2023年数控加工编程实验报告.pdf

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1、数 控 加 工 编 程 实 验 报 告 班 级：机 制 092班 姓 名：糜 旺 学 号：2 0 2 3 1064(-)课 程 简 介 数 控 加 工 编 程 以 FANUC系 统 为 例，介 绍 了 各 类 常 用 数 控 机 床 的 加 工 程 序 编 制 方 法。全 书 共 分 七 章,第 一 章 为 数 控 编 程 基 础 知 识,第 二 章 为 数 控 加 工 工 艺 解 决,第 三 章 为 数 控 车 床 加 工 编 程，第 四 章 为 数 控 铳 床 加 工 编 程，第 五 章 为 加 工 中 心 的 加 工 编 程，第 六 章 为 线 切 割 机 床 加 工 编 程,第 七 章

2、 为 自 动 编 程 系 统 概 述。车 床 是 重 要 用 车 刀 对 旋 转 的 工 件 进 行 车 削 加 工 的 机 床。在 车 床 上 还 可 用 钻 头、扩 孔 钻、较 刀、丝 锥、板 牙 和 滚 花 工 具 等 进 行 相 应 的 加 工。铳 床 是 指 重 要 用 铳 刀 在 工 件 上 加 工 各 种 表 面 的 机 床。通 常 铳 刀 旋 转 运 动 为 主 运 动，工 件(和)铳 刀 的 移 动 为 进 给 运 动。它 可 以 加 工 平 面、沟 槽，也 可 以 加 工 各 种 曲 面、齿 轮 等。铳 床 是 用 铳 刀 对 工 件 进 行 铳 削 加 工 的 机 床。铳

3、 床 除 能 铳 削 平 面、沟 槽、轮 齿、螺 纹 和 花 键 轴 外，还 能 加 工 比 较 复 杂 的 型 面，效 率 较 刨 床 高，在 机 械 制 造 和 修 理 部 门 得 到 广 泛 应 用。加 工 中 心 第 一 台 加 工 中 心 是 19 5 8 年 由 美 国 卡 尼-特 雷 克 公 司 一 方 面 研 制 成 功 的。它 在 数 控 卧 式 链 铳 床 的 基 础 上 增 长 了 自 动 换 刀 装 置,从 而 实 现 了 工 件 一 次 装 夹 后 即 可 进 行 铳 削、钻 削、镶 削、较 削 和 攻 丝 等 多 种 工 序 的 集 中 加 工。加 工 中 心 是

4、带 有 刀 库 和 自 动 换 刀 装 置 的 一 种 高 度 自 动 化 的 多 功 能 数 控 机 床。工 件 在 加 工 中 心 上 经 一 次 装 夹 后,能 对 两 个 以 上 的 表 面 完 毕 多 种 工 序 的 加 工,并 且 有 多 种 换 刀 或 选 刀 功 能，从 而 使 生 产 效 率 大 大 提 高。加 工 中 心 按 其 加 工 工 序 分 为 镇 铳 和 车 削 两 大 类,按 控 制 轴 数 可 分 为 三 轴、四 轴 和 五 轴 加 工 中 心。线 切 割 机 床 运 用 移 动 的 金 属 丝 做 移 动 电 极，并 在 金 属 丝 与 工 件 间 通 以

5、脉 冲 电 流，运 用 脉 冲 放 电 的 腐 蚀 作 用 对 工 件 进 行 切 割 加 工 的。自 动 编 程 它 是 运 用 计 算 机 专 用 软 件 来 编 制 数 控 加 工 程 序。编 程 人 员 只 需 根 据 零 件 图 样 的 规 定，使 用 数 控 语 言，由 计 算 机 自 动 地 进 行 数 值 计 算 及 后 置 解 决，编 写 出 零 件 加 工 程 序 单，加 工 程 序 通 过 直 接 通 信 的 方 式 送 入 数 控 机 床，指 挥 机 床 工 作。自 动 编 程 使 得 一 些 计 算 繁 琐、手 工 编 程 困 难 或 无 法 编 出 的 程 序 可

