《數(shù)控技術(shù)》實驗指導(dǎo)書

1、實驗一：數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)原理一、實驗?zāi)康?1熟悉西門子802S/C baseli ne 系統(tǒng)的接口布局和各接口的含義;2、熟悉多功能車床 MJ460的機械結(jié)構(gòu)。二、實驗內(nèi)容:（一）西門子802S/C baseline 系統(tǒng)的系統(tǒng)接口布局1系統(tǒng)接口布局31 MAIER 1K SOJS base line 系統(tǒng)接U2 斗 YDCi&lfXIft離甦SffFf KX20XIQXIG6XIG4IK©XlOeXlOOX3DLX：£00'：I!2、各接口的作用電源端子X1系統(tǒng)工作電源為直流 24V電源，接線端子為 XI。«子號信號名（說明,1IRE保護她20V3

2、P24!直 S 24 1通訊接口 RS232X2在使用外部PC/PG與西門子802S/C baseline進行數(shù)據(jù)通信或編寫PLC程序時，使用RS232 接口。£/C hast HuePCPl：芯D爭描頭GH602 £4 bAu: Une編碼器接口 X3X6編碼器接口 X3、X4和X5為SUB D15芯孔插座，僅用于西門子802S/C baseline。編碼器接口 X6也是SUB D15芯孔插座，在802C baseline 中作為編碼器4接口，在802S baseline中作為主軸編碼器接口使用。X3X6接口引腳分配均相同。引腳信號：1說明引擲信號說明1E .C .i1電

3、雖輸出2EpC .11 'i1. ICF輸人檻號3n.亡.i11】輸人信號4電壓IS詳12輸人供號5n.c.13輸人花號eFSEX：電壓輸ft】斗U輸/k信號1X電壓fSU15A輸人価g-ft驅(qū)動器接口 X7驅(qū)動器接口 X7為SUB D50芯針插座，西門子802S baseline 和802C baseline 中X7 接口的引腳分配不一樣。®動器接n：（亍引分s（在SIX諫四代«02S base'引W信號說明引卿1信號說s引腳1說明Jn.c. !囲,EAB.E10341n.c. 1r匚1C.c.19XABLri 5a3S- J11H rue 12015；e

4、rE2e364AGSD4i囲057A04AQ6Pl LSI0 12： 1埔VQ:用*IP；t51 X亠enlRl廠1)rRi 10 J7 nptissj0 11典M 1pH40pT LS208DIR2 K'0 11 25VO 141 I101R20 i 9耳0 1' 26ENaBLIG42 '1C&IR30I 270431 DiR3> .】：PLLS4 irQ2B虞血!LEJ344j PbrS412DTR<K029EKBLEJ 戈c45DIRq1 m30 1me*Ufi】r .c.LL14 'n心31(1-C-4?lUC.11 ISn.c&#

5、187;n 481 n .c1L .33I1I.C*49n.'C *|堺SEQ 1 KJ 150SE畀2躺動器張口燈引腳分配e在SiWULRIK 802'； ba$e line +)引腳信號1說明引韻I信號說明13IW信號說明J18n*c.0 134址M2ISmQ,3-A023AO320n,c.01 35廻畑4崛VD421gc.Q 137ACX1Atl an.c.023HVO38n.G0L Qn,c.023VO39n.c»'0了24yVO40n.e.0efi.C-n '25MVO41rt.c.D9n.c. e 1苗ri -C Xc42Ti.c.GIOn

6、.c.0>7r . c.'043r .c.011in.r.1 0 11 n.c.044me.&121 n.c.1 0045n,<亠0fan -C *130L gj11n X*uSMl-fai n.c.sp：t. y15SE2.T32i n,.c.-壯3E.2"IRSE.f331 msSE3.2*IT陰* 1'1 KI-1SOSt4.2*K 1引腳i信號說明mi腳IS號說陰1AItTttiv+U +J1 pGXD ii地2-Al-TfeiL和-7A?+T輪工川+2hl+苗疑】F和十酉血-手輪rm -ffl-1 13i-平鴕1B相-g手輸21 h1珊i

