数控实验报告

实验三数控插补原理与实现一、实验目的((1)了解直线插补、圆弧插补原理和实利用运动控制器基本控制指令实现掌握运动控制卡的编程方法。二、实验设备两维直线运动数控教学实验系统一MPC02运动控制卡一块。辅助设备：台式计算机一台，安装开发环境。现方法。直线插补和圆弧插补。套。Windows98或以上操作系统，安装VC++或VB三、实验内容根据插补计算原理，利用运动控制器基补程序，并在X-Y平台上进行验证。本位置控制指令，在VC++或VB环境下编写插四、实验步骤直线捕补根据逐点比较法直线插补原理进行编程 ，然后编译运行，并按图2.6给定坐标进行实验，观察画笔运动轨迹是否如图2.6所示。图2.6图2.6直线插补运动轨迹设有一工件，其廓形为三角形。建立工件X-Y坐标系如图2.6所示。以点A为坐标原点，则点1的坐标为(20,0)，点2的坐标为(45,50)，点3的坐标为(70,0)。设在X-Y运动平台归零时，画笔在A点。此时，X-Y运动平台的坐标系与工件坐标系是一致的。画笔运动轨迹如图2.6所示。圆弧插补根据逐点比较法圆弧插补原理进行编程，并编译运行。按图2.7给定坐标进行实验，观察画笔运动轨迹是否如图2.7所示。图2.7图2.7圆弧插补运动轨迹设有一工件，如图2.7所示，其廓形曲线由两段圆弧组成，两段圆弧半径分别为40和20。设在X-Y运动平台归零时，画笔在A点。在X-Y运动平台坐标系中，坐标原点在A点。工件上的1、2、3点坐标分别为：点1(0,15)、点2(40,15)、点3(60,15)。画笔运动轨迹如图2.7所示。五、实验总结简述常见的插补算法。根据实验分析逐点插补算法的精度和局限性。实验五数控代码编程实验五数控代码编程一、实验目的了解从运动控制器的基本控制指令到数控代码库的实现过程。二、实验设备（1）两维直线运动数控教学实验系统， 三维直线运动数控铣教学实验系统各一套。（2） MPC02运动控制卡一块。（3） ZSTECH3.0雕刻软件。（4）辅助设备：台式计算机一台，安装Windows98或以上操作系统，安装VC++或VB开发环境。三、实验原理在完成数控代码编程之前，首先应具备数控编程的基本知识，熟悉常用数控指令的意义和语法规则，掌握利用运动控制器实现数控编程的方法，了解一些专用数控系统的编程方法和原则。在数控系统上加工零件时，要把加工零件的全部工艺过程、工艺参数和位移数据，以信息的形式记录在控制介质上，用控制介质上的信息来控制机床，实现零件的全部加工过程。这就是数控编程。在数控系统发展的初期，都是手工编程。现在，虽然自动编程发展得很快，但手工编程仍占有一定的比例。因为，对一些简单的零件，手工编程还是很方便的，同时，自动编程必须具备一定的设备条件。数控系统输入信息的格式标准化，可以使零件加工图所要求的程序种类最少，从而促进程序编制技术的统一，并且在型号、加工工艺、功能、尺寸和精度等同类型的数控机床间使其输入程序有互换性。符合ISO标准的NC指令代码编程就是一种较通用的数控编程方法。要介绍数控编程，必须首先介绍坐标系的概念。笛卡儿直角坐标系编程使用的坐标轴及其运动方向的符号，随所定义机床坐标系的不同而不同。为了避免编程上的混乱，国际标准化组织在ISO—841中规定了确认方法，即：以右手法则确定的笛卡儿直角坐标系（theRight-handedRectangularCartesianCoordinateSystem）作为编程的标准坐标系，它对应于安装在机床上，并按机床的主要直线导轨找准的工件。编程时假设刀具相对于静止的工件坐标系运动，机床某一部件运动的正方向是使工件的正尺寸增加的方向。本软件使用标准数控铣床G代码，与Type3等辅助编程软件生成的代码兼容。常用G指令（1）快速定位指令（G00）。在加工过程中，常需要刀具空运行到某一点，为下一步加工做好准备，利用指令G00可以使刀具快速移动到目标点。指令格式： G00X_Y_Z_地址X，Y，Z指定目标点坐标，该点为机床坐标系中的坐标。执行G00指令时，刀具的移动方式为：各轴以其最快的速度同时移动，通常情况下因速