6、以 顺 利 地 完 毕。实 现 自 动 编 程 的 CAM软 件 常 用 的 有 U G,PROE,MASTER CAM,P o w e r m i l l等,可 以 实 现 多 轴 联 动 的 自 动 编 程 并 进 行 仿 真 模 拟.（二）重 要 设 备 数 控 机 床 一 般 由 输 入/输 出 设 备、C N C装 置、伺 服 单 元、驱 动 装 置（或 执 行 机 构）可 编 程 控 制 器 及 电 气 控 制 装 置、辅 助 装 置、机 床 本 体 及 测 量 装 置 组 成，如 下 图 所 示 为 数 控 机 床 的 组 成 框 图。其 中 除 机 床 本 体 以 外 的 部

7、分 统 称 为 CNC系 统。辅 助 装 盍 操 作 面 板 电 气 回 路 PLC.主 轴 伺 服 电 机 主 轴 驱 动 装 置 输 假 奢 出 CNC装 置 测 量 装 黄 进 给 伺 服 电 机 i生 给 躯 动 装 置 机 床 本 机 L 各 组 成 部 分 的 作 用:输 入/输 出 装 置 输 入 装 置 的 作 用 是 将 载 体 上 的 数 控 代 码 变 成 相 应 的 电 脉 冲 信 号，传 送 并存 入 数 控 装 置 内，一 般 为 键 盘。输 入 装 置 为 显 示 器,其 作 用 是 为 数 控 系 统 通 过 显 示 器 为 操 作 人 员 提 供 必 要 的

8、信 息,如 正 在 编 辑 的 程 序、坐 标 值、报 警 信 号 等。因 此，输 入/输 出 装 置 是 机 床 数 控 系 统 和 打 操 作 人 员 进 行 信 息 交 流、人 机 对 话 必 须 具 有 和 必 要 的 交 互 设 备。数 控 装 置 是 计 算 机 数 控 系 统 的 核 心，接 受 的 是 输 入 装 置 送 来 的 脉 冲 信 号;经 数 控 装 置 的 系 统 软 件 或 逻 辑 电 路 进 行 编 译、运 算 和 逻 辑 解 决 后，输 出 各 种 信 号 和 指 令，控 制 机 床 的 各 个 部 分，使 其 进 行 规 定 的、有 序 的 动 作。这 些

9、控 制 信 号 中 最 基 本 的 信 号 是 经 插 补 运 算 决 定 各 坐 标 轴 的 进 给 速 度、方 向 和 位 移 指 令，尚 有 如 主 轴 的 变 速、换 向 和 启 停 信 号，刀 具 的 指 令 信 号，冷 却 液、润 滑 油 启 停，工 件 和 机 床 部 件 的 松 开、夹 紧、分 度 工 作 台 转 位 等 辅 助 指 令 信 号 等。它 重 要 涉 及 微 解 决 器(C P U)、存 储 器、局 部 总 线、外 围 逻 辑 电 路 以 及 与 CNC系 统 其 它 组 成 部 分 联 系 的 接。伺 服 单 元 接 受 来 自 数 控 装 置 的 速 度 和

10、位 移 薄 弱 指 令 放 大 成 控 制 驱 动 装 置 的 大 功 率 信 号。它 是 数 控 装 置 与 机 床 本 体 的 联 系 环 节。有 开 环 系 统、半 闭 环 系 统 和 闭 环 系 统 之 分，驱 动 装 置 把 通 过 放 大 的 指 令 信 号 变 为 机 械 运 动 驱 动 机 床 工 作 台，加 工 出 符 合 规 定 的 零 件。与 伺 服 单 元 相 相 应，驱 动 装 置 有 步 进 电 动 机、交 流 伺 服 电 动 机 等。伺 服 单 元 和 驱 动 装 置 可 合 称 为 伺 服 驱 动 系 统，它 是 机 床 工 作 的 动 力 装 置，是 数 控

11、机 床 的 重 要 组 成 部 分，从 某 种 意 义 上 说,数 控 机 床 的 功 能 重 要 取 决 于 数 控 装 置,而 数 控 机 床 的 性 能 重 要 取 决 于 伺 服 驱 动 系 统。可 编 程 控 制 器 通 过 C N C和 P L C的 谐 调 配 合 来 共 同 完 毕 数 控 机 床 的 控 制，其 中 C N C 重 要 完 毕 与 数 字 运 算 和 管 理 等 有 关 的 功 能 如 零 件 程 序 的 编 辑、插 补 运 算、译 码、位 置 伺 服 等。P L C 重 要 完 毕 与 逻 辑 运 算 有 关 的 一 些 动 作 而 没 有 轨 迹 上 的

