實(shí)驗(yàn)17數(shù)控操作實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)18數(shù)控車床加工實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)19數(shù)控銑床加工實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)20數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)控制實(shí)驗(yàn)21臥式車床結(jié)構(gòu)剖析實(shí)驗(yàn)22滾齒機(jī)床的調(diào)整實(shí)驗(yàn)23機(jī)床幾何精度的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)17數(shù)控操作實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)掌握數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與運(yùn)用；(2)了解數(shù)控加工機(jī)床的組成與結(jié)構(gòu)；(3)掌握數(shù)控加工的工作原理；(4)掌握數(shù)控機(jī)床一般的操作步驟和根本編程。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．?dāng)?shù)控機(jī)床的組成、特點(diǎn)及分類1)數(shù)控機(jī)床的組成現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床都是CNC機(jī)床，一般由數(shù)控操作系統(tǒng)和機(jī)床本體組成，主要由以下幾局部組成：(1)?CNC裝置。計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置(即CNC裝置)是CNC系統(tǒng)的核心，由微處理器(CPU)、存儲器、各I/O接口及外圍邏輯電路等構(gòu)成。(2)數(shù)控面板。數(shù)控面板是數(shù)控系統(tǒng)的控制面板，主要由顯示器和鍵盤組成。通過鍵盤和顯示器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管理和對數(shù)控程序及有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入和編輯修改。(3)可編程邏輯控制器PLC。PLC是一種以微處理器為根底的通用型自動(dòng)控制裝置，用于完成數(shù)控機(jī)床的各種邏輯運(yùn)算和順序控制。例如：主軸的啟停、刀具的更換、冷卻液的開關(guān)等輔助動(dòng)作。(4)機(jī)床操作面板。一般數(shù)控機(jī)床均布置一個(gè)機(jī)床操作面板，用于在手動(dòng)方式下對機(jī)床進(jìn)行一些必要的操作，以及在自動(dòng)方式下對機(jī)床的運(yùn)行進(jìn)行必要的干預(yù)。上面布置有各種所需的按鈕和開關(guān)。(5)伺服系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)分為進(jìn)給伺服系統(tǒng)和主軸伺服系統(tǒng)，進(jìn)給伺服系統(tǒng)主要由進(jìn)給伺服單元和伺服進(jìn)給電機(jī)組成。用于完成刀架和工作臺的各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)。主軸伺服系統(tǒng)用于數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)，一般有恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速。為滿足某些加工要求，還要求主軸和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)能同步控制。(6)機(jī)床本體。機(jī)床本體的設(shè)計(jì)與制造，首先應(yīng)滿足數(shù)控加工的需要，具有剛度大、精度高、能適應(yīng)自動(dòng)運(yùn)行等特點(diǎn)，由于一般均采用無級調(diào)速技術(shù)，使得機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和主傳動(dòng)的變速機(jī)構(gòu)被大大簡化甚至取消，為滿足高精度的傳動(dòng)要求，廣泛采用滾珠絲桿、滾動(dòng)導(dǎo)軌等高精度傳動(dòng)件。為提高生產(chǎn)率和滿足自動(dòng)加工的要求，還采用自動(dòng)刀架以及能自動(dòng)更換工件的自動(dòng)夾具等。2)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)由于數(shù)控機(jī)床是計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制同精密機(jī)床兩者之間的相互結(jié)合，使得它具有高效率、高精度、高柔性等特點(diǎn)。(1)具有廣泛的適應(yīng)性。現(xiàn)代加工業(yè)為適應(yīng)市場競爭要求，需不斷對產(chǎn)品進(jìn)行更新?lián)Q代，產(chǎn)品的換代勢必要求其零件的改變，而對于數(shù)控加工來說，只要改變數(shù)控程序或加工程序中的相應(yīng)參數(shù)，就能對新零件或改型后的零件進(jìn)行自動(dòng)加工。因此能很好地適應(yīng)市場競爭對產(chǎn)品改型換代的要求。(2)高精度與質(zhì)量穩(wěn)定。數(shù)控機(jī)床的本體中廣泛采用滾珠絲桿、滾動(dòng)導(dǎo)軌等高精度傳動(dòng)部件，而伺服傳動(dòng)系統(tǒng)脈沖當(dāng)量的設(shè)定單位可到達(dá)0.01～0.005?mm。并且還有誤差修正或補(bǔ)償功能。而數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行是根據(jù)數(shù)控程序而來，在程序調(diào)試完畢，加工件精度滿足要求后，就進(jìn)行自動(dòng)加工，一般不需人工干預(yù)，從而保證其高精度和高穩(wěn)定性。(3)效率高。數(shù)控加工在程序調(diào)試完成，首件加工合格后，就可進(jìn)行自動(dòng)批量加工。加工過程中工件裝夾、刀具更換、切削用量的調(diào)整均由設(shè)備自動(dòng)完成，而且加工中一般無需進(jìn)行檢測，從而極大地減少了輔助時(shí)間。在程序的編制中只要對切削用量進(jìn)行合理的選擇，就可以在滿足加工要求的前提下，提高其生產(chǎn)效率。(4)能進(jìn)行復(fù)雜零件的加工。數(shù)控機(jī)床采用計(jì)算機(jī)插補(bǔ)技術(shù)和多坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)控制，因此可實(shí)現(xiàn)任意軌跡運(yùn)動(dòng)，并能加工出任何復(fù)雜形狀的空間曲面，從而滿足加工普通機(jī)床無法加工的復(fù)雜零件。(5)減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件。由于數(shù)控機(jī)床進(jìn)行的是自動(dòng)加工，程序調(diào)試完成后，一般不需對其進(jìn)行人工干預(yù)，可以大大減輕勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)一人管理多臺機(jī)器。(6)有利于進(jìn)行現(xiàn)代化管理。數(shù)控機(jī)床加工能方便、精確的計(jì)算零件的加工時(shí)間，同時(shí)還可以進(jìn)行自動(dòng)加工統(tǒng)計(jì)，從而做到自動(dòng)精確計(jì)算生產(chǎn)和加工費(fèi)用，有利于對生產(chǎn)的全過程進(jìn)行現(xiàn)代化管理。3)數(shù)控機(jī)床的分類隨著數(shù)控技術(shù)的不斷開展，數(shù)控機(jī)床的類型越來越多，其加工用途、功能特點(diǎn)多種多樣，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前數(shù)控機(jī)床的品種已達(dá)500多種。按其實(shí)際使用情況可分為兩大類(當(dāng)然還有其它的分類方法)，加工用途類和控制軌跡類。(1)加工用途類。加工用途類一般是以數(shù)控機(jī)床實(shí)際加工使用情況進(jìn)行分類。主要有如下三類：①普通數(shù)控機(jī)床包括數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床以及數(shù)控加工中心等金屬切削類。②數(shù)控沖床、數(shù)控折彎機(jī)、數(shù)控旋壓機(jī)等成型類。③數(shù)控電火花切割機(jī)、數(shù)控電火花成型機(jī)、數(shù)控火焰切割機(jī)等特種加工類。(2)控制軌跡類。控制軌跡類是根據(jù)數(shù)控機(jī)床刀具與被加工工件之間的相對運(yùn)動(dòng)軌跡來分類，一般分為點(diǎn)控制、線控制和輪廓控制三類。①點(diǎn)控制類主要有數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床等，其特點(diǎn)是移動(dòng)定位加工，要求以最快速度從一點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到另一點(diǎn)，進(jìn)行準(zhǔn)確快速定位，一般來說各坐標(biāo)軸之間沒有嚴(yán)格的相對運(yùn)動(dòng)要求。②線控制類是在點(diǎn)控制類根底上，對單個(gè)移動(dòng)坐標(biāo)軸進(jìn)行運(yùn)動(dòng)速度控制，其作用一般是使數(shù)控車床、數(shù)控銑床和數(shù)控磨床等，完成簡單臺階形或矩形零件的加工。③輪廓控制類數(shù)控機(jī)床也稱為連續(xù)控制類數(shù)控機(jī)床，其特點(diǎn)是對兩個(gè)或兩個(gè)以上運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的位移和速度，同時(shí)進(jìn)行連續(xù)相關(guān)控制，使刀具與工件間的相對運(yùn)動(dòng)，符合工件加工輪廓的外表要求。目前大多數(shù)金屬切削機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)，均是輪廓控制系統(tǒng)。根據(jù)其控制坐標(biāo)軸的數(shù)目，可分為二軸聯(lián)動(dòng)、二軸半聯(lián)動(dòng)、三軸聯(lián)動(dòng)、四軸和五軸聯(lián)動(dòng)。2．?dāng)?shù)控機(jī)床加工程序的編制數(shù)控機(jī)床是按編制好的程序進(jìn)行加工，因此程序編制的好壞，直接影響加工過程是否能正常進(jìn)行，加工的零件是否能到達(dá)圖紙要求。這就要求編制程序的人員，不僅要掌握數(shù)控機(jī)床工作原理和程序結(jié)構(gòu)，而且還要掌握各種零件加工工藝性。零件程序編制一般包括如下五個(gè)方面：分析零件圖紙、對零件進(jìn)行工藝分析及處理、對零件進(jìn)行數(shù)學(xué)處理、編寫零件加工程序清單，對程序進(jìn)行調(diào)試與修改并最終確定。1)分析零件圖紙任何一個(gè)零件無論怎樣加工，首先應(yīng)對其零件圖進(jìn)行分析。全面了解被加工零件的幾何形狀、尺寸大小、零件材料及熱處理情況，為工藝處理做好準(zhǔn)備。2)工藝分析與處理工藝分析就是編制零件的加工工藝，包括毛坯選擇、工裝夾具選擇、刀具選擇以及熱處理的安排等。對于數(shù)控加工還有選擇工件坐標(biāo)原點(diǎn)、確定加工中的換刀點(diǎn)以及走刀路線確實(shí)定等。