7、 + 5Vdc101畑手輪2高速輸入接口 X20通過接線端子X20可以連接3個接近開關(guān)，僅用于西門子SEl/lQ- SELl/3/：指伺服軸 xA/ZffifU： SE43/4.2：指伺服主軸使能.手輪接口 X10通過手輪接口 X10可以在外部連接兩個手輪。X10有10個接線端子，引腳見表。號信號說明1腳號信號說明*EDY!SML，2K血2!-1B3 G1:X軸卷考點脈沖air H4】1軸翁老A牀神9fh©j1.lllji2刑拳號點沖:f)24 T 地802S baseline。指：< 業(yè)如用維屯曙的w牛便離觸點乂注誓苓點脈沖來n接追卄尺B乂F型h胃效電平為2型丁； NC 0!

8、能右，蟲部使號 墨電器觸點用合，也就是說使能 <和使能乙2護通r數(shù)字輸入/輸出接口 X100X105 , X200和X201 共有48個數(shù)字輸入和16個數(shù)字輸出接線端子。&宰ftdift口 larwAioi 引91 知E引腳f 序號時號)«00 地ti1JX2O1I 1纏址11L卜2輸出Q QJ)q ：，013輸出Q oaQ 1,1斗n 0.£Q I .i旨i1施出Q 63y 1.3ri CMQ i.41輜出Q Xai輔出gAq i.sQ a?1Lq"10511 11 ?i«nc廠Xl i OO iXI,01 i X102 ；1 K1<

9、;53 'XI04 I1 1梅11說昭_le址,地址瞳址1I地址I地 11 r憲- 1g1XL ro1 2上I 9” 31 4 .QI 1輸入 fki I1 Kl3 2.1I 3.LE 4J丄軸入4 1 6.211魚衛(wèi)r 3.2* J " r w-r昌愉AJ 0.3；i.31 2/1J *川1】衛(wèi)e 1L輸人r1 O.d1 KI1厶才III 乳 4_I 4.4I71»人1:Z1 KSt 2,51511 »A 1(O.1 k61 2用jIr 1山L»人I G.7L t-711 S.T:4-7 1rLft寧搭幾按a xioo - Kite引«

10、;弁處農(nóng)申ffl矽的»屯半?JlS-3(JVir. Rfft澆為2d. BtgF為心-Ek.j sT 3AI ZX1OS ft址)3,；"匕慮中（TJ的為電半為:hvdc.仇只»電3W門快程W時幾（二）多功能車床MJ460的機械結(jié)構(gòu) 1主軸箱 主軸箱結(jié)構(gòu)：由主軸箱體、主軸、主軸軸承、主軸軸承用調(diào)整螺母、位置編碼器及皮 帶等組成； 主軸：采用兩點式支承結(jié)構(gòu)，適合高轉(zhuǎn)速的需要，具有較高的剛度。主軸軸承采用德國高級油脂潤滑，依靠非接觸式的迷宮圈密封，只要潤滑不被破壞，能可靠的保證10年以上潤滑不失效。'ill J1 出” rV7'5'啟回轉(zhuǎn)油缸通

11、過接套用高強度螺釘固定在油缸活塞向卡盤方向移，卡爪夾緊工件。2、液壓卡盤液壓卡盤用六個高強度螺釘固定在主軸前端，主軸后端，卡盤的卡緊、松開動作由回轉(zhuǎn)油缸通過一根拉桿來驅(qū)動。 動（推），通過卡盤上的禊形機構(gòu)，卡爪松開工件。反之（拉）y /I3、伺服進給軸拖板通過Z軸伺服電機驅(qū)動滾珠絲杠帶動而實現(xiàn)沿床身導(dǎo)軌在Z方向上的移動。刀架裝在滑板上，通過 X軸伺服電機驅(qū)動滾珠絲杠，使刀架沿拖板刀軌在X方向上移動。伺服電機與滾珠絲杠間通過柔性聯(lián)軸節(jié)直接相連，不但降低了快速移動時的噪音而且 大大提高了伺服進給的精度和剛度。另外，X、Z軸的位置環(huán)、速度環(huán)反饋元件為增量式脈沖編碼器，安裝在電機內(nèi)部與電 機同軸，為半

