數(shù)控技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書[新1]

1、數(shù)控技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書概述一、數(shù)控技術(shù)實(shí)驗(yàn)的目的數(shù)控技術(shù)課程是介紹用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過程進(jìn)行控制的一門課程，它集機(jī)械制造技術(shù)、信息技術(shù)、微電子技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)等為一體，是一門綜合性專業(yè)技術(shù)課程。實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)于本課程相當(dāng)重要，并且也是必不可少的組成部分。通過實(shí)驗(yàn)學(xué)生能夠進(jìn)一步掌握數(shù)控加工指令與數(shù)控加工程序的編制，并充分運(yùn)用計(jì)算機(jī)知識(shí)解決數(shù)字控制技術(shù)中的一些實(shí)際問題，從而更好地理解本課程的教學(xué)內(nèi)容。二、實(shí)驗(yàn)的基本要求1、學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課前必須認(rèn)真預(yù)習(xí)教科書及本指導(dǎo)書中的相關(guān)內(nèi)容，為實(shí)驗(yàn)做好充分準(zhǔn)備。2、所有實(shí)驗(yàn)都要求學(xué)生綜合利用本門課程中所學(xué)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，充分發(fā)揮自己的個(gè)性和創(chuàng)造力，獨(dú)立操作

2、完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。編程實(shí)驗(yàn)一、 車削加工零件程序編制（一）實(shí)驗(yàn)的目的1、熟悉編程模擬軟件的功能與使用方法2、進(jìn)一步掌握一般典型零件（含直、錐螺紋加工）的車削加工程序（輪廓精加工）編制技術(shù)，并經(jīng)圖形模擬加工驗(yàn)證所編制的程序正確性。（二）實(shí)驗(yàn)設(shè)備 臺(tái)式計(jì)算機(jī)、數(shù)控車床編程模擬軟件（三）實(shí)驗(yàn)方法與步驟 1、仔細(xì)閱讀零件圖，根據(jù)圖紙制定精車零件的加工工藝，編制零件精加工程序（刀具、切削用量由指導(dǎo)老師指定）。 2、熟悉編程模擬軟件的功能與使用方法。 3、在編程模擬軟件平臺(tái)上輸入零件精加工程序，并圖形模擬加工過程。 4、根據(jù)圖形模擬加工結(jié)果，修改完善加工程序。（四）精車加工零件圖（范例）圖(a

3、) 圖(b) 圖(c)（五）實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容與要求 1、闡述數(shù)控車削直、錐螺紋加工指令的結(jié)構(gòu)，說明編制螺紋加工程序要注意的事項(xiàng)。 2、繪制零件圖，根據(jù)標(biāo)注的尺寸算出各基點(diǎn)值并單獨(dú)列出（編程坐標(biāo)系原點(diǎn)設(shè)在零件右端面）。 3、在報(bào)告中寫出根據(jù)圖紙編寫的零件精加工工藝流程，寫出經(jīng)圖形模擬加工驗(yàn)證的零件精加工程序（主要程序段加注釋）。二、 銑削加工零件程序編制（一）實(shí)驗(yàn)的目的1、熟悉編程模擬軟件的功能與使用方法2、進(jìn)一步掌握一般典型零件（含鏡向加工）的銑削加工程序（輪廓精加工）編制技術(shù)，并經(jīng)圖形模擬加工驗(yàn)證所編制的程序正確性。（二）實(shí)驗(yàn)設(shè)備 臺(tái)式計(jì)算機(jī)、數(shù)控銑床編程模擬軟件（三）實(shí)驗(yàn)方法與步驟 1、仔細(xì)閱