①確定加工方案：首先選擇使用的數(shù)控機(jī)床和工裝夾具，其次選擇加工刀具以及切削用量。②建立工件坐標(biāo)系：確定工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系之間的正確關(guān)系，給刀具運(yùn)動(dòng)軌跡確實(shí)定和加工中幾何尺寸的計(jì)算做準(zhǔn)備，同時(shí)應(yīng)考慮零件形位公差的要求。③確定加工中的對刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)：數(shù)控機(jī)床的對刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)和加工中的刀具的起點(diǎn)一般為同一點(diǎn)。這一點(diǎn)在選擇上，首先要方便檢測和刀具軌跡的計(jì)算，其次要使換刀點(diǎn)與工件有一個(gè)平安的距離，即不允許換刀時(shí)刀具與工件發(fā)生碰撞，最后還要注意換刀點(diǎn)與工件相距不可太大，造成過大的空行程，應(yīng)使刀具與工件保持一個(gè)平安合理的距離。注意不同的數(shù)控機(jī)床，其對刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)確實(shí)定也不盡相同。④選擇合理的走刀路線：走刀路線就是整個(gè)加工過程中，刀具相對工件的具體運(yùn)動(dòng)軌跡，包括快速運(yùn)動(dòng)的空行程和根據(jù)需要進(jìn)行的加工過程。選擇時(shí)首先應(yīng)確保加工零件的精度和外表質(zhì)量的要求，其次應(yīng)注意盡量減少走刀路線和空行程，提高生產(chǎn)效率，最后應(yīng)注意使計(jì)算簡單、減少程序數(shù)目和編程工作量。⑤合理安排輔助功能：加工中應(yīng)根據(jù)需要合理安排一些輔助工程。如：切削液的啟停、主軸的速度變換、對重要加工尺寸安排停機(jī)檢測等。3)數(shù)學(xué)處理所謂的數(shù)學(xué)處理，就是根據(jù)零件圖紙尺寸、已確定的走刀路線，計(jì)算數(shù)控編程時(shí)所需的數(shù)據(jù)。主要有各個(gè)根本點(diǎn)的計(jì)算、列表曲線的擬合、復(fù)雜的三維曲線或曲面的坐標(biāo)運(yùn)算等方面。4)編制零件加工程序根據(jù)確定的走刀路線、計(jì)算完成的各個(gè)數(shù)據(jù)和已確定的切削用量，按照CNC系統(tǒng)的加工指令代碼和程序段格式，編寫零件加工程序清單。編寫過程應(yīng)嚴(yán)格遵守編程說明書的規(guī)定，編程方法一般有手動(dòng)編程和計(jì)算機(jī)輔助編程。單個(gè)小型零件可采用手動(dòng)編程，復(fù)雜大型零件應(yīng)采用計(jì)算機(jī)輔助編程，以提高編程效率和質(zhì)量，減輕編程勞動(dòng)強(qiáng)度。5)加工程序的調(diào)試與最終確實(shí)定加工程序編制完成后，應(yīng)將其輸入數(shù)控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)中。可以通過CNC控制菜單輸入，也可以運(yùn)用DOS中的編輯器進(jìn)行輸入。輸入完畢后，應(yīng)對其進(jìn)行語法檢測、示教演示、模擬加工等，最后進(jìn)行首件試加工且檢測無誤后，確定最后的加工程序。三、實(shí)驗(yàn)的方法與步驟(1)對照數(shù)控機(jī)床認(rèn)識機(jī)床的各個(gè)組成局部。①認(rèn)識并熟悉數(shù)控系統(tǒng)的各個(gè)局部，包括數(shù)控主機(jī)的控制面板、顯示器、鍵盤等。②認(rèn)識并熟悉機(jī)床本體的各個(gè)局部，包括床身、導(dǎo)軌、步進(jìn)電機(jī)、絲桿、工件夾頭、刀架、控制開關(guān)等。③熟悉并掌握整個(gè)數(shù)控機(jī)床的啟動(dòng)和停止。(2)啟動(dòng)數(shù)控機(jī)床認(rèn)識并熟悉操作系統(tǒng)。①啟動(dòng)數(shù)控機(jī)床進(jìn)入主控菜單，對主控菜單中各個(gè)子菜單進(jìn)行熟悉，了解并掌握進(jìn)入、退出各級菜單的方法。②分別進(jìn)入各級子菜單，對各級子菜單的作用進(jìn)行認(rèn)識，重點(diǎn)掌握“文件編輯、參數(shù)設(shè)定、坐標(biāo)設(shè)定、手動(dòng)運(yùn)行、立即執(zhí)行、示教功能、模擬加工〞各子菜單中的內(nèi)容，以及各個(gè)功能鍵的作用。③熟悉數(shù)控機(jī)床的控制面板，了解并掌握控制面板中各個(gè)功能鍵的作用，以及同各級子菜單中一些功能相互結(jié)合的運(yùn)用。④調(diào)出準(zhǔn)備好的一個(gè)或兩個(gè)加工程序，進(jìn)行手動(dòng)運(yùn)行、示教功能、模擬加工等各項(xiàng)演示。四、思考題(1)數(shù)控機(jī)床的工作原理是什么？(2)結(jié)合本次實(shí)驗(yàn)，談?wù)劚緮?shù)控系統(tǒng)刀具參數(shù)的設(shè)定方法。(3)工件坐標(biāo)系是如何建立的？實(shí)驗(yàn)18數(shù)控車床加工實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)掌握數(shù)控車床的加工特點(diǎn)。(2)掌握數(shù)控車床加工程序的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及編制方法。(3)掌握數(shù)控車床程序的輸入、編輯、修改、調(diào)試、示教、運(yùn)行等方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容數(shù)控車床是計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)加上車床本體，是由計(jì)算機(jī)控制的數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出各項(xiàng)指令，指揮車床自動(dòng)運(yùn)行完成對零件的車削加工，整個(gè)過程由加工前的各項(xiàng)準(zhǔn)備和自動(dòng)運(yùn)行加工組成。1．毛坯準(zhǔn)備分析零件圖紙，準(zhǔn)備零件毛坯。毛坯的選擇過程包括如下幾個(gè)方面。第一，應(yīng)滿足零件工藝加工各個(gè)方面的要求，包括裝夾部位的預(yù)留，以及合理的加工余量；第二，應(yīng)考慮數(shù)控車床的加工特點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)安裝和自動(dòng)定位的應(yīng)盡量滿足，以提高生產(chǎn)率減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度；第三，對一些安裝加工前就需準(zhǔn)備好的部位，應(yīng)提前考慮安排加工準(zhǔn)備好，如中心孔等。2．刀具準(zhǔn)備加工前應(yīng)根據(jù)所用刀具情況，準(zhǔn)備加工中所使用的各種刀具，本次實(shí)驗(yàn)用數(shù)控車床最多可安裝四把車刀，如果四把車刀不夠用，應(yīng)考慮分兩次加工完成。刀具安裝中可使用對刀塊進(jìn)行對刀，也可以預(yù)先準(zhǔn)備一個(gè)普通毛坯進(jìn)行試加工對刀。各刀具之間的相對安裝誤差，可在“坐標(biāo)設(shè)定〞菜單中的刀具補(bǔ)償值進(jìn)行修正，保證加工中各刀具處于同一坐標(biāo)系。本設(shè)備中刀具補(bǔ)償值的設(shè)定原理說明如下。本系統(tǒng)采用四工位電動(dòng)刀架，對于不同的車刀有不同的刀長偏置值(X；Z兩方向)，系統(tǒng)采用相對刀長補(bǔ)償值，即各工位刀具的刀長存在相互依賴關(guān)系。假設(shè)以第一把車刀為基準(zhǔn)，轉(zhuǎn)動(dòng)刀架將第四把車刀放入刀位，由于存在刀具的安裝誤差，第四把車刀刀尖同第一把車刀刀尖存在誤差值(X；Z兩方向)，為保證兩車刀刀尖處于同一坐標(biāo)系之中，應(yīng)使第四把車刀刀尖移動(dòng)到第一把車刀刀尖處，其移動(dòng)量(X；Z兩方向)就是第四把車刀刀長的補(bǔ)償值。實(shí)際加工運(yùn)行時(shí)，刀具的選擇分為有刀具補(bǔ)償和無刀具補(bǔ)償兩種情況，可根據(jù)需要進(jìn)行選擇。中選擇有刀具補(bǔ)償時(shí)，此刀具首先運(yùn)行補(bǔ)償值，把刀尖位置運(yùn)行到第一把刀尖處，然后再進(jìn)行下面的實(shí)際運(yùn)行，保證不同的刀具處于同一坐標(biāo)系之中。依次可確定其他刀具的補(bǔ)償值。下面按照圖18-1、圖18-2來分析計(jì)算刀具刀長的補(bǔ)償值。圖18-1圖18-2假設(shè)第一次執(zhí)行系統(tǒng)軟件，一號刀為當(dāng)前刀位，此時(shí)計(jì)算機(jī)屏幕顯示坐標(biāo)為“X?=?0；Z?=?0〞，移動(dòng)刀具將刀尖對準(zhǔn)O點(diǎn)，屏幕顯示坐標(biāo)為“X?=?-50；Z?=?-101〞，記下此時(shí)的坐標(biāo)值。將刀具移開同工件別離，然后換第四把刀具，再將第四把刀具的刀尖移到O處，此時(shí)屏幕顯示的坐標(biāo)值為“X=-49；Z?=?-105〞，記下此時(shí)的坐標(biāo)值。計(jì)算兩坐標(biāo)的差值，即DX=(-49)-(-50)?=?1；DZ?=?(-105)-(-101)?=?-4，進(jìn)入系統(tǒng)軟件“坐標(biāo)設(shè)定〞菜單，將一號刀的刀補(bǔ)值設(shè)為“X?=?0；Z?=?0〞，將四號刀的刀補(bǔ)值設(shè)為“X?=?1；Z?=?-4〞，同樣方法可求出其它車刀的刀補(bǔ)值。3．系統(tǒng)軟件介紹本次實(shí)驗(yàn)的數(shù)控系統(tǒng)是采用基于PC平臺的開放型數(shù)控系統(tǒng)，具有豐富的軟件功能。操作中采用菜單交互方式，首先進(jìn)入主控界面菜單，在主菜單的右側(cè)自上而下有各個(gè)分菜單，通過上下方向鍵移動(dòng)光標(biāo)進(jìn)行選擇，然后敲擊回車鍵進(jìn)入各項(xiàng)子菜單。下面對各項(xiàng)子菜單的功能作一簡單說明。(1)文件管理。該功能模塊實(shí)現(xiàn)常用的文件管理操作，具有硬件自動(dòng)檢測功能。可對文件進(jìn)行復(fù)制、刪除、改變路徑、文件打印等操作。一般可通過該功能模塊檢查所需的文件在不在。(2)文件編輯。本編輯模塊既可對已有的文件進(jìn)行編輯，也可以創(chuàng)立新文件。但請注意：本編輯模塊只能對后綴名為“.NC〞，且長度不超過400行的數(shù)控文件進(jìn)行編輯，長度超過400行的文件請選擇其它編輯器進(jìn)行編輯。具體操作過程可按屏幕提示進(jìn)行。(3)參數(shù)設(shè)定。此模塊是對加工中的一些參數(shù)進(jìn)行預(yù)先設(shè)定，具體操作過程可按屏幕提示進(jìn)行。(4)坐標(biāo)設(shè)定。坐標(biāo)設(shè)定模塊是為整個(gè)CNC系統(tǒng)提供坐標(biāo)系，本坐標(biāo)系規(guī)定正對屏幕水平向右方向?yàn)閆軸正方向，反之為Z軸負(fù)方向；垂直向下方向?yàn)閄軸正方向，反之為X軸負(fù)方向。另外，可通過修改圖形比例，改變屏幕上顯示的大小。刀具設(shè)定中有四種刀具可供選擇，另還有一自定義刀具選擇，通過它可采用手工繪制刀具形狀，進(jìn)行特殊刀具的設(shè)定，另外還可進(jìn)行刀補(bǔ)值的輸入和修改。所有的操作均可通過上下方向鍵移動(dòng)光標(biāo)進(jìn)行選擇和修改。(5)串口通訊。略。(6)示教功能。該功能模塊是對給定的數(shù)控代碼，逐條逐句進(jìn)行分析、解釋、診斷，并在屏幕上同步模擬顯示出刀具相對工件的運(yùn)動(dòng)軌跡，同時(shí)給出有關(guān)出錯(cuò)信息。進(jìn)行示教功能演示時(shí)，要求給出正確的坐標(biāo)系設(shè)定、工件設(shè)定、刀具設(shè)定，否那么得不到正確的模擬顯示結(jié)果。