《计算机辅助制造》实验(2)指导书.docx

—\概述
1. 实验名称
计算机直接数字控制(DNC)应用实验目的
掌握计算机直接数字控制(DNC)的基本原理、关键技术与支持工具、应 用实施方法与步骤。
2. 实验要求
(1) 教师提供一中等复杂曲面零件的工程图。
(2) 在CAD/CAM系统(如MasterCAM)的支撑下，学生独立完成指定零 件的数控加工编程和加工仿真。
(3) 在虚拟数控机床环境下(如：宇龙数控加工仿真系统)，利用DNC方式, 学生完成指定零件的虚拟加工。
(4) 在教师的指导下，学生分组在数控机床上利用DNC方式完成零件的数 控切削加工。
3. 基本原理
DNC最早的含义是直接数字控制，其研究开始于本世纪六十年代。它指的 是将假设干台数控设备直接连接在一台中央计算机上，由中央计算机负责NC程 序的管理和传送。当时的研究目的主要是为了解决早期数控设备(NC)因使用纸 带输入数控加工程序而引起的一系列问题和早期数控设备的高计算本钱等问 题。
七十年代以后，随着数控机床(CNC)技术的不断开展，数控系统的存贮容 量和计算速度都大为提高，DNC的含义由简单的直接数字控制开展到分布式数 字控制。它不但具有直接数字控制的所有功能，而且具有系统信息收集、系统 状态监视以及系统控制等功能。
八十年代以后，随着计算机技术、通讯技术和CIMS技术的开展，DNC的 内涵和功能不断扩大，与六、七十年代的DNC相比己有很大区别，它开始着 眼于车间的信息集成，针对车间的生产计划，技术准备，加工操作等基本作业 进行集中监控与分散控制，把生产任务通过局域网分配给各个加工单元，并使 之信息相互交换。而对物流等系统可以在条件成熟时再扩充，既适用于现有的 生产环境，提高了生产率，又节省了本钱。
DNC系统的主要组成局部有：中央计算机及外围存储设备、通信接口、机 床及机床控制器。由计算机进行数据管理，从大容量的存储器中取回零件程序 并把它传递给机床。然后在这两个方向上控制信息的流动，在多台计算机间分 配信息，使各机床控制器能完成各自的操作。最后由计算机监视并处理机床反 馈。其中解决计算机与数控机床之间的信息交换和互联，是DNC的核心问题。 它与FMS (柔性制造系统)的主要差异是没有自动化物流输送系统，因而本钱 低，容易实现。由于它可以通过计算机网络实现NC (数控)程序的直接装载 和灵活存储，因此能：
•消除程序读入装置维护所需的费用；
•减少程序输入的错误；
•简化NC程序的管理；
•便于进行生产调度和监控。
DNC的基本功能是传送NC程序。随着技术的开展，现代DNC还具有制 造数据传送（NC程序上传、NC程序校正文件下传、刀具指令下传、托盘零点 值下传、机器人程序下传、工作站操作指令下传等）、状态数据采集（机床状态、 刀具信息和托盘信息等）、刀具管理、生产调度、生产监控、单元控制和 CAD/CAPP/CAM 接口等功能。
DNC与单机数控相比，增加了控制管理功能。DNC视需要很容易成为FMS 或CIMS的…种组成局部。相对FMS来说，它投资小，见效快，可大量介入人机 交互。
由于实验条件所限，本实验所指的DNC为直接数字控制。即首先把零件 数控加工程序保存在计算机中，然后通过一 DNC软件系统将程序传输至CNC 系统，CNC系统一边控制机床加工零件，一边接受来自计算机的后续程序段。 此方式多用于采用CAD/CAM软件设计的复杂零件并直接生成零件数控加工程 序的情况。
由于DNC技术是计算机与数控机床之间的通讯技术，不同的计算机和数控 机床所采用的CPU不尽相同，因此这种通讯的联网技术也是不同的。目前主要 是以国际有关组织制定的异步串行通讯、并行通讯协议为准，计算机和数控机 床的控制系统大多都遵循这些标准的通讯接口。异步串行通讯是以位传输信息 的，主要用于PC机与数控机床之间的通讯。一般传输波特率为9600,速率过 高，可能会出现丧失数据现象；传输距离也不宜太长，在波特率为9600时，最 大传输距离为5m,超出此距离时，一般要加调制解调器（MODEM）等通讯设备。 串行通讯的软、硬件接口遵循RS-232协议。并行通讯是以字节为单位进行数 据传送的，通讯技术简单，传输速度高，但抗干扰能力差，传输距离短。
计算机与V-60A立式加工中心的接口采用RS232C串行接口方式。其接线 方式如下列图所示。
4. 成绩判定
由实验室工作人员根据实验准备、实验过程及所提交实验报告的情况，并 以口头提问、单项抽查等方式对实验者进行个别考核后，综合评定成绩。
PC 侧（9Pin 母） CNC 侧（25Pin 公）
GND
RxD
TxD
DTR
DSR
RTS
CTS
GND
TxD
RxD
RTS
CTS
DSR
CD
DTR
注：
25针接头必接屏蔽线，9针接头不接。
计算机与机床必须良好接地。
FG:保护地TxD:发送数据
RxD:接收数据RTS:请求发送
CTS:允许发送DSR:本地准备就绪
GND:信号地DCD:载波检测
DTR:它地准备就绪RI :振铃信号
二、实验内容
1. 实验要求
某手机模型图尺寸如下列图，毛坯零件尺寸为100X42X40,材质为铝。 零件底面可与毛坯连体。要求：
(1) 在CAD/CAM系统(如MasterCAM)的支撑下，学生独立完成指定零 件的数控加工编程和加工仿真。包括：
•加工零件图样分析。
•定位基准选择及确定装夹方案。
•编制数控加工工序卡，填写工艺卡。
•根据零件的加工要求，合理选择刀具，填写刀具卡。
•根据零件的加工工艺分析和V-60A立式加工中心的编程指令编写加 工程序，填写程序卡。编写数控加工程序时应注意走刀路线的合理 安排；
•加工仿真，验证数控加工程序的正确性。
(2) 在虚拟数控机床环境下(如：宇龙数控加工仿真系统)，利用DNC方式, 学生独立完成指定零件的虚拟加工。
(3) 在教师的指导下，学生分组在数控机床上采用DNC方式完成零件的数 控切削加工。
(4) 独立编写实验报告。
2. 加工设备及刀、夹、量具
加工设备：V-60A立式加工中心
夹具：机用平口虎钳
量具：游标卡尺
刀具：
S16立锐刀
R6球铁刀敏8键槽铁刀
37. 55R120

