多坐标数控机床实验报告.docx

专 业 实 验 报 告实验名称多坐标数控机床加工实验实验时间2012年 10 月 23日实验目的、实验内容、装置简图、实验过程及结果：一、实验目的 1、 了解CAD/CAM及数控加工的基本原理及方法；2、 熟悉网络化设计与制造的基本原理及方法；3、 掌握零件从CAD、CAM到数控加工的完整过程。二、 实验内容： 选用Mastercam 9.0和Pro/E4.0软件，实现一个复杂零件从计算机辅助设计到数控加工的完整过程，并完成实验报告。三 、实验过程： 1、 采用Pro/E4.0进行实体建模，然后将零件模型转化成Mastercam 9.0能读取的文件格式存盘（IGES格式）。 2、 采用10mm端铣刀粗加工，操作步骤为：MainMenu 用鼠标点击工具栏上的Cplane-Top ToolPaths surface Rough Pocket(挖槽加工方法) All Surfaces Done。3、 采用R3mm球头铣刀精加工，操作步骤为：MainMenu 用鼠标点击工具栏上的Cplane-Top Tool Paths surface Finish Parallel All Surfaces Done 进入精加工参数界面。考虑到木材的纤维方向，保证加工表面质量良好，精加工分两次进行，分别选用0和90度角交叉加工；加工路径如图1所示。 4、 进行加工仿真，仿真结果如图2所示。生成刀路源文件，并通过后置处理生成NC程序。5、 通过局域网和现场总线网将NC程序以DNC的方式传输到加工中心进行加工，加工装置如图3所示，完成复杂型面或型腔零件的加工。 四、 实验结果：利用TV5立式加工中心进行工件的加工，实际加工出来的工件和Mastercam仿真出来的工件模型一致。表明本次实验结果正确。 图1加工路径仿真 图2仿真结果 图3实验装置简图实验指导教师评语： 教师签名： 考查成绩（5级计分）学分0.5 年 月 日一、实验目的1、 了解CAD/CAM及数控加工的基本原理及方法；2、 熟悉网络化设计与制造的基本原理及方法；3、 掌握零件从CAD、CAM到数控加工的完整过程。二、实验内容选用Mastercam 9.0和Pro/E4.0等CAD软件，实现一个复杂零件从计算机辅助设计到数控加工的完整过程，并完成实验报告。三、实验条件及加工设备1、 系统硬件：高档微机1台；2、 系统软件：WindowsXP；3、 设计软件：Mastercam9.0和Pro/E4.0；4、 网络环境：Internet、局域网和现场总线网；5、 加工设备：-T10A钻削中心、TV5立式加工中心；6、 毛坯材料及尺寸：木材、长宽高（对应X、Y、Z方向）=120mm80mm40mm；以毛坯顶面中心点作为工件坐标系零点，高度方向最大切削深度不得超过30mm；7、 刀具：10mm端铣刀（型号为G120 221），R3mm球头铣刀（型号为Q120 211）。铣削用量建议：入刀速度为F100，正常走刀速度为F1000，10mm端铣刀的转速为1000rpm, R3mm球头铣刀转速为2000 rpm，刀具切深和步距自定，注意粗加工切深不能一步到位，应采取分层加工，否则刀具会因切削用量过大而损坏。表1 刀具参数表刀具名称刀具型号刀具直径夹持直径刀刃长刀具全长二齿端铣刀G120 22110mm10mm22mm72mm二齿球头铣刀Q120 2116mm6mm13mm57mm图1 TV5立式加工中心外观 图2 -T10A钻削加工中心外观四、 实验过程1. 建模：用Pro/E4.0进行实体建模，本实验所设计的三维实体是一个拨叉（如图3所示），存盘为. prt文件，并且导出IGES格式文件。设计时需要注意以下几点要求：毛坯尺寸为120mm80mm40mm；工件顶面中心点为原点(X0,Y0,Y0)；工件高度小于30mm，工件尺寸不应超出毛坯范围；数控加工时只提供10端铣刀和R3球头铣刀；孔或槽的尺寸应大于10mm；曲率半径应大于3mm。图3 拨叉实体造型2. 在Mastercam 9.0的MILL模块中导入IGES文件：启动MILL9 MainMenu File Converters IGES Readfile 选择IGES文件 打开 进入IGES Read Parameters 设置界面，确认File is in Metric unitsOk。点击彩线着色。将坐标原点移动到工件中心顶部位置。如图4所示。3. 工艺规划：通常为粗加工、清根、精加工，本次实验只安排粗加工、精加工。4. 画粗加工边界：用鼠标点击工具栏上的Cplane-Top和Gview-Top按钮 MainMenu Create Rectangle 1Points 输入矩形框尺寸为130mm90mm OK Origin MainMenu 点击工具栏上的Cplane-3D 和Gview-Isometric。