数控加工综合实践实验研究报告

1、数控加工综合实践实验研究报 告作者:日期:数控加工综合实践报告一数控加工综合实践的目的及要求：1 .熟悉三维建模（MDT）;2 . 了解CAD/CAM及数控加工的基本原理及方法；3 . 了解快速原形制造的基本原理及方法；4 .熟悉网络化设计与制造的基本思想及方法；5 .掌握零件从 CAD , CAM到数控加工的完整过程或零件从CAD建模到快速制造出原形零件的全过程。二 数控加工综合实践的内容：1 .零件的三维 CAD建模；2 .CAM软件应用或快速原形制造数据准备及控制软件的应用；3 .数控加工或快速制作的上机实践。三数控加工综合实践的原理：现在数控技术已成为制造业实现自动化、柔性化、集成化生

2、产的基础技术，现代的 CAD/CAM FM解口 CIMS敏捷制造和智能制造等，都是建立在数控技术之上。CAD（Computer Aided Design）是利用计算机的辿能和图形处理能力，辅助进行产品或工程设计与分析的法。20世纪40年代，CAW术开始发展。之后，随着计算机技术的飞速发展，人们开始利用 计算机进行复杂的数值计算、非数值计算和事务处理，同时也开始了 “人工智能的研究” 。1962 年，麻省理工学院（MIT）的ROSS DE口 COONS S给作，开始探索计算机辅助设计的研究。Coons 在题为 An Outline of the Requirements for the Comp

3、uter Aided Design”（计算机辅助设计要求纲要）的报告中，对CAD乍了如下描述：设计者坐在 CRT的控制台前用光 笔操作，从概念设计到生产设计进而到制造，都可以用人机对话形式来实现。因此，CAD的功能不仅仅限于设计，也适用于任何一种创造性的活动，具有高度的人工智能。 随着计算机技术特别是微型机及其绘图技术的发展，CAD技术已在机械、电子、航空航天、建筑等领域得到广泛应用。进入新的世纪以来，随着计算机网络信息技术的迅猛发展，现代计算机3D技术使人们对现实世界的描述重新回到了原始的直观三维境界，并且已经随着计算机应用的普及在迅速成为 今天的现实。三维CAD 3D技术在现代工业的应用。

4、象CATIA、UG CAX%三维CADa件系统，它基于生产制造应用目的，强调三维模型的精确描述，包括其精确的尺寸、坐标、公差、技术要 求以及零件间精确的结构装配关系和结构功能属性等的精确表达。虚拟现实是3D技术大规模系统应用的方向，强调对三维场景的宏观描述和系统动态关 系，在三维模型细节的精确和逼真方面则采取尽可能简化处理。Mastercam是美国专业从事计算机数控程序设计专业化的公司CNC Software INC研制出来的一套计算机辅助制造系统软件。 它将CAD CAM两大功能综合在一起，是我国目前十 分流行的CAD/CAM(统软件。它有以下特点：(1) Mastercam除了可产生 NC

5、程序外，本身也具有 CAM能(2D 3n图形设计、 尺寸标注、动态旋转、图形阴影处理等功能)可直接在系统上制图并转换成NC加工程序，也可将用其他绘图软件绘好的图形，经由一些标准的或特定的转换文件如DXF文件(DrawingExchange File )、CADbt件(CADkeyAdvanced Design Language)及 IGES文件(Initial Graphic Exchange Specification )等转换到 Mastercam中，再生成数控加工程序。(2) Mastercam是一套以图形驱动的软件，应用广泛，操作方便，而且它能同时提供 适合目前国际上通用的各种数控系统

6、的后置处理程序文件。以便将刀具路径文件(NCI)转换成相应的CNCiJ器上所使用数控加工程序(NC代码)。如FANUCMELADSAGIE、HITACHI等数控系统。(3) Mastercam能预先依据使用者定义的刀具、进给率、转速等，模拟刀具路径和计 算加工时间，也可从 NC加工程序(NC代码)转换成刀具路径图。(4) Mastercam系统设有刀具库及材料库，能根据被加工工件材料及刀具规格尺寸自 动确定进给率、转速等加工参数。(5)提供RS- 232C接口通讯功能及 DN3J能。2 .快速原型制造的基本原理：快速原型制造时综合利用CAD技术，数控技术，激光加工技术和材料技术实现从零件涉及到