12、具 体 规 定，它 重 要 接 受 C N C的 控 制 代 码 M、S、T 等 顺 序 动 作 信 息，对 顺 序 动 作 信 息 进 行 译 码 转 化 成 相 应 的 控 制 信 号，控 制 辅 助 单 元 完 毕 相 应 的 开 关 动 作 如 工 作 的 装 夹、刀 具 的 更 换、冷 却 液 的 开 关 等 一 些 辅 助 动 作。它 还 可 接 受 机 床 面 板 的 指 令，一 方 面 直 接 控 制 机 床 的 动 作,另 一 方 面 将 一 部 分 指 令 送 往 数 控 装 置 用 于 加 工 过 程 的 控 制。数 控 机 床 上 的 PLC 一 般 分 为 两 类。一

13、 类 是 将 C N C和 P L C 综 合 起 来 即 内 装 型 P L C；另 一 类 为 独 立 型 PLC。机 床 本 体 数 控 机 床 的 机 械 部 件,涉 及 主 运 动 部 件、进 给 运 动 部 件 和 支 承 部 件,是 数 控 系 统 的 执 行 对 象。2.工 作 原 理 用 代 码 化 的 数 字 信 息 将 刀 具 移 动 的 轨 迹 的 信 息 记 录 在 程 序 介 质 上，然 后 送 入 数 控 系 统，以 过 译 码、运 算 控 制 机 床 的 刀 具 与 工 件 的 相 对 运 动，从 而 加 工 出 形 状、尺 寸 与 精 度 符 合 规 定 的

14、零 件 的 一 类 机 床 即 为 数 控 机 床。3.特 点：数 控 机 床 的 操 作 和 监 控 所 有 在 这 个 数 控 单 元 中 完 毕，它 是 数 控 机 床 的 大 脑.与 普 通 机 床 相 比，数 控 机 床 有 如 下 特 点：加 工 精 度 高,具 有 稳 定 的 加 工 质 量；可 进 行 多 坐 标 的 联 动，能 加 工 形 状 复 杂 的 零 件；加 工 零 件 改 变 时，一 般 只 需 要 更 改 数 控 程 序,可 节 省 生 产 准 备 时 间；机 床 自 身 的 精 度 高、刚 性 大，可 选 择 有 利 的 加 工 用 量，生 产 率 高（一 般

15、为 普 通 机 床 的 3 5倍）；机 床 自 动 化 限 度 高，可 以 减 轻 劳 动 强 度；对 操 作 人 员 的 素 质 规 定 较 高，对 维 修 人 员 的 技 术 规 定 更 高 4.加 工 语 言。分 为 ATL语 言 和 NC语 言。A T L语 言 由 CAM软 件 产 生,用 来 描 述 刀 具 运 营 轨 迹 的 一 种 说 明 性 语 言,并 且 可 在 CAM软 件 里 逐 行 进 行 加 工 仿 真 模 拟。NC语 言 由 后 置 解 决 器 产 生，是 实 际 输 入 机 床 的 加 工 语 言。NC程 序 也 可 以 直 接 在 数 控 机 床 上 编 写。

16、重 要 有 G代 码（加 工 代 码），M代 码（辅 助 功 能），T代 码（刀 具），S,F（主 轴 转 速 和切 屑 速 度）等。5.分 类 按 工 艺 用 途 分 类 金 属 切 削 类 数 控 机 床，涉 及 数 控 车 床，数 控 钻 床，数 控 铳 床，数 控 磨 床,数 控 镇 床 发 及 加 工 中 心.这 些 机 床 都 有 适 用 于 单 件、小 批 量 和 多 品 种 和 零 件 加 工,具 有 很 好 的 加 工 尺 寸 的 一 致 性、很 高 的 生 产 率 和 自 动 化 限 度，以 及 很 高 的 设 备 柔 性。金 属 成 型 类 数 控 机 床；这 类 机 床