4、讀零件圖，根據(jù)圖紙制定銑削零件的加工工藝，編制零件精加工程序（刀具、切削用量由指導(dǎo)老師指定）。 2、熟悉編程模擬軟件的功能與使用方法。 3、在編程模擬軟件平臺(tái)上輸入零件精加工程序，并圖形模擬加工過程。 4、根據(jù)圖形模擬加工結(jié)果，修改完善加工程序。（四）銑削加工零件圖（范例）圖(b)圖(a)YX 圖(c) （五）實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容與要求 1、何為數(shù)控銑削刀具半徑補(bǔ)償？說明刀具半徑補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)方法及編制程序時(shí)要注意的事項(xiàng)。 2、繪制零件圖，根據(jù)標(biāo)注的尺寸算出各基點(diǎn)值并單獨(dú)列出。 3、在報(bào)告中寫出根據(jù)圖紙編寫的零件精加工工藝流程，寫出經(jīng)圖形模擬加工驗(yàn)證的零件精加工程序（主要程序段加注釋）。原理實(shí)驗(yàn)一、逐點(diǎn)比較

5、法插補(bǔ)實(shí)驗(yàn)逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理實(shí)驗(yàn)，它包括四象限的直線和圓弧，而圓弧又包括順圓弧和逆圓弧。不管直線的插補(bǔ)還是圓弧插補(bǔ)，軟件實(shí)現(xiàn)都是按照逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)的定義和四個(gè)步驟來進(jìn)行的。由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)的限制，本實(shí)驗(yàn)只做第一象限的直線和逆圓弧逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)。（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 進(jìn)一步掌握實(shí)驗(yàn)裝置的使用方法；2 掌握逐點(diǎn)比較法的直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)的基本工作原理和軟件實(shí)現(xiàn)方法。（二）實(shí)驗(yàn)器材1. 計(jì)算機(jī)一臺(tái)。 2. 數(shù)控原理與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置一套。3. C語言支持軟件。（三）預(yù)習(xí)要求1. 復(fù)習(xí)教材中有關(guān)“逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)”的有關(guān)內(nèi)容。2. 要求完全掌握實(shí)驗(yàn)裝置的使用。3. 仔細(xì)閱讀本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和提供的部分參考程序清單 。（四

6、）實(shí)驗(yàn)原理逐點(diǎn)比較法是使用階梯折線來逼近被插補(bǔ)直線或圓弧輪廓的方法，一般是按偏差判別進(jìn)給控制偏差計(jì)算和終點(diǎn)判別四個(gè)節(jié)拍來實(shí)現(xiàn)一次插補(bǔ)過程。初始化 Xe,Ye,F0=0=Xe+YeF0?+X軸進(jìn)給一步 FYeFF +XeF+Y軸進(jìn)給一步1=0 ?結(jié) 束開 始N根據(jù)教材中有關(guān)內(nèi)容，給出第一象限內(nèi)直線與圓弧的逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)的流程圖如圖1和圖2所示。 圖 1 L1 逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)流程圖 開 始初始化Xs,Ys,F0=0=Xe-Xs+Ye-YsF0?+Y軸進(jìn)給一步X軸進(jìn)給一步F+2Y+1FF- 2X+1FY + 1YX - 1X - 1 = 0 ?結(jié) 束YNNY 圖 2 NR1逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)流程圖當(dāng)插補(bǔ)

7、過程中某個(gè)坐標(biāo)出現(xiàn)進(jìn)給脈沖時(shí)，可通過調(diào)用開環(huán)系統(tǒng)的位置控制函數(shù)來完成，具體如下：void open_position_ctrl (int Dx, int Dy ):其中，Dx = +1-10,分別表示X軸方向上出現(xiàn)正向進(jìn)給脈沖反向進(jìn)給脈沖沒有進(jìn)給脈沖。Dy = +1-10,分別表示Y軸方向上出現(xiàn)正向進(jìn)給脈沖反向進(jìn)給脈沖沒有進(jìn)給脈沖。在將進(jìn)給脈沖送給小型銑床執(zhí)行的同時(shí)，也可用CRT來模擬顯示插補(bǔ)軌跡，以便觀察插補(bǔ)過程的正確性。（五）實(shí)驗(yàn)步驟1啟動(dòng)C 語言編輯環(huán)境，打開實(shí)驗(yàn)程序文件（ST02.CPP）。2輸入預(yù)先編好的部分程序。3調(diào)試程序，并通過CRT模擬顯示，驗(yàn)證其正確性。 需要注意的是，在調(diào)試

