數(shù)控技術(shù)(A)實驗指導(dǎo)書

1、數(shù)控技術(shù)（ A ）實驗指導(dǎo)書機械與車輛學(xué)院機電教研室2014.2實驗一 逐點比較法插補原理及實現(xiàn)實驗一、實驗?zāi)康?利用逐點比較法的插補原理，編寫直角坐標系下的直線、圓弧插補程序，觀察其運動 軌跡，設(shè)計直線和圓弧插補圖樣，在機電一體化綜合測試平臺上通過插補過程通過筆架打 印出來。二、實驗設(shè)備機電一體化綜合測試平臺(共 6臺，交流伺服、直流伺服、步進電機各 2臺)三、實驗原理 逐點比較法：就是每走一步控制系統(tǒng)都要將加工點與給定的圖形軌跡相比較，以決定 下一步進給的方向，使之逼近加工軌跡。逐點比較法以折線來逼近直線或圓弧，其最大的 偏差不超過一個最小設(shè)定單位。插補過程：每走一步要進行以下四個步驟：(

2、1) 位置判別 根據(jù)偏差值確定當(dāng)前加工點的位置。(2) 坐標進給 根據(jù)判別的結(jié)果，確定沿哪個坐標進給一步以接近曲線。(3) 偏差計算 根據(jù)遞推公式算出新加工點的偏差值，作為下一步偏差判別的依據(jù)。(4) 終點判別 判別加工點是否到達終點，未到過終點則返回第一步繼續(xù)插補，到終點則停 止。四、實驗要求(1) 實驗前復(fù)習(xí)逐點比較法插補算法原理；(2) 實驗時首先設(shè)計插補圖樣，運行已編輯好的插補程序，理解程序中各參數(shù)的含義，再 按照預(yù)編程序的編程格式，根據(jù)插補各點坐標，編輯并修改插補程序運行程序，觀察筆架 的運動是否與設(shè)計一致。(3) 實驗后提交實驗報告。五、實驗特點 在數(shù)控機床的實際加工中，利用逐點比

3、較法加工一條直線或圓弧，由于脈沖當(dāng)量比較小(一般為0.01mm),刀具的運動軌跡用肉眼觀察還是直線或圓弧，不能觀察到刀具的實 際，本實驗中，機電一體化綜合測試平臺上的筆架相當(dāng)于刀具，筆架每步的移動距離(相 當(dāng)于脈沖當(dāng)量)可以變化，修改程序中的步長參數(shù)就可以實現(xiàn)。通過加大步長參數(shù)，筆架 的實際運動軌跡就會直觀地顯示出來，實驗者能很容易理解逐點比較法的插補原理和刀具 的實際運動軌跡。六、實驗步驟(1) 接線， 關(guān)掉電源，根據(jù)電氣連接圖搭建交流伺服運動控制系統(tǒng)；(2) 調(diào)整筆架位置，按“回零”鍵將X、Y軸回至原點；(3) 根據(jù)設(shè)計圖樣，設(shè)計插補程序和坐標；(4) 編輯和修改程序；(5) 觀察筆架的運

4、動軌跡，打印圖樣。七、實驗報告要求： 實驗報告每人一份，內(nèi)容包括： （ 1） 實驗所用設(shè)備名稱； （ 2） 簡要敘述逐點比較法直線、圓弧插補原理； （3） 筆架繪制出的設(shè)計圖樣，包括直線和圓弧 1 張圖； （ 4） 分析實驗結(jié)果，說明逐點比較法的優(yōu)缺點。八、實驗參考文獻1 廖效果，劉又午 . 數(shù)控技術(shù) . 湖北科學(xué)技術(shù)出版社，武漢： 2000.2 機電一體化綜合測試平臺使用說明書，固高科技 （深圳）有限公司 .實驗一逐點比較法插補原理及實現(xiàn)實驗實驗報告班級姓名 學(xué)號成績課程名稱暃二地二麓地一實驗項目性質(zhì)技能演示綜合設(shè)計其他實驗名稱實驗?zāi)康模簩嶒炈迷O(shè)備名稱：簡要敘述逐點比較法直線、圓弧插補原理

