數(shù)控加工編程實驗報告20230423修改

數(shù)控加工編程實驗報告班級：機制092班姓名：糜旺學號：20231064（一）課程簡介《數(shù)控加工編程》以FANUC系統(tǒng)為例，介紹了各類常用數(shù)控機床的加工程序編制方法。全書共分七章，第一章為數(shù)控編程基礎知識，第二章為數(shù)控加工工藝處理，第三章為數(shù)控車床加工編程，第四章為數(shù)控銑床加工編程，第五章為加工中心的加工編程，第六章為線切割機床加工編程，第七章為自動編程系統(tǒng)概述。車床是主要用車刀對旋轉(zhuǎn)的工件進行車削加工的機床。在車床上還可用鉆頭、擴孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進行相應的加工。銑床是指主要用銑刀在工件上加工各種表面的機床。通常銑刀旋轉(zhuǎn)運動為主運動，工件(和)銑刀的移動為進給運動。它可以加工平面、溝槽，也可以加工各種曲面、齒輪等。銑床是用銑刀對工件進行銑削加工的機床。銑床除能銑削平面、溝槽、輪齒、螺紋和花鍵軸外，還能加工比較復雜的型面，效率較刨床高，在機械制造和修理部門得到廣泛應用。加工中心第一臺加工中心是1958年由美國卡尼-特雷克公司首先研制成功的。它在數(shù)控臥式鏜銑床的基礎上增加了自動換刀裝置，從而實現(xiàn)了工件一次裝夾后即可進行銑削、鉆削、鏜削、鉸削和攻絲等多種工序的集中加工。加工中心是帶有刀庫和自動換刀裝置的一種高度自動化的多功能數(shù)控機床。工件在加工中心上經(jīng)一次裝夾后，能對兩個以上的表面完成多種工序的加工，并且有多種換刀或選刀功能，從而使生產(chǎn)效率大大提高。加工中心按其加工工序分為鏜銑和車削兩大類，按控制軸數(shù)可分為三軸、四軸和五軸加工中心。線切割機床利用移動的金屬絲做移動電極，并在金屬絲與工件間通以脈沖電流，利用脈沖放電的腐蝕作用對工件進行切割加工的。自動編程它是利用計算機專用軟件來編制數(shù)控加工程序。編程人員只需根據(jù)零件圖樣的要求，使用數(shù)控語言，由計算機自動地進行數(shù)值計算及后置處理，編寫出零件加工程序單，加工程序通過直接通信的方式送入數(shù)控機床，指揮機床工作。自動編程使得一些計算繁瑣、手工編程困難或無法編出的程序能夠順利地完成。實現(xiàn)自動編程的CAM軟件常用的有UG，PROE，MASTERCAM，Powermill等，可以實現(xiàn)多軸聯(lián)動的自動編程并進行仿真模擬．（二）主要設備數(shù)控機床一般由輸入/輸出設備、CNC裝置、伺服單元、驅(qū)動裝置（或執(zhí)行機構(gòu)）可編程控制器及電氣控制裝置、輔助裝置、機床本體及測量裝置組成，如下圖所示為數(shù)控機床的組成框圖。其中除機床本體以外的部分統(tǒng)稱為CNC系統(tǒng)。1.各組成部分的作用：輸入/輸出裝置輸入裝置的作用是將載體上的數(shù)控代碼變成相應的電脈沖信號，傳送并存入數(shù)控裝置內(nèi)，一般為鍵盤。輸入裝置為顯示器，其作用是為數(shù)控系統(tǒng)通過顯示器為操作人員提供必要的信息，如正在編輯的程序、坐標值、報警信號等。