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1、模具与现代加工技术概论实验报告 班级： 姓名: 谢春龙 学号: 056608100010 2013年12月5日一、 实验目的通过以下零件的实际编程与加工操作，掌握基本的数控语言的使用、机床基本操作等能力。2、 实验设备1、 KVC800加工中心2、 CJK6140A数控车床3、 XK200数控铣床4、 CK0638数控车床数控机床一般由输入/输出设备、CNC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分统称为CNC系统。1.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
2、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、人机对话必须具备和必要的交互设备。数控装置 是计算机数控系统的核心，接收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、运算和逻辑处理后，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，还有如主轴的变速、换向和启停信号，刀具的指令信号，冷却液、润滑油
3、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。它主要包括微处理器（CPU）、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 接收来自数控装置的速度和位移微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 把经过放大的指令信号变为机械运动驱动机床工作台，加工出符合要求的零件。与伺服单元相对应，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，是数控机床的重要组成部分，从某种意义上说，数控机床的功能主要取决于数控装置，而数控机
4、床的性能主要取决于伺服驱动系统。可编程控制器 通过CNC和PLC的谐调配合来共同完成数控机床的控制，其中CNC主要完成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。PLC主要完成与逻辑运算有关的一些动作而没有轨迹上的具体要求，它主要接收CNC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对应的控制信号，控制辅助单元完成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。它还可接收机床面板的指令，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。一类是将CNC和PLC综合起来
5、即内装型PLC；另一类为独立型PLC。机床本体 数控机床的机械部件，包括主运动部件、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、尺寸与精度符合要求的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全部在这个数控单元中完成，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； 机床本身的精度高、
6、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的35倍）； 机床自动化程度高，可以减轻劳动强度； 对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高4.加工语言分为ATL语言和NC语言。 ATL语言由CAM软件产生，用来描述刀具运行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语言由后置处理器产生，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。主要有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,包括数控车床,数控钻床，数控铣床,数控磨床，数控镗床发及加工中心.这些机
7、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程度，以及很高的设备柔性。 金属成型类数控机床；这类机床包括数控折弯机，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；这类机床包括数控线（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的运动部件只能够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
8、坐标镗床、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，而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 轮廓控制数控机床的特点是机床的运动部件能够实现两个坐标轴同时进行联动控制。它不仅要求控制机床运动部件的起点与终点坐标位置，而且要求控制整个加工过程每一点的速度和位移量，即要求控制运动轨迹，将零件加工成在平面内的直线、曲线或在空间的曲面。 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 工作台
9、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。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 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
10、器运转中，切勿做清理，调整或修理等工作，机器停用时应该立即将动力开关关妥。若有漏电应该立即关闭开关并报告工厂相关人员。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。地面应该随时保持清洁，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，切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。观察数控机床数控车床 CK0638数控车床 刀架数控车床 控制面板数控车床 CJK6140A数控铣床 XK 200加工中心 KVC 800KVC 800加工中心 控制面板加工中心 KVC 8
11、00（3）坐标系Z轴的确定 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。如果机床有几个主轴，则选择其中一个与装夹工件的工作台的主轴为主要主轴，并以他的方向作为Z轴方向。X轴的确定 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轴的确定 Y轴垂直于X,Z轴。当X,Z轴确定后，用右手笛卡尔坐标系确定Y轴方向。立式数控铣床 坐标系 数控车床 坐标系右手直角笛卡尔坐标系（4）刀具车刀 铣刀（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
12、。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。（6）步骤上坯料 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，具体的步骤为：1）回参考点操作 采用ZERO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
13、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 程序运行时刀具添加相应对刀时的补偿值,刀具即处于编程的坐标系,工件坐标系即建立。 编程根据加工图编程，并输入到机床中。加工输入程序完成之后，运行程序，机床工作，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N010T0101N020G00 X100 Z80N030S400 M03N040X80 Z1N050G72 P80 Q170 U-0.4 W0.4 D1.2 F150N060G00 X100 Z80N070G00 G42 X80 Z1N080Z-73
14、N090G01 X54 Z-52 F80N100Z-42N110G02 U-14 W7 R7N120G01 X40N130Z-25N140G03 U-10 W5 R5N150Z-2N160U-6 W3N170G00 X50N180G40 X100 Z80N1900M05N200M30在XOY平面内确定以工件中心为工件原点，Z方向以工件表面为工件原点，建立工件坐标系，如图2-23所示。采用手动对刀方法，把点O作为对刀点。考虑到加工图示的槽，深为4，每次切深为2，分二次加工完，则为编程方便，同时减少指令条数，可采用子程序，该工件的加工程序如下,且通过机床操作面板输入机床,然后按机床启动按钮。N00
15、10 G00 Z60 S800 T1 M03（8） N0011 G43 H01 Z15N0020 X15 Y0 M08N0030 G20 N01 P1.-2 ；调一次子程序，槽深为2N0040 G20 N01 P1.-4 ；再调一次子程序，槽深为4N0050 G01 Z2 M09N0060 G00 X0 Y0 Z150N0070 M02 ；主程序结束N0010 G22 N01 ；子程序开始N0020 G01 ZP1 F80N0030 G03 X15 Y0 I-15 J0N0040 G01 X20N0050 G03 X20 YO I-20 J0N0060 G41 G01 X25 Y15 ；左刀补
16、铣四角倒圆的正方形N0070 G03 X15 Y25 I-10 J0N0080 G01 X-15N0090 G03 X-25 Y15 I0 J-10N0100 G01 Y-15N0110 G03 X-15 Y-25 I10 J0N0120 G01 X15N0130 G03 X25 Y-15 I0 J10N0140 G01 Y0N0150 G40 G01 X15 Y0 ；左刀补取消N0160 G00 Z30 N0170 M30 ；主程序结束四、实验心得小结（1）数控机床与普通机床相比，增加了功能，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主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要求高较低（2）通过本次实验，对各种数控机床有了一定的了解，另外观察并接触了各种刀具，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。- 17 -