图4 在MasterCAM中打开实体造型5. 设定毛坯：MainMenu ToolPaths Job setup 输入毛坯长X=110、宽Y=80、高Z=40 输入毛坯参考点坐标Stock Origin，若设计的的工件顶面中心点为X0Y0XZ0，则可设Stock Origin为X0Y0XZ2。如图5所示。图5 设定毛坯6. 产生粗加工刀轨，步骤如下：MainMenu 用鼠标点击工具栏上的Cplane-Top ToolPaths surface Rough Pocket(挖槽加工方法) All Surfaces Done，出现粗加工参数界面 在Tool Parameters 页面中的大空白区点击鼠标右键 Create New Tool 在 Tool Type 页面中选刀具类型(立铣刀为End Mill，球头铣刀为Spher Mill) 在 Tool Flat End Mill 页面中修改Diameter、Flute、Shoulder和Overall值 点击OK按钮 ，返回 Tool Parameters页面 修改 Len.(刀长补偿号，参考值为32) 、Feed Rate（参考值为1000）、 Plunge （参考值为100）、Retract（参考值为5000）、 Program#（参考值为1）、 Spindle（立铣刀参考值为1500，球头铣刀参考值为2000）、Coolant为OFF 切换到Surface Parameters 页面，根据模型确定Clearance (安全平面高度)、Retract（退刀平面高度）、FeedPlane（进给平面高度），以上三个参数均建议用绝对值Absolute 确定精加工余量 Stock to Leave（参考值为0.2 ） 切换到 Rough Pocket Parameters 页面，修改 Total tolerance 、Max StepDown、 Stepover 或Stepover Distance、复选Prompt for entry point和Rough (zigzag) 按 Cut depths 按钮、选择 Absolute 、修改Minimum Depth和Maxmum Depth 点击OK 按钮 按 Gap settings 按钮,复选Optimize cut order 点击OK 按钮 确定 选择第5步画的画粗加工边界 Done 选入刀点EndPoint（通常为粗加工边界的某个角）。如图6所示。图6 粗加工刀具路径参数选择 7. 精加工:MainMenu 用鼠标点击工具栏上的Cplane-Top Tool Paths surface Finish Parallel All Surfaces Done 进入精加工参数界面，其中 Tool Parameters 、Surface Parameters 页面操作方法同粗加工。而Surface Parameters 页面精加工余量 Stock to Leave（0 ） Finish Parallel Parameter 页面 ，修改Step Over 值（参考值为0.2 ）、 Machine Angle 、复选Depth limits （操作方法同粗加工） 确定。如图7所示。 图7 精加工刀具路径参数选择8. 仿真：MainMenu Toolpaths Operations ,出现Operations Manager 界面，点击Select All 按钮，点击Verify按钮 出现仿真界面 在仿真界面中，按Configure按钮出现Verify Configuration 界面， Shape 框选BOX，Tool 框选Wireframe tool， 确认毛坯尺寸X（-60,+60）、 Y (-40,+40)、Z (-40,1 ),点击OK 按仿真界面的播放键开始仿真，仿真完成后关闭仿真界面，回到Operations Manager 界面。 如果仿真不正确，重新修改参数，重新仿真（要求仿真结果不允许出现过切、飞刀等异常现象）。仿真结果如图8所示。图8 仿真结果9. 生成NC程序：在Operations Manager 界面中点击要输出NC程序的工步，出现“”标记按Post按钮，选Save NC File OK 出现提示回答“否” 保存NC文件。重复上述操作，定义不同的NC文件名直到输出所有工步的NC程序。