山东建筑大学机电学院数控实验报告

数控加工技术实验周 实 验 报 告 班 级 机 械 09 4 姓 名 王 兴 刚 学 号 2009071216 指导教师 赵志超 王全景 2012 年 6 月 数控加工技术实验周指导书 一 数控加工技术实验周的目的和意义 数控加工技术实验周设立的目的是为了弥补单科实验的单一型 不完整性或有些应学 应会 应实践而由于学时等的限制而无法在正常实验时间进行的内容 数控加工技术实验 周实践内容主要根据 数控加工技术实验周 教学基本要求 结合学生对知识的掌握情况 查缺补漏 使学生在学完了大多数专业课程之后 进行相关知识的再学习和再实践 二 数控加工技术实验周的实践内容 1 与数控加工相关的技能实践 为深入理解数控加工精度的获得 对数控加工前工件的装夹定位过程进行模拟训练 夹具的找正定位 要求学生熟悉采用百分表对夹具进行找正的过程 体验铜棒敲击 力度 以及螺纹压紧对找正精度的影响 对刀确立工件坐标系 要求学生熟悉采用量棒加塞尺对工件进行对刀的过程 体验塞 尺 松紧度 机床 爬行 以及操作 耐心 等因素对对刀精度的影响 同时深入理解 G92 G54 的适用范畴 2 数控加工的工艺准备 数控加工前应对数控设备进行调试 检查有无故障 参数有无变动 并做相应调整 检查润滑油供应是否正常 针对欲加工对象进行工艺准备 包括 刀具 夹具 量具 检 具及毛坯等 3 工件工艺分析 要求学生针对给定工件进行充分的工艺分析 首先理解工件的使用功能 分析哪些表面是 重要表面 需要重点对待 分析哪些表面需要数控加工 结合批量 加工条件等 理出工艺路线 确定工艺基准以及基准的传递 对重要工序进行详细设计 工步设计 刀具选择 切削用量选定等 4 加工对象的加工造型 针对欲加工对象进行必要的加工造型 其造型也要考虑现有的工艺条件 实现加工的 可能性 造型手法力求简单实用 避免华而不实 5 刀具轨迹生成及 NC 代码生成 选择适宜的加工方法生成刀具轨迹 加工参数应选择合理 针对加工部位的结构特点 尽量采用经济合理的方法生成刀具轨迹 合理设置后置处理 使 NC 代码得以优化 6 NC 代码传输及加工过程实践 选择一款可靠的串口传输程序 协调机床端和计算机端的传输参数配置 将 NC 代码 传输给机床的数控系统 如果 NC 程序小于系统内存容量 则可以在加工前将 NC 代码先 传入 若 NC 程序大于系统内存容量 有两种方法解决 一是用 CAXA 制造工程师生成 NC 代码时将其分成若干小程序 分段加工 这种方法用于程序不太长 加工表面质量要 求不是太高并且加工时机床旁不宜放置计算机的情况 另一种方法是采用 DNC 功能进行 实时传输实时加工 7 安装找正夹具 安装找正工件 选择适合的夹具 将其安装在机床工作台面上并找正 然后将毛坯安装在夹具中 并 找正 以确立工件坐标系 8 实施加工 加工仿真 运行程序进行加工 加工过程中不断观察加工状况 对进给速度和主轴倍率进行适当 的调整 以保证加工的顺利进行 若加工条件不具备 可采用计算机模拟加工仿真 三 时间安排 仅供参考 1 找正练习约一天 2 工件造型约一天 3 工艺分析 数控编程约一天 4 实际加工约一天 5 整理报告约一天 其中各项工作可以交叉穿插进行 四 实践报告内容形式 推荐 1 实验周目的及意义 不可直接抄写指导书内容 2 实践日期 实践地点 机电学院机床实验室 工程训练中心 桥下 所用设备 XK5032 数控铣床 机用平口钳 百分表和磁力表座 量棒 厚薄规 扳手 铜棒等 3 画出加工工件工序图样 4 进行工艺分析 5 数控编程 6 将工作过程进行叙述 7 心得 数控加工技术实验周 任务书 姓名 王兴刚 班级 机械 094 学号 2009071216 根据给定加工工件 或自行确定工件 要求完成下列工作 1 数控加工的工艺准备 数控加工前对数控设备进行调试 检查有无故障 参数有无变动 并做相应调整 检 查润滑油供应是否正常 