在該狀態(tài)下電機(jī)不走步，也不對相關(guān)的輸入和輸出進(jìn)行控制。用戶通常是在運(yùn)行一個(gè)新文件前，通過示教功能的演示，檢驗(yàn)一下運(yùn)行代碼的正確性和運(yùn)行效果。(7)自動(dòng)運(yùn)行。該功能是在一切準(zhǔn)備完畢后，通過數(shù)控的控制系統(tǒng)發(fā)出指令，指揮車床進(jìn)行自動(dòng)加工。在加工過程中屏幕同步動(dòng)態(tài)顯示加工過程，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。加工完成后，可按F1鍵重新運(yùn)行該程序。(8)手動(dòng)運(yùn)行。該模塊主要用于在準(zhǔn)備階段時(shí)對機(jī)床進(jìn)行調(diào)試和對刀。其工作方式是計(jì)算機(jī)同機(jī)床上工作面板中的方向鍵結(jié)合使用，對車床上的X軸、Z軸進(jìn)行手動(dòng)運(yùn)行調(diào)整，屏幕上同步顯示調(diào)整的位置和大小。(9)立即執(zhí)行。該模塊主要是完成現(xiàn)場1至5個(gè)代碼指令，也是在調(diào)試車床時(shí)運(yùn)用。如：主軸的啟停、刀位選擇等。(10)系統(tǒng)復(fù)位。使系統(tǒng)回到初始狀態(tài)。(11)退出系統(tǒng)。從系統(tǒng)中退出，回到DOS狀態(tài)。4．加工程序的編制數(shù)控車床是按編制好的加工程序發(fā)出各項(xiàng)指令，指揮車床自動(dòng)運(yùn)行完成對零件的車削加工。理想的加工程序不僅能保證加工出合格的零件，而且能使數(shù)控機(jī)床的功能得到合理的利用和充分的發(fā)揮，盡可能的提高其工作效率，保證機(jī)床平安高效的工作。零件加工程序的編制過程，包括分析零件圖紙、進(jìn)行工藝處理(選擇走刀路線)、進(jìn)行數(shù)學(xué)處理(走刀過程中各個(gè)點(diǎn)的計(jì)算、曲線與曲面坐標(biāo)的運(yùn)算)、編制程序清單、程序的輸入(包括效驗(yàn)與試運(yùn)行)等五個(gè)步驟。(1)程序的結(jié)構(gòu)與書寫形式。一個(gè)完整的數(shù)控加工程序由程序名和程序段構(gòu)成。程序的書寫內(nèi)容就是零件加工程序單。程序的編寫可以用系統(tǒng)菜單中的“文件編輯〞功能，也可以使用其它的文本編輯器，如MS-DOS中的EDIT命令等，程序名一律以?.NC作為后綴名進(jìn)行文件存儲。每一個(gè)程序段一般是由程序段號、功能字、坐標(biāo)字、各種輔助功能等組成。整個(gè)程序內(nèi)容是由全部的程序段，按段號由小到大排列組成。下面給出簡單程序加以說明。程序名：TEST.NC(功能字意義見表18-1)N0010G01U-90F300N0020W-170N0030U90N0040W170N0050M02運(yùn)行結(jié)果見圖18-3，由A起步以300?mm/min的速度走一矩形A—B—C—D—A。圖18-3表18-1指令字的根本格式(2)坐標(biāo)系統(tǒng)。系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)，即右手笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)如圖18-4。由圖可見，刀具運(yùn)動(dòng)正方向是工件與刀具距離增大的方向。編程時(shí)既可以用絕對坐標(biāo)X、Z坐標(biāo)值，也可用相對坐標(biāo)U、W坐標(biāo)值，但必須依據(jù)正確的組合方式進(jìn)行組合。正確組合為：X、Z；U、W；X、W；U、Z等，不正確的組合為：X、U；Z、W等。為了編程方便，坐標(biāo)系原點(diǎn)通常設(shè)定在工件對稱軸上，即Z軸，且X、U值為直徑量。圖18-4(3)工件坐標(biāo)系設(shè)定。工件坐標(biāo)系的設(shè)定，首先應(yīng)確定幾個(gè)點(diǎn)的定義。起始點(diǎn)：即程序啟動(dòng)時(shí)刀具的開始位置；坐標(biāo)原點(diǎn)：即工件坐標(biāo)系原點(diǎn)；參考點(diǎn)：刀具在起始點(diǎn)經(jīng)過刀補(bǔ)后的位置；機(jī)械原點(diǎn)：機(jī)床上刀具的固定基準(zhǔn)點(diǎn)。建工件坐標(biāo)系就是確定上述各點(diǎn)的位置以及相互關(guān)系，為方便編程本系統(tǒng)默認(rèn)坐標(biāo)原點(diǎn)、起始點(diǎn)和參考點(diǎn)重合，即程序啟動(dòng)時(shí)三點(diǎn)重合。如果要使坐標(biāo)原點(diǎn)與參考點(diǎn)別離，需建立浮開工件坐標(biāo)原點(diǎn)，可使用G92指令。G92指令運(yùn)行后，刀具并不運(yùn)動(dòng)，只是坐標(biāo)原點(diǎn)與參考點(diǎn)分開，分開后的位置由G92指令后的X、Z坐標(biāo)值確定。請注意：X、Z值要齊全不可缺少，且不得使用U、W值。下面給出兩例G92指令的運(yùn)行結(jié)果。例1：N0010G92X200Z300(結(jié)果見圖18-5)；圖18-5例2：N0010G92X200Z50(結(jié)果見圖18-6)。(4)程序編制時(shí)應(yīng)注意的問題。①編制前應(yīng)認(rèn)真確定加工中的走刀路線，繪出走刀路線圖，標(biāo)出各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)值。②編制前應(yīng)認(rèn)真閱讀相關(guān)的編程操作說明書，理解各指令的含義。③加工程序中應(yīng)合理設(shè)置各項(xiàng)輔助功能，本系統(tǒng)不允許G、T、S、M指令共段。④實(shí)際加工前一定要進(jìn)行反復(fù)調(diào)試，不可出現(xiàn)在加工中或換刀時(shí)，刀具與工件產(chǎn)生干預(yù)現(xiàn)象，也不能出現(xiàn)超程現(xiàn)象。圖18-6三、實(shí)驗(yàn)步驟(1)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)仔細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書內(nèi)容，并掌握相關(guān)的數(shù)控機(jī)床知識。(2)按實(shí)驗(yàn)要求編制加工程序單。(3)啟動(dòng)數(shù)控車床，在空運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下反復(fù)演練，熟悉其操作系統(tǒng)，對各項(xiàng)菜單進(jìn)行熟悉，對各控制按鈕進(jìn)行熟悉。(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，對“參數(shù)設(shè)定〞菜單中相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，對“坐標(biāo)系統(tǒng)〞菜單中相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。(5)將編制好的加工程序復(fù)制到系統(tǒng)中。(6)運(yùn)用“示教功能〞對加工程序進(jìn)行調(diào)試，檢查是否存在語法錯(cuò)誤，如需修改請返回“編輯功能〞中進(jìn)行，直到加工程序滿足要求。(7)將準(zhǔn)備好的刀具安裝在刀架上，各刀具要安裝在相應(yīng)的刀位上，不可裝錯(cuò)。刀具伸出長度可定為35?mm左右，刀尖的高度要進(jìn)行校對，不可裝高或裝低。將一號刀的刀補(bǔ)值設(shè)為0，通過手動(dòng)調(diào)整和試切加工，求出其余各刀的刀補(bǔ)值(刀補(bǔ)值的計(jì)算見“刀具準(zhǔn)備〞中的內(nèi)容)，并在相應(yīng)參數(shù)中進(jìn)行設(shè)定。(8)關(guān)閉機(jī)床，安裝工件毛坯并校正。啟動(dòng)機(jī)床，通過“立即執(zhí)行〞菜單啟動(dòng)機(jī)床主軸并選擇一號刀。再通過“手動(dòng)運(yùn)行〞菜單調(diào)整機(jī)床對毛坯進(jìn)行加工，首先精車一下端面，記下此處的Z0值(屏幕顯示)，再精車一下外圓，記下此處的X0值(屏幕顯示)，同時(shí)測出加工的外圓直徑D值，然后計(jì)算起刀點(diǎn)坐標(biāo)X、Z值。X?=?X0-D?+?(G92中X值)；Z?=?Z0?+?(G92中Z值)。手動(dòng)運(yùn)行將刀架移動(dòng)到絕對坐標(biāo)X、Z值處，至此全部調(diào)試完畢。(9)進(jìn)入“自動(dòng)運(yùn)行〞菜單執(zhí)行加工程序，加工中可通過屏幕對加工過程進(jìn)行監(jiān)測，加工完畢后對零件進(jìn)行檢測，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。四、思考題(1)加工如圖18-7所示的零件，要求精車所有外形，不留加工余量。(2)編制如圖18-8所示的數(shù)控加工程序，毛坯材料為銅棒，尺寸為?f35?×?90。(3)分別編制如圖18-9所示的四個(gè)零件數(shù)控加工程序，毛坯材料為銅棒。附：實(shí)驗(yàn)加工實(shí)例。要求加工如圖18-10所示零件，實(shí)現(xiàn)由粗加工到精加工成型的過程。本加工程序的文件名為SY－01.NC。圖18-7圖18-8圖18-9圖18-10①刀具選擇。一號刀：左偏刀；二號刀：螺紋刀；三號刀：切斷刀。②零件毛坯。材料：尼龍；毛坯尺寸：f20?×?80。程序編制如下：程序名SY－01.NC備注：本程序中起刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)、加工完后的終刀點(diǎn)同為一點(diǎn)，這樣的程序編制比較適合零件的批量加工。實(shí)際運(yùn)行加工前，一定要運(yùn)行“示教功能〞對程序反復(fù)檢查與調(diào)試，看看是否與您的編程要求吻合，否那么應(yīng)對程序進(jìn)行編輯修改，直到滿足加工要求，方可運(yùn)行“自動(dòng)加工〞進(jìn)行加工。實(shí)驗(yàn)19數(shù)控銑床加工實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)掌握數(shù)控銑床的加工特點(diǎn)。(2)掌握數(shù)控銑床加工程序的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及編制方法。(3)掌握數(shù)控銑床程序的輸入、編輯、修改、調(diào)試、示教、運(yùn)行等方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容數(shù)控銑床是計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)加上銑床本體，在工件安裝完畢，由計(jì)算機(jī)控制的數(shù)控系統(tǒng)按已編好的程序發(fā)出各項(xiàng)指令，指揮銑床自動(dòng)運(yùn)行完成對零件的銑削加工，整個(gè)過程由加工前的各項(xiàng)準(zhǔn)備和自動(dòng)運(yùn)行加工組成。1．毛坯準(zhǔn)備分析零件圖紙，選擇加工方法，準(zhǔn)備零件毛坯。毛坯的選擇過程包括如下幾個(gè)方面。第一，應(yīng)滿足零件工藝加工方面的要求，包括如何進(jìn)行定位裝夾，以及合理的加工余量；第二，應(yīng)考慮數(shù)控銑床的工作特點(diǎn)(包括能換幾把刀)，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)安裝和自動(dòng)定位的應(yīng)盡量滿足，以提高生產(chǎn)率減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度；第三，對一些加工安裝前就需準(zhǔn)備好的部位，應(yīng)提前考慮安排加工準(zhǔn)備好。2．刀具準(zhǔn)備加工前應(yīng)根據(jù)加工所需刀具情況，準(zhǔn)備加工中所使用的各種刀具，本次實(shí)驗(yàn)用數(shù)控銑床無換刀功能，只能安裝一把刀具。