7、三维实体原型制造一体化的系统技术。它采用软件离散一一材料堆积的原理实现零 件的成形。快速原型制造的具体过程如下：首先利用高性能的CAD软件设计出零件的三维曲面或实体模型；再根据工艺要求，按照一定的厚度在Z向（或其它方向）对生成的 CAD模型进行切面分层，生成各个截面的二维平面信息；然后对层面信息进行工艺处理，选择加工参数，系统自动生成刀具移动轨迹和数控加工代码，再加工过程进行仿真， 确认数控代码的正确性；然后利用数控装置精确控制激光束或其它工具的运动，在当前工作层（二维）上采用轮廓扫描，加工出适当的截面形状； 再铺上一层新的成形材料，进行下一次的加工，直至整 个零件加工完毕。可以看出，快速原型

8、制造技术是个由三维换成二维（软件离散化），再由二维到三维（材料堆积）的工作过程。该技术集计算机技术、激光加工技术、新型材料技术于一体，依靠CAD软件，在计算机中建立三维实体模型，并将其切分成一系列平面几何信息，以此控制激光束的扫描 方向和速度，采用粘结、熔结、聚合或化学反应等手段逐层有选择地加工原材料，从而快速 堆积制作出产品实体模型。以光敏树脂为材料利用紫外光快速成型机制造样件的原理：、紫外光快速秤星机的原理：紫外光束在计算机的控制下，根据分层工艺数据连续扫 描液态光敏树脂的表面，利用液态光敏树脂经紫外光照射凝固的原理，层层固化光敏树脂， 一层固化后，工作台下移一精确距离，扫描下一层，并且保

9、证相邻层可靠粘结，如此反复， 直到成型出一个完整的零件。、原型零件的制作过程：主要包括数据准备、快速成型制作和后处理。其中数据准备 包才CAD三维模型白设计、STL数据的转换、制作方向的选择、分层切片以及支撑编辑等几 个过程，完成制作数据的准备。快速成型制作过程就是将制作数据传输到成型机中，然后快速成型出原型零件的过程。 后处理是指整个零件成型完后进行的辅助处理工艺，包括零件的清洗、支撑去除、后固化、 修补、打磨、表面喷漆等等，目的是获得一个表面质量与机械性能更优的零件。四、使用仪器、材料1 .系统硬件：微机1台或工作站1台；2 .系统软件：Windows操作系统；3 . 设计软件：Maste

10、rCAM、MDT 或 UG CATIA、I-DEAS、Pro/E;4.网络环境：局域网、现场总线、Internet5. 工设备：a T10A钻削中心、TV5立式加工中心；6. CPS250喋外光快速成型机五 数控加工综合实践的步骤：用MDT或Mastercam软件完成零件的建模，可应用点，直线，样条线，方框，平面，SWAP曲面，拉升面，面剪切，面之间倒角以及求边界线等功能，零件实体由平面，曲面，圆槽，倒角等构成。设计时应注意一下几点：1）本次实践CAD软件采用MDT6.0;2）毛坯尺寸为 120 x mm80mm x 40mm ;3）工件顶面中心点为原点（X0,Y0,Z0 ）;4）工件高度小于

11、 30mm ;5）工件尺寸不应超出毛坯范围；6）数控加工时只提供直径 10mm端铳刀和R3球头铳刀；7）孔或槽的尺寸应大于 10mm；8）曲率半径应大于 3mm。一零件CADK体建模1. 建立文件:彩文件在）鼐辑视图。插入4） |新建部伴女件鱼）一.3哥建零件文件也）打开Ctrl+D2. 建立工作平面:11名工作平面0第一次选择r过边/工住辆r过顶点的广相切O与平面平行电）与平面垂直国）垂直于起点）在皿3面上也）律蟾二的:瓦:面嫄r毗s的工工面 WCS的起而Q）P同时创建苴囱平面g）第二次选择*过道/工作轴心c过顶点r相切r与平面平行C与平面垂直也C与平面成夹角也）r过三个顶点r偏移电）偏移迫