12、閉環(huán)控制。LQ h f-=. . 4 -1、j亦總鈕打二"比.亠 -坤一ri.I 卩4、刀架具有分度和邏輯轉(zhuǎn)向的功能（轉(zhuǎn)塔刀架）。刀盤的抬起、鎖緊為液壓驅(qū)動，刀盤的定位依靠一對精度寬齒型齒盤實現(xiàn)。當(dāng)?shù)都芙邮艿椒侄戎噶詈?，刀架油缸活塞通過液壓的推動，刀盤就抬起，同時定位齒 盤脫開，刀架主軸后端的一個接近開關(guān)同時有ON狀態(tài)轉(zhuǎn)換成OFF，從此時延時150毫秒后,力矩電機轉(zhuǎn)動，通過減速箱減速后，撥動分度（馬氏）槽盤，帶動主軸進行分度動作。刀盤是否分度到位？由安裝在與力矩電機同一軸線上的一個計數(shù)凸輪和安裝在刀架主 軸后端的編碼凸輪通過一組接近開關(guān)在與指令代碼比較后確認(rèn)。5、尾座套筒的前進速度由

13、液外裝式活頂尖。尾座的推力大小由控制尾座壓力的減壓閥來調(diào)整，壓系統(tǒng)上的單向調(diào)速閥調(diào)整。:一 :felI Ir如-+_JJ - - :;nT：i三、實驗報告1、實驗名稱2、實驗?zāi)康?、實驗內(nèi)容4、實驗設(shè)備5、實驗原理802S/C baseli ne系統(tǒng)的各接口的含6、思考題：實驗結(jié)束后，用簡明的語言將西門子 義和多功能車床MJ460的機械結(jié)構(gòu)寫在實驗報告上。實驗二：數(shù)控車床編程與加工一、 實驗?zāi)康?、掌握手工編程的步驟；2、掌握車削加工的步驟；3、掌握數(shù)控車床加工仿真系統(tǒng)的操作流程；4、了解數(shù)控車床綜合加工工藝，掌握直線、圓弧、螺紋、復(fù)合循環(huán)、刀偏及半徑補償 等編程指令，提高綜合運用能力。實驗儀

14、器與設(shè)備1、圖形工作站(計算機)；2、數(shù)控加工仿真軟件。 實驗原理及主要知識點數(shù)控車床的編程特點：1、在一個程序段中，根據(jù)圖樣上標(biāo)注的尺寸，可以采用絕對值編程、增量值編程或 U、 W 表示增量坐標(biāo)。數(shù)控程序手工編制的主要內(nèi)容有： 分析零件圖紙， 進行工藝處理和數(shù)值計算， 編寫零件 加工程序、校對程序及首件試切。數(shù)控車床具有廣泛的加工性能，可自動完成內(nèi)外圓柱面、 圓錐面、成形表面、螺紋和端面等工序的切削加工，并能進行車槽、鉆孔、擴孔、鉸孔等加 工。數(shù)控車床主要用于加工軸類和盤類等回轉(zhuǎn)體零件， 特別適合于復(fù)雜形狀回轉(zhuǎn)類零件的加 工。者混合編程。大多數(shù)數(shù)控車床用X、Z 表示絕對坐標(biāo)，用Z 向的一半。

15、 一個表面往往需要進行多次 就會增加編程的工作量。 為了簡化 車端面和車螺紋等不同形式的2、數(shù)控車床的編程有直徑、半徑兩種方法。3、為提高工件的徑向尺寸精度， X 向的脈沖當(dāng)量取4、數(shù)控車床上的工件毛坯大多為圓棒料，加工余量較大， 反復(fù)的加工， 如果對每個加工循環(huán)都編寫若干個程序段， 加工程序， 一般情況下， 數(shù)控車床的數(shù)控裝置中都有車外圓、 循環(huán)功能，可進行多次重復(fù)循環(huán)切削。1-1 所示。( 1)外徑、內(nèi)徑粗加工循環(huán)指令 G71 它適用于圓柱毛坯料粗車外徑和圓筒毛坯料粗車內(nèi)徑，如圖指令格式：G71 U ( Ad) R (e)G71 P (ns) Q (nf) U (Au) W (Aw) F

