数控机床原理与应用实验指导书.docx

数控机床原理与应用实验指导书屈健康编西北工业大学实验一：数控车床原理与组成一.实验目的1 .了解数控车床的组成及工作原理。2 .了解数控系统常用部件的原理和作用。3 .读懂电器原理图，了解数控系统各部件之间的连接。4 .掌握数控车床编程的根本知识。二.实验仪器与设备CJK6032教学型数控车床一台三.实验内容1、感性认识数控车床数控系统的各组成局部。(1) 了解数控系统的各个组成部件及其原理或作用。(2) 了解数控车床数控系统各个组成部件之间的连接关系，认清各个信号线的来源和去向。2、根据电气原理图，熟悉数控车床数控系统各局部之间的连接关系，主要有以下局部：(1)强电局部(2)电源回路(3)交流控制回路(4)直流控制回路(5)开关量输入、输出单元。(6)步进电机驱动单元。(7)数控装置与步进电机驱动器的连接关系。3、熟悉数控车床根本变成指令的使用(1)快速点位运动功能实现(图1)书写格式：GOOX-Z-；X、Z：目标点坐标绝对坐标值方式编程：G90；GOOX60Z40；增量方式编程:G91；GOOX20Z30；直线插补功能实现(图2)书写格式：GOlX-Z-F-；绝对坐标值方式编程：G90；GOlX30Z80F100；增量方式编程：G91；GOlX-60Z60F100；(3)顺时针圆弧插补功能书写格式：G02X-Z-I-K-F-；说明：DX、Z在绝对坐标方式时，圆弧终点坐标是其在编程坐标系中的坐标值。2)I、K是圆心坐标。在绝对编程方式时，是圆心在编程坐标系中的坐标值；在增量方式时，I是沿X方向圆弧起点到圆心源新的距离，K是沿Z轴方向上圆弧起点到圆心的距离。3)用G02指令编程时，可以过象限，但不得超过180°。4)由于坐标系的变换，G02的方向与人们日常顺逆时针相反。绝对坐标值方式编程：如图3G90；G02X120ZlO1120K60F50；增量方式编程：G91；G02X60Z-90160K-40F50；(4)逆时针圆弧插补功能的实现书写格式：G03X-Z-I-K-F-；说明：逆时针圆弧插补时，除圆弧运动方向相反外，其余和G02指令完全相同。绝对坐标值方式编程：如图4G90；G03X240Z40180K60F150；增量方式编程：如图4G91；G02X120Z-1001-40K-80F150；图4(5)螺纹加工功能在加工螺纹时，螺纹的切削运动从粗加工刀精加工都是始终沿同一刀具轨迹重复进行的，当主轴上的位置编码器检测道义各零脉冲信号时螺纹切削运动才开始，保证切削螺纹的一致性。书写格式：G32X-Z-R-F-；R：表示螺纹切削的退尾量，R符号表示回退方向。F：表示导程。例图5加工m30xl.5圆柱螺纹,根据普通螺纹标准及加工工艺，确定该螺纹大径尺寸为030,牙为深0.97mm,确定三次吃刀量分别为0.7mm,0.4mm,0.4mmo加工程序为：01019；G90G00X50Z120；G00X29.3Z101.5;G32Z19F1.5;G00X40;ZlOl.5;X28.5;G32Z19F1.5;G00X40;X50Z120;M02X(6)圆锥的切削对于如图6零件，锥的大端直径为030,小段直径为010,锥长为20m,吃刀深度位2mm,用绝对编程方法编程。NOOlG90；N002G92X40Z10；N003M03S800；N004M06T3；N005GOOX32Z0；N006GOlXOF80；N008GOOX26；N009GOlZOF330；NOlOGOlX30Z-20F100：NOllGOOZ0；N012GOlX22F330；N013GOlX30Z-20F100；NOMGOOZ0；N015GOlX20F330；N016GOlX30Z-20；N017G28；N018G29；N019M05；N020M02；图64、编写图7所示零件的加工程序，并操作机床进行加工。图7零件图四、CJK6032教学型数控车床简介1、数控系统硬件结构框图(1) HC5905卡其主要功能如下：最多可支持8轴步进电机手摇脉冲发生器接口(本机未用)主轴编码器接口，采用16位可逆计数器(正转加计数，反转减计数)(2) HC5102卡32路光隔离开关量输入，采用TLP521-4隔离24路光隔离开关量输出，可直接驱动继电器，输出电压24V,输出电流W200mA0图8数控系统硬件结构框图2、数控车床的操作面板CJK6032教学型数控车床的操作面板如图9所示：(1)电源钥匙开关合上总电源开关后，必须用钥匙翻开此开关，数控系统驱动电源，主电机电源才能接通。Mt敏华顿触财臬公司图10机床操作面板(2)急停按钮机床操作过程中，出现紧急情况时，按下此按钮，进给及主轴运行立即停止运动，CNC便进入急停状态。(3)超程解除按钮当某个轴出现超程，要退出超程状态时，必须松开急停按钮，一直按压着此开关，然后，在手动方式下，按下该轴的点动按钮，向相反方向退出超程状态。(4)快移按钮在手动方式下，假设同时按快移和某个轴的点动按钮，那么产生该轴的正向或负向快移运动。(5)工作方式开关本开关可选择机床自动、单段、手动、步进、回参考点五种方式，自动方式。