12、1F3奂病心）： ps3确定 | 取消一助riH!hiiAi：a.3 lh21!kltp 。,9 PgLlIc - Je TlAjir |. ilv.rj;处I呷 收聘国 杷勇A 找埼 艮上口 净故工J也!1叫 零件 艮肥西 出度理J在白 三;LlJlJ% 由H.Ii* x/i?力凸口r3mg里,以回AZ Z X X O O x x - Z K n1|# |工看能|白一” .!中。口 dj-i JDCJ尸J-程理I市从1 中足2建，7 uir为神L$ -“f，同幅i,r *点）.:用学位rX前修撵日林口|的/网；1 74相m行.in 寻工空融） ”*刘依石K线奥电中3.建立草图平面及平面轮廓图

13、及单向拉伸:MlBaiEhatiLCigJL DssliElap- Fovor Pack - tC： VDceuafints sad Stt um，JiUkdjuus1: e s-tiirUftlWVE sL.d”|出克押旧曲却也1自生中箱久 凶金il1 *,出UJ壬中工丰电工JE岁：仁图由Rd二ffl二5A归RQT鼾的9B QWIIKL 白一写件:$ ErtSi百例z飞F命a口由向国内鼠鼠正刈尚过导向0由比* ： - . an J t_ QEre.l=_ i Lad ar j. re-1jj前温售H株口匕! u.皿 区林，n.M4- rum 1 也写）丽事工史Mla才药依通晓展直面一BiMi

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20、?J *畲中:多而粗H加:tMiMYitti；! y.s% ，乩。.”div /可值榻81受，M莉巾口甘有麻京恒取Bnirliei tsal DqxIeI op Pwe Fuk tC hDoegfini,掌 and Satt.uf.JiUkduufftx nttirjKIWVE “输出” “IGES” 一一 定义文件名一一 保存。2.用 MILL9 程序打开 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 Flie is in Metri

21、c unitsOK.3.根据需要可再 MILL9环境下移动或比例缩放模型。移动模型步骤：按工具栏按钮 Gview-Top,改变视图平面MainMenuTranslate ALLSurfacesDonePolar输入移动距离 () 输入移动方向的角度(0度)出现 Translate 提示页面，选中 Operation 的 Move,确认 Number of Steps 为 1OK.移动模型，直到工件的顶面中心点的坐标为(X0,Y0,Z0 )比例缩放模型：目的是让工件尽可能大，但又符合上述 4) 5) 7) 8)。步骤如下：MainMenuXformScaleAllSurfacesDoneOrig

22、in出现 Scale 提示 页面，选中 Operation 的 Move,选中 Scaling 的 XYZ,确认 Number of Steps 为 1.输入 X,Y,Z 三 个方向的缩放比例一一OK。4 .工艺规划：粗加工：用直径10mm端铳刀加工，加工方法选用 SURFACE-ROUGH-POCKET; 精加工：用 R3mm球头铳刀精加工，加工方法选用 SURFACE-FINISH-PARALLEL, 考虑到木料纤维方向，保证加工表面质量良好，精加工分两次进行，分别选用 45度和-45度角交 叉加工。5 .画粗加工边界用鼠标 点击工 具栏上的 Cplane-Top和 Gview-Top 按

23、钮MainMenuCreate Rectangle1Points输入矩形框尺寸为130mm x 90mmOKOrigin MainMenu点击工具栏上的 Cplane-3D 和 Gview-Isometric 。M由I由曲|划出附图叫工/QITT口+何I。展miw。冈X4J1 1.M5C：qE一 一 # I0口， 附：4WHMM IM KJSE tflrtf Hpuli* |MMW Mlripw* EqI LMi Eiuif u jtfW-SH阿仲IG/I田后Lul. 1 Atrlb&PlM G*nuvi NM的 Tp45 Cnn*- IT6 .产生粗加工刀轨，步骤如下:MzainMenu用

24、鼠标点击 Cplane-TopToolPathssurfaceRough 一Pocket(挖槽加工方法) All Srufaces Done,出现粗加工参数界面 在 ToolParameters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 在 Tool-Flat End Mill 页面中修改 Diameter,Flute,Shoulder 和 Overall 值 点击 OK; 返 回 Tool Parameters 页面一一 修改 Len.(32),FeedRate(2000),Plunge(500),Retract(5000),Prog