所生成NC程序如下：1）粗加工NC程序头、尾部分如下：%O0001(PROGRAM NAME 才立忠-1)(DATE=DD-MM-YY - 24-12-12 TIME=HH:MM - 22:32)N100G21N102G0G17G40G49G80G90(TOOL - 9 DIA. OFF. - 9 LEN. - 9 DIA. - 10.)N104T9M6N106G0G90X65.Y-45.A0.S1500M3N108G43H9Z100.N110Z5.N112G1Z2.F100.N114X-64.Y-44.F1000.N116X64.N118Y-36.667.N5564G3X34.478Y3.738R3.736N5566G1X34.424N5568X37.721Y3.428N5570G3X31.181Y-3.424R4.736N5572X37.301Y-3.78R4.736N5574X37.721Y3.428R4.713N5576G0Z5.N5578Z100.N5580M5N5582G91G28Z0.N5584G28X0.Y0.A0.N5586M30%2) 精加工NC程序头、尾部分如下：%O0002(PROGRAM NAME - 才立忠-2)(DATE=DD-MM-YY - 24-12-12 TIME=HH:MM - 22:34)N100G21N102G0G17G40G49G80G90(TOOL - 10 DIA. OFF. - 10 LEN. - 10 DIA. - 6.)N104T10M6N106G0G90X-35.216Y-27.992A0.S2000M3N108G43H10Z20.N110Z5.N112G1Z-13.F10.N114X-35.178Z-12.977F2000.N116X-35.174Z-12.979N118X-35.17Z-12.975N120X-35.003Z-12.926N4822Y-23.524Z-12.415N4824Y-23.573Z-12.556N4826Y-23.576Z-12.559N4828Y-23.618Z-12.622N4830Y-23.635Z-12.639N4832Y-23.66Z-12.715N4834Y-23.75Z-12.95N4836Y-23.757Z-12.962N4838Y-23.771Z-13.N4840G0Z5.N4842Z20.N4844M5N4846G91G28Z0.N4848G28X0.Y0.A0.N4850M30%N4442G0Z5.N4444Z20.N4446M5N4448G91G28Z0.N4450G28X0.Y0.A0.N4452M30%10. 实际上机操作完成数控加工：利用设计制造网络和加工中心完成零件的数控加工（数控加工地点：七教学楼129室）。TV5立式加工中心操作步骤如下：1）合车间电源总开关；2）开空气压缩机；3）合加工中心配电空气开关；4）合加工中心总开关，松“急停”按钮，按系统“POWER ON”按钮，加工中心启动；5）确认压缩空气压力、液压系统压力和自动润滑系统工作正常；6）选HANDLE方式调整X、Y、Z轴离各自的机械零点至少50毫米以上，调A轴的机械坐标为300度左右；7）按Z、X、Y、A轴顺序回机械零点；8）安装毛坯，调用所需的刀柄；9）安装10mm端铣刀，用MDI方式按500rpm的转速启动主轴，检查刀具安装是否良好；10）选HANDLE方式用“试切法”找到毛坯顶面中心点，将机床坐标系的X和Y坐标记录到工件坐标系G59中，而工件坐标系G59的Z值为0；11）选HANDLE方式移动Z轴直到铣刀切削到毛坯顶面以下约12毫米，将机床坐标系的Z坐标值记录到刀补号H32中；12）提升主轴，停转主轴；13）通过现场总线网络向DNC主控计算机申请粗加工NC程序，以DNC方式实现零件的粗加工；14）用对刀块检测并记录刀具的长度，更换刀具为R3球头铣刀，再次检测并记录刀具的长度，计算刀长的变化，根据差值修正刀补号H32中的刀补值；15）再次通过现场总线网络向DNC主控计算机申请0度平行精加工NC程序，以DNC方式实现零件的精加工；16）为了提高零件的表面质量，再一次通过现场总线网络向DNC主控计算机申请90度平行精加工NC程序，最终完成零件加工；17）从虎钳上卸下工件；18）关机。关机顺序为：X、Y、Z轴移到行程中部，按“急停”按钮，按系统“POWER OFF”按钮，关加工中心总开关，关加工中心配电空气开关，关空气压缩机，关车间电源总开关。五、心得体会 数字控制技术广泛应用于工业控制的各个领域，尤其是机械制造业中，数控加工能够保证机械制造的高质量，高精度，高成品率，高效率，最重要的一点是还可以利用现有的普通车床，对其进行数控化改造，这样可以降低成本，提高效益。为了扩展我们对机械加工制造领域的知识，我们进行了两次的多坐标数控机床实验课学习，不仅学习了理论知识，软件