《计算机辅助制造》
实验（2）报告
姓名：
学号：
专业班级：
中南大学机电工程学院机械制造及其自动化系注意：提交的实验报告必须打印在A4规格的纸张上，单面打印，标注页码。
实验报告包括以下内容:
1. 实验过程综述
2. 数控加工工艺分析
3. 编制数控加工刀具卡表1 V-60A立式加工中心数控加工刀具卡片
序
号
加工工序
刀 具 号
刀具类型
主轴转
速
S(rpm)
进给速度
F
(mm/min)
刀具补偿号及
补偿值
长度
(mm)
半径
(mm)
1

—

2

—

3

—

4

—

5

—

5

—

7

—

8

—

9

—

10

—

11

—

…

—

4. 编制数控加工工艺卡片表2 V-60A立式加工中心数控加工工艺卡片
班
级

产品名称或代号
零件名称
零件图号

工
序
号
程序
编号
夹具名称
实验设备
实验地点

工
步
号
工步内容
(尺寸单位mm)
刀
11-
号
刀具规格
(mm)
主轴转速
(rpm)
进给速度
(mm/min)
背吃 刀量 (mm)
备注

5. 数控加工程序编制过程及关键问题的解决数控加工程序关键片断，要求在程序中添加必要的注释
6. 数控加工仿真结果数控加工操作过程