针对欲加工对象进行工艺准备 包括 刀具 夹具 量具 检具 及毛坯等 2 加工对象的加工造型 针对欲加工对象进行必要的加工造型 其造型也要考虑现有的工艺条件 实现加工的 可能性 造型手法力求简单实用 避免华而不实 3 刀具轨迹生成及 NC 代码生成 选择适宜的加工方法生成刀具轨迹 加工参数应选择合理 针对加工部位的结构特点 尽量采用经济合理的方法生成刀具轨迹 合理设置后置处理 使 NC 代码得以优化 4 NC 代码传输及加工过程实践 选择一款可靠的串口传输程序 协调机床端和计算机端的传输参数配置 将 NC 代码 传输给机床的数控系统 如果 NC 程序小于系统内存容量 则可以在加工前将 NC 代码先 传入 若 NC 程序大于系统内存容量 采用 DNC 功能进行实时传输实时加工 5 安装找正夹具 安装找正工件 选择适合的夹具 将其安装在机床工作台面上并找正 然后将毛坯安装在夹具中 并 找正 以确立工件坐标系 6 实施加工 加工仿真 运行程序进行加工 加工过程中不断观察加工状况 对进给速度和主轴倍率进行适当 的调整 以保证加工的顺利进行 若加工条件不具备 可采用计算机模拟加工仿真 报告要求 1 画出加工工件工序图样 2 进行工艺分析 3 将工作过程进行叙述 4 心得 实验日期 2012 年 6 月 18 日 2012 年 6 月 21 日 指导教师 赵志超 王全景 1 数控加工技术实验周的目的和意义数控加工技术实验周的目的和意义 数控技术是现代制造技术的基础 它的广泛应用使普通机械被数控机械所 代替 使全球制造业发生了根本变化 数控技术的水准 拥有和普及程度已经 成为衡量一个国家综合国力和工业现代化水平的重要标志之一 为适应这种形 势 需要大量培养数控专业技术人才 在宁波市镇海众鑫数控职教中心围绕教 学改革 培养数控人才 满足机械制造及自动化专业的教学需要 在数控加工技术实验周 我们应该将所学到的各学科的知识相互结合起来 综合运用 利用 CAD CAM 技术 数控加工技术 机械制造技术基础等学科的 知识 对要加工的零件进行工艺分析 实体造型 加工轨迹生成以及数控加工 程序代码生成 模拟仿真加工等工作 数控加工技术实验周的目的是为了弥补 单科实验的单一性 不完整性或有些应学 应会 应实践而由于学时等的限制 而无法在正常实验时间进行的内容 数控加工技术实验周实践内容主要结合对 知识的掌握情况 查缺补漏 在学完了大多数专业课程之后 进行相关知识的 再学习和再实践 同时也让我们能够有时间进行综合性的实践分析 为将来的 从事数控加工或其他方面的工作提高了分析问题的能力 这是一次难得的进行 综合实践的机会 二 实践日期 二 实践日期 实践地点 机电学院机床实验室 工程训练中心 桥下 所用设备 XK5032 数控铣床 机用平口钳 百分表和磁力表座 量棒 厚薄规 扳手 铜棒等 二轴加工实验报告 三 加工工件工序图样三 加工工件工序图样 1 1 任务 任务 凹盘加工零件加工凹盘加工零件加工 任务描述 凹盘形状如图 1 2 所示 按单件生产安排其数控铣削工艺 编 写出加工程序 底面 四方轮廓已加工 毛坯尺寸为 100 100 22mm mm 上 下两平面的平行度要求为 0 04 工件材料 45 钢 表面粗糙度为 Ra3 2 图一 零件图 2 实体造型 实体造型 根据零件图在 CAXA 制造工程师中进行实体造型 首先利用拉伸增料进行 实体的造型 即先画出草图后利用拉伸增料进行造型 然后再进行两次拉伸除 料 即在拉伸实体顶部表面绘制零件草图 再进行拉伸除料 从而得到实体造 型 如图二所示 图二 实体造型 四 实体工艺分析四 实体工艺分析 1 图纸分析 图纸分析 零件图如图三所示 该零件由一个 100 100 20mm 的长方体 除去一个由 4 个 3 4 圆柱 R14 5mm 和一个长方体 60 60 5mm 再在长方体底面出去四个 圆柱体 20 5mm 该零件的最大厚度为 20mm 