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1、数控实验实验报告数字控制技术与高级数控编程 姓 名: : 董渊哲 学 号: : 3112301045 5 班 级: : 硕 2076 指导老师 : 李云龙 四轴加工中心 实验报告 实验目的: 1) 掌握在 MASTERCAM 中建立三维实体模型，并学会根据不同的加工特征定义其加工工艺，如走刀路径的选取，刀具的选择，以及加工顺序，生成 NC 代码等。2) 通过在加工中心设备上的实际操作，完成对所建模型的实际加工，一次来掌握加工中心的基本操作。3）了解加工中心的各种夹具，同时掌握在加工过程中如何选择夹具来保证加工加工精度。实验器材 ：MAHO MC50 数控加工中心一台（如图 1 所示），有机玻璃
2、一块（100_100_10），夹具若干，MASTERCAM 软件。图 1 加工中心 实验 步骤：1）零件模型建模 在 MASTERCAM 中建立所要加工的零件模型，由于 MAHO MC50 数控加工中心是一台卧式加工中心，因此我们在进行建模时选择 _Y 平面作为草绘平面，利用草绘工具绘制出零件的草图，然后利用拉伸操作将草图拉伸为如图 2 所示的实体模型。图 2 然后以所建模型顶端为绘图表面进行建模，为了能够充分利用加工中心刀库自动换刀的功能，我们在绘制了多个特征以便来调用不同的刀具来进行加工。利用切除实体的操作来获得六个大孔和小孔，然后再绘制一个草图通过切除操作来获得内部轮廓，完成之后得到图
3、3 所示的模型。图 3 待加工模型 2）定义刀具参数 首先选择机床类型为 Mill default，然后定义 Toolpaths。首先利用外围轮廓铣的加工方式加工其外围轮廓，选择模型所有外边界作为一个封闭连，选择端面铣刀直径为 10mm，然后改用直径 6mm 的端面铣刀铣削内部轮廓，选择内部轮廓边界线作为封闭链，再用直径为 10mm 的端面铣刀铣削 6 个大孔，一次选择六个孔的中心点，并选择一个加工顺序。最后更换刀具，选用直径 6mm 的钻刀按照一定的路线加工出 6 个小圆柱孔。定义完加工路径之后，选择毛坯，毛坯尺寸为 100_100_10，然后进行模拟仿真获得如图 4 所示的零件。图 4 仿
4、真结果 最后点击 G 生成如图 5 所示的 NC 程序代码，由于自动生成的 NC 代码比较长，为了减少输入的工作量，我们可以手动修改程序，利用循环调用的方式来修改程序，这样的话就会大大减少输入程序的工作量。图 5 NC 程序代码 3）零件的装夹和加工 由图 4 的仿真结果我们可以确定零件的装夹方式，零件的装夹方式会直接影响到零件的加工，因此选择一个相对合理的装夹方式是相当重要的，首先将零件加工面垂直于 Z 方向放置，由图可以看出我们可以固定住零件的右面的两个端点处的位置，然后利用螺栓对零件进行定位。装夹工件完毕之后开始输入 NC 程序代码到数控系统中，输入之前还需要确定我们加工时所需要的刀具是
5、否都在刀具库中看，并且还需要记录下刀具所在的位置，输入程序时修改刀具的调用指令以便加工时正确的换刀。输入完指令加工零件之前为确保加工的正确性和安全性，需要先进行仿真一下，点击虚拟加工可以在屏幕上显示加工的路径以及最终零件，确认正确后开始加工。加工是一个重要环节，为了确保加工的安全，加工时需要将加工中心门关闭，在加工时采用一步一步的执行方式，边看刀具在毛坯的位置边看屏幕上面还有多少位移没有进行以保证加工的安全。执行完所有程序之后完成零件的加工得到如图 6 所示的零件。图 6 实际加工后的零件 心得体会 “国产装备，装备中国”是几代中国人的梦想。“十一五&rs;&rs;期间，我国机械装备工业总产值
6、达到 14.38 万亿元 ，年均增长 25，比&“十五”翻了一番，同时，机械产品销售额跃居世界第一，成为全球机械制造第一大国。随着数控加工技术的日益发展, 多轴数控机床因其可以实现复杂工件型面的加工, 已成为数控机床发展的趋势。为了适应日益复杂的工件型面加工要求,多轴数控机床已由最初的两轴联动发展到四轴以及五轴联动，代表着机床制造业的最高水准，对国家的国防事业、航空航天以及高精密仪器设备的发展具有相当重要的影响。因此，作为一名机械专业的研究生，了解四轴数控机床，掌握其基本体系机构和加工原理十分必要。1） ） 参观学习 MAHO MC50 数控加工中心 在此次四轴数控机床学习过程中，李老师首先给
7、我们进行了一次四轴机床加工的车间现场辅导和讲解。参观对象是一台 MAHO MC50 数控加工中心，4 个小时时间里，老师耐心细致的从四轴加工机床的最基本原理出发，让我们首先具备了四轴加工的基本概念，了解了四轴联动的特点和优势。通过对机床各功能模块的一一介绍，我们深入认识了机床的基本结构，床身，导轨，PLC 模块，伺服电机，操作面板，液压系统，刀库等等，以及各部件的工作原理。老师随后现场演示了各坐标轴的移动控制，并强调了加工前一系列准备工作（如装夹过程，对刀、计算坐标位置、换刀准备等）的注意事项。按照老师要求，我们分成三小组，两两配合依序进行了简单的面板控制操作，毛坯装夹卡具的组装，以及加工刀具
8、的装拆。在毛坯装夹时，由于对卡具使用较为陌生，采用多种定位方式都没有很好实现毛坯的合理约束，最终在老师的帮助下才得以完成，这让我对标准卡具有了更深入的认识，同时也深刻的体会到，纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行的老话。2） ） 三维建模及现场 实际 加工 操作 在加工操作之前，我们首先进行了待加工工件的 CAD 及 CAM 准备工作。对工件几何结构特点和加工工序进行深入分析p 后，利用 Pro/E 软件和 MasterCam 软件完成了工件建模、刀具轨迹设计，和 NC 代码的生成。经过老师的反复检查敲定后，我们开始了一列系的准备工作：加工工艺设计、装夹方案设计、准备刀具、启动加工中心、输入代码、确
9、定坐标原点、对刀等。由于开始计算的问题，坐标原点及对刀点反复校对了两次，使我们深刻意识到工程加工的严谨性，加工绝非儿戏。在 NC 代码输入阶段，由于该数控中心 RAM 空间较小，不能实现 U 盘内程序的读取，因此需要逐行手动输入代码。用了四十多分钟，我们才完成了 130多行代码的全部输入，使我体会到数控机床操控的前辈们的辛苦，也认识到机床各环节效率改革的迫切性和必要性。最终，经过模拟操作验证后，开动机床进行最后一步的实物工件加工，最后工件轮廓得在毛坯中逐渐清晰呈现。本次动手过程实在受益良多，由于自己本身所在实验室方向即为数控装备实验室，通过这次难得的加工经历，不仅巩固了课本所学知识，加深了对数控机床各功能结构的认识，也提高了自己三维建模和工艺流程分析p 的本领，为自己接下来的科研能力打下了基础。同时，也充分认识到数控装备领域的学习和创新仍长路漫漫，吾辈当求索不息！ 最后，再次感谢李老师的耐心指导，感谢小组成员的齐力配合，本次加工实验才得以圆满完成。此致 敬礼！ 第 4 页 共 4 页