徑補償實現(xiàn)方法及編制程序時要注意的事項。 2、繪制零件圖，根據(jù)標(biāo)注的尺寸算出各基點值并單獨列出。 3、在報告中寫出根據(jù)圖紙編寫的零件精加工工藝流程，寫出經(jīng)圖形模擬加工驗證的零件精加工程序（主要程序段加注釋）。原理實驗一、逐點比較

5、法插補實驗逐點比較法插補原理實驗，它包括四象限的直線和圓弧，而圓弧又包括順圓弧和逆圓弧。不管直線的插補還是圓弧插補，軟件實現(xiàn)都是按照逐點比較法插補的定義和四個步驟來進(jìn)行的。由于實驗課時的限制，本實驗只做第一象限的直線和逆圓弧逐點比較法插補。（一）實驗?zāi)康? 進(jìn)一步掌握實驗裝置的使用方法；2 掌握逐點比較法的直線插補和圓弧插補的基本工作原理和軟件實現(xiàn)方法。（二）實驗器材1. 計算機一臺。 2. 數(shù)控原理與系統(tǒng)實驗裝置一套。3. C語言支持軟件。（三）預(yù)習(xí)要求1. 復(fù)習(xí)教材中有關(guān)“逐點比較法插補”的有關(guān)內(nèi)容。2. 要求完全掌握實驗裝置的使用。3. 仔細(xì)閱讀本實驗內(nèi)容和提供的部分參考程序清單 。（四

6、）實驗原理逐點比較法是使用階梯折線來逼近被插補直線或圓弧輪廓的方法，一般是按偏差判別進(jìn)給控制偏差計算和終點判別四個節(jié)拍來實現(xiàn)一次插補過程。初始化 Xe,Ye,F0=0=Xe+YeF0?+X軸進(jìn)給一步 FYeFF +XeF+Y軸進(jìn)給一步1=0 ?結(jié) 束開 始N根據(jù)教材中有關(guān)內(nèi)容，給出第一象限內(nèi)直線與圓弧的逐點比較法插補的流程圖如圖1和圖2所示。 圖 1 L1 逐點比較法插補流程圖 開 始初始化Xs,Ys,F0=0=Xe-Xs+Ye-YsF0?+Y軸進(jìn)給一步X軸進(jìn)給一步F+2Y+1FF- 2X+1FY + 1YX - 1X - 1 = 0 ?結(jié) 束YNNY 圖 2 NR1逐點比較法插補流程圖當(dāng)插補

7、過程中某個坐標(biāo)出現(xiàn)進(jìn)給脈沖時，可通過調(diào)用開環(huán)系統(tǒng)的位置控制函數(shù)來完成，具體如下：void open_position_ctrl (int Dx, int Dy ):其中，Dx = +1-10,分別表示X軸方向上出現(xiàn)正向進(jìn)給脈沖反向進(jìn)給脈沖沒有進(jìn)給脈沖。Dy = +1-10,分別表示Y軸方向上出現(xiàn)正向進(jìn)給脈沖反向進(jìn)給脈沖沒有進(jìn)給脈沖。在將進(jìn)給脈沖送給小型銑床執(zhí)行的同時，也可用CRT來模擬顯示插補軌跡，以便觀察插補過程的正確性。（五）實驗步驟1啟動C 語言編輯環(huán)境，打開實驗程序文件（ST02.CPP）。2輸入預(yù)先編好的部分程序。3調(diào)試程序，并通過CRT模擬顯示，驗證其正確性。 需要注意的是，在調(diào)試

8、過程中不開功放電源。4模擬成功后，增加位置控制輸出程序，并打開功放電源，利用小型銑床畫出被插補輪廓的結(jié)果。1 指導(dǎo)老師檢查后，整理實驗儀器方可離開實驗室。（六）報告要求在常規(guī)實驗報告要求之上，還需包含下述內(nèi)容：1細(xì)化后的程序流程圖和調(diào)試完成的程序清單。2插補得到的實驗結(jié)果。3實驗體會，包括實驗過程中碰到的問題，解決辦法和有關(guān)該實驗的改進(jìn)建議積收獲等。4回答下面的思考題。（七）思考題在上述程序基礎(chǔ)上如何處理動點正好落在四個坐標(biāo)軸上（+X-X+Y-Y）的情況？當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)脈沖當(dāng)量為時，你的插補程序所能處理的最大行程范圍為多少？插補過程中終點判別的方法是唯一的嗎？如果改用“While(Jsum-0)”

9、,結(jié)果如何？在上述程序基礎(chǔ)之上如何實現(xiàn)過象限處理？二、步進(jìn)電機軟件環(huán)分試驗 步進(jìn)電機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移的控制電動機。利用它可以組成一個簡單的全數(shù)子化的伺服系統(tǒng)，并且不要反饋環(huán)節(jié)。只要將脈沖依次送到步進(jìn)電機線圈的每一相，如果是AABBBCCCA這樣的順序，那么電機正轉(zhuǎn)，如果是AACCCBBBA這樣的順序，那么電機反轉(zhuǎn)。通過控制兩個脈沖之間間隔的時間，就可以控制電機的轉(zhuǎn)速。（一）實驗?zāi)康? 通過實驗掌握步進(jìn)電機環(huán)形分配器的基本工作原理及軟件實現(xiàn)方法。2 通過實驗了解開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的基本工作原理及實現(xiàn)思路。（二）實驗器材1 計算機一臺。2 實驗裝置一套。3 C語言支持軟件。（三）預(yù)習(xí)要