8、過程中不開功放電源。4模擬成功后，增加位置控制輸出程序，并打開功放電源，利用小型銑床畫出被插補(bǔ)輪廓的結(jié)果。1 指導(dǎo)老師檢查后，整理實(shí)驗(yàn)儀器方可離開實(shí)驗(yàn)室。（六）報(bào)告要求在常規(guī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求之上，還需包含下述內(nèi)容：1細(xì)化后的程序流程圖和調(diào)試完成的程序清單。2插補(bǔ)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。3實(shí)驗(yàn)體會(huì)，包括實(shí)驗(yàn)過程中碰到的問題，解決辦法和有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)建議積收獲等。4回答下面的思考題。（七）思考題在上述程序基礎(chǔ)上如何處理動(dòng)點(diǎn)正好落在四個(gè)坐標(biāo)軸上（+X-X+Y-Y）的情況？當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)脈沖當(dāng)量為時(shí)，你的插補(bǔ)程序所能處理的最大行程范圍為多少？插補(bǔ)過程中終點(diǎn)判別的方法是唯一的嗎？如果改用“While(Jsum->

9、;0)”,結(jié)果如何？在上述程序基礎(chǔ)之上如何實(shí)現(xiàn)過象限處理？二、步進(jìn)電機(jī)軟件環(huán)分試驗(yàn) 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移的控制電動(dòng)機(jī)。利用它可以組成一個(gè)簡(jiǎn)單的全數(shù)子化的伺服系統(tǒng)，并且不要反饋環(huán)節(jié)。只要將脈沖依次送到步進(jìn)電機(jī)線圈的每一相，如果是AABBBCCCA這樣的順序，那么電機(jī)正轉(zhuǎn)，如果是AACCCBBBA這樣的順序，那么電機(jī)反轉(zhuǎn)。通過控制兩個(gè)脈沖之間間隔的時(shí)間，就可以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 通過實(shí)驗(yàn)掌握步進(jìn)電機(jī)環(huán)形分配器的基本工作原理及軟件實(shí)現(xiàn)方法。2 通過實(shí)驗(yàn)了解開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的基本工作原理及實(shí)現(xiàn)思路。（二）實(shí)驗(yàn)器材1 計(jì)算機(jī)一臺(tái)。2 實(shí)驗(yàn)裝置一套。3 C語言支持軟件。（三

10、）預(yù)習(xí)要求1 復(fù)習(xí)教材中有關(guān)“步進(jìn)電機(jī)軟件環(huán)形分配”有關(guān)內(nèi)容。2 要求完全掌握實(shí)驗(yàn)裝置的使用。3 復(fù)習(xí)C語言程序設(shè)計(jì)部分內(nèi)容。4 閱讀本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并按步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行方式寫出環(huán)分表及實(shí)驗(yàn)程序。（四）實(shí)驗(yàn)原理步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移的理想執(zhí)行元件，控制簡(jiǎn)單方便，是開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中主要執(zhí)行元件之一。而步進(jìn)電機(jī)的控制主要體現(xiàn)在環(huán)分和自動(dòng)升降速兩個(gè)方面。其中，環(huán)分又分硬件環(huán)分和軟件環(huán)分。這里為了掌握步進(jìn)電機(jī)環(huán)分的基本工作原理，主要對(duì)軟件環(huán)分的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)對(duì)象是小型實(shí)驗(yàn)銑床上的反應(yīng)式三相異步電機(jī)，它可工作于三拍方式（步距角為1.5度）或六拍方式（步距角為0.75度）。如果運(yùn)行于三相六拍