因此，輸入/輸出裝置是機床數(shù)控系統(tǒng)和打操作人員進行信息交流、人機對話必須具備和必要的交互設備。數(shù)控裝置是計算機數(shù)控系統(tǒng)的核心，接收的是輸入裝置送來的脈沖信號；經(jīng)數(shù)控裝置的系統(tǒng)軟件或邏輯電路進行編譯、運算和邏輯處理后，輸出各種信號和指令，控制機床的各個部分，使其進行規(guī)定的、有序的動作。這些控制信號中最基本的信號是經(jīng)插補運算決定各坐標軸的進給速度、方向和位移指令，還有如主軸的變速、換向和啟停信號，刀具的指令信號，冷卻液、潤滑油啟停，工件和機床部件的松開、夾緊、分度工作臺轉(zhuǎn)位等輔助指令信號等。它主要包括微處理器（CPU）、存儲器、局部總線、外圍邏輯電路以及與CNC系統(tǒng)其它組成部分聯(lián)系的接。伺服單元接收來自數(shù)控裝置的速度和位移微弱指令放大成控制驅(qū)動裝置的大功率信號。它是數(shù)控裝置與機床本體的聯(lián)系環(huán)節(jié)。有開環(huán)系統(tǒng)、半閉環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)之分，驅(qū)動裝置把經(jīng)過放大的指令信號變?yōu)闄C械運動驅(qū)動機床工作臺，加工出符合要求的零件。與伺服單元相對應，驅(qū)動裝置有步進電動機、交流伺服電動機等。伺服單元和驅(qū)動裝置可合稱為伺服驅(qū)動系統(tǒng)，它是機床工作的動力裝置，是數(shù)控機床的重要組成部分，從某種意義上說，數(shù)控機床的功能主要取決于數(shù)控裝置，而數(shù)控機床的性能主要取決于伺服驅(qū)動系統(tǒng)。可編程控制器通過CNC和PLC的諧調(diào)配合來共同完成數(shù)控機床的控制，其中CNC主要完成與數(shù)字運算和管理等有關(guān)的功能如零件程序的編輯、插補運算、譯碼、位置伺服等。PLC主要完成與邏輯運算有關(guān)的一些動作而沒有軌跡上的具體要求，它主要接收CNC的控制代碼M、S、T等順序動作信息，對順序動作信息進行譯碼轉(zhuǎn)化成對應的控制信號，控制輔助單元完成相應的開關(guān)動作如工作的裝夾、刀具的更換、冷卻液的開關(guān)等一些輔助動作。它還可接收機床面板的指令，一方面直接控制機床的動作，另一方面將一部分指令送往數(shù)控裝置用于加工過程的控制。數(shù)控機床上的PLC一般分為兩類。一類是將CNC和PLC綜合起來即內(nèi)裝型PLC；另一類為獨立型PLC。機床本體數(shù)控機床的機械部件，包括主運動部件、進給運動部件和支承部件，是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行對象。2.工作原理用代碼化的數(shù)字信息將刀具移動的軌跡的信息記錄在程序介質(zhì)上，然后送入數(shù)控系統(tǒng)，以過譯碼、運算控制機床的刀具與工件的相對運動，從而加工出形狀、尺寸與精度符合要求的零件的一類機床即為數(shù)控機床。3.