16、(f) S (s) T (t) 其中，Ad背吃刀量(沿垂直軸線方向即AA方向)；e 退刀量； ns 循環(huán)程序中第一個程序段的順序號； nf 循環(huán)程序中最后一個程序段的順序號； A u徑向(X軸方向)的精車余量(直徑值)， A w軸向(Z軸方向)的精車余量；f、S、t F、S、T 代碼。注意：nsf nf程序段中即使指令了 F、S、T功能，對粗車循環(huán)也無效。 當(dāng)上述程序指令的是工件內(nèi)徑輪廓時， G71 就自動成為內(nèi)徑粗車循環(huán)， 此時徑向精車留 量Au應(yīng)指定為負(fù)值。G71只能完成外徑或內(nèi)徑粗車。圖 2-2 固定形狀粗車循環(huán) G73圖 2-1 內(nèi)、外徑粗車循環(huán) G71( 2)固定形狀粗車循環(huán) G73

17、它適用于毛坯輪廓形狀與零件輪廓形狀基本接近時的粗車。指令格式：G73 UG73 P 其中，(Ai W( Ak) R ( d)W ( Aw) F (f) S (s) T (t);s、 t 與 G71 指令中相同； 半徑值) ；ns)Q( nf)U ( Au ns、nf、 Au、 A w 、 f、 A i X 方向總退刀量 A k Z 方向總退刀量； d 粗切循環(huán)次數(shù)。( 3)精車循環(huán) G70當(dāng)用 G71 、G72、G73 粗車工件后，必須用 G70 來指定精車循環(huán)，切除粗加工中留下的 余量。在精車循環(huán) G70狀態(tài)下，nsf nf程序中指定的F、S、T有效；當(dāng)nsnf程序中不指 定的 F、 S、

18、T 時，粗車循環(huán)中指定的 F、 S、 T 有效。指令格式： G70 P( ns) Q( nf )其中，ns指定精車循環(huán)的第一個程序段的順序號；nf 指定精車循環(huán)的最后 一個程序段的順序號。(4)螺紋切削循環(huán)G92b)為圓柱螺紋循環(huán)。刀具從循環(huán)點開始，按A。圖中虛線表示按 R快速移動，實線表示X、Z為螺紋終點(C點)的坐標(biāo)值；U、W為螺紋終點坐R為錐螺紋起點和終點的半徑差。加工圓柱螺紋時 R為零,該指令可以完成一個螺紋段的全部加工任務(wù)。圖螺紋切削循環(huán)G92為簡單螺紋循環(huán)，該指令可切削錐螺紋和圓柱螺紋。 指令格式：G92 X ( U)_ Z ( W)_ R_ F_ 式中F為螺紋導(dǎo)程。如圖1-3所示

19、，a)為圓錐螺紋循環(huán)，B、C、D進行自動循環(huán)，最后又回到循環(huán)起點 按F指定的工作進給速度移動。標(biāo)相對于螺紋起點的增量坐標(biāo)，可省略。G76(5)螺紋切削復(fù)合循環(huán)指令ft紋小栓m2刃軌刀一a1-4所示為螺紋走刀路線及進刀方式。b)進刀方式圖2-4螺紋切削復(fù)合循環(huán)指令 G76指令格式：G76 P ( m) (r) ( a) Q (Admin) R (d);G76 X ( U)_ Z (W)_ R (i) P ( k) Q ( ) F (f);其中，m精加工重復(fù)次數(shù)；r 倒角量； a 刀尖角；dmin最小切入量；d精加工余量；X ( U)_ Z (W) 一一終點坐標(biāo)；i為負(fù)，反之i 螺紋部分半徑之差，

