数控第二次实验报告

1、数控技术实验报告数控铣床手工编程及加工西安交通大学 机械41西安交通大学 机械41组员：韩文洪、武文家、刘汉卿、 雷宇、杨瑞元、孔可嘉2017年4月10日 西安交通大学实验报告课程实验名称数控铣床手工编程机加工第 1 页 共 8 页专业班级机械41班系别实验日期2017年3月20日姓名*学号*实验报告日期2017年4月10日同组者*报告退发（订正 重做）一.实验目的1.了解铣削加工的工艺参数。2.掌握常用数控铣削编程指令。3.熟悉数控铣削手工编程方法。4.学会数控铣床实际操作加工。二实验原理1.机床坐标系与工件坐标系 X,Y,Z坐标系方向的确认在“数控技术”课本上已学习。机床坐标系的原点在机床

2、说明书中均有规定，一般利用机床机械结构的基准线来确定。数控铣床的原点一般取在X,Y,Z坐标正方向极限位置上。工件坐标系是为了编程需要根据零件图样及加工工艺等而建立的坐标系，在确定工件坐标系时不必考虑工件在机床上的实际夹装位置，编程原点是根据加工零件图样及加工工艺要求选定的编程坐标系的原点。2.与坐标相关的G指令（1）绝对坐标编程和相对坐标编程指令G90和G91（2）工件坐标系设定的预置寄存指令G92（3）工件坐标系零点偏置指令G53G59（4）插补坐标平面选择指令G17、G18、G193.常用G功能指令（1）快速点定位指令G00（2）直线插补指令G01（3）圆弧插补指令G02、G03（4）暂停

3、指令G04（5）刀具半径补偿指令G41、G42、G40（6）进给功能字F（7）主轴转速功能字S4.常用M指令M00：程序停止 M01：计划停止 M02：程序结束M30：程序结束返回 M03：主轴顺时针转 M04：主轴逆时针转M05：主轴停止 M06：换刀指令 M07：2号切削液开M08：1号切削液开 M09：切削液关对刀原理及方法对刀原理 加工的两个坐标系，机床坐标系和工件坐标系，对刀的目的就是建立两个坐标系的关系。首先确定两坐标系的空间位置关系，再确定对刀点相对于工件原点的空间位置关系，最后将对刀数据输入到相应的工件坐标系存储单元。对刀方法夹装好工件以及基准刀具将原G54中数值清零将方式开关

4、置于“回参考点”位置，分别按+X,+Y,+Z方向按键令机床进行回参考点操作，此时机床原点与参考点重合，坐标显示（0,0,0）以待加工工件孔或外形的对称中心为X,Y轴的对刀位置点，手轮操作，使刀具刃接触工件表面，用中分法确定X,Y中心坐标刀具接触到工件上表面为Z坐标原点。实验内容象棋制作 打开Mastercam软件，在画图界面上添加圆柱形毛坯，再选择要加工的汉字“将”，将汉字移到圆面中心处，将汉字设为要加工的区域，再按规定设置各个参数，形成如图一的样式。 图一 图二扳手制作（加工程序见附录1） 在CAM中进行CAD画图，按照规定的扳手长度和形状将扳手在画图界面上画出来，可得到如图三的样式 图三

5、对扳手进行各参数的设置，再进行模拟加工，可得到图四的成品。 图四手工编程姓氏 CAD做图如图五 图五手工编程姓氏“孔”，程序如下%1234N10 G54 LF 选G54为工件坐标系N20 G90 G00 X-20 Y20 Z20.0 S500 M03 LF 绝对值编程，将刀具快速移到对刀点N30 Z-3.0 LF 刀具快速下降N40 G41 G01 X-20 Y20 F150 M08 LF 左刀补N50 X0 Y20 LF 直线插补N60 X-10 Y10 LFN70 G02 X-10 Y-20 R19.8 F150 LF 圆弧插补N80 X-15.2 Y-13.9 LF N90 G40 G0