25、ram#(1),Spindle(立铳刀为 1500,球头 铳 刀 为 2000),Coolant 为 OFF 。立铳道具参数设置Define Tool设定毛坯尺寸，材料以及工件坐标系切换到Surface Parmeters页面，根据模型确定 Clearance （安全平面高度） 为50, Retract （退 刀平面高度）为 50, FeedPlane （进给平面高度）为 5,均用名对值 Absolute;确定精加工余 量 Stock to Leave 为 0.2。如图：切换至U Rough Pocket Parameters页面，修改 Cut tolerance,Max StepDown,S

26、tepover ,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 Gap settings 按钮，复选 Optimize cut order 点 击OK按钮一一 选择第6步画的画粗加工边界一一 Done 选入刀点 EndPoint。如图:T IS 町 *| 曰| 一 h 8 .精加工MainMenu用 鼠标点击 Cplane-TopTool PathssurfaceFinish 一ParallelallSurfaceDone

27、 进入精加 工参数界面，其中 ToolParameters,Surface Parameters页面操作方法同粗加工。在Surface Parameters页面精加工余量Stock to Leave 输入为 0, Finish Parallel Parameter 页面，修改 Step Over值为 0.3, Machine Angle, 复选Depth limits （同粗加工）确定。/m PI u V7mvn r M：ATIylll.l yirtVHl, Kf，叵血查噩国至匕叟上2出旧函函叵工查BAIKUP MAIM HT Mlj. a jm 匚ukr. 1：- iLmR- 1 Anlhu

28、iiU Graufti丁门|卡工/口 Tl 0 +修匚HD 7 4 1Mrim 11|W|*UnToolpathsOperations,出现 Operations Manager 界面，点击 Select All 按钮，点击Verify按钮 出现仿真界面25id j Operations Wanacrp ftrati AM, 1 sl$c Ud, 1 n电电壮 rsg- Toolpalh (Sroup II-号，1 - 2叁 Kotigh ffidtftt 亡FiTimstifE 用-MIU QO ENLMILL1由.Geometry君 C：MCMgMILLirCI123|2 - Surfac

29、e F ixll eh Par ：al加 - M6.00 INDMILL2 S国 Geometry叁 C: VMCAigSHIIlANrilL Far3jneters占图域-M6.00 IITDMILL2 SGeometryC: VMCkMgSIlLffCIV1232ii10.生成刀路源文件，并通过后置处理生成NC程序片段:%O0001(PROGRAM NAME - 程序)(DATE=DD-MM-YY - 23-02-06 TIME=HH:MM - 13:25)N100G21N102G0G17G40G49G80G90(TOOL - 1 DIA. OFF. - 1 LEN. - 32 DIA.

30、- 10.)N104T1M6N106G0G90G53X65.Y-45.A0.S2000M3N108G43H32Z50.N110Z5.N112G1Z2.F500.N114X-64.Y-44.F2000.N116X64.N118Y-39.111N120X-64.N122Y-34.222零件实体见下图:三 Rpprogram 软件操作1 .加载模型选择茶壶2 .模型位置布置3.设置制作方向及大小4.分层与轮廓编辑Til *?后胃力加血*-f1-t* 1 口盏* - liCTb Ml”.L i宵零lb三。二11J超旗 aa4 *用-4 ”电 MH 事rr的圆博五丽电0回盲蜀ns-nwi阿瓦耳耳夏百歹叵

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32、上鼻蠹国厂ftxBfffsrsr 者&学后小篇N* 31 IO根与国口下虔离团ao三市星E-Bt泌如白I Ai空鼠糙熟邛生帝君蛇后艮巴T堡通硼生当浦I审T电受当哥层手可见支早 WfTf一一一国观帕立 业为皿豆捍1旧1塞 j E H近也tr + E* N 中.1国园址一卡 一二口心玷配ncnEritoBHtai,n勺/，卷拿 h 二 b x卫膝印 “心，*整”1刑tOJ tiflti * 工bifl 4011 *加旷恬0痴匕邑3151 oumu-9tl二务庭有里区二”6W1/闾工000一ylOJI印:,:一“一上.二-;二、苴图现亩一工砥小 r7国im硒庠修*司Tl-yrWT 口醛悟尸嵬* fl

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