5、：實驗主要步驟:分析實驗結(jié)果，說明逐點比較法的優(yōu)缺點注意：打印圖樣附在實驗報告后實驗二步進控制系統(tǒng)實驗一、實驗?zāi)康?1) 了解步進控制系統(tǒng)的組成和控制原理；(2) 理解步進電機的轉(zhuǎn)速控制方式和調(diào)速方法；(3) 熟悉步進控制系統(tǒng)的操作和使用方法；(4) 熟悉步進驅(qū)動器參數(shù)的設(shè)置，控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置等；(5) 通過本實驗提高學(xué)生對自動化控制的熟悉和了解，鍛煉學(xué)生的動手和實踐能力。二、實驗設(shè)備機電一體化綜合測試平臺(含步進電機控制模塊)共2臺三、實驗原理當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。步 進擡機按設(shè)歯方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度步進電機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下

6、，通過單片機或是計算機等發(fā)送控制命令給電機驅(qū)動器，電機驅(qū)動器將制命令轉(zhuǎn)化為驅(qū)動信號給執(zhí)行電機。步進電機結(jié)構(gòu)如下，單極性(unipolar)和雙極性(bipolar)是步進電機最常采用的兩種驅(qū)動架構(gòu)。極性驅(qū)動電路使用四顆晶體管來驅(qū)動步進電機的兩組相位，電機包含兩組帶有中間抽頭的線圈，整電機共有六條線與外界連接。這類電機有時又稱為四相電機或應(yīng)是雙相位六線式步進電機。六線式進電機雖 又稱為單極性步進電機，實際上卻能同時使用單極性或雙極性驅(qū)動電路。屮耳耐：(及 步_。機一通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達 到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來 控制電機轉(zhuǎn)動機速般和加速環(huán)伺從而統(tǒng)到調(diào)速的目沒

7、有位置反饋環(huán)節(jié)，固位置控制的精度由步進電機和進給單極半步運行的原理如圖圖2-1步進電機工作原理2-2，通過驅(qū)動器控制電機線路,在相應(yīng)的位置產(chǎn)生如下的磁場，驅(qū)動電絲杠等等來決定。雖檔次低，但是結(jié)構(gòu)簡單價格較低。在要求不高的場合仍有廣泛應(yīng)用。在數(shù)控機 床領(lǐng)域中大 功率的步進電機一般用在進給運動(工作臺)控制上，但是就控制性能來說其特性不如 交流伺服電機。振 動、噪音也比較大。尤其是在過載情況下，步進電機會產(chǎn)生失步，嚴重影響加工 精度，但其便宜的價格， 方便使用的特點，在工業(yè)中的達廣泛的應(yīng)用。二 0 |K 0二K 1料nQ“ * Q 1 dQ 二口四二二爲(wèi)二S圖2-2單極半步運行的原理四、步進控制面

8、板結(jié)構(gòu)步進 控 制 面 板 具/、體 結(jié) 構(gòu) 圖控制信號電機-連接 線步進驅(qū)動器( 驅(qū) 動 器,如圖2|3，所示與運動控制器相連信號以及驅(qū)動器本體組成;信 測 占 八、要包括電機連接線、編碼器反饋信口號 試Ip號、圖2-3 步進控制面板(1)電機連接線+A、-A、+B、-B、AC、BC信號為步進電機的電源線；(2)連接運動控制器信號+5V 為驅(qū)動器提供+5V 電源；PUL+、PUL 為脈沖信號，用于控制電機的進給量;DIR+ 、DIR 為方向信號，用于控制電機的方向；五、實驗步驟1、接線實驗根據(jù)電氣連接圖搭建步進運動控制系統(tǒng)，具體接線步驟如下所示:1) 電機電源接線將步進控制面板上左上角的電機