17、 涉 及 数 控 折 弯 机,数 控 组 合 冲 床、数 控 弯 管 机、数 控 回 转 头 压 力 机 等。数 控 特 种 加 工 机 床：这 类 机 床 涉 及 数 控 线（电 极）切 割 机 床、数 控 电 火 花 加 工 机 床、数 控 火 焰 切 割 机、数 控 激 光 切 割 机 床、专 用 组 合 机 床 等。其 他 类 型 的 数 控 设 备;非 加 工 设 备 采 用 数 控 技 术，如 自 动 装 配 机、多 坐 标 测 量 机、自 动 绘 图 机 和 工 业 机 器 人 等。按 运 动 方 式 分 类 点 位 控 制 点 位 控 制 数 控 机 床 的 特 点 是 机 床

18、 的 运 动 部 件 只 可 以 实 现 从 一 个 位 置 到 另 一 个 位 置 的 精 确 运 动，在 运 动 和 定 位 过 程 中 不 进 行 任 何 加 工 工 序。如 数 控 钻 床、数 按 坐 标 键 床、数 控 焊 机 和 数 控 弯 管 机 等。直 线 控 制 点 位 直 线 控 制 的 特 点 是 机 床 的 运 动 部 件 不 仅 要 实 现 一 个 坐 标 位 置 到 另 一 个 位 置 的 精 确 移 动 和 定 位，并 且 能 实 现 平 行 于 坐 标 轴 的 直 线 进 给 运 动 或 控 制 两 个 坐 标 轴 实 现 斜 线 进 给 运 动。轮 廓 控 制

19、 轮 廓 控 制 数 控 机 床 的 特 点 是 机 床 的 运 动 部 件 可 以 实 现 两 个 坐 标 轴 同 时 进 行 联 动 控 制。它 不 仅 规 定 控 制 机 床 运 动 部 件 的 起 点 与 终 点 坐 标 位 置，并 且 规 定 控 制 整 个 加 工 过 程 每 一 点 的 速 度 和 位 移 量,即 规 定 控 制 运 动 轨 迹,将 零 件 加 工 成 在 平 面 内 的 直 线、曲 线 或 在 空 间 的 曲 面。0 O play rew 0 O play Q点 位 控 制 系 统 直 线 控 制 系 统 轮 廓 控 制 系 统 按 控 制 方 式 分 类 开

20、环 控 制 即 不 带 位 置 反 馈 装 置 的 控 制 方 式。指 令 进 给 脉 冲 驱 动 电 路 步 进 电 动 机 传 动 结 构 H工 作 台 半 闭 环 控 制 指 在 开 环 控 制 伺 服 电 动 机 轴 上 装 有 角 位 移 检 测 装 置,通 过 检 测 伺 服 电 动 机 的 转 角 间 接 地 检 测 出 运 动 部 件 的 位 移 反 馈 给 数 控 装 置 的 比 较 器,与 输 入 的 指 令 进 行 比 较,用 差 值 控 制 运 动 部 件。工 作 台 甚 动 机 构 伺 餐 电 动 机 指 令 位 置 丁 伺 服 放 大 速 度 调 节 位 置 调 节

21、 速 度 测 量 装 置 角 度 濯 量 装 置 闭 环 控 制 是 在 机 床 的 最 终 的 运 动 部 件 的 相 应 位 置 直 接 直 线 或 回 转 式 检 测 装 置，将 直 接 测 量 到 的 位 移 或 角 位 移 值 反 馈 到 数 控 装 置 的 比 较 器 中 与 输 入 指 令 移 量 进 行 比 较，用 差 值 控 位 置 调 节 伺 服 电 动 机 伺 服 放 大 速 度 调 节 指 令 位 置 制 运 动 部 件，使 运 动 部 件 严 格 按 实 际 需 要 的 位 移 量 运 动。按 数 控 制 机 床 的 性 能 分 类 传 动 机 构 速 度 测 量 装