特點:數(shù)控機床的操作和監(jiān)控全部在這個數(shù)控單元中完成，它是數(shù)控機床的大腦。與普通機床相比，數(shù)控機床有如下特點：●加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量；●可進行多坐標的聯(lián)動，能加工形狀復雜的零件；●加工零件改變時，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準備時間；●機床本身的精度高、剛性大，可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)率高（一般為普通機床的3~5倍）；●機床自動化程度高，可以減輕勞動強度；●對操作人員的素質(zhì)要求較高，對維修人員的技術(shù)要求更高4.加工語言 分為ATL語言和NC語言。ATL語言由CAM軟件產(chǎn)生，用來描述刀具運行軌跡的一種說明性語言，并且可在CAM軟件里逐行進行加工仿真模擬。NC語言由后置處理器產(chǎn)生，是實際輸入機床的加工語言。NC程序也可以直接在數(shù)控機床上編寫。主要有G代碼（加工代碼），M代碼（輔助功能），T代碼（刀具），S,F（主軸轉(zhuǎn)速和切屑速度）等。5.分類●按工藝用途分類金屬切削類數(shù)控機床,包括數(shù)控車床,數(shù)控鉆床，數(shù)控銑床,數(shù)控磨床，數(shù)控鏜床發(fā)及加工中心.這些機床都有適用于單件、小批量和多品種和零件加工，具有很好的加工尺寸的一致性、很高的生產(chǎn)率和自動化程度，以及很高的設備柔性。金屬成型類數(shù)控機床；這類機床包括數(shù)控折彎機，數(shù)控組合沖床、數(shù)控彎管機、數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機等。數(shù)控特種加工機床；這類機床包括數(shù)控線（電極）切割機床、數(shù)控電火花加工機床、數(shù)控火焰切割機、數(shù)控激光切割機床、專用組合機床等。其他類型的數(shù)控設備；非加工設備采用數(shù)控技術(shù)，如自動裝配機、多坐標測量機、自動繪圖機和工業(yè)機器人等?！癜催\動方式分類點位控制點位控制數(shù)控機床的特點是機床的運動部件只能夠?qū)崿F(xiàn)從一個位置到另一個位置的精確運動，在運動和定位過程中不進行任何加工工序。如數(shù)控鉆床、數(shù)按坐標鏜床、數(shù)控焊機和數(shù)控彎管機等。直線控制點位直線控制的特點是機床的運動部件不僅要實現(xiàn)一個坐標位置到另一個位置的精確移動和定位，而且能實現(xiàn)平行于坐標軸的直線進給運動或控制兩個坐標軸實現(xiàn)斜線進給運動。輪廓控制輪廓控制數(shù)控機床的特點是機床的運動部件能夠?qū)崿F(xiàn)兩個坐標軸同時進行聯(lián)動控制。它不僅要求控制機床運動部件的起點與終點坐標位置，而且要求控制整個加工過程每一點的速度和位移量，即要求控制運動軌跡，將零件加工成在平面內(nèi)的直線、曲線或在空間的曲面。