11、工作方式，則步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)流程如圖3所示。 A AB B BC C CA (正轉(zhuǎn)) A AC C CB B BA （反轉(zhuǎn)） 圖 3 步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)環(huán)分流程圖 采用軟環(huán)分時(shí)，可通過查表方式實(shí)現(xiàn)，具體如圖表-1所示。 表 1 步進(jìn)電機(jī)軟件環(huán)分表序號(hào)輸出控制字（二進(jìn)制）十六進(jìn)制導(dǎo)電相旋轉(zhuǎn)方向 10 0 0 0，0 0 0 1 01 A (反轉(zhuǎn))（正轉(zhuǎn)） 20 0 0 0，0 0 1 1 03 A , B 3 0 0 0 0，0 0 1 0 02 B 4 0 0 0 0，0 1 1 0 06 B , C 50 0 0 0，0 1 0 0 04 C 60 0 0 0，0 1 0 1 0

12、5 C , A 在將環(huán)分輸出送給小型銑床執(zhí)行之前，也可通過CRT來模擬顯示運(yùn)行情況，以便觀察環(huán)分輸出的正確性。（五）實(shí)驗(yàn)步驟1啟動(dòng)C語言編輯環(huán)境，打開實(shí)驗(yàn)程序文件ST05.CPP。2輸入預(yù)先編好的部分程序。3調(diào)試程序，并通過C語言中“DEBUG”菜單下的觀察窗口“WATCH”，來驗(yàn)證環(huán)分輸出的正確性。需要注意的是在調(diào)試程序過程中不開功放電源。4在模擬調(diào)試成功后，打開電源，將環(huán)分輸出字通過下位機(jī)接口板轉(zhuǎn)送給功放，利用小銑床上的步進(jìn)電機(jī)來驗(yàn)證環(huán)分結(jié)果。5 經(jīng)指導(dǎo)老師檢查后，整理實(shí)驗(yàn)儀器方可離開實(shí)驗(yàn)室。（六）報(bào)告要求在常規(guī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求之上，還需包括以下內(nèi)容：1 細(xì)化后的程序流程圖和調(diào)試完成的程序清單

13、。2 電機(jī)運(yùn)行走出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。3 實(shí)驗(yàn)體會(huì)，包括實(shí)驗(yàn)過程中碰到的問題，解決辦法和有關(guān)試驗(yàn)的改進(jìn)建議積收獲等。4 回答下面的思考題。（七）思考題1 在上述的基礎(chǔ)上如何實(shí)現(xiàn)三相三拍方式的運(yùn)行控制？2 如何改變步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行速度？3 除這里采用查表法實(shí)現(xiàn)環(huán)分外，還有無其它方法，試說明實(shí)現(xiàn)思路？4 在上述程序的基礎(chǔ)之上如何實(shí)現(xiàn)升降頻控制？附 錄實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)介 實(shí)驗(yàn)裝置是基于PC平臺(tái)而設(shè)計(jì)，通過在擴(kuò)展槽內(nèi)接入的接口板來實(shí)現(xiàn)對(duì)小型實(shí)驗(yàn)銑床的控制，除完成該課程教學(xué)大綱所規(guī)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目外還可用于課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)。 該實(shí)驗(yàn)裝置主要由三大部分組成, 結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。其中，PC機(jī)(上位機(jī))主要完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的處理及人機(jī)界面功能, PC機(jī)中接口板(下位機(jī))主要完成精插補(bǔ)、信息轉(zhuǎn)發(fā)以及實(shí)驗(yàn)銑床的控制工作。實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)主要進(jìn)行狀態(tài)顯示(如工作臺(tái)坐標(biāo)位置、步進(jìn)電機(jī)環(huán)分狀態(tài)和換刀狀態(tài)等)、開關(guān)量輸入和機(jī)床操作命令的輸入等，另外還包括各種