数控技术实验指导说明书(修改).doc

实验一CNC数控车床编程实验一、实验目的1、 了解并掌握CJK6032型数控车床的使用性能及其操作方法。2、 了解常用准备功能G指令和辅助功能M指令的作用及其在实际生产中应用。3、 学会CJK6032型数控车床加工程序的编制技巧及其操作方法。4、 掌握数控车床加工程序的动态模拟调试。二、实验器材1、586微机系统 1台2、CJK6032型数控车床 2台3、尼龙棒 2根4、油标卡尺 1把三、设备的主要功能及技术参数（一）、机床主要用途：CJK6032教学型数控卧式车床是二轴联动的经济型数控车床,机床采用微机控制,四刀位自动回转刀架,通过编程对各种盘类、轴类零件，自动完成内、外圆柱面、圆弧面、螺纹等工序的切削加工。（二）、机床规格、技术参数：床身最大工件回转直径：320mm最大工件长度：500 mm主轴转速范围：702000rpm主轴通孔直径：35mm刀架刀位数：4车刀刀杆最大尺寸（宽高）：1818 mm步进电机最小设定单位：Z向：0.01 mm X向：0.005 mm刀架快移速度：Z向：3m/min X向：2m/min四、实验原理1、 零件在未正式加工之前，首先正确分析零件图，确定零件的加工部位，根据零件图的技术要求，分析零件的形状、基准面、尺寸公差和粗糙度要求，零件加工面的种类、零件的材料、 热处理等其他技术要求，来确定零件加工工艺。 2、完成以上工作以后，就进入程序编程阶段。在编程过程中一律假设工件不动，全部用刀具运动的坐标系来编程。编程时首先进行数学处理，根据零件的几何尺寸、刀具的加工路线和设定的编程坐标来计算刀具运动轨迹的坐标值。对于加工由圆弧和直线组成的简单轮廓的零件，只需计算出相邻几何元素的交点或切点坐标值即可。对于较复杂的零件，计算起来会更复杂，如非圆曲线，需用直线段或圆弧段来逼近。对于自由曲线，曲面等加工，要借助计算机辅助编程来完成。五、实验内容学生可根据以下零件图一、二或者根据自己的思路和想法设计出一零件，用G.MST等指令代码进行程序编制，并把编好的程序输入到计算机中。在进行零件加工之前，首先对已编好的程序进行模拟加工，观察其车刀的轨迹是否正确后，方能对其进行加工。（图 一）（图 二）六、实验步骤及编程基本知识根据机械零件图纸，采用G代码和辅助机能M指令编制相应的程序来实现零件加工的过程，我们称它为数控程序的编制。在实际编程之前，要求学生能根据零件的实际加工条件，制定好加工的方案，即实验方案，制定加工方案时应该考虑好以下几个方面问题：1、 件的加工范围；2、 件的安装方法；3、 各切削工序的切削顺序：1）、内外径切削 2）、端面切削 3）、螺纹切削；4、 使用的刀具型号、几何参数和切削条件。5、车削加工的工艺要求：（1）切削方法：根据要求使用粗、半精或精加工方法。（2）切削工具：根据要求选择使用刀具。（3）切削条件：根据要求选择切削速度及进刀量。（4）刀具轨迹：根据工艺要求确定刀具的轨迹。6、坐标系的两种形式：a、加工图纸上的坐标系：程序的数据采用这个坐标系的坐标值。b、工件坐标系：编程时一般是选择工件上的某一点作为程序原点，并以这个原点作为坐原点，建立一个新的坐标系。c、刀具在工件坐标系上（随着加工图纸上的坐标系的指令程序动作），把工件切削成图纸上的工件形状。d、坐标系方向的规定：车床坐标系，一般由X轴和Z轴组成。 e、数控系统编程时，对刀具位移量可采取两种方法：绝对坐标编程G90 ；增量（相对）坐标编程G91f、数控系统编程时，工件尺寸的两种指定方式：直径编程或半径编程（可以通过系统参数指明）。g、程序段及程序的构成：（1）在一个程序段中，前面有表示NC执行顺序的顺序号由N指明，范围为19999（顺序号可省略），末尾有表示其程序段终了的CR（；）代码可以不用写。（2）程序的最前面必须标明程序号即文件名（以大写字母O后跟四位数字），例：O0001，否则为非法。（3）程序的最后必须标明程序结束代码M02或M30。七、机床数控系统操作面板说明请看实验指导书后面附录一八、注意事项1.在编程过程中要注意坐标的正负方向。2.程序编程完毕，必须先进行运行校验，看看模拟刀具的轨迹是否正确。3.