10、求1 復(fù)習(xí)教材中有關(guān)“步進(jìn)電機軟件環(huán)形分配”有關(guān)內(nèi)容。2 要求完全掌握實驗裝置的使用。3 復(fù)習(xí)C語言程序設(shè)計部分內(nèi)容。4 閱讀本實驗內(nèi)容，并按步進(jìn)電機運行方式寫出環(huán)分表及實驗程序。（四）實驗原理步進(jìn)電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移的理想執(zhí)行元件，控制簡單方便，是開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中主要執(zhí)行元件之一。而步進(jìn)電機的控制主要體現(xiàn)在環(huán)分和自動升降速兩個方面。其中，環(huán)分又分硬件環(huán)分和軟件環(huán)分。這里為了掌握步進(jìn)電機環(huán)分的基本工作原理，主要對軟件環(huán)分的實現(xiàn)方法進(jìn)行實驗。實驗對象是小型實驗銑床上的反應(yīng)式三相異步電機，它可工作于三拍方式（步距角為1.5度）或六拍方式（步距角為0.75度）。如果運行于三相六拍工作方式

11、，則步進(jìn)電機正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時對應(yīng)流程如圖3所示。 A AB B BC C CA (正轉(zhuǎn)) A AC C CB B BA （反轉(zhuǎn)） 圖 3 步進(jìn)電機正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)對應(yīng)環(huán)分流程圖 采用軟環(huán)分時，可通過查表方式實現(xiàn)，具體如圖表-1所示。 表 1 步進(jìn)電機軟件環(huán)分表序號輸出控制字（二進(jìn)制）十六進(jìn)制導(dǎo)電相旋轉(zhuǎn)方向 10 0 0 0，0 0 0 1 01 A (反轉(zhuǎn))（正轉(zhuǎn)） 20 0 0 0，0 0 1 1 03 A , B 3 0 0 0 0，0 0 1 0 02 B 4 0 0 0 0，0 1 1 0 06 B , C 50 0 0 0，0 1 0 0 04 C 60 0 0 0，0 1 0 1 05 C

12、, A 在將環(huán)分輸出送給小型銑床執(zhí)行之前，也可通過CRT來模擬顯示運行情況，以便觀察環(huán)分輸出的正確性。（五）實驗步驟1啟動C語言編輯環(huán)境，打開實驗程序文件ST05.CPP。2輸入預(yù)先編好的部分程序。3調(diào)試程序，并通過C語言中“DEBUG”菜單下的觀察窗口“WATCH”，來驗證環(huán)分輸出的正確性。需要注意的是在調(diào)試程序過程中不開功放電源。4在模擬調(diào)試成功后，打開電源，將環(huán)分輸出字通過下位機接口板轉(zhuǎn)送給功放，利用小銑床上的步進(jìn)電機來驗證環(huán)分結(jié)果。5 經(jīng)指導(dǎo)老師檢查后，整理實驗儀器方可離開實驗室。（六）報告要求在常規(guī)實驗報告要求之上，還需包括以下內(nèi)容：1 細(xì)化后的程序流程圖和調(diào)試完成的程序清單。2 電

13、機運行走出的實驗結(jié)果。3 實驗體會，包括實驗過程中碰到的問題，解決辦法和有關(guān)試驗的改進(jìn)建議積收獲等。4 回答下面的思考題。（七）思考題1 在上述的基礎(chǔ)上如何實現(xiàn)三相三拍方式的運行控制？2 如何改變步進(jìn)電機的運行速度？3 除這里采用查表法實現(xiàn)環(huán)分外，還有無其它方法，試說明實現(xiàn)思路？4 在上述程序的基礎(chǔ)之上如何實現(xiàn)升降頻控制？附 錄實驗裝置簡介 實驗裝置是基于PC平臺而設(shè)計，通過在擴(kuò)展槽內(nèi)接入的接口板來實現(xiàn)對小型實驗銑床的控制，除完成該課程教學(xué)大綱所規(guī)定的實驗項目外還可用于課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等教學(xué)環(huán)節(jié)。 該實驗裝置主要由三大部分組成, 結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。其中，PC機(上位機)主要完成整個實驗環(huán)境的處理及人機界面功能, PC機中接口板(下位機)主要完成精插補、信息轉(zhuǎn)發(fā)以及實驗銑床的控制工作。實驗操作臺主要進(jìn)行狀態(tài)顯示(如工作臺坐標(biāo)位置、步進(jìn)電機環(huán)分狀態(tài)和換刀狀態(tài)等)、開關(guān)量輸入和機床操作命令的輸入等，另外還包括各種