因此如果加工中需要多刀，手工換刀應(yīng)考慮刀具的重新定位問題。刀具的安裝可使用工件進(jìn)行對刀，也可以對刀塊進(jìn)行對刀。如果是多刀，各刀具的安裝誤差可在相應(yīng)菜單中的刀具補(bǔ)償值進(jìn)行修正，保證加工中各刀具處于同一坐標(biāo)系。本次實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備中無刀具補(bǔ)償功能，每次只可使用一把刀具，不考慮刀具的補(bǔ)償問題。3．系統(tǒng)軟件介紹本次實(shí)驗(yàn)的數(shù)控系統(tǒng)是采用基于PC平臺的開放型數(shù)控系統(tǒng)，具有豐富的軟件功能。操作中采用菜單交互方式，啟動(dòng)后首先進(jìn)入主控界面菜單，在主菜單的右側(cè)自上而下有各個(gè)分菜單，通過上下方向鍵移動(dòng)光標(biāo)進(jìn)行選擇，然后敲擊回車鍵進(jìn)入各項(xiàng)子菜單。下面對各項(xiàng)子菜單的功能作簡單說明。(1)文件管理。該功能模塊實(shí)現(xiàn)常用的文件管理操作，具有硬件自動(dòng)檢測功能。可對文件進(jìn)行復(fù)制、刪除、改變路徑、文件打印等操作。實(shí)驗(yàn)中一般可通過該功能模塊檢查所需的文件在不在，或者將實(shí)驗(yàn)所需程序拷貝到機(jī)器中。(2)文件編輯。本編輯模塊即可對已有的文件進(jìn)行編輯，也可以創(chuàng)立新文件。但請注意：本編輯模塊只能對后綴名為“.NC〞，且長度不超過400行的數(shù)控文件進(jìn)行編輯，長度超過400行的文件請選擇其它編輯器進(jìn)行編輯，然后拷貝到機(jī)器之中。具體操作過程可按屏幕提示進(jìn)行。(3)參數(shù)設(shè)定。此模塊是對加工中的一些參數(shù)進(jìn)行預(yù)先設(shè)定，具體操作過程可按屏幕提示進(jìn)行。(4)坐標(biāo)設(shè)定。坐標(biāo)設(shè)定模塊是為整個(gè)CNC系統(tǒng)提供坐標(biāo)系，本系統(tǒng)采用空間右手笛卡兒直角坐標(biāo)系。編程時(shí)可采用絕對坐標(biāo)、相對坐標(biāo)和極坐標(biāo)方式。可對坐標(biāo)系進(jìn)行模擬選擇、旋轉(zhuǎn)和平移調(diào)整，可修改坐標(biāo)顯示比例，改變刀具的形狀及顏色等，另外還可進(jìn)行刀具補(bǔ)償值的輸入和修改。所有的操作均可通過上下方向鍵移動(dòng)光標(biāo)進(jìn)行選擇和修改。(5)串口通訊。略。(6)示教功能。該功能模塊是對給定的數(shù)控代碼，逐條逐句進(jìn)行分析、解釋、診斷，并可在屏幕上同步模擬顯示出刀具相對工件的運(yùn)動(dòng)軌跡，同時(shí)給出有關(guān)出錯(cuò)信息。進(jìn)行示教功能演示時(shí)，應(yīng)提前設(shè)好坐標(biāo)系，否那么得不到正確的模擬顯示結(jié)果。在該狀態(tài)下電機(jī)不聯(lián)接，也不對相關(guān)的輸入和輸出口進(jìn)行控制。用戶通常是在運(yùn)行一個(gè)新文件前，通過示教功能的演示，檢驗(yàn)一下運(yùn)行代碼的正確性。(7)模擬加工。該功能與“示教功能〞相類似。只是在運(yùn)行數(shù)控代碼時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床本體接通，此時(shí)屏幕上顯示刀具運(yùn)行軌跡，同時(shí)機(jī)床各個(gè)控制軸作同步運(yùn)行，檢查實(shí)際加工軌跡。此時(shí)應(yīng)注意機(jī)床運(yùn)行時(shí)不可超程。(8)自動(dòng)運(yùn)行。該功能是在一切準(zhǔn)備完畢后，通過數(shù)控的控制系統(tǒng)發(fā)出指令，指揮銑床進(jìn)行自動(dòng)加工。在加工過程中屏幕同步動(dòng)態(tài)顯示加工過程，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。加工完成后，可按F1鍵重新運(yùn)行該程序。(9)手動(dòng)運(yùn)行。該模塊主要用于在準(zhǔn)備階段時(shí)對銑床進(jìn)行調(diào)試和對刀。其工作方式是計(jì)算機(jī)同銑床上工作面板中的方向鍵結(jié)合使用，對銑床上的X軸、Y軸、Z軸進(jìn)行手動(dòng)運(yùn)行調(diào)整，屏幕上同步顯示調(diào)整的位置。注意：加工對刀確定坐標(biāo)系原點(diǎn)，一般采用手動(dòng)坐標(biāo)調(diào)整。(10)立即執(zhí)行。該模塊主要是完成現(xiàn)場1至5個(gè)代碼指令，也是在調(diào)試銑床時(shí)運(yùn)用。如：主軸的啟停、變換速度等。(11)系統(tǒng)復(fù)位。使系統(tǒng)回到初始狀態(tài)。(12)退出系統(tǒng)。從系統(tǒng)中退出，回到DOS狀態(tài)。4．銑削加工程序的編制銑削加工是機(jī)械加工中最常用的加工方式之一，一般有平面銑削和輪轂的外形銑削。平面銑削一般是兩軸聯(lián)動(dòng)，另一軸作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)即可完成，這樣的數(shù)控銑床我們稱為兩軸半控制。復(fù)雜輪轂的外形銑削均需要三軸以上聯(lián)動(dòng)才可完成。本次實(shí)驗(yàn)使用的數(shù)控銑床是兩軸半控制，只能完成平面銑削加工。數(shù)控銑床的工作過程，按編制好的加工程序發(fā)出各項(xiàng)指令，指揮銑床自動(dòng)運(yùn)行完成對零件的銑削加工。理想的加工程序不僅能保證加工出合格的零件，而且能使數(shù)控銑床的功能得到合理的利用和充分的發(fā)揮，盡可能的提高其工作效率，保證機(jī)床平安高效的工作。零件加工程序的編制過程，包括分析零件圖紙、進(jìn)行工藝處理(選擇走刀路線)、進(jìn)行數(shù)學(xué)處理(走刀過程中各個(gè)點(diǎn)的計(jì)算、曲線與曲面坐標(biāo)的運(yùn)算)、編制程序清單、程序的輸入(包括校驗(yàn)與試運(yùn)行)等五個(gè)步驟。(1)程序的結(jié)構(gòu)與書寫形式。一個(gè)完整的數(shù)控加工程序由程序名和程序段構(gòu)成。程序的書寫內(nèi)容就是零件加工程序單。程序的編寫可以用系統(tǒng)菜單中的“文件編輯〞功能，也可以使用其它的文本編輯器，如MS-DOS中的EDIT命令等，程序名一律以?.NC作為后綴名進(jìn)行文件存儲。每一個(gè)程序段一般是由程序段號、功能字、坐標(biāo)字、各種輔助功能等組成。整個(gè)程序內(nèi)容是由全部的程序段，按段號由小到大排列組成。下面給出簡單程序加以說明。設(shè)當(dāng)前刀尖在工件外表上，使用絕對坐標(biāo)編程如下。程序名：TEST.NC(功能字意義見表19-1)N0010G90N0020G17N0030S1000圖19-1N0040M03N0050G00Z10N0060X10Y10N0070G01Z-10F300N0080Y210N0090X60N0100Y10N0110X10N0120Z10N0130M05N0140M02運(yùn)行結(jié)果見圖19-1，由A起步以300?mm/min的速度走一矩形A—B—C—D—A。圖19-1表19-1指令字的根本格式(2)坐標(biāo)系統(tǒng)。系統(tǒng)采用空間右手笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)。空間一點(diǎn)的表示有絕對坐標(biāo)、相對坐標(biāo)和極坐標(biāo)三種表示，如圖19-2所示。G90有效時(shí)為絕對坐標(biāo)表示；G91有效時(shí)為相對坐標(biāo)表示；E為極坐標(biāo)描述標(biāo)志。(3)工件坐標(biāo)系設(shè)定。①機(jī)械零點(diǎn)：是機(jī)器上的固定點(diǎn)，由裝于每軸上的機(jī)械零點(diǎn)接近開關(guān)決定，機(jī)械零點(diǎn)相對于對刀點(diǎn)的坐標(biāo)值可通過系統(tǒng)的“參數(shù)設(shè)定〞來設(shè)定。②工件坐標(biāo)系：G92(浮動(dòng)零點(diǎn))。G92命令定義當(dāng)前點(diǎn)的絕對坐標(biāo)值，工件并不移動(dòng)。G92H01－H08(8個(gè)默認(rèn)的工件坐標(biāo)系可通過P參數(shù)設(shè)定)。注意：系統(tǒng)默認(rèn)為剛進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，刀具處于坐標(biāo)零點(diǎn)。G92會(huì)改變進(jìn)給長度，建議在程序開始時(shí)使用。G92具有模態(tài)，相互取消。圖19-2坐標(biāo)系統(tǒng)(4)程序編制時(shí)應(yīng)注意的問題。①編制前應(yīng)認(rèn)真確定加工中的走刀路線，繪出走刀路線圖，標(biāo)出各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)值。②編制前應(yīng)認(rèn)真閱讀相關(guān)的編程操作說明書，理解各指令的含義。③加工程序中應(yīng)合理設(shè)置各項(xiàng)輔助功能，本系統(tǒng)不允許G、T、S、M指令共段。④實(shí)際加工前一定要進(jìn)行反復(fù)調(diào)試，防止刀具與工件發(fā)生碰撞或超程現(xiàn)象。三、實(shí)驗(yàn)步驟(1)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)仔細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的內(nèi)容，并掌握相關(guān)的數(shù)控機(jī)床知識。(2)按實(shí)驗(yàn)要求編制加工程序單。(3)啟動(dòng)數(shù)控銑床，在空運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下反復(fù)演練，熟悉其操作系統(tǒng)，對各項(xiàng)菜單進(jìn)行熟悉，對各控制按鈕進(jìn)行熟悉。(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，在相應(yīng)菜單中對“坐標(biāo)系統(tǒng)〞進(jìn)行調(diào)整滿足加工要求，對“參數(shù)設(shè)定〞菜單中相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。(5)將編制好的加工程序復(fù)制到系統(tǒng)中。(6)運(yùn)用“示教功能〞對加工程序進(jìn)行反復(fù)調(diào)試，檢查是否存在語法錯(cuò)誤，如需修改請返回“編輯功能〞中進(jìn)行，直到加工程序滿足要求。(7)關(guān)閉機(jī)床，安裝工件毛坯并校正。(8)運(yùn)用“模擬加工〞對零件進(jìn)行檢查，檢查零件毛坯是否滿足加工要求，機(jī)床運(yùn)行中是否超程。(9)將準(zhǔn)備好的刀具安裝在刀具夾頭上，手動(dòng)調(diào)整確定刀尖位置，建立坐標(biāo)系。至此全部調(diào)試完畢。(10)進(jìn)入“自動(dòng)運(yùn)行〞菜單執(zhí)行加工程序，加工中可通過屏幕對加工過程進(jìn)行監(jiān)測，加工完畢后對零件進(jìn)行檢測，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。四、思考題(1)編制如圖19-3所示零件的數(shù)控加工程序。(2)根據(jù)圖19-4加工工件外輪廓，用絕對坐標(biāo)編寫數(shù)控銑削程序。：=5?mm，H01F50，其它參數(shù)合理自定。附：實(shí)驗(yàn)加工實(shí)例。要求加工如圖19-5所示的圖形。刀具直徑4?mm；毛坯尺寸100?mm?×?80?mm，厚度5?mm；銑削深度為1?mm。圖19-3圖19-4圖19-5程序編制如下：程序名SY－02.NC