零件毛坯是一个长方体 在其 他机床上已加工成 100mm 100mm 22mm 的长方体 且底面 四方轮廓已加工 上下两平面的平行度要求为 0 04 工件材料 45 钢 表面粗糙度为 Ra3 2 2 选择加工机床 选择加工机床 利用立 SIEMENS802D 立式数控加工中心进行该零件的加工 3 加工工序的划分 加工工序的划分 由于零件毛坯已在其他机床上面进行过加工 其尺寸与零件的尺寸很相近 所以只需加工 100mm 100mm 22mm 的长方体上方 2mm 厚的部分 材料的 切削量不大 选用直径为 10mm 的球头刀具进行洗削 4 零件的装夹方式与夹具 零件的装夹方式与夹具 要加工的零件为长方体 而经过加工的长方体坯料 平行度 粗糙度 尺 寸精度都已得到保证 可以选用长宽两方向相对面作为水平方向 XY 方向 的基准 两边碰数分中 选用底面作为高度方向 Z 方向 的基准 这些基准面 在数控加工过程中不再加工 作为加工基准可以保证基准的准确性和前后的统 一性 所以选用工艺板进行装夹 5 刀具与切削用量 刀具与切削用量 平面轮廓加工和平面区域加工时都采用 D10mm 的球头铣刀 五 数控编程五 数控编程 生成 G 代码以前要进行必要的精加工设置 首先进行等高线加工设置 如 图三所示 然后进行切削用量 进退刀方式 以及铣刀参数的设置 选用 D10mm 的端铣刀 分别如图四 图五 图六所示 图三 等高线加工 图四 切削用量 图五 进退刀方式 图六 铣刀参数 轨迹都生成好之后 进行数控加工程序 NC 代码的生成 生成轨迹后的曲 面实体的加工轨迹如图七所示 图七 曲面造型轨迹 六 工作过程六 工作过程 1 选择机床类型 打开菜单 机床 选择机床 在选择机床对话框中选择控制系统类型和相应的机床 并按确定按钮 2 定义毛坯定义毛坯 打开菜单 零件 定义毛坯 或在工具条上选择 系统打 开如右图所示对话框 3 打开菜单 零件 安装夹具 命令或者在工具条上选择图标 打开操作对话框 首先在 选择零件 列表框中选择毛坯 然后在 选择夹具 列表 框中间选夹具 长方体零件可以使用工艺板或者平口钳 圆柱形零 件可以选择工艺板 或者卡盘 如图 1 1 所示 图 1 1 4 放置零件 放置零件 打开菜单 零件 放置零件 命令或者在工具条上选择图标 系统弹出操作对话框 如 图 1 2 所示 图 1 2 5 选择刀片类型 筛选的条件是直径和类型 在 所需刀具直径 输入框内输入直 径 10 在 所需刀具类型 选择列表中选择刀具类型 球头刀 按下 确定 符合条件的刀具在 可选刀具 列表中显示 如图 1 3 所示 图 1 3 6 检查急停按钮是否松开至状态 若未松开 点击急停按钮 将其松开 对准 MODE 旋钮点击鼠标左键或右键 将旋钮拨到 REF 档 如图所示 先将 X 轴方向回零 在回零模式下 将操作面板上的 AXIS 旋钮置于 X 档 如图所示 点 击加号按钮 此时 X 轴将回零 相应操作面板上 X 轴的指示灯亮 如图所示 同 时 CRT 上的 X 坐标变为 0 000 依次用鼠标右键点击 AXIS 旋钮 使其分别置于 Y Z 档 再用左键点击加号按钮 可以将 Y 和 Z 轴回零 此时 CRT 和操作面板上的指示灯如 图所示 同时机床变化如图所示 7 对刀 首先 X 轴方向对刀 将操作面板中 MODE 旋钮切换到 JOG 进入 手动 方式 点击 MDI 键盘上 的 使 CRT 界面上显示坐标值 借助 视图 菜单中的动态旋转 动态放缩 动态平移 等工具 利用操作面板上的按钮和 AXIS 旋钮 将机床移动到如图 5 3 1 2 所 示的大致位置 在手动状态下 点击操作面板上的 Start 按钮 使主轴转动 未 与工件接触时 寻边器测量端大幅度晃动 移动到大致位置后 可采用点动方式移动机床 将 MODE 旋钮切换到 STEP HANDLE 模式 移动中 按钮 寻边器 测量端晃动幅度逐渐减小 直至固定端与测量端的中心线重合 