9、動力線接口+A、-A、+B、-B、AC、BC”分別和機械本體信號接口面板上的 +A、-A、+B、-B、AC、BC”相連(Notel)；步進控制面板機械本體信號接口面板Notel:當(dāng)步進軸位于X軸時,與機械本體信號接口面板的X軸電機信號部分的信號相連接當(dāng)步進軸位于 Y軸時,與機械本體信號接口面板的Y軸電機信號部分的信號相連接當(dāng)步進軸位于Z軸時,與機械本體信號接口面板的Z軸電機信號部分的信號相連接2) 驅(qū)動器和運動控制器之間的連接線將步進控制面板上右邊 PUL+、PUL-、DIR+、DIR-、+5V信號和機械本體接口面板的 PUL+、PUL-、DIR+、DIR-、+5V 相連接；(Note2)；步

10、進控制面板Note2:當(dāng)步進軸位于X軸時，與運動控制器接口面板的X軸的信號相連接當(dāng)步進軸位于Y軸時，與運動控制器接口面板的Y軸的信號相連接當(dāng)步進軸位于Z軸時,與運動控制器接口面板的Z軸的信號相連接3）機械本體和運動控制器之間的連接線a）將機械本體信號接口面板上的 HOME、M+、M-與運動控制器信號接口面板上的 HOME、M+、HOME用來檢測機械本體上的零點信號；機械回零時，需要用到該信號;相 連 接（N撞，撞，LIM+ 用來檢測機械本體上的正限位信號, 避免超出行程；保護軸在運動過程中，平臺不與機械端面發(fā)生碰LIM 用來檢測機械本體上的負限位信號，保護軸在運動過程中，平臺不與機械端面發(fā)生碰

11、避免超出行程；機械本體信號接口面板X軸輔助信號HOMED 片 LIM0-SW7IHOMEO1Note3:當(dāng)步進軸位于X軸時，與運動控制器接口面板的 X軸輔助信號相連接當(dāng)步進軸位于 Y軸時，與運動控制器接口面板的 Y軸輔助信號相連接當(dāng)步進軸位于Z軸時,與運動控制器接口面板的 Z軸輔助信號相連接接口面板上Note5:當(dāng)步進軸位于X軸時，需要連接該部分的信號，用來進行反向間隙實驗;OVCC、OGND 與運動控制器信號接口面板上的 OVCCOGND 相 連接; 為電源地，該信號不接，則會造成 I/O信號沒有電源地，造成I/O信號不對；豐尅各機械本體信號接口面板上的Ognd編 碼 器 信 號機械本體信號

12、接口筆架測速發(fā)電機運動控制器信號接口面板qCNii上 CN14SW13EK014 OVCC +12V OGWD AINQ AGND4)EXO12 OVCCAM0_汁EXD13OGNDAGNDEXO14n5)接線確認無誤后，給系統(tǒng)上電；等待一會兒，系統(tǒng)自動進入機電一體化技術(shù)綜合測試平臺軟件界面（如圖2-4所示）;機電一體化技術(shù)綜合實訓(xùn)平臺訊軸電機實驗沙描補實驗數(shù)控代啊實驗實訓(xùn)診斷實驗對應(yīng)相連、接（N驅(qū)動器參數(shù)設(shè)置固高科技深圳1）有限公司圖2-4機電一體化技術(shù)綜合測試平臺程序主界面按照步進驅(qū)動器設(shè)置步驟進行相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置，出廠默認設(shè)置;3、步進控制系統(tǒng)實訓(xùn)實驗該部分主要用來檢測電氣接線是否連接正確

13、, 部分的電氣連接；具體步驟：讓學(xué)生加深對步進控制系統(tǒng)統(tǒng)電氣圖的連接；熟悉各 個實訓(xùn)與故障診斷實驗軟 件主界 面點南相應(yīng)的軸適鶴接魯(遍皺卜診，逝 賣的橢線捶一示面男圖?2OrounFaurtGroupFaunTYPECFALSE0PAL口0FALSEDFALSEQFALE0FALSEHFALSEQFALSE0FALSE0FALSE0FALSE0FALSE0FALSEFALSEeFLSEiiPAL墅0FftLSE24FALSEcFALSEMPAL舉0FALSE曲FALSEcFALSE270FALSE曲FALSE0FALSE29FALSE0FALSEMFALSE0FALSE31FALSEFaul