N0010G91

N0020G17

N0030S600

N0040M03

N0050G01Z5F200

N0060Z-6F30

N0070G01X10Y35F50

N0080G03X25Y-25I25J0F30

N0090G01X-35Y-10F50

N0100G12

N0110G01X10Y35F50

N0120G03X25Y-25I25J0F30

N0130G01X-35Y-10F50

N0140G11

N0150G01X10Y35F50

N0160G03X25Y-25I25J0F30

N0170G01X-35Y-10F50

N0180Z20F200

N0190M05N0200M02實(shí)驗(yàn)20數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)控制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)了解直流雙閉環(huán)PWM調(diào)速系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和原理。(2)了解直流雙閉環(huán)PWM調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試方法及參數(shù)的設(shè)定。(3)測定直流雙閉環(huán)PWM調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。(4)通過電流和速度調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)和調(diào)試，了解調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)和參數(shù)對系統(tǒng)靜動(dòng)態(tài)性能的影響。二、實(shí)驗(yàn)原理直流雙閉環(huán)PWM調(diào)速系統(tǒng)通過脈沖寬度調(diào)制(PWM)方法調(diào)節(jié)電樞脈沖電壓的寬度(脈沖周期保持不變)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的速度調(diào)節(jié)。其雙閉環(huán)是典型的電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。兩個(gè)閉環(huán)分別由電流調(diào)節(jié)器和速度調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)。由于調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)的目標(biāo)是速度，所以速度環(huán)是主環(huán)，即外環(huán)，而把電流環(huán)作為次環(huán)，即內(nèi)環(huán)。這種結(jié)構(gòu)對由負(fù)載變化和電網(wǎng)電壓波動(dòng)等擾動(dòng)引起的轉(zhuǎn)速變化起抑制作用。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的原理框圖如圖20-1所示。圖20-1直流雙閉環(huán)PWM調(diào)速系統(tǒng)原理框圖(三角波脈寬調(diào)制器)圖中為速度給定信號電壓，Un為速度反饋信號電壓，為電流給定信號電壓，Ui為電流反饋信號電壓，Uc為PWM脈寬調(diào)制控制電壓，ASR、ACR分別為速度和電流調(diào)節(jié)器，GM為三角波發(fā)生器，UPW為脈寬調(diào)制器，HVD為高壓柵極驅(qū)動(dòng)器(例如集成電路IR2130)，PWM為脈寬調(diào)制放大器(IGBT)，TA為霍爾電流互感器，M為他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，TG為直流測速發(fā)電機(jī)。系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)電路如圖20-2所示。圖20-2直流雙閉環(huán)PWM調(diào)速系統(tǒng)路線(可逆)圖中M是他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，G是作為電動(dòng)機(jī)直流負(fù)載的他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，當(dāng)改變RL的大小即改變發(fā)電機(jī)的功率時(shí)，即可改變M負(fù)載的大小。系統(tǒng)正常工作時(shí)，M和G首先均需加額定勵(lì)磁，即分別調(diào)節(jié)Rb2和Rb3，使M和G勵(lì)磁繞組MF和GF的電流為額定電流。這種情況下，改變轉(zhuǎn)速給定電壓(通過調(diào)節(jié)電阻Rp)即可成比例調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)組的轉(zhuǎn)速。速度調(diào)節(jié)器ASR和電流調(diào)節(jié)器ACR的結(jié)構(gòu)均采用由運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)的PI型調(diào)節(jié)器，它們很容易滿足調(diào)節(jié)器的限幅要求。由于ASR的輸出即是ACR的電流給定電壓信號，故ASR的輸出限幅即可限制電動(dòng)機(jī)電樞的最大電流。而ACR的輸出即是脈寬控制電壓，利用ACR的輸出限幅即可達(dá)到限制最大脈寬的目的。脈寬調(diào)制控制信號由脈寬調(diào)制器UPW產(chǎn)生。三角波UPW脈寬調(diào)制電路如圖20-3所示。UPW由運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)的電壓比較器組成，運(yùn)算放大器工作在開環(huán)狀態(tài)，所以只能輸出正的或負(fù)的飽和電壓。運(yùn)算放大器的反向輸入端上接有和兩個(gè)輸入信號：為三角波調(diào)制信號，三角波與橫軸即時(shí)間軸成上下對稱，這樣三角波幅值中點(diǎn)的電壓為零，其頻率為主電路要求的開關(guān)頻率(最高頻率可達(dá)10?kHz左右)，由GM提供；是脈寬控制電壓，其大小和方向受ACR輸出控制。當(dāng)和的電壓差值的極性改變時(shí)，運(yùn)算放大器的輸出電壓就改變極性，因此輸入的連續(xù)電壓就轉(zhuǎn)換成周期不變而脈寬隨改變的PWM的脈沖電壓輸出。當(dāng)=0時(shí)，輸出電壓Upw在過零時(shí)改變脈沖狀態(tài)，這時(shí)Upw是一系列脈寬為T/2的正脈沖。當(dāng)控制電壓為負(fù)時(shí)，由于倒相的原因，輸出電壓是一系列脈寬大于T/2的正脈沖。同理，當(dāng)控制電壓為正時(shí)，輸出Upw為一系列脈寬小于T/2的正脈沖。圖20-3UPW脈寬調(diào)制電路IR2130是美國國際整流器公司的六輸出高壓柵極驅(qū)動(dòng)器(本實(shí)驗(yàn)只使用其中的四個(gè)輸入)，可直接驅(qū)動(dòng)功率場效應(yīng)晶體管MOSFET和絕緣柵雙極晶體管IGBT，本實(shí)驗(yàn)的H型PWM變換器采用IGBT功率模塊驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，其原理如圖20-4所示。使用IR2130的(HIN1、HIN2、LIN1、LIN2)輸入和(HO1、HO2、LO1、LO2)四路輸出。由于內(nèi)部設(shè)有過電流和欠電壓保護(hù)電路，且還可對同一橋臂上下兩IGBT的柵極驅(qū)動(dòng)信號產(chǎn)生2?ms的互鎖延時(shí)時(shí)間，可防止兩管直通而造成電源短路，因此使系統(tǒng)的可靠性大大提高。圖20-4雙極式H型PWM變換器原理IR2130的使用相當(dāng)簡單，其輸入/輸出原理如圖20-5所示。圖中IR2130的HIN1和LIN2輸入信號來自Upw1，HIN2和LIN1的輸入信號來自Upw1的反相信號Upw2。為柵極無感電阻，用于改善驅(qū)動(dòng)信號前后沿陡度，且能防止振動(dòng)。V1～V4的IGBT功率模塊可采用Fuji公司的IMBH60D-100。有關(guān)速度、電流雙閉環(huán)及ASR、AC，雙極式H型PWM變換器的原理和電路可參見陳波時(shí)的?電力拖動(dòng)自動(dòng)控制?和張崇巍的?運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)?等；有關(guān)IR2130的原理可參見王玉茹等的?一種直流PWM調(diào)速實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)?(山東科學(xué)2001年第二期)等。圖20-5IR2130驅(qū)動(dòng)與功放電路三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備(1)直流電動(dòng)機(jī)—發(fā)電機(jī)組(帶測速發(fā)電機(jī))；(2)三相整流變壓器；(3)平波電抗器；(4)?H型PWM調(diào)速實(shí)驗(yàn)裝置；(5)變阻器；(6)直流電流表；(7)萬用表；(8)數(shù)字式示波器。四、實(shí)驗(yàn)步驟及方法1．雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)調(diào)試步驟的根本原那么(1)先環(huán)節(jié)，后系統(tǒng)：先分別調(diào)試各環(huán)節(jié)的參數(shù)，再把調(diào)好的各環(huán)節(jié)連接成完整的系統(tǒng)。(2)先開環(huán)，后閉環(huán)：系統(tǒng)在開環(huán)狀態(tài)下能正常運(yùn)行后，再把電流、轉(zhuǎn)速的負(fù)反響參加，進(jìn)行閉環(huán)控制。(3)先內(nèi)環(huán)，后外環(huán)：在開環(huán)調(diào)試完后，先把電流環(huán)閉合，調(diào)節(jié)好電流環(huán)后，再閉合速度環(huán)，兩環(huán)綜合調(diào)節(jié)。2．各單元電路調(diào)試及參數(shù)設(shè)定(1)?GM及UPW調(diào)試與設(shè)定。要求三角波發(fā)生器GM產(chǎn)生最高頻率能滿足系統(tǒng)的調(diào)速要求(例如1～2?kHz左右)且波形正常。(2)?ASR和ACR調(diào)零。調(diào)速系統(tǒng)按開環(huán)電路接線，ASR和ACR中各自運(yùn)算放大器的反饋電路中的電容短路而成低放大倍數(shù)的比例調(diào)節(jié)器，另使兩運(yùn)算放大器的速度和電流反饋輸入端接地。分別調(diào)節(jié)兩運(yùn)算放大器的調(diào)零電位器使給定為零時(shí)，ASR和ACR輸出均為零。(3)?ASR和ACR輸出限幅值設(shè)定。①ASR：其輸出限幅值，為電流環(huán)給定電流的最大值所對應(yīng)的電壓，其與電動(dòng)機(jī)最大電樞電流Idmax的關(guān)系為。b為電流環(huán)電流反饋系數(shù)，可調(diào)節(jié)。現(xiàn)運(yùn)算放大器的電源電壓為?+12?V。為提高調(diào)節(jié)器的靈敏度且尚有一定的調(diào)節(jié)余量，可使UASRmax=(8～10)V。②ACR：由于ACR的輸出Uc直接作為UPW的控制信號，故其最大值不能超過三角波電壓幅值的一半，即ACR輸出限幅值。3．電流環(huán)調(diào)試(電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組MF電流為零，無勵(lì)磁)(1)電流反響信號Ui極性的測定及過電流保護(hù)設(shè)定。極性測定時(shí)，兩個(gè)調(diào)節(jié)器ASR和ACR均不接入系統(tǒng)，在開環(huán)狀態(tài)下，把系統(tǒng)的速度給定信號作為Uc直接加在UPW的Uc控制端以調(diào)節(jié)脈寬。此時(shí)電動(dòng)機(jī)電樞電路中串聯(lián)的電阻器應(yīng)調(diào)到最大電阻值，以限制開環(huán)啟動(dòng)時(shí)的過大電流啟動(dòng)沖擊。接通控制電路和主電路，逐漸增加，用示波器觀察IGBT的輸出電壓，假設(shè)PWM的波形正確且脈寬能隨而相應(yīng)變化，說明控制電路和主電路工作正常。緩慢增大，調(diào)至≤。然后逐漸減小主電路的電阻值，直至Id?=?(1～1.2)IMN(IMN為電動(dòng)機(jī)額定電流)，再調(diào)整電流變換器LF中的電位器，使反饋電流對應(yīng)的電壓，且極性與此時(shí)相反。過電流保護(hù)可通過把電動(dòng)機(jī)電流信號接入IR2130的過流保護(hù)輸入端實(shí)現(xiàn)。這種情況下，可繼續(xù)減小Rb1電阻值，使Id?