如图 1 4 所示 若此时再 进行增量或手轮方式的小幅度进给时 寻边器的测量端突然大幅度偏移 如图 1 5 所示 即认为此时寻边器与工件恰好吻合 图 1 4 图 1 5 记下寻边器与工件恰好吻合时 CRT 界面中的 X 坐标 此为基准工具中心的 X 坐标 记为 将定义毛坯数据时设定的零件的长度记为 将基准工件直径记为 则工件上 1 X 2 X 3 X 表面中心的 X 的坐标为基准工具中心的 X 的坐标减去零件长度的一半减去基准工具半径 记为 X 500 00mm Y 方向对刀采用同样的方法 得到工件中心的 Y 坐标 记为 Y 415 00mm 完成 X Y 方向对刀后 将操作面板中 MODE 旋钮切换到 JOG 机床转入手 动操作状态 利用操作面板上的按钮和 AXIS 旋钮 将 Z 轴提起 再点击菜单 机床 拆除工具 拆除基准工具 塞尺检查法塞尺检查法 Z 轴对刀轴对刀 点击菜单 机床 选择刀具 或点击工具条上的小图标 选择所需刀具 将操作面板中 MODE 旋钮切换到 JOG 进入 手动 方式 点击 MDI 键盘上的 使 CRT 界面上显示坐标值 借助 视图 菜单中的动态旋转 动态 放缩 动态平移等工具 利用操作面板上的按钮和 AXIS 旋钮 将机床移动到 如图 1 6 所示的大致位置 类似在 X Y 方向对刀的方法进行塞尺检查 得到 塞尺检查 合适 时 Z 的坐标值 记为 Z1 如图 1 7 所示 则坐标值为 Z1 减去塞尺厚度后数值为 Z 坐标原点 此时工件坐标系在工件上表面 图 1 6 图 1 7 7 数控程序的导入 数控程序可以通过记事本或写字板等编辑软件输入并保存为文本格式文件 注意 必须是纯 文本文件 也可直接用 FANUC 系统的 MDI 键盘输入 1 将机床置于 DNC 模式 2 打开 菜单 机床 DNC 传送 在打开文件对话框中选取文件 如图 3 4 1 1 所示 在文件名列 表框中选中所需的文件 按 打 开 确认 图 1 8 3 再通过 MDI 键盘在程序管理界面输入 O0001 再依次点击 输 入程序成功 8 仿真模拟 单击自动运行按钮和 使程序自动运行 三轴实验报告 三 加工工件工序图样加工工件工序图样 任务描述 三轴加工零件零件图如图 2 1 所示 按单件生产安排其数控铣削工艺 编 写出加工程序 底 面 四方轮廓已加工 结合曲面造型零件图在 CAXA 制造工程师中进行实体造型 首先 利用拉伸增料进 图 2 1 三轴加工零件零件图 行造型底端的建模 再在底端的上表面绘制零件草图 进行上端的实体拉伸增料 接下来 进行孔和上端四周的拉伸除料 接着进行中心部分的拉伸除料 最后定义一个基准面 在 该基准面内绘制草图 进行实体拉伸生成曲面 得到的实体造型如图 2 2 所示 四 进行工艺分析四 进行工艺分析 1 图纸分析 图纸分析 根据如图 2 1 所示的三轴加工零件零件图该 可知道零件由一个 108mm 88mm 12mm 的长方体 以及另外上半部分的一些直线和十五段 R5mm 的圆弧 八段 R10mm 的圆弧 一段 R100mm 的圆弧 一段 R300mm 的圆弧 四个 R5mm 的圆以及 四个 R8mm 的圆组成 该零件的最大厚度为 30mm 零件毛坯是一个长方体 在其他机床 上已加工成 108mm 88mm 30mm 的长方体 2 选择加工机床 选择加工机床 该三轴加工零件可以数控加工中心 也可以用立式数控铣床进行加工 虽然数控加工 中心换刀方便 但是由于使用成本较 并且加工该零件不要复杂的工序 故我们选用立式 数控铣床进行加工 3 加工工序的划分 加工工序的划分 由于零件毛坯已在其他机床上面进行过加工 其尺寸与零件的尺寸很相近 所以只需 加工 108mm 88mm 30mm 的长方体上方的部分 毛坯材料的切削量不大 加工时用两 道工序 第一道工序是利用平面轮廓加工 进行零件轮廓的铣削 选用的刀具都是 r5mm 的端铣刀 