14、t ListX軸接壤Y軸接壤U軸接歩主軸接統(tǒng)機械木悻返回圖2-5實訓(xùn)與故障診斷實驗主界面步進電機控制接線面板圖2-6交流伺服控制面板河試點與在該界面可以看 到連線的接通狀態(tài)；接線連接通，相應(yīng)按鈕會亮綠色；反之，則表明連線未接通，請檢查Note4:當(dāng)步進軸位于X軸時，點擊“X軸連線”按鈕；進入X軸接線；當(dāng)步進軸位于Y軸時，點擊“Y軸連線”按鈕；進入Y軸接線；當(dāng)步進軸位于Z軸時，點擊“Z軸連線”按鈕；進入Z軸接線；、點擊返回”按鈕，在圖2-5界面，點擊機械本體”按鈕，查看機械本體與運動控制器 的信號連接；如圖2-7所示：圖2-7機械本體信號接口面板、點擊 返回按鈕，回到圖4-4界面，在Teache

15、rs Fault List下面的列表沒有錯誤提示 （有錯Note5:該軸指的是圖2-6中顯示的軸號；誤六、實驗參考文獻1 提!效果，劉又午數(shù)控技術(shù)湖北科學(xué)技術(shù)出版社，武漢：2000.2 t機電一體化綜合測試平臺使用說明書，固高科技（深圳）有限公司時會 看 到 相 應(yīng) 的 組 號 有 紅 色實驗二步進控制系統(tǒng)實驗實驗報告班級姓名 學(xué)號 成績課程名稱暃二地二麓地一實驗項目性質(zhì)技能演 示綜 合設(shè) 計苴/、他實驗名稱實驗?zāi)康模簩嶒炈迷O(shè)備名稱：簡核述步進電機基本原理：實驗主要步驟:分析實驗結(jié)果，總結(jié)步進電機的主要控制方法。實驗三數(shù)控銃床平面銃削自動編程一、實驗?zāi)康模?）了解數(shù)控銑削的工藝分析方法與工藝

16、設(shè)計；（2）熟悉公共項目的設(shè)置；（3）熟悉數(shù)控銑床平面銑削加工刀具路徑的創(chuàng)建方法；（3）掌握后處理數(shù)控程序的自動生成方法。二、實驗裝置計算機，UG NX 6.0軟件。三、實驗性質(zhì)與實驗進行方式技能性實驗，必做。四、實驗內(nèi)容與步驟（一）零件工藝分析1 零件概述心形凹模零件如圖3-1所示的，草圖如圖3-2所示，長方體高度為30mm, 其下凹部位為一個心形的直壁凹模， 凹槽由6段相切的圓弧組成，上表面與底面 均為平面，形狀較為簡單，心形深度為16mm。毛坯為180mm x 140mm x 30.5mm 的長方體。2. 工藝分析需要對心形凹模進行上表面的精加工和凹槽的粗、精加工。以底面固定安裝在數(shù)控機

17、床工作臺上。工件坐標系原點設(shè)置。為方便進行對刀，將工件坐標系設(shè)置在頂部平面的 心形中心位置，如圖3-1和圖3-2所示。加工工步分析。由于本零件的形狀較為簡單，可以使用平面銑加工，沒有 尖角或者很小的圓角，同時表面沒有特別的要求，可以使用 16mm的平底立銑 刀進行加工，可以避免換刀操作。本零件加工分以下 3步： 第1次平面精加工。每刀切削側(cè)向步距取9.6mm ;設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速為1500r/min，進給速度為 300mm/min。 第2次凹槽粗加工。每刀切削側(cè)向步距取6mm；采用分層切削，每層切削深度為0.5mm，設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速為1000r/min，進給速度為500mm/min。 第3次側(cè)面精加工。