度和移动距离的不同先后到达目标点，刀具移动路线为任意的路线。度和移动距离的不同先后到达目标点，刀具移动路线为任意的路线。该指令执行时一直有效，直到被同样具有插补功能的其他指令（G01/G02/G03等）取代。在该指令中不移动的轴可不写出。G00可简写为G0。编程举例：如图2.10所示，命令刀具从点A快速移动到点B，绝对坐标编程如下：G00X25Y30；（2）直线插补指令（G01）。G01用来指定直线插补，其作用是切削加工任意斜率的平面或空间直线。指令格式： G01X_Y_Z_F_地址X，Y，Z指定目标点坐标，该点为机床坐标系中的坐标。F设定直线插补的速度，该值在整个程序段内一直有效，直到被新的F替换。执行该指令时，刀具以坐标轴联动的方式，从当前位置插补加工至目标点。移动路线为一直线。该指令一直有效，直到被具有插补功能的其他指令（G00/G02/G03等）取代。在该指令中不移动的轴可不写出。G01可简写为G1。编程举例：如图2.11所示，命令刀具从当前点A直线插补至点B，速度为2000mm/min。G01X15Y-15F2000;0 15 30X0 15 30X图2.10点位快进 图2.11直线插补（3）圆弧插补指令（G02/G03）G02为顺圆插补，G03为逆圆插补，用来在指定平面内按设定的进给速度沿圆弧轨迹切削。指令格式：

G18<，G02G18<，G021~I_K_r>F_;<G03>-R_JI初逆圆插补J态I顺圆插补II模I|L逆圆插补J|L逆圆插补JII I使用圆弧插补指令，必须先用 G17/G18/G19指定圆弧所在平面（XY、ZX或YZ平面）。圆弧插补相关G指令见表2.2。表2.2圆弧插补相关G指令序号指令含义指令功能1平面指定G17指定XY平面的圆弧G18指定ZX平面的圆弧G19指定YZ平面的圆弧2圆弧旋转方向G02指定为顺时针旋转G03指定为逆时针旋转3目标点位置X,Y,Z中的2轴指定工作坐标系的目标点位置指定从起始点到目标点的距离4从起始点到圆心的距离I,J,K中的2轴指定从起始点到圆心的矢量圆弧半径R指定圆弧半径5刀具进给速度F指定沿圆弧移动速度圆弧顺时针或逆时针旋转的判别方式为：在右手直角坐标系中，沿X、Y、Z三轴中非圆弧所在平面（如：XY平面）的轴（如：Z轴）正向往负向看去，顺时针方向用G02，逆时针方向用G03，如图2.12所示。

图2.12圆弧插补地址X,Y（或Z）指定圆弧的终点即目标点，为机床坐标系的坐标。图2.12圆弧插补I,J，K分别为平行于X，Y，Z的轴，用来表示圆心相对起点的坐标。因 I，J，K后面的数值为圆弧起点到圆心矢量在X，Y方向的分量，故始终为相对于圆弧起点的增量值。当插补整圆时，只能采用I，J，K编程方式。当已知圆弧终点坐标和半径，可以选取半径编程的方式插补圆弧，R为圆弧半径。当圆心角小于180。时R为正，大于180。时R为负。指令F指定刀具沿轨迹的进给速度，缺省值为系统设置的进给速度或前序程序段中指定的速度，执行G02/G03指令时，刀具以坐标轴联动的方式从当前位置插补加工至目标点。G02（或G03）一直有效，直到被具有插补功能的其他指令 （G00/G01/G02/G03）取代为止。编程举例1：如图2.13所示，在XY平面上，加工圆弧AB、BC，加工路线为A一B一C，采用圆心和终点(I，J，K）的方式编程。G00X30Y30;刀具移至A点G17G03X50Y50I0J20;加工AB圆弧G02X90Y10I0J-40;加工BC圆弧Y503010图2.13圆弧插补示例1编程举例2:如图2.14所示，设在XY平面上，加工圆弧CD和DC，加工路线为C图2.13圆弧插补示例1一C，采用圆弧半径方式编程。G01 X-40 Y-30 F1000;G17 G02 X40 Y-30R50 ;加工CD段加工加工CD段加工DC段YG03图2.14圆弧插补示例2四、实验内容利用运动控制器数控编程环境，用 NCYG03图2.14圆弧插补示例2四、实验内容利用运动控制器数控编程环境，用 NC指令代码进行数控编在Windows版演示软件中加以实现，观察画笔运动轨迹是否如图程，完成几个编程实例。并2.15所示。图2.15数控插补运动轨迹五、实验步骤NC代码编程。并保存为*.NC的G代码文（NC代码编程。并保存为*.NC的G代码文（2） 打开ZSTECH3.0软件，在文本编辑器内输入NC代码，本文件：G00X10Y10；G01X20Y20F300；G17G02X80Y20I30J0；G03X70Y57.32I0J20；G01X10Y50；G90X0Y0；（3） 然后，点击“自动运行”键开始执行程序。（4） 在ZSTECH3.0软件中，观察画笔运动轨迹是否如图2.15所示。大、实验总结（1） 比较基于PC的VB或VC用户编程，与专用数控系统的数控编程的优势和缺点（2） 运用CAD/CAM软件生成G代码，调试运行。实验九数控雕刻加工一、 实验目的（1） 了解CAD/CAM集成技术，生成G代码并基于G代码实现数控雕刻的基本原理。（2）掌握CNC雕刻机及其软件的基本操作方法，熟悉数控雕刻机加工的基本过程。二、 实验设备（1） 数控雕刻机一台。（2） 雕刻机运动控制软、硬件系统一套。（3） 辅助设备：工控机一台，安装Windows2000/XP或以上操作系统，安装文泰三维雕刻软件和Ncstudio雕刻进给运动控制系统软件。三、 实验内容机械雕刻即仿形铣加工，CNC雕刻以计算机辅助设计和加工（CAD/CAM）技术、计算机数控技术（CNC）、高速铣削技术（HSM）为核心。了解高速电主轴技术、高速刀具技术、CAD/CAM技术、激光加工技术对数控雕刻向高精度、高速度、 高自动化方向发展的促进作用，掌握CNC雕刻机及其软件的基本操作方法。实验主要内容是在文泰三维雕刻软件中绘制雕刻图形，根据图形确定相应的雕刻路径，生成G代码文件*.nc，然后由雕刻机的进给运动控制软件Ncstudio读入该G代码文件，驱动雕刻机进行雕刻工作。四、 实验步骤首先在文泰三维雕刻软件中绘制雕刻图形，并根据雕刻路径生成G代码文件。（1）确认已安装文泰三维雕刻软件，在Windows操作系统桌面上点击快捷方式云进入文泰雕刻软件。处于编辑状态的文泰三维雕刻软件界面如图2.17所示。