在程序校验之前必须先将机床的锁紧按钮、MDI和Z轴三按钮按下，再进行校验九、实验报告1、 认真阅读实验报告，并写一份预习报告，在实验之前交给指导老师。2、 思考题简叙工件坐标系确定的基本方法？ 3、 报告完成形式格式实验名称：数控车床编程实验班级 学号 姓名 实验日期1）画出加工零件图2）编出该零件的加工程序3）回答第1思考题实验二、数控铣床设计性实验1 设计性实验的任务和意义数控技术设计性实验是一种介于理论与实验教学和实际生产之间，具有对科学实验全过程进行初步训练特点的教学实验。而且是学生在掌握相关的理论知识与实验内容的基础上，在实验教学中安排的包含实验设计训练内容的课程。内容主要包括：完成实验原理的自学；查阅有关参考资料；实验方案和实验步骤的设计；学生要自主完成实验操作的全过成和实验数据的处理及编程过程。设计性实验的核心是学生自主完成实验任务，从而使学生在实践能力方面有较系统的训练。目前，数控实验室只开出铣床的设计性，通过这些实验，基本上要达到以下目的：1、提高理论知识的运用能力。理论知识只是理解而不会应用，就不算真正掌握了它，因为学习的目的是为了应用。2、强化新知识的接受能力。任何知识都有它的层次属性和发展的阶段属性。在实践过程中，在遇到利用现有知识解释不了的问题时，便会强迫人们去学习更深层次的知识，促使对知识的理解跃向更高的阶段。设计性比基础教学实验用到的知识要多一些，学生利用已有的知识可能无法解决所有问题。因此，要求同学们要在已有知识的基础上，在老师的引导下，通过自学，使自己的知识结构得到调整，使知识向更深层次、更高阶段发展。当今的世界，科学技术的发展日新月异，没有一个极强的新知识接受能力，就难免在未来竟争中相形见拙，难免不被淘汰。3、训练实验能力。“理论是知识，实践也是知识，而且是更重要的知识。”实践动手能力是人们智能范畴中的一个独立的、重要的分支。一般高等学校，办学目的是为了培养合格的高级工程技术人才。我们所培养的学生是否在将来能成为合格人才，是否能胜任本职工作，衡量的一个标准就是看他们是否有较强的实践能力。因此，开设设计性实验的宗旨是培养、开发同学们的实践动手能力。 2 实验方案制定的基本方法1、 设计性实验的基本过程（1）设计阶段学生可按任务书指定的实验任务、实验要求或者根据自己的思路和想法设计出一个零件，比如：一个简单的箱体、曲面、汉字、一个英文单词等等，然后确定其相应的工艺尺寸和设计方案后，用G指令代码对其进行编程。同时运用已做的实验基础知识和实验方法，结合实验室现有的设备、仪器对其进行加工。在课外查阅有关资料，更多地了解与实验设备相关的知识，拟定实验方案。方案拟定好之后，可作为作业形式交给指导老师，经审查符合要求后，方可以进入实验实施阶段。 （2）实验实施阶段根据设计方案，选用仪器、设备，按步骤进行实验。在实验过程中，还可进一步修改完善实验方案，直至把相关程序编好并加工出相应的零件来方可。（3）实验报告的书写要求实验报告应记录有实验全过程的技术文件零件图（学生自己设计）和已编好的程序，它应包括实验目的、实验原理、实验方法的阐述、实验结果的误差分析和实验结论。2、实验方案制定的要点在制定实验方案前应仔细阅读实验指导书和任务书。实验方案要有以下几项内容（1）实验目的实验目的是实验任务的具体阐述，是整个实验工作的纲领，所有实验工作都是为了达到实验目的而进行的。在实验结果或结论中要能阐明实验目的中所提出的问题。（2）理论分析在接受实验任务后，首先要进行理论分析。学生可根据自己所学的基础学知识。对零件的结构、功用、主要技术参数、刀具几何参数、切削条件及其加工工艺过程进行分析，讨论如何通过机械加工来保证零件的制造精度。（3）测量方案、仪器设备和刀具的选择测量对象和实验要求明确后，便可确定实验方案和选用仪器、设备和刀具。实验室会提供实验所需要的设备和仪器，但须在指定范围内选择。实验前，学生要仔细阅读设备的性能及操作方法的有关资料，以便正确使用。3 数控铣床实验一、试验目的1、进一步地熟悉、掌握CJK6032型数控铣床的使用性能及其操作方法。2、掌握各类常用的G指令代码和辅助功能M指令的使用技巧及其在实际生产中的应用。3、学会CJK6032型数控铣床加工程序的编制及其加工方法。