20、即螺紋切削起始點與切削終點的半徑差。加工圓柱螺 紋時，i = 0。加工圓錐螺紋時，當(dāng) X向切削起始點坐標(biāo)小于切削終點坐標(biāo)時， 為正。k螺牙的高度(X軸方向的半徑值)； d 一刀切入量(X軸方向的半徑值); f 螺紋導(dǎo)程。切削力比較大， 刀刃磨損 因此一般多用于小螺距注1 : G92與G76的比較：G92螺紋切削循環(huán)采用直進式進刀方式，由于刀具兩側(cè)刃同時切削工件，而且排屑困難，兩切削刃容易磨損。在切削螺距大的螺紋時，由于切削深度較大， 較快，從而造成螺紋中徑加工誤差。但由于其加工的牙形精度較高，高精度的加工。由于刀刃在加工過程中易磨損，因此在加工中要經(jīng)常測量。G76螺紋切削循環(huán)采用斜進式進刀方式

21、，由于刀具單刃切削工件，刀刃容易損傷和磨損，使加工的螺紋面不直，刀尖角發(fā)生變化，而造成牙形精度較差。但由于其為單刃切削，刀具負(fù)載小，易排屑，并且切削深度為遞減式，因此，此加工方法一般用于大螺距低精度的螺紋加工。如果需要加工高精度、大螺距的螺紋，則可采用G92、G76混用的辦法，即先用 G76完成粗加工，再用 G92完成精加工。需要注意的是粗、精加工時的起刀點要相同，以防止 螺紋亂扣。注2 :常用螺紋切削的進給次數(shù)與吃刀量表2-1常用螺紋切削的進給次數(shù)與吃刀量(米制螺紋)米制螺紋(直徑值,單位：mm) 牙深：0.6495 >P螺距(P)1.01.52.02.53.03.54.0牙深0.64

22、90.9741.2991.6241.9492.2732.5981次0.70.80.91.01.21.51.5背2次0.40.60.60.70.70.70.8吃3次0.20.40.60.60.60.60.6刀量4次0.160.40.40.40.60.6及5次0.10.40.40.40.4切6次0.150.40.40.4削7次0.20.20.4次8次0.150.3數(shù)9次0.2（6）編程時，常認(rèn)為車刀刀尖是一個點， 而實際上為了提高刀具壽命和工件表面質(zhì)量， 車刀刀尖常磨成一個半徑不大的圓弧，因此為提高工件的加工精度，當(dāng)編制圓頭刀程序時， 需要對刀具半徑進行補償。數(shù)控車床的數(shù)控裝置中都有刀具補償功能。

23、在加工過程中，對刀具位置的變化、刀具幾何形狀的變化及刀尖的圓弧半徑的變化，都無需更改加工程序，只要將變化的尺寸或圓弧半徑輸入到存儲器中，刀具便能自動進行補償（G41、G42）。數(shù)控車床中的刀具補償包括刀具位置補償和刀尖圓弧半徑補償。刀補指令用T代碼表示。常用T代碼格式為：TXXXX,即T后可跟4位數(shù)，其中前兩位表示刀具號，后兩位表 示刀具補償號。當(dāng)補償號為0或00時，表示不進行補償或取消刀具補償。編程時一般習(xí)慣于刀具號和刀具補償號相同。1）刀具位置補償（刀具長度補償、刀具偏置、刀具偏移）刀具位置補償主要應(yīng)用在以下幾種情況中。 當(dāng)用用多把刀具加工時，只需要對一把基準(zhǔn)刀，其余刀具可利用刀具補償功能

24、，將其與基準(zhǔn)刀尖之間的位置偏差，都偏置到同一個基準(zhǔn)點上。 刀具在加工過程中都會有不同程度的磨損，這時的刀尖位置與磨損前的刀尖位置存在偏差，必然產(chǎn)生加工誤差。這種情況不需要對工件重新編程，只需要利用刀具補償功能輸入相應(yīng)的參數(shù)即可。 對同一把刀來說，當(dāng)?shù)毒咧啬ズ笤侔阉惭b在原來的位置時，會產(chǎn)生安裝誤差。這種情況也可以通過刀具位置補償功能來修正安裝位置誤差。刀具位置補償實施的關(guān)鍵是測出每把刀具的位置補償量，并輸入到數(shù)控系統(tǒng)中。對刀方法主要有手動試切對刀、手動靠近對刀、半自動對刀、用對刀儀對刀、自動對刀等，目前前 三種使用比較普遍。2）刀具半徑補償在編制數(shù)控車床加工程序時，通常將刀尖看作是一個點。 然