點位控制系統(tǒng)直線控制系統(tǒng)輪廓控制系統(tǒng)●按控制方式分類開環(huán)控制即不帶位置反饋裝置的控制方式。指令進給脈沖

驅(qū)動電路

指令進給脈沖

驅(qū)動電路

步進電動機

傳動結(jié)構(gòu)

半閉環(huán)控制指在開環(huán)控制伺服電動機軸上裝有角位移檢測裝置，通過檢測伺服電動機的轉(zhuǎn)角間接地檢測出運動部件的位移反饋給數(shù)控裝置的比較器，與輸入的指令進行比較，用差值控制運動部件。閉環(huán)控制是在機床的最終的運動部件的相應位置直接直線或回轉(zhuǎn)式檢測裝置，將直接測量到的位移或角位移值反饋到數(shù)控裝置的比較器中與輸入指令移量進行比較，用差值控制運動部件，使運動部件嚴格按實際需要的位移量運動。●按數(shù)控制機床的性能分類經(jīng)濟型數(shù)控機床；中檔數(shù)控機床；高檔數(shù)控機床；●按所用數(shù)控裝置的構(gòu)成方式分類硬線數(shù)控系統(tǒng)；軟線數(shù)控系統(tǒng)；（三）實驗內(nèi)容⑴了解安全規(guī)范●沒有獲得工廠相關(guān)人員許可，活在其監(jiān)督下切勿隨便啟動或操作任何機器。●機器運轉(zhuǎn)中，切勿做清理，調(diào)整或修理等工作，機器停用時應該立即將動力開關(guān)關(guān)妥。●若有漏電應該立即關(guān)閉開關(guān)并報告工廠相關(guān)人員。●運轉(zhuǎn)中的機器切勿試圖用手或身體使其停止。●啟動機器前，應先檢查工作及刀具是否安裝牢固妥善?！竦孛鎽撾S時保持清潔，不可有油污留存地面，工具，零件，工作物?！癞攦蓚€人以上在一組工作時，切記只能有一個人單獨操作機器或者開關(guān)。●不穿寬松衣服，不蓄長發(fā)操作機器，長發(fā)需盤起并戴上帽子，不穿拖鞋，涼鞋或者短褲。⑵觀察數(shù)控機床數(shù)控車床CK0638數(shù)控車床刀架數(shù)控車床控制面板數(shù)控車床CJK6140A數(shù)控銑床XK200加工中心KVC800KVC800加工中心控制面板加工中心KVC800（3）坐標系Z軸的確定規(guī)定平行于機床主軸軸線的刀具運動為Z軸。對于沒有主軸的機床（如牛頭刨床），則去垂直于裝夾工件的工作臺的方向為Z軸方向。如果機床有幾個主軸，則選擇其中一個與裝夾工件的工作臺的主軸為主要主軸，并以他的方向作為Z軸方向。X軸的確定X軸為水平方向，且垂直于Z軸并平行于工件的裝夾平面。對于工件旋轉(zhuǎn)的機床（如車床，磨床等），取平行于橫向滑座的方向為X軸。Y軸的確定Y軸垂直于X,Z軸。當X,Z軸確定后，用右手笛卡爾坐標系確定Y軸方向。立式數(shù)控銑床坐標系數(shù)控車床坐標系右手直角笛卡爾坐標系（4）刀具●車刀●銑刀（5）機床夾具機床夾具是機床上用以裝夾工件（和引導刀具）的一種裝置。其作用是將工件定位，以使工件獲得相對于機床和刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。（6）步驟●上坯料將工件在三爪卡盤上裝夾好●上刀挑選好要使用的車刀，將車刀放置在刀架上，通過調(diào)整刀具的高度，是刀尖與坯料軸線重合，調(diào)整好之后固定刀具。●對刀采用手動試切對刀，具體的步驟為：1）回參考點操作采用ZERO或HOME（回參考點）方式進行回參考點的操作，建立機床坐標系。此時數(shù)控系統(tǒng)顯示器上將顯示刀架中心（對刀參考點）在機床坐標系中的當前位置的坐標值。2）試切對刀先用已選好的刀具將工件外圓表面車一刀，保持X向尺寸不變，Z向退刀，然后，停止主軸，測量工件外圓直徑D,根據(jù)不同的數(shù)控系統(tǒng)輸入刀具的X向刀具長度補償。再將工件端面車一刀，z向尺寸不變，X向退刀，根據(jù)不同的數(shù)控系統(tǒng)輸入刀具的z向刀具長度補償。3）建立工件坐標系程序運行時刀具添加相應對刀時的補償值,刀具即處于編程的坐標系,工件坐標系即建立?！窬幊谈鶕?jù)加工圖編程，并輸入到車床中?！窦庸ぽ斎氤绦蛲瓿芍?，運行程序，車床工作，開始加工。（7）零件圖及其加工程序數(shù)控加工程序如下：程序段號程序內(nèi)容N010T0101N020G00X100Z80N030S400M03N040X80Z1N050G72P80Q170U-0.4W0.4D1.2F150N060G00X100Z80N070G00G42X80Z1N080Z-73N090G01X54Z-52F80N100Z-42N110G02U-14W7R7N120G01X40N130Z-25N140G03U-10W5R5N150Z-2N160U-6W3N170G00X50N180G40X100Z80N1900M05N200M30（四）實驗小結(jié)（1）數(shù)控機床與普通機床相比，增加了功能，提高了效率，簡化了機械結(jié)構(gòu)。其性能對比如表所示。數(shù)控機床與普通機床的相比主要性能數(shù)控機床普通機床對異形復雜零件的加工性適宜不適宜對加工精度的保證性易保證較困難對精度補償和優(yōu)化控制能實現(xiàn)不能實現(xiàn)對加工質(zhì)量的穩(wěn)定性穩(wěn)定不穩(wěn)定對加工對象