=?(1.2～1.5)IMN，調(diào)整保護(hù)電路電位器，使IR2130的輸出為零，封鎖主電路實(shí)現(xiàn)過電流保護(hù)。(2)電流閉環(huán)測定。電流閉環(huán)后，主要測定限定最大電流功能和電流反饋系數(shù)b。系統(tǒng)接入ACR(ACR為PI結(jié)構(gòu)：參考參數(shù)為R?=?(20～40)kW，C?=?(0.47～4)mF)，并把剛調(diào)好的電流反饋電壓加到運(yùn)算放大器輸入端。作為給定電壓接入形成電流閉環(huán)。逐漸從0開始增加到，使，觀察主電路電流Id是否小于或等于(1～1.2)IMN，若在此調(diào)節(jié)過程中發(fā)現(xiàn)Id過大，則說明原已調(diào)整的反饋電流電壓Ui偏小，這主要是由ACR的給定電壓和反饋電壓回路電阻值差別引起輸入電流差別引起的，這種情況可重新調(diào)整LF中的電位器使Ui增加至Id≤(1～1.2)IMN；反之亦然。調(diào)試時(shí)應(yīng)使Id略小于過流保護(hù)設(shè)定值，然后可根據(jù)此時(shí)的Ui值計(jì)算電流反饋系數(shù)b。(3)電流環(huán)動(dòng)態(tài)特性的研究。切除主電路全部串聯(lián)電阻，在電流環(huán)的給定輸入端加給定電壓，使主電路電流，然后突減或突加給定電壓，用存儲示波器觀察并存儲主電路電流響應(yīng)曲線Id=?f(t)。分別改變下列參數(shù)，再突加給定電壓，觀察電流波形：①減小電流給定值；②改變ACR積分時(shí)間常數(shù)(改變運(yùn)算放大器反饋回路電容數(shù)值)；③改變ACR比例時(shí)間常數(shù)而保持積分時(shí)間常數(shù)不變。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析給定值和調(diào)節(jié)器參數(shù)對電流環(huán)動(dòng)態(tài)特性的影響，確定調(diào)節(jié)器的最佳參數(shù)選擇和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。4．轉(zhuǎn)速環(huán)調(diào)試(1)轉(zhuǎn)速反饋信號Un極性及轉(zhuǎn)數(shù)反饋系數(shù)a?的測定。在轉(zhuǎn)速開環(huán)狀態(tài)下(速度調(diào)節(jié)器ASR不接入或把ASR接成放大倍數(shù)為1的比例調(diào)節(jié)器)，電動(dòng)機(jī)加額定勵(lì)磁并將其主電路串聯(lián)電阻全部切掉，轉(zhuǎn)速給定電壓作為直接輸入給ACR。逐漸增加，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n?=?nN，同時(shí)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)SF的輸出電壓Un，使Un=(7.5～8)V，計(jì)算反饋系數(shù)a值，并比較Un和的電壓極性，以判別為負(fù)反饋性質(zhì)電壓。(2)轉(zhuǎn)速環(huán)動(dòng)態(tài)性能研究。把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR接入系統(tǒng)(ASR為給定參數(shù)的PI調(diào)節(jié)器：參考值R?=?(20～200)kW，C?=?(2～4)?mF)，并組成轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，用存儲示波器觀察并存儲下列情況下的轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線n?=?f?(t)：①空載時(shí)突加給定轉(zhuǎn)速信號，穩(wěn)定運(yùn)行后再突減給定轉(zhuǎn)速信號；②額定負(fù)載(Id?=?IMN)時(shí)突加給定轉(zhuǎn)速信號，穩(wěn)定運(yùn)行后，再突減給定轉(zhuǎn)速信號。分別改變下列參數(shù)，按上述兩種情況重做轉(zhuǎn)速響應(yīng)實(shí)驗(yàn)。①改變轉(zhuǎn)速給定電壓的大小；②改變ASR積分時(shí)間常數(shù)(改變運(yùn)算放大器反饋回路電容數(shù)值)；③改變ASR比例時(shí)間常數(shù)而保持積分時(shí)間常數(shù)不變。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析給定值和調(diào)節(jié)器參數(shù)對轉(zhuǎn)速環(huán)動(dòng)態(tài)特性的影響，并確定轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的最佳參數(shù)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。5．系統(tǒng)靜特性的測定為使測定靜特性時(shí)系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行，ASR和ACR應(yīng)選用上述實(shí)驗(yàn)步驟3和4中確定的理想?yún)?shù)。①使作負(fù)載用的發(fā)電機(jī)工作于發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速給定電壓及負(fù)載電阻RL，使Id?=?IMN時(shí)的轉(zhuǎn)速n?=?nN，然后增大或減小RL電阻值得到多組n?=?f?(Id)的值，由此可描出系統(tǒng)的靜特性曲線。②降低，使Id?=?IMN時(shí)，轉(zhuǎn)速n?=?(10%～20%)nN，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)畫出此電壓下的靜特性曲線，由此可按下式計(jì)算這兩條靜特性所能滿足的系統(tǒng)靜差率：五、思考題(1)改變ASR參數(shù)對動(dòng)態(tài)過程有何影響？(2)改變ACR參數(shù)對動(dòng)態(tài)過程有何影響？(3)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)表現(xiàn)在哪幾個(gè)方面？(4)如電流負(fù)反響電路沒有接通或極性接反，將會(huì)出現(xiàn)什么后果？實(shí)驗(yàn)21臥式車床結(jié)構(gòu)剖析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)了解臥式車床的用途、結(jié)構(gòu)以及主要技術(shù)性能。(2)分析臥式車床的傳動(dòng)原理和路線。(3)了解和掌握臥式車床主要零部件的構(gòu)造和工作原理。二、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備(1)?CA6140型臥式車床；(2)傳動(dòng)系統(tǒng)圖與教學(xué)掛圖(主軸結(jié)構(gòu)、主軸前端結(jié)構(gòu)圖、操縱機(jī)構(gòu)、溜板箱結(jié)構(gòu)、刀架結(jié)構(gòu)等)。三、實(shí)驗(yàn)方法(1)通過CA6140型臥式車床的運(yùn)轉(zhuǎn)，觀察各部件的主要功能、運(yùn)轉(zhuǎn)特點(diǎn)及相互間運(yùn)動(dòng)的配合。(2)通過對各部件的現(xiàn)場講解和實(shí)物觀察，對照教材中的結(jié)構(gòu)圖，進(jìn)一步了解內(nèi)部結(jié)構(gòu)情況。(3)觀察主軸箱中滑移齒輪的操縱機(jī)構(gòu)及動(dòng)作情況；觀察主軸的開停、正反轉(zhuǎn)、剎車機(jī)構(gòu)動(dòng)作情況。四、實(shí)驗(yàn)步驟(1)觀察主軸箱中各個(gè)軸的空間實(shí)際位置；(2)觀察主運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)路線；(3)觀察主軸箱中滑移齒輪的操縱機(jī)構(gòu)；(4)觀察主軸的開停、正反轉(zhuǎn)、剎車機(jī)構(gòu)；(5)觀察主軸箱的潤滑系統(tǒng)。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1)了解臥式車床的用途、布局、各操縱手柄的作用及其操作方法。然后開車空載運(yùn)轉(zhuǎn)表演，以觀察機(jī)床各部件的運(yùn)動(dòng)。(2)揭開主軸箱，根據(jù)CA6140臥式車床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖和主軸箱展開圖，看清實(shí)現(xiàn)主軸各級轉(zhuǎn)速傳動(dòng)路線及有關(guān)傳動(dòng)件的構(gòu)造。①看懂標(biāo)牌上符號的意義，明確主軸箱各操縱手柄的作用。②了解主傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、高速、低速的各條傳動(dòng)路線是如何調(diào)整實(shí)現(xiàn)的。③了解摩擦離合器的結(jié)構(gòu)原理及其調(diào)整原理和操縱動(dòng)作的過程，摩擦離合器與制動(dòng)器的操縱動(dòng)作的配合關(guān)系。④操縱有關(guān)手柄使?Ⅱ－Ⅲ?軸上兩個(gè)滑移齒輪移動(dòng)，操縱有關(guān)手柄使?Ⅳ?軸上的兩個(gè)滑移齒輪和?Ⅵ?軸上的一個(gè)滑移齒輪移動(dòng)，注意它們的動(dòng)作過程和嚙合位置。⑤觀察主軸前軸承、后軸承、中軸承和軸上齒輪離合器的構(gòu)造，了解前后軸承的作用及調(diào)整間隙的方法。⑥觀察卸荷皮帶輪的結(jié)構(gòu)，掌握其原理。⑦了解主軸箱的潤滑系統(tǒng)及各傳動(dòng)件的潤滑部位。(3)了解掛輪架的用途、構(gòu)造及調(diào)整方法。(4)結(jié)合進(jìn)給箱展開圖及傳動(dòng)系統(tǒng)圖及操縱機(jī)構(gòu)原理圖，了解手柄的功用以及選擇光杠、絲杠傳動(dòng)的操縱機(jī)構(gòu)等。(5)了解縱向、橫向的機(jī)動(dòng)進(jìn)給及快速移動(dòng)的操縱機(jī)構(gòu)。絲杠、光杠進(jìn)給的互鎖機(jī)構(gòu)，對開螺母機(jī)構(gòu)。(6)通過了解這些部件的結(jié)構(gòu)，分析刀架工作原理。(7)觀察尾架的構(gòu)造。了解尾架套筒的夾緊方法,尾架套筒與機(jī)床主鈾中心線同軸度的調(diào)整方祛。(8)了解床身的整體結(jié)構(gòu)，床身導(dǎo)軌的組合方式與用途。六、本卷須知(1)嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)規(guī)程，未經(jīng)老師允許，不許開動(dòng)機(jī)床。(2)翻開主軸箱蓋時(shí)，必須先切斷機(jī)床電源。(3)主軸箱蓋一般應(yīng)有兩人共同操作，協(xié)作拆下。(4)主軸箱體中不允許遺漏雜物；操作時(shí)不允許手伸進(jìn)箱體中。5)實(shí)驗(yàn)完畢，清理現(xiàn)場，蓋好主軸箱蓋并正確固定。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告采用填空題與選擇題的形式答復(fù)有關(guān)問題，其目的是幫助學(xué)生深入觀察車床各局部的結(jié)構(gòu)。(注：1.填空題把正確答案填入“〞內(nèi)；2.選擇題中有多種方案，選出你認(rèn)為正確的一個(gè)或幾個(gè)方案，將其填入“()〞內(nèi))觀察主軸箱同時(shí)參閱教材有關(guān)的內(nèi)容。1．觀察主軸箱可知，軸軸軸位于主軸箱的上層，其主要原因是()。A．安裝方便 B．潤滑方便C．操作調(diào)整方便2．觀察皮帶輪與Ⅰ軸是如何聯(lián)接的，這種聯(lián)接起到()作用。A．緊固 B．連接 C．卸荷3．皮帶輪上的徑向力是由皮帶輪，通過傳給箱體。皮帶輪的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是由傳給Ⅰ軸，為了防止皮帶輪在旋轉(zhuǎn)中松動(dòng)脫落，通過零件緊固。4．觀察Ⅰ軸雙向多片式摩擦離合器。其左離合器有片內(nèi)摩擦片、片外摩擦片。離合器的止推環(huán)，是由片形狀類似內(nèi)摩擦片的環(huán)連接而成，它的作用是；右離合器有片內(nèi)摩擦片、片外摩擦片，它的作用是。左離合器比右離合器摩擦片的片數(shù)多，其原因是()。A．反轉(zhuǎn) B．正轉(zhuǎn)切削力大 C．退刀 D．傳遞扭矩大5．當(dāng)主軸正轉(zhuǎn)時(shí)，Ⅰ軸上的元寶銷應(yīng)時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使零件向移動(dòng)，通過使離合器摩擦片壓緊，靠摩擦力使Ⅰ軸端齒輪旋轉(zhuǎn)；假設(shè)摩擦片打滑，那么要調(diào)整零件，由定位。6．制動(dòng)裝置在