进给修调设定X5、X10、X30>X50、X70、X100,六个位置。增量倍率设定XI、X10,XlO0、XlOOO四个信号，控制步进进给的倍率。(6)刀架选择在手动方式下把刀架手动移到平安位置，拨动刀架选择开关到对应的刀号(一共四把刀)再启动到刀架正转按钮，刀架就会转到所需要的位置，在自动方式下可直接运行换刀指令，实现在程序运行中自动换刀。(7)冷却冷却(在自动，手动下都有效)，开关是一个带锁的开关，按下冷却开/停按钮，冷却开，再按一下冷却关。(8)机床照明机床照明灯直接由灯座上的开关控制，电柜空开翻开，照明灯就可直接上电。(9)主轴在手动方式下，按主轴正转键，主轴正转；按主轴反转键，主轴反转；按主轴停键,主轴停。(10)循环启动在自动加工方式下，选择“程序选择”主菜单键用光标选择，CR确认从内存调入加工程序，方式选择开关置于自动位置，按下循环启动按钮，自动加工开始，自动操作执行期间，按钮内指示灯亮。（三）进给保持.在自动运行过程中，“进给保持”键按下，机床运动轴减速停止，暂停执行程序;如按“循环启动”键，系统继续运行。(12)单段状态在“单段”状态下，自动运行将逐段执行，即运行一段后停止；循环启动后，执行一段又停止。(13)机床锁住在自动运行开始时，将“机床锁住”键按下，再循环启动，坐标位置信息变化，但机床不运动。这个功能用于校验程序。(14) +X点动按钮在手动或增量(即步进，下同)进给方式下，按此按钮，X轴将产生正向移动，松开即减速停止，增量进给时，按压此开关并松开一次，产生增量进给一次，其位移量等于X轴最小设定单位乘增量倍率数(15) -X点动按钮功能同+X点动按钮，区别只在于对X轴产生负向移动。(16) +Z点动按钮功能同+X点动按钮，区别只在于对Z轴产生正向移动。(17) -Z点动按钮功能同+X点动按钮，区别只在于对Z轴产生负向移动。3、HNC-21T数控系统软件操作界面HNC-21T的软件操作界面如图11所示其界面由如下几个局部组成：(1)图形显示窗口。(2)菜单命令条。(3)运行程序索引。(4)选定坐标系下的坐标值。(5)工件坐标零点。(6)辅助机能。(7)当前加工程序行。(8)当前加工方式系统运行状态及当前时间。(9)机床坐标、剩余进给。93S7图11 HNC-21T的软件操作界面系统功能的操作主要通过菜单命令条中的功能键Fl-FlO来完成由于每个功能包括不同的操作菜单采用层次结构即在主菜单下选择一个菜单项后数控装置会显示该功能下的子菜单用户可根据该子菜单的内容选择所需的操作如图12所示。当要返回主菜单时按子菜单下的FlO键即可。主菜单子菜单图12菜单层次HNC-21T的菜单结构如图13所示.程序选择(FI)参数索引(FI)自运行状态(F2)修改口令(F2)动程序校验(F3)参一输入权限(F3),V<111!1-c/Jll眼的上IJ(r4)奴H.L/lHr?)T保存断点(F5)F3一恢复前值(F6)Fl恢复断点(F6)备份参数(F7)重新运行(F7)从指定行运行(F8)装入参数(F8)程序文件管理(FI)-选择编辑程序(F2)编辑当前程序(F3)保存文件(F4)MDI刀库表(FI)刀具表(F2)坐标系(F3)返回断点(F4)Cr件)./71GGF4SWaJJ(F5)乂Il刀仔力4MDI运行(F6)辑删除一行(F6)F2育我(F7)MDl清除(F7)继续查找替换(F8)对刀(F8)替换(F9)故障报警显示(F6)PLC(F5)状态显示(F4)报警品'l.(F7)设置毛坏大小(F7)F6图13HNC-21T的功能菜单结构四、实验报告1、画出CJK6032数控车床数控系统的结构框图。2、简述CJK6032数控车床数控系统的组成及原理。3、简述CJK6032数控车床的连接及根本操作。4、将图7所示零件的加工程序写在实验报告上。实验二：基于PMAC卡的开放式数控系统实验一、实验名称基于PMAC卡的开放式数控系统实验二、实验目的及要求1 .熟悉开放式数控系统实验台以及常用部件的连线和根本操作。2 .了解位置测量装置的根本概念，掌握几种位置测量装置(光电式增量编码器、光栅尺、光电开关)的使用方法和信号处理方法，并合理选用。3 .了解机床误差的测量和补偿方法。4 .掌握数控系统直线插补和圆弧插补原理以及实现方法。5 .应用标准G代码编程实现直线插补和圆弧插补，掌握其编程思想。三、实验设备及仪器1.PMAC数控装置一套2.工控机一台3.电控箱一个4.专用连接线一套5.示波器一台6.万用表一个7.千分表一个四、实验原理1 .开放式数控系统综合实验台本数控平台用于培养学生掌握数控系统的编程方法，以及数控系统电气设计、安装、调试、维修等实际动手能力的一套实验装置。该电气设计、安装、调试、维修等实际动手能力的一套实验装置。该数控系统综合实验台采用模块设计，便于组合和扩展，也便于检查和调试。2 .数控试验台的组成(1)数控装置本实验核心控制卡采用美国DeltaTau公司生产的多轴运动控制卡。PMAC含义是ProgrammableMulti-AxisController,可编程的多轴控制器，此卡可以效劳于各个行业，从精密到微米