第二道工序是钻孔加工四个 10mm 的通孔 选用的道具是 D10mm 的钻孔刀 4 零件的装夹方式与夹具 零件的装夹方式与夹具 图 2 2 三轴加工零件实体造型 要加工的零件为长方体 而经过加工的长方体坯料 平行度 垂直度 尺寸精度都已 得到保证 可以选用长宽两方向相对面作为水平方向 XY 方向 的基准 选用底面作为 高度方向 Z 方向 的基准 这些基准面在数控加工过程中不再加工 作为加工基准可以保证 基准的准确性和前后的统一性 所以仍然和平面造型一样选用平口钳进行装夹 5 刀具与切削用量 刀具与切削用量 平面轮廓加工和平面区域加工时都采用任 r5mm 的球头铣刀 主轴的转速为 S 1000r min 加工时进给速度 F 100mm min 进行钻孔加工时采用 D10mm 的钻孔刀 主 轴转速 S 1000r min 进给量 F 20 mm min 五 数控编程五 数控编程 CAXA 制造工程师进行后置 设置完成之后为等高线加工选取设置加工参数如图 2 3 所示的等高线加工参数表 选用 r5mm 的球头铣刀如图图 2 4 所示 行钻孔加工时采用 D10mm 的钻头 如图 2 4 所示 设置好其其余的参数如切削用量 进退刀方式 后 使用等高线加工轨迹的生成的方式进行第一道 工序 根据提示进行操作 生成轮廓加工轨迹如图 2 5 所示 第一道工序完成之后 要进行第二道工序钻孔 钻孔所选用 D10mm 的钻头 主轴转速 S 1000r min 进给量 F 20 mm min 钻刀的参数设置如图 2 6 所 图 2 3D6mm 端铣刀 图 2 3 等高线加工参数表 图 2 4 r5mm 的球头铣刀 图 2 5 轮廓加工的轨 迹 示 设置好了钻孔之后生成加工轨迹如图 2 7 所示 设置好参数生成了加工轨迹之和钻孔加工轨迹之后 进行数控加工程序 NC 代码的生成 生成 G 代码 即得到了数控加工的程序 之后可以导入到机床进行试切检验代码的正确性 六 仿真加工的工作过程六 仿真加工的工作过程 本次数控加工实验周采用上海宇龙数控加工仿真软件进行仿真加工 三轴零件加工与 两周零件加工仿真都是使用该软件 其中该仿真软件的基本控制面板可以参考如图 2 8 所 示 图 2 6 钻头参数表图 2 7 钻孔加工轨迹 本次数控加工仿真的主要步骤已经工作过程如下 1 选择加工机床 在对盘类零件进行仿真加工过程中 选用的 FANUC 0 控制系统 的标准的立式数控铣床 其最大工件尺寸为 1000 1000 200mm 最大的工件质量为 3000kg 2 激活机床 按下控制面板上的启动按钮 检查紧急停止按钮是否松开 如果没有 松开则将其松开 然后启动机床 将机床激活 3 选择安装毛坯 根据加工的零件类型及工艺要求 可以确定这次加工选定的是 108mm 88mm 30mm 的长方体快料 然后通过夹具将坯料安装到数控机床上 4 对刀 利用数控机床的刚性靠棒 X Y 轴对刀 刚性靠棒采用检查塞尺松紧的方式 对刀 其中塞尺法 Z 轴对刀 铣床 Z 轴对刀时采用实际加工时所要使用的刀具 确定出了 工件坐标系的坐标原点 在机床坐标系中的绝对坐标为 500 415 398 然后根据上 述的绝对坐标在 G54 中设定工件坐标系 5 导入数控加工程序 利用该软件导入 G 代码的方法 分别将加工该工件的等高线 加工代码 以及钻孔加工代码分别导入到数控机床 其程序名称分别为 O0001 和 O0002 6 零件平面轮廓加工 选取程序名为 O0001 的代码 然后安装 r5mm 铣刀安装到数 控机床 将机床机床的 X Y Z 轴分别回零 然后启动自动加工按钮进行加工 零件等 高线加工过程如图 2 9 所示 7 零件钻孔加工 零件平面轮廓加工完成之后 选取程序名为 O0002 的代码 然后 安装 D10mm 钻头安装到数控机床 将机床机床的 X Y Z 轴分别回零 然后启动自动加 工按钮进行加工 完成以上操作后就可以实现盖二轴零件的模拟加