軸上，作用是

；制動(dòng)裝置是由

組成。制動(dòng)帶內(nèi)側(cè)有

，它的作用是

。7．制動(dòng)器與離合器共用一套操縱裝置，通過操縱手柄和

使齒條上的凸起與

接觸，

逆時(shí)針擺動(dòng)，制動(dòng)帶拉緊，此時(shí)離合器處于

狀態(tài)。主軸

；當(dāng)操縱手柄向

轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，離合器被

，齒條軸上凹槽與

接觸，制動(dòng)帶處于

狀態(tài)，主軸

。8．主軸箱中有

個(gè)凸輪，每個(gè)凸輪的曲線都()。A．相同 B．不同凸輪曲線的作用是()。A．使軸轉(zhuǎn)一角度 B．使齒輪轉(zhuǎn)一角度 C．使滑移齒輪改變嚙合位置9．主軸箱與床身是靠

、

進(jìn)行定位，用螺釘進(jìn)行連接的。10．主軸箱是采用

潤滑方式。通過

對離合器、軸承、齒輪等進(jìn)行潤滑。這種潤滑方式的特點(diǎn)是

，因此可減少主軸箱的熱變形。油標(biāo)的作用是

。11．主軸轉(zhuǎn)速的調(diào)整：①主軸有

級正向轉(zhuǎn)速，

級反向轉(zhuǎn)速；主軸箱中共有

個(gè)滑移齒輪，它們分別在

軸上。其中有

個(gè)滑移齒輪，是用于主軸的變速，其余是用于

。②由于滑移齒輪嚙合位置的變化，在?Ⅲ?軸上可以得到

級轉(zhuǎn)速。12．主軸結(jié)構(gòu)：①主軸是一個(gè)空心階梯軸，從主軸前端向后，其直徑尺寸逐漸減小，這種尺寸排列的原因是()。A．主軸裝配的需要 B．主軸加工的需要 C．形狀美觀的需要②主軸前端的錐孔，其錐度是

，作用是

。主軸后端的錐孔的作用是

。③主軸前端是短錐法蘭盤結(jié)構(gòu)，它的作用是

。④主軸軸肩右端面上的圓形撥銷有

個(gè)，其作用是

。⑤主軸前端鎖緊盤(轉(zhuǎn)墊)的作用是

；它是在主軸()裝入主軸的。A．裝配前 B．裝配后⑥主軸要裝在三個(gè)支承上，主軸支承對主軸__________影響很大。前支承有__個(gè)_____軸承，其中一個(gè)是__級別，型號是_______的軸承，作用是_______。其余__個(gè)____級的，型號是___

_的_____軸承，作用是____________。前支承選擇這樣的軸承和安裝順序的優(yōu)點(diǎn)是：_______________________。中間支承的作用是________________________________。后支承是______個(gè)_____級的，型號為_________的軸承，其作用是_______________。⑦主軸軸承應(yīng)在_____________條件下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。因?yàn)檩S承中的間隙直接影響機(jī)床的__________________，所以需定期調(diào)整主軸軸承的間隙。前支承的軸承間隙的調(diào)整方法是松開_____，_________擰動(dòng)_______，使_____、______、______、_______、______、_______有向前趨勢。由于_____固定于箱體，使_____向前_______移動(dòng)。靠軸承內(nèi)環(huán)的內(nèi)孔與主軸________，________的錐面，使內(nèi)環(huán)徑向彈性膨脹，調(diào)整了徑向間隙。調(diào)整適宜后，擰緊_______，最后用鎖緊螺釘鎖緊。⑧主軸承受向后軸向力時(shí)，通過_____、______、________傳給箱體，承受向前軸用力時(shí)，通過______、______、______、______、_______、______、______傳給箱體。⑨主軸上有三個(gè)齒輪，右端是Z=58的斜齒輪，采用斜齒輪的目的是_______。斜齒的旋向是____度，采用這種旋向的作用是________。主軸中間是一個(gè)Z?=?50的直齒輪，它有左、中、右三個(gè)位置。當(dāng)它處于右端時(shí)，與Z=58斜齒輪上的左端外齒輪接合，此時(shí)主軸轉(zhuǎn)速是()運(yùn)轉(zhuǎn)；它處于中間位置時(shí)，主軸是()運(yùn)轉(zhuǎn)；處于左端時(shí)，主軸為()運(yùn)轉(zhuǎn)。主軸左端是一個(gè)Z?=?58的直齒輪，用于()。A．停止 B．高速 C．低速 D．傳動(dòng)給系統(tǒng) E．正常13．進(jìn)給箱：①進(jìn)給箱中有

種傳動(dòng)路線。②加工螺紋時(shí)是()傳動(dòng)；機(jī)動(dòng)進(jìn)給時(shí)是()傳動(dòng)。A．光杠 B．絲杠③從公制螺紋改為加工英制螺紋時(shí)，是通過()來實(shí)現(xiàn)的，其掛輪為()，這樣在傳動(dòng)鏈中可產(chǎn)生25.4的因子。④加工非標(biāo)準(zhǔn)螺紋時(shí)，使齒式離合器

、

、

接合，傳動(dòng)比是靠

來實(shí)現(xiàn)。14．溜板箱：①開合螺母的作用是

。通過開合螺母帶動(dòng)