4、掌握数控车床加工程序的动态模拟调试。二、预习要求1、实验前应该先熟悉数控系统的基本功能，加工程序编制工艺及指令编程方法。2、回顾前面已做实验的实验方法。3、根据要求和实验室现有设备条件合理确定零件尺寸与公差，如下图一、二所示：图 一 图 二1学生可按任务书指定的实验任务、实验要求或者根据自己的思路和想法设计一个零件，比如：一个简单的箱体、曲面、汉字、英文单词等等，确定其相应的工艺尺寸和设计方案后,用G指令对其进行编程。同时运用已做的实验基础知识和实验方法，结合实验室现有的设备、仪器对其进行加工。2把编好程序输入计算机并模拟，观察其车过的轨迹是否正确。3程序验证完毕，先把毛坯料安装好，对完刀，再对其进行加工。4要求每组学生设计23种不同零件，并对其进行编程、模拟、加工和测量，通过结果看看本组加工出的零件是否符合精度要求。三、实验设备1毛坯板料（长120mm宽80mm高15mm）若干块；2武汉华中生产的ZJK7532型数控铣床 2台；3游标卡尺 1把。四、实验原理加工前技术准备工作如下图4-2所示零件加工图加工计划夹具准备刀具准备NC程序制作配置图刀具柄卡刀具补偿表毛 坯NC机床合格零件图4-2 加工前准备框图五、注意事项1.在编程过程中要注意坐标的正负方向。2.程序编程完毕，必须先进行运行校验，看看模拟刀具的轨迹是否正确。3.在程序校验之前必须先将机床的锁紧按钮、MDI和Z轴三按钮按下，再进行校验附：机床的基本构造及操作面板说明请看后面的附录一六、实验报告要求实验名称：数控铣床设计性实验班级 学号 姓名 实验日期1、简述本设计性实验的名称、目的。2、简述实验原理。3、按指导书要求设计实验方案和实验步骤（画出加工零件图）。4、用G指令代码编写出自己设计的零件的加工程序。5、请简述武汉华中CJK6032型数控系统的主要功能和技术指标？实验三、直线插补控制程序的设计与调试一、实验目的1熟悉MCS-51单片机实验系统主要操作键的功能和使用。2掌握汇编语言编制直线插补的方法。3模拟XY工作台直线加工或斜线加工过程。4学会运用G指令编写一个英文单词或一个方框图 （菱形、长方形等），并XY工作台模拟运行。5熟悉汇编程序的调试技能。二、实验器材1586微机 一台2MCS-51单片机实验系统 一台3XY工作台 一台4驱动电源 一台三、实验内容1、程序的编制实验之前，学生应该先用汇编语言将直线插补的控制程序编制完成，然后再到MCS-51单片机实验系统上调式、运行。 本实验只要求做第一象限的直线插补，其它象限不作要求。第一象限插补运算的教学模型及插补轨迹如下所示：数学模型： Fn=插补轨迹： Y (Xe,Ye) X图 31编程参考流程图起始读参数Xe,YeF寄存器清0计算总步数Xe+YeF0 Y N走一步Y走一步XF-YeFF+XeF总步数-1=0 NEND图 32硬件连接 扩展板 功 放 X-Y绘图仪X相Y相 X相 输出 Y相 输出NICMCS51单片机P1.0 P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5 XA XB XC YA YB YC图 33本实验采用的三相六拍步进电机来驱动XY工作台，其绕组通电顺序是：正转：AABBBCCCAA反转：AACCCBBBAA由于高电平有效，所以正传时，电机的三相分配（环分）值如下图所示： 表 一三相六拍CBA环分值A00101HAB01103HB01002HBC11006HC10004HCA10105HA00101H反传时，电机的三相分配（环分）值如下图所示：表 二三相六拍CBA环分值A00101HAC10105HC10004HCB11006HB01002HBA01103HA00101H实验要求：a、编程时必需根据实验报告提供的直线插补的数学模型进行。b、电机的三相绕组通电顺序必须符合要求。c、电机的步长和每个进给脉冲要求放大200倍（0C8H）16。 