22、 置 位 置 测 量 装 置 工 作 台 经 济 型 数 控 机 床；中 档 数 控 机 床；高 档 数 控 机 床;按 所 用 数 控 装 置 的 构 成 方 式 分 类 硬 线 数 控 系 统;软 线 数 控 系 统;（三）实 验 内 容 了 解 安 全 规 范 没 有 获 得 工 厂 相 关 人 员 许 可，活 在 其 监 督 下 切 勿 随 便 启 动 或 操 作 任 何 机 器。机 器 运 转 中,切 勿 做 清 理,调 整 或 修 理 等 工 作,机 器 停 用 时 应 当 立 即 将 动 力 开 关 关 妥。若 有 漏 电 应 当 立 即 关 闭 开 关 并 报 告 工 厂 相

23、关 人 员。运 转 中 的 机 器 切 勿 试 图 用 手 或 身 体 使 其 停 止。启 动 机 器 前,应 先 检 查 工 作 及 刀 具 是 否 安 装 牢 固 妥 善。地 面 应 当 随 时 保 持 清 洁,不 可 有 油 污 留 存 地 面,工 具，零 件,工 作 物。当 两 个 人 以 上 在 一 组 工 作 时，牢 记 只 能 有 一 个 人 单 独 操 作 机 器 或 者 开 关。不 穿 宽 松 衣 服，不 蓄 长 发 操 作 机 器，长 发 需 盘 起 并 戴 上 帽 子，不 穿 拖 鞋，凉 鞋 或 者 短 裤。观 测 数 控 机 床数 控 车 床 CK 0 63 8数 控

24、车 床 刀 架 数 控 车 床 控 制 面 板数 控 车 床 C JK 6 1 4 0A数 控 铳 床 XK 2 00加 工 中 心 KVC 80 0KVC 8 00加 工 中 心 控 制 面 板加 工 中 心 KVC 8 0 0（3）坐 标 系 Z 轴 的 拟 定 规 定 平 行 于 机 床 主 轴 轴 线 的 刀 具 运 动 为 Z 轴。对 于 没 有 主 轴 的 机 床（如 牛 头 刨 床），则 去 垂 直 于 装 夹 工 件 的 工 作 台 的 方 向 为 Z轴 方 向。假 如 机 床 有 几 个 主 轴，则 选 择 其 中 一 个 与 装 夹 工 件 的 工 作 台 的 主 轴 为

25、重 要 主 轴,并 以 他 的 方 向 作 为 Z 轴 方 向。X轴 的 拟 定 X 轴 为 水 平 方 向，且 垂 直 于 Z轴 并 平 行 于 工 件 的 装 夹 平 面。对 于 工 件 旋 转 的 机 床（如 车 床,磨 床 等），取 平 行 于 横 向 滑 座 的 方 向 为 X轴。Y轴 的 拟 定 Y 轴 垂 直 于 X,Z 轴。当 X,Z轴 拟 定 后，用 右 手 笛 卡 尔 坐 标 系 拟 定 Y轴 方 向。立 式 数 控 铳 床 坐 标 系 数 控 车 床 坐 标 系站 在 机 床 前 面-右 手 中 指 从 主 轴 进 给 方 向 指 出 右 手 直 角 笛 卡 尔 坐 标

26、系（4）刀 具 车 刀 LW1616R-06 外 螺 纹 车 刀1、可 转 位 端 铳 刀 大 进 给 立 铳 刀 AJX大 进 给 立 铳 刀 0A1622R-03 切 断 刀 铳 刀（5）机 床 夹 具 机 床 夹 具 是 机 床 上 用 以 装 夹 工 件（和 引 导 刀 具）的 一 种 装 置。其 作 用 是 将 工 件 定 位，以 使 工 件 获 得 相 对 于 机 床 和 刀 具 的 对 的 位 置,并 把 工 件 可 靠 地 夹 紧。（6）环 节 上 坯 料 将 工 件 在 三 爪 卡 盘 上 装 夹 好 上 刀 挑 选 好 要 使 用 的 车 刀,将 车 刀 放 置 在 刀 架