實(shí)現(xiàn)車削螺紋。②通過調(diào)整

來調(diào)整絲杠與螺母間的間隙。15．觀察刀架、尾座結(jié)構(gòu)。當(dāng)在車床上車削錐度很小的長錐體時(shí)，可以()來實(shí)現(xiàn)；車削錐度很大的短錐體時(shí)，可以()來實(shí)現(xiàn)。A．轉(zhuǎn)動(dòng)小刀架 B．移動(dòng)小刀架 C．微量橫向移動(dòng)尾座16．觀察車床在加工工件時(shí)，假設(shè)需要用冷卻液進(jìn)行冷卻，那么需要啟動(dòng)，它位于機(jī)床的局部。實(shí)驗(yàn)22滾齒機(jī)床的調(diào)整一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)熟悉滾齒機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)特性以及工作原理。(2)掌握滾齒機(jī)床的置換計(jì)算和調(diào)整方法。(3)了解用計(jì)算機(jī)進(jìn)行調(diào)整計(jì)算的方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備(1)?Y3150E型滾齒機(jī)床；(2)傳動(dòng)系統(tǒng)圖與教學(xué)掛圖；(3)測量工具(游標(biāo)卡尺、百分表、磁力架、公法線千分尺和齒厚卡尺等)；(4)機(jī)床工具。三、實(shí)驗(yàn)題目在滾齒機(jī)上加工一斜齒圓柱齒輪。四、實(shí)驗(yàn)原理1．Y3150E型滾齒機(jī)床的主要技術(shù)規(guī)格(1)加工工件的最大模數(shù)8mm(2)加工工件的最大直徑500mm(3)最大加工寬度250mm(4)主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)9級(5)滾刀最大軸向竄刀距離25mm(6)安裝滾刀的最大直徑100mm(7)滾刀進(jìn)給量0.4～4mm/r(8)滾刀進(jìn)給量級數(shù)12級(9)主電機(jī)轉(zhuǎn)速1430?r/min2．機(jī)床的調(diào)整計(jì)算Y3150E滾齒機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)包含四條傳動(dòng)鏈，兩條外聯(lián)系傳動(dòng)鏈(主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈和軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈)，兩條內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈(分齒運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈和差動(dòng)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈)。加工直齒圓柱齒輪時(shí)，差動(dòng)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈不工作。加工不同齒輪時(shí)，要根據(jù)工件要求進(jìn)行計(jì)算和適當(dāng)調(diào)整，計(jì)算調(diào)整的方法如下：(1)主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈(電動(dòng)機(jī)——滾刀)速度掛輪比式中：n——滾刀的轉(zhuǎn)速(r/min)；u變速箱——滑移齒輪的速比(u變速箱?=?35/35、31/39、27/43)。滾刀的切削速度是根據(jù)刀具材料、工件材料、機(jī)床性能及粗、精加工等要求來確定的。可根據(jù)表22-1、表22-2來選擇掛輪A、B和確定調(diào)速手柄的位置。表22-1高速鋼滾刀切削標(biāo)準(zhǔn)表22-2主軸轉(zhuǎn)速表(2)分齒運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈(滾刀—工件)：滾刀每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，工件轉(zhuǎn)K/Z轉(zhuǎn)。分齒掛輪比為式中：K——滾刀頭數(shù)；Z——工件齒數(shù)；u合成——合成機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比，當(dāng)加工直齒圓柱齒輪時(shí)，u合成=?1，當(dāng)加工斜齒圓柱齒輪時(shí)，u合成=?-1；e/f——跨齒輪傳動(dòng)比(結(jié)構(gòu)性掛輪)，e/f根據(jù)被加工齒輪的齒數(shù)選取：當(dāng)5≤Z/K≤20時(shí)，取e?=?48，f?=?24；當(dāng)21≤Z/K≤142時(shí)，取e?=?36，f?=?36；當(dāng)Z/K≥143時(shí)，取e?=?24，f?=?48。分齒運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈也稱為展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈或范成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈，是內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈。因此在選配掛輪時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格保證其傳動(dòng)比準(zhǔn)確。一般分齒掛輪的選配不需計(jì)算，可查閱機(jī)床說明書，如表22-3所示。表22-3分齒運(yùn)動(dòng)掛輪表(3)軸向進(jìn)給傳動(dòng)鏈(工作臺—刀架)：工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀架垂直進(jìn)給f?(單位為mm)。進(jìn)給掛輪比為式中：f?——垂直進(jìn)給量(mm/r)；u變速箱——滑移齒輪速比(u變速箱?=39/45；30/54；43/35)。表22-4所示為軸向進(jìn)給掛輪表。表22-4軸向進(jìn)給掛輪表(4)差動(dòng)傳動(dòng)鏈(附加運(yùn)動(dòng))(刀架—工作臺):刀架垂直移動(dòng)工件螺旋導(dǎo)程T?mm時(shí)，工件應(yīng)附加±1轉(zhuǎn)。差動(dòng)掛輪比為式中：b——被加工斜齒圓柱齒輪的螺旋角；mn——被加工斜齒圓柱齒輪的法向模數(shù)(單位mm)；K——滾刀的頭數(shù)；公式中正號時(shí)不用介輪，負(fù)號時(shí)用介輪。這是由工件及刀具的旋向決定的。(5)介輪的安裝。安裝介輪的目的在于控制傳動(dòng)鏈兩頭的回轉(zhuǎn)方向，根據(jù)被加工齒輪及滾刀的不同旋向、順銑和逆銑的不同銑削方式及選用一對或兩對掛輪的不同情況來決定。(6)滾刀架的調(diào)整。加工斜齒圓柱齒輪時(shí)，滾刀架偏轉(zhuǎn)角度。當(dāng)和旋向相同時(shí)取，反之那么。當(dāng)加工右旋齒輪時(shí)，滾刀架逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)角度。當(dāng)加工左旋齒輪時(shí)，滾刀架順時(shí)針偏轉(zhuǎn)角度。加工斜齒圓柱齒輪時(shí)，滾刀架偏轉(zhuǎn)角度。滾刀架的偏轉(zhuǎn)方向：右旋滾刀順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，左旋滾刀逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)。(7)合成機(jī)構(gòu)。Y3150E型滾齒機(jī)的合成機(jī)構(gòu)由模數(shù)m?=?3，齒數(shù)z?=?30，螺旋角b?=?0°的四個(gè)弧齒錐齒輪組成。加工斜齒圓柱齒輪時(shí)，在軸?Ⅸ?上先裝上套筒G，并用鍵聯(lián)接，再將離合器M2空套在套筒G上。離合器M2的端面齒與空套齒輪Zf的端面齒以及轉(zhuǎn)臂H的端面齒同時(shí)嚙合，將它們連接在一起。因而可通過齒輪Zf將運(yùn)動(dòng)傳遞給轉(zhuǎn)臂H。這時(shí)分齒運(yùn)動(dòng)、附加運(yùn)動(dòng)同時(shí)通過合成機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，并分別按傳動(dòng)比u合1=-1及u合2=2經(jīng)軸?Ⅸ?和齒輪E傳出。加工直齒圓柱齒輪時(shí)，工件不需要附加運(yùn)動(dòng)，這時(shí)應(yīng)卸下離合器M2及套筒G，而將離合器M1裝在軸?Ⅸ?上。M1的端面齒和轉(zhuǎn)臂H的端面齒連接。M1內(nèi)孔有鍵槽，通過鍵和軸Ⅸ?聯(lián)接，這樣就使得轉(zhuǎn)臂H和軸?Ⅸ?成為一體四個(gè)錐齒輪之間無相對運(yùn)動(dòng)使軸?Ⅸ?和轉(zhuǎn)臂H及軸?Ⅺ?形成一個(gè)整體。因此分齒運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪Zc及軸?Ⅺ?直接傳給軸?Ⅸ?及齒輪E，這時(shí)合成機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比=1。(8)計(jì)算吃刀深度。吃刀深度按下式計(jì)算：h=?2.25?mn當(dāng)mn≤3時(shí)，一次走刀;當(dāng)mn＞3時(shí)，分兩次或數(shù)次走刀，第一次h1?=?1.4mn。3．滾齒原理用滾刀加工直齒或斜齒圓柱齒輪的過程，相當(dāng)于一對空間交叉軸線的螺旋齒輪相互嚙合對滾的過程。其中滾刀的實(shí)質(zhì)就是一個(gè)斜齒圓柱齒輪。它的特點(diǎn)是螺旋角很小(即螺旋升角很小)，齒數(shù)很少(常用齒數(shù)為1)，牙齒很長，繞了好多圈。這樣螺旋齒輪即成了蝸桿。為了形成滾刀的切削刃，沿其軸向開槽，形成了前刀面和容屑槽，并經(jīng)鏟背而形成后刀面。齒輪滾刀在按所給的切削速度作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，與被切齒輪作一定速比的嚙合運(yùn)動(dòng)過程中，在齒坯上銑切出漸開線齒形。4．加工直齒圓柱齒輪滾切直齒圓柱齒輪時(shí)，傳動(dòng)鏈中包括固定不變傳動(dòng)比的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和可變傳動(dòng)比的換置機(jī)構(gòu)。后者包括可以變換幾種固定傳動(dòng)比的變速箱及可以根據(jù)需要來更換的掛輪。為了縮短傳動(dòng)鏈，減少傳動(dòng)誤差，提高齒輪的加工精度，所以滾齒機(jī)床各傳動(dòng)鏈的調(diào)整主要依靠更換相應(yīng)的掛輪來實(shí)現(xiàn)。在滾齒機(jī)床上加工直齒圓柱齒輪，需要以下運(yùn)動(dòng)。(1)主運(yùn)動(dòng)：即滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速n刀由滾刀的許用切削速度v(m/min)及滾刀的外徑D刀決定。但應(yīng)注意，如果工件齒數(shù)較少，需要適當(dāng)降低滾刀速度，以便相應(yīng)地降低工作臺轉(zhuǎn)速，防止分度蝸輪因速度過高而過分的磨損。滾刀的許用切削速度v是根據(jù)刀具的材料、工件的材料及其粗、精加工的條件來確定的，如表22-1所示。該傳動(dòng)鏈兩端件為電動(dòng)機(jī)和滾刀，電動(dòng)機(jī)n電?=?1430轉(zhuǎn)/分——n刀轉(zhuǎn)/分。其傳動(dòng)路線平衡式為uⅡ-Ⅲ從上式得置換公式式中：uⅡ-Ⅲ——軸Ⅱ-Ⅲ之間三級可變傳動(dòng)比，uⅡ-Ⅲ?=?27/43，31/39，35/35；A/B?——主運(yùn)動(dòng)變速掛輪齒數(shù)比，A/B?=?22/44，33/33，44/22。(2)分齒運(yùn)動(dòng)：滾齒機(jī)是以范成法原理加工齒輪的。所以，滾刀的轉(zhuǎn)速與工件的轉(zhuǎn)速必須保持嚴(yán)格的嚙合運(yùn)動(dòng)關(guān)系。因此，這是一條內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈。工件的回轉(zhuǎn)方向是由滾刀的螺旋線方向和回轉(zhuǎn)方向確定的。當(dāng)右旋滾刀按圖示方向回轉(zhuǎn)時(shí)，則工件應(yīng)沿逆時(shí)針方向回轉(zhuǎn)。該傳動(dòng)鏈兩端件為滾刀和工件。其關(guān)系為，滾刀轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)，工件應(yīng)轉(zhuǎn)過K/Z轉(zhuǎn)。其傳動(dòng)路線平衡式為式中u差?=?1。這時(shí)，合成機(jī)構(gòu)用離合器M1連接。由此得置換公式式中：e/f——跨齒輪傳動(dòng)比(結(jié)構(gòu)性掛輪)。根據(jù)被加工齒輪的齒數(shù)選取，用于工件齒數(shù)Z較大或較小時(shí)，使掛輪a/b×c/d的分子和分母相差倍數(shù)不致過大。當(dāng)5≤Z/K≤20時(shí)，取e?=?48，f?=?24；當(dāng)21≤Z/K≤142時(shí)，取e?=?36，f?=?36；當(dāng)Z/K≥143時(shí)，取e?=?24，f?=?48。(3)垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：為了切出工件整個(gè)齒寬上的齒形，滾刀需沿工件軸線方向作連續(xù)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。該傳動(dòng)鏈兩端件為工件和滾刀。其關(guān)系為，工件轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，滾刀沿工件的軸向進(jìn)給距離為f?(單位為mm)。式中：f?——垂直進(jìn)給量(mm/r);u變速箱——滑移齒輪速比(u變速箱=39/45；30/54；49/35)。軸向進(jìn)給掛輪表如表22-4所示。5．加工斜齒圓柱齒輪和加工直齒圓柱齒輪一樣，加工斜齒圓柱齒輪也需要有主運(yùn)動(dòng)、分齒運(yùn)動(dòng)、垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。此外。由于斜齒圓柱齒輪的齒槽唯一，為了形成螺旋線齒槽，當(dāng)滾刀作垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，工件應(yīng)作附加的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其關(guān)系為：滾刀作垂直移開工件的螺旋線導(dǎo)程T時(shí)，工件應(yīng)附加?±1轉(zhuǎn)。其方向又工件螺旋線方向及滾刀進(jìn)給方向決定。(1)主運(yùn)動(dòng)：加工斜齒圓柱齒輪時(shí)，機(jī)床主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的