25、而，實際的刀具頭部是圓弧或近似圓弧，如圖1-5所示。a）假想刀尖b）實際刀尖圖2-5 圓頭刀刀尖常用的硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片的頭部都制成圓弧形，其圓弧半經(jīng)規(guī)格有 0.2、0.4、0.8、1.2、1.6等。對于有圓弧的實際刀頭，如果以假想的刀尖P來編程，數(shù)控系統(tǒng)控制 P點的運動軌跡，而切削時實際起作用的切削刃是圓弧的各切點，這必然會產(chǎn)生加工誤差。當(dāng)車圓柱面、車端面時，不會產(chǎn)生加工誤差；而當(dāng)車錐面和圓弧面時，產(chǎn)生了如圖1-6所示的加工誤差。事實上，數(shù)控車床用圓頭車刀加工時，只要兩軸同時運動，如用假想刀尖編程，就會產(chǎn)生誤差。而沿一個軸運動時，則不會產(chǎn)生誤差。工忡如工鞍求的紈a4 無7J貝補時荊軌遜圖2-

26、6刀尖圓弧半徑補償對加工精度的影響對于采用刀尖半徑補償?shù)募庸こ绦?，在工件加工之前，要把刀尖半徑補償?shù)挠嘘P(guān)數(shù)據(jù)輸入到刀補存儲器中，以便執(zhí)行加工程序時，數(shù)控系統(tǒng)對刀尖圓弧半徑所引起的誤差自動進行補償。為使系統(tǒng)能正確計算出刀具中心的實際運動軌跡，除要給出刀尖圓弧半徑R以外，還要給出刀具的理想刀尖位置號T。數(shù)控車削使用的刀具有很多種，不同類型的車刀其刀尖圓弧所處的位置不同，如圖1-7所示。刀尖方位參數(shù)共有8個（18）,當(dāng)使用刀尖圓弧中心編程時，可以選用 0或9。圖1-7a為后置刀架的數(shù)控車床假想刀尖的位置，圖1-7b為數(shù)控車床常用刀具的刀尖方位參數(shù)。a）后置刀架假想刀尖的位置¥h)常用車刀的

27、刀尖方位參數(shù) 數(shù)控車床假想刀尖的位置b)圖2-7i)3）刀具半徑補償?shù)闹噶钆c編程 將刀補參數(shù)輸入到 位置補償參數(shù)即可生效， 或G42指令時才可生效。Qa） G41補償b） G42補償圖2-8 刀具半徑補償G41刀具半徑左補償，即沿刀具運動方向看 刀具半徑補償，如圖1-8a所示。G42刀具半徑右補償，即沿刀具運動方向看 刀具半徑補償，如圖 2-8b所示。G40刀具半徑補償取消，使用該指令后，使（假設(shè)工件不動）（假設(shè)工件不動），刀具位于工件左側(cè)時的，刀具位于工件右側(cè)時的G41、G42指令失效。CNC裝置后，當(dāng)執(zhí)行到含有 T功能（如T0101）的程序段時，刀具 而刀具半徑補償參數(shù)則必須執(zhí)行到含有刀具半徑補償方向指令G41指令格式:G40刀具補償是一個過程，因此G41 , G42 , G40程序段中，必須有 G00或G01指G01 （或 G00） G41 X （ U）_ Z （W）_ F_ G01 （或 G00） G42 X （ U）_ Z （W）_ F_說明：令。G40、G41、G42不能重復(fù)使用，即在程序中前面有了G41或G42指令之后，不G40指令解除原補償狀態(tài)后，再使注意： 能再直接使用G41或G42指令。