18、采用分層切削，每層切削深度為1mm，設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速為1500r/min，進給速度為300mm/min。（二）公共項目設(shè)置1 進入加工模塊2 固定導(dǎo)航器3 設(shè)置安全高度4 設(shè)置毛坯注意：在Workpice節(jié)點創(chuàng)建的實心體毛坯對平面銑操作的創(chuàng)建沒有直接影響，不是操作的參數(shù)，僅僅是滿足最后驗證刀軌的需要。預(yù)先在建模界面下創(chuàng)建好180mmx 140mm x 30.5mm的半透明長方體作為毛坯。圖3-3半透明的長方體毛坯5 設(shè)置加工公差6創(chuàng)建刀具在【插入】工具欄上單擊【創(chuàng)建刀具】按鈕，系統(tǒng)彈出如圖3-4所示的“創(chuàng)建刀具”對話框，在“名稱”文本框中輸入“D16”，單擊對話框中的“確定”按鈕，系統(tǒng)彈出如圖3-

19、5所示的“銑刀-5參數(shù)”對話框，在“直徑”文本框 中輸入“ 16”，單擊對話框中的“確定”按鈕。（三）面銑削精加工1 .創(chuàng)建面銑削操作2. 指定面邊界3. 刀軌設(shè)置4. 設(shè)置進給和速度5. 生成刀軌6. 檢驗刀軌7. 后處理（四）平面銑粗加工1. 創(chuàng)建平面銑操作2. 指定幾何體 指定部件邊界指定毛坯邊界圖3-4 “創(chuàng)建刀具”對話框指定底面。圖3-5 “銃刀-5參數(shù)”對話框3. 刀軌設(shè)置切削模式。選擇“跟隨周邊”模式。40.0。，產(chǎn)步距。采用系統(tǒng)默認選項“ 刀具平直”、“平面直徑百分比”為切削層。切削參數(shù)。非切削移動。進給和速度。注意：使用“用戶定義”方式指定切削深度的“最大值”與“最小值” 生

20、的切削可以在指定值范圍內(nèi)進行分配，以使平面部分能最好地被切削。4. 生成刀軌5. 檢驗刀軌6. 后處理（五）側(cè)面精加工1. 復(fù)制平面銑粗加工操作2. 設(shè)置方法3. 設(shè)置切削模式4. 設(shè)置切削層5. 設(shè)置切削參數(shù)6. 設(shè)置進給和速度參數(shù)7. 生成刀軌8. 檢驗刀軌9. 后處理10. 保存文件五、實驗參考文獻1 吳明友編 UG NX 6.0中文版數(shù)控編程 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 2010年2 吳明友編 UG NX 6.0中文版數(shù)控銑削 沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出 版社 2010 年實驗三數(shù)控銃床平面銃削自動編程實驗報告班級姓名學(xué)號成績課程名稱暃二地二麓地一實驗項目性質(zhì)技能演 示綜 合設(shè) 計其他實驗名稱實驗

21、目的：實驗裝置：實驗主要步驟：實驗總結(jié):比較數(shù)控銃削手工編程與自動編程的優(yōu)缺點，并寫出你的認識和體會實驗四 數(shù)控銃床曲面銃削自動編程一、實驗?zāi)康模?）了解數(shù)控銑削的工藝分析方法與工藝設(shè)計；（2）熟悉公共項目的設(shè)置；（3）熟悉數(shù)控銑床曲面銑削加工刀具路徑的創(chuàng)建方法;（3）掌握后處理數(shù)控程序的自動生成方法。二、實驗裝置計算機，UG NX 6.0軟件。三、實驗性質(zhì)與實驗進行方式技能性實驗，必做。四、實驗內(nèi)容與步驟（一）零件工藝分析1 零件概述摩擦圓盤壓鑄模型腔模型立體圖如圖 4-1所示、零件圖如圖4-2所示，尺寸 范圍為I48mmx40mm,材料為H13。該零件由一個碗形的底部型腔和 5個凸 臺組成

22、。采用毛坯大小為 148mm x 8mm和140mm x 32mm的兩個圓柱體組 合而成的實體，毛坯外形已車削成型。圖4-1摩擦圓盤壓鑄模型腔模型立體圖2. 工藝分析工件坐標系原點設(shè)置。為方便進行對刀，將工件坐標系設(shè)置為X、丫在圓盤的中心處，Z在圓盤頂面，即模型的最高點處。加工工步分析。根據(jù)該零件的結(jié)構(gòu)，分以下 4步對該零件進行加工：1）第1步開粗。采用D12R0.4的圓鼻刀，考慮到刀具的切削負荷，所以每刀切削側(cè)向步距取8mm;采用分層切削，每層切削深度為0.3mm，設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速為2500r/min，進給速度為2200mm/min。2）第2步半精加工。采用D8R4的球刀，采用分層切削，每層切削