噩:S：泰屋刻2002-噩:S：泰屋刻2002-［车标］□0®图2.17文泰三维雕刻软件界面(2)根据自己的需要进行版面设置一一实际需要多大，版面就设置多大，如图2.18所示。如果版面设置大于刻字机能实刻的宽度，软件会自动分页输出。图2.18图2.18设置版面大小在设置好的版面上，输入文字或绘制图形。系统提供不同类别的中文、英文和少数民族字体类型供用户选择，字体、字号及字距、行距可以设置和修改。字体选择对话框如图2.19所示。见图形，如图2.20所示。编辑中的文件可以保存可以从系统提供的各种图形库中选择常%见图形，如图2.20所示。编辑中的文件可以保存图2.19选择字体图图2.19选择字体图2.20系统图形库文字、图形输入完毕后，设置雕刻方式、选择刀具，如图2.21所示。二维摩刻方式—W阴刻阳刻阳刻外接矩形雕刻深度:|0.2W亳米研力具补傍—雕刻方式：隰向铳底▼1重叠率画一w%r自动检查诺误■平底力：7JSE6.00］角度［15.00］^宽皿二］刀具库|r自动分解自相交环铳底时，若无效仃程超过1对兰葺米时，系统自动拾力走r二次加工方式|水平铁底三［重叠率|60连筋设置...|■中心尖刀：刀径［6.00］角度［20.00］r始■层雕刻，每次进力不超过「厂二日亳米 啪认厂镶嵌路径,间隔为is *亳米r取消勾边时r逆时针转a-顺时针转回保留尖角图2.21设置雕刻方式根据设置生成的二维雕刻路径如 图2.22所示。将雕刻路径保存为G代码文本文件*.nc，如图2.23所示。图2.22二维雕刻路径图图2.22二维雕刻路径图2.23输出G代码文本文件得到G代码文件后，退出文泰三维雕刻软件，进入雕刻机进给运动控制Ncstudio软件系统。(1)确认已安装雕刻机运动控制系统Ncstudio步进版，在Windows操作系统桌面上点击快捷方式晶进入Ncstudio系统，其软件界面如图2.24所示。

图2.24运动控制系统界面(手动)在开始加工前，务必确认冷却水泵已打开，且工件装夹牢固、位置适当。之后，开启变频器，使主轴电机按指定速度旋转。在图2.24所示的手动运动控制界面中，点击“手动”选项卡下的 “Y+(8广、"Z+(9广、"X-(4)”、"X+(6广、"Z-(1)”、"