MCS51单片机系统键盘操作MON （换上挡监控键）MON（换下挡监控键）STEP（单步执行程序键）EXEC（连续执行程序键）PRT（打印键）RECE（机器码程序下装接收键）（偏移量计算/存储单元检查键）（特殊功能寄寸器/常用寄存器检查键）OOF8/MOV（用户自定义功能/存储块移动键）SC/BP（访真RAM修改/存储块移动键）OOF0/PROM（用户自定义功能/信息转存键）（仿真ROM方式/查上一个单元键）（仿真RAM方式/查下一个单元键）本系统主机键盘布置如下：PRTMONMON STEP RECE EXEC复位RESET按钮该实验系统有两种夏位方法，一是上电复位，即接通电源自动产生复位信号另一种是按下RESET按钮产生有效信号复位有效后左边第一位数码管显示“P”，NIC指示灯亮同时完成下列功能； 1清除用户设置的断点 2置堆栈指针SP=60H 3系统处于单板学习机状态 4中断仿真时的连续执行以下键盘上键除特别说明外在仿真RAM(SX)、仿真ROM(SROM)单板学习机工作方式都可以使用本实验系统当作仿真机用时，必须处于SX、SC或SROM状态才能对数字键和有关命令键操作用作单板学习机时必须处于NIC状态 3.2 十六个数字键数字键用来向计算机输入十六进制数字，这些数字可以是存储单元或8031内部RAM地址以及数字指令，也可以是寄存器或特殊功能寄存器代号，有关寄存器代号如下： 1.0 表示 R0或DIYTR 2.1 表示 R1或PC 3.2 表示R2或T0 4.3 表示 R3或T1 5.4 表示 R4或IE 6.5 表示 R5或SBUF 7.6 表R6或SCON 8.7 表R7或IP 9.8 表示 P1 10.9表示P2 11.A表示累加器A或P312.B表示寄存器B或TMOD 13.C表示PCON14.D表示TCON15.E表示PSW16.F表示SPMON键该键用于中止当前键盘操作，返回初始化状态，等待输入新的命令；在单板学习机状态下该键用于中止用户程序执行。保护用户状态，便于用户调试程序，操作如下；键显示说明MONP准备接收命令88按下8030按下0MONP按下MON，取消前面输入80008000输入四个数字作为数据存储地址MEM8000XX读8000H单元内容XXMONP退出以上工作方式5050按下二个数字作为内部RAM单元RAM50读出内部RAM50H单元MONP退出以上工作方式AA按下数字AREGA显示A累加内容注:XX为原存储单元或寄存器内容,以下类同对于MON键,需要指出在执行用户程序中,如果执行了关中断指令,则MON键不起作用,只能用RWSET键复位.MEM存储单元检查键此键用来检查外部数据存储单元的内容,当显示器显示“P”后，连续输入四个数（先输入为地址高位），然后按下MEM键，则左边两个显示器显示出该存储单元的内容，如没有输完四个数按MEM键，则不起作用。系统处于SC状态（SC指示灯亮），MEN键可用于修改，检查访真RAM（主机8000开始后单元）系统处于SC状态（SC指示灯亮），MEN键可用于修改，检查用户机RAM的内容（例：检查0100H单元后内容，须输入地址8100H，既地址A15按“1”考虑） 系统处于单板学习状态（必须拔下访真头），NIC指示灯亮，可修改，检查所有空间的外存储器内容。操作如下：键显示说明RESETP复位：单板机工作方式88按数字键“8”MEM8不起作用0、6806按数字0、6MEM806按下MEM，不起作用08060按数字“0”MEM8060XX显示出8060H单元的内容MON中止当前功能SXP处于SX状态，修改检查用户机RAM的内容81008100按数字键8、1、0、0MEM8100XX读入用户机RAM0100H单元的内容MON中止当前功能SCP处于修改，检查访真状态81008100输入数字键8、1、0、0MEM8100XX读访真RAM8100H单元的内容MON中止当前操作，但仍为SC状态附：程序可参考附录三2、用G指令编程如果对汇编语言编程的基本方法不熟悉，也可用G指令再编写一条60mm长的直线、一个英文单词、一个菱形、长方形或者其它图案的程序，并用XY工作台模拟运行。比较其运行结果与用汇编语言编制是否一致。附：G指令编程方法可参考附录四四、思考题：实验名称：直线插补控制程序的设计与调式实验班级 学号 姓名 实验日期1、 若要实现四个象限的直线插补，该如何简化插补运算，以便使程序更加简单？2、 编出正确的直线插补控制程序。