23、深度為 0.2mm，設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速為 3000mm/min，進給速度為2000mm/min。3）第3步精加工。采用D6R3的球刀，設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速為3500r/min，進給速 度為 1500mm/min。4）第4步清根加工。采用D2R1的球刀，設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速為5000r/min，進給 速度為 1000mm/min。j144-77圖4-2摩擦圓盤壓鑄模型腔模型零件圖（二）公共項目設(shè)置1 進入加工模塊2 固定導(dǎo)航器3 設(shè)置安全高度4 設(shè)置幾何體5 設(shè)置加工公差6 創(chuàng)建刀具如圖4-3所示的“創(chuàng)建刀具”對話框，選擇“類型”為“ mill_contour”（輪 廓銑），在“刀具子類型”下選擇“ MILL”（銑刀

24、）卅，在“名稱”文本框中輸 入“D12R0.4,單擊對話框中的“確定”按鈕，系統(tǒng)彈出如圖 4-4所示的“銑刀 -5參數(shù)”對話框，在“直徑”文本框中輸入“ 12”，在“底圓角半徑”文本框中 輸入“0.4”，在“長度”文本框中輸入“ 75”，在“刀刃長度”文本框中輸入“50”, 單擊對話框中的“確定”按鈕。同樣的方法創(chuàng)建 D8R4 D6R3 D2R1的球刀，在 “刀具子類型”下選擇“BALL_MILL（球刀）滋，3把刀的“長度”分別為60mm、50mm、50mm， 3把刀的“刀刃長度”分別為 14mm、12mm、5mm。圖4-3 “創(chuàng)建刀具”對話框圖4-4 “銃刀-5參數(shù)”對話框（三）粗加工1 創(chuàng)

25、建形腔銑操作2. 指定切削區(qū)域3. 刀軌設(shè)置4. 生成刀軌5. 檢驗刀軌6. 后處理（四）半精加工1. 創(chuàng)建深度加工輪廓操作2. 指定切削區(qū)域3. 刀軌設(shè)置4生成刀軌5檢驗刀軌6后處理五、實驗參考文獻1 吳明友編 UG NX 6.0中文版數(shù)控編程 2010年北京：化學(xué)工業(yè)出版社沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出2 吳明友編 UG NX 6.0中文版數(shù)控銑削 版社 2010 年實驗四數(shù)控銃床曲面銃削自動編程實驗報告班級姓名學(xué)號成績課程名稱暃二地二麓地一實驗項目性質(zhì)技能演 示綜 合設(shè) 計其他實驗名稱實驗?zāi)康模簩嶒炑b置：實驗主要步驟：實驗總結(jié):請比較數(shù)控銃床平面銃削、鉆削和曲面銃自動編程公共項設(shè)置和刀路創(chuàng)建的 異同之處。實驗五數(shù)控車床加工自動編程一、實驗?zāi)康?1) 了解數(shù)控車削的工藝分析方法與工藝設(shè)計；(3) 熟悉公共項目的設(shè)置；(2) 熟悉工件外圓粗精加工刀具路徑的設(shè)定；二、實驗裝置計算機，UG NX6.0軟件。三、實驗性質(zhì)與實驗進行方式技能性實驗，必做。四、實驗內(nèi)容與步驟分析圖紙如圖5-1所示零件圖是一個典型的復(fù)雜軸類零件，本實驗只創(chuàng)建外圓粗車加工、外圓精車加工的刀具路徑和及其數(shù)控車床加工程序的自動生成。零件的尺寸范圍為 100mrK 100mm毛坯采用大小為 105mrK 120mm勺棒料。0S 154?十卜圖5-1車削數(shù)控編程綜合實例零件(二) 確定加工工藝首先進行端面車削加工，再進行外圓粗