27、 上，通 过 调 整 刀 具 的 高 度,是 刀 尖 与 坯 料 轴 线 重 合，调 整 好 之 后 固 定 刀 具。对 刀 采 用 手 动 试 切 对 刀，具 体 的 环 节 为：1）回 参 考 点 操 作 采 用 ZE R 0 或 HOME（回 参 考 点）方 式 进 行 回 参 考 点 的 操 作，建 立 机 床 坐 标 系。此 时 数 控 系 统 显 示 器 上 将 显 示 刀 架 中 心（对 刀 参 考 点）在 机 床 坐 标 系 中 的当 前 位 置 的 坐 标 值。2)试 切 对 刀 先 用 已 选 好 的 刀 具 将 工 件 外 圆 表 面 车 一 刀，保 持 X 向 尺 寸

28、不 变，Z 向 退 刀,然 后，停 止 主 轴，测 量 工 件 外 圆 直 径 D,根 据 不 同 的 数 控 系 统 输 入 刀 具 的 X向 刀 具 长 度 补 偿。再 将 工 件 端 面 车 一 刀，z 向 尺 寸 不 变，X 向 退 刀，根 据 不 同 的 数 控 系 统 输 入 刀 具 的 z 向 刀 具 长 度 补 偿。3)建 立 工 件 坐 标 系 程 序 运 营 时 刀 具 添 加 相 应 对 刀 时 的 补 偿 值，刀 具 即 处 在 编 程 的 坐 标 系,工 件 坐 标 系 即 建 立。编 程 根 据 加 工 图 编 程,并 输 入 到 车 床 中。加 工 输 入 程 序

29、 完 毕 之 后，运 营 程 序，车 床 工 作，开 始 加 工。(7)零 件 图 及 其 加 工 程 序 数 控 加 工 程 序 如 下:程 序 段 号 程 序 内 容 N 0 10 T010 1N 0 2 0 G O O X100 Z 8 0N03 0 S40 0 M0 3N 0 40 X 80 Z1N050 G 7 2 P80 Q170 U-0.4 W 0.4 D 1.2 F 1 5 0N060 G O O X10 0 Z80N 0 7 0 GOO G4 2 X80 Z1N080 Z-73N 0 9 0 GO1 X 54 Z-52 F8 0N 1O O Z-4 2N 1 1 0 G O

30、2 U-14 W 7 R7N120 G 0 1 X4 0N13 0 Z-25N140 G03 U-10 W 5 R5N 1 50 Z-2N160 U-6 W 3N1 70 G O O X50N180 G4 0 XI 0 0 Z80N190 0 M 05N20 0 M 30(四)实 验 小 结(1)数 控 机 床 与 普 通 机 床 相 比,增 长 了 功 能，提 高 了 效 率，简 化 了 机 械 结 构。其 性 能 对 比 如 表 所 示。数 控 机 床 与 普 通 机 床 的 相 比 重 要 性 能 数 控 机 床 普 通 机 床 对 异 形 复 杂 零 件 的 加 工 性 适 宜 不 适

31、 宜 对 加 工 精 度 的 保 证 性 易 保 证 较 困 难 对 精 度 补 偿 和 优 化 控 制 能 实 现 不 能 实 现 对 加 工 质 量 的 稳 定 性 稳 定 不 稳 定 对 加 工 对 象 更 改 的 方 便 性 方 便 差 些 加 工 效 率 高 低 对 机 床 操 作 管 理 可 多 机 看 管 只 能 一 人 一 机 经 费 投 资 大 较 小 对 工 人 的 文 化 素 质 规 定 高 较 低(2)通 过 本 次 实 验，对 各 种 数 控 机 床 有 了 一 定 的 了 解，此 外 观 测 并 接 触 了 各 种 刀 具，对 学 习 其 他 学 科 提 供 了 不 少 帮 助。(3)通 过 实 验 后 的 实 验 报 告，总 结 了 本 课 程 的 重 点，对 该 课 程 有 一 个 整 体 的 了 解。（五）参 考 文 献 1 数 控 加 工 编 程.黄 康 美.上 海 交 通 大 学 出 版 社.2 0 2 3 2 数 控 加 工 工 艺 与 编 程.关 雄 飞.机 械 工 业 出 版 社.2 023 3 数 控 实 用 技 术.王 贵 明.机 械 工 业 出 版 社.2023注:刀 具 部 分 图 片 来 源 于 互 联 网，各 机 床 图 片 来 源 于 金 工 实 习 长 拍 摄。