6、0 X-15.2 Y-13.9 LF 取消刀补N100 Z5 LF 抬刀N110 X-18.9 Y-6.4 LF 点定位N120 Z-3.0 LFN130 G41 X-18.9 Y-6.4 LF 左刀补N140 G01 X1.4 Y4.4 F150 LF N150 G40 G00 X1.4 Y4.4 LF 取消刀补N160 Z5 LFN170 X6.2 Y20 LFN180 Z-3.0 LFN190 G41 X6.2 Y20 LF 左刀补N200 Y-16.4 LFN210 G03 X10 Y-20 R3.8 F150 LF 圆弧插补N220 X18 LFN230 G03 X19 Y-18 R

7、 F150 LF 圆弧插补N250 G40 G00 X19 Y-18 LF 撤销刀补N260 Z5 LF 提刀N270 X-20 Y20 M09 M05 LF 返回对刀处，关闭冷却液N280 M02 LF 程序结束实验体会实验遇到的问题：1在CAM画图过程中因为把毛坯的两个定位孔加了进去，导致模拟加工的时候一直出现问题；2换刀的时候露出的10mm刀刃过短，导致浪费时间再次换刀；3加工扳手之前的操作中忘记回参考点，导致在确定工件坐标系后出现问题；4安装毛坯后忘记拧紧螺母，导致开始加工的瞬间发生剧烈振动崩裂毛坯；5在加工扳手过程中，因进给速度过大导致铣削圆弧时发生振动和噪音。实验体会：通过本次实验

8、，让我们掌握了一个完整的数控加工的过程：开控制电，开机，回参考点，毛坯划线、安装，拧紧毛坯，建立工件坐标系，记录当前位置，编程回当前位置，U盘导入程序，空运行，无问题后设置好进给速度开始切削，切削完成后后续处理。并且对坐标系的建立，常用的 G指令、M指令有了更加深入的了解，也更加熟悉了数控铣削手工编程方法。在老师耐心详细的介绍下，我们对Mastercam软件有了初步的认识并能进行简单的模拟操作。通过实验，我们对课堂所学的数控知识进行了巩固和利用，这对我们今后的数控学习有着很大的帮助。而在实验过程中碰到的一些问题则锻炼了我们对问题的思考能力，还提高了我们解决问题的能力，让我们懂得了团队合作的重要

9、性。在实验过程中我们遇到了很多问题和麻烦，如上文所述，当然有问题就要解决，在花了比其他人更多的时间的前提下，加上各组员积极讨论，最终还算比较完美的解决了面临的问题。前车之鉴，后车之师，有过此次实验中遇到的问题及解决经验，我相信在将来的实验或是工作中我们肯定不会犯同样的错误。附录1扳手加工程序：%1234O0000(OHAN)(DATE=DD-MM-YY - 20-03-17 TIME=HH:MM - 17:09)(MCX FILE - C:USERSLENOVODESKTOP新建文件夹HAN.EMCAM)(NC FILE - C:USERSLENOVODESKTOPOHAN.NC)(MATER

10、IAL - ALUMINUM MM - 2024)( T1 | 10 平底刀 | H1 )N130 G0 G90 G54 X-10. Y41.5 S1600 M3N140 G43 H1 Z25.N150 Z10.N160 G1 Z-6. F500N170 Y31.5 F500.N180 G3 X0. Y21.5 I10. J0.N190 G1 X52.299N200 G2 X76. Y32. I23.701 J-21.5N210 X102.994 Y17.185 I0. J-32.N220 X103.776 Y14.5 I-4.218 J-2.685N230 X98.776 Y9.5 I-5.

11、 J0.N240 G1 X81.169N250 G3 X76.5 Y0. I7.331 J-9.5N260 X81.169 Y-9.5 I12. J0.N270 G1 X98.776N280 G2 X103.776 Y-14.5 I0. J-5.N290 X102.994 Y-17.185 I-5. J0.N300 X76. Y-32. I-26.994 J17.185N310 X52.299 Y-21.5 I0. J32.N320 G1 X-52.299N330 G2 X-76. Y-32. I-23.701 J21.5N340 X-104.952 Y-13.63 I0. J32.N350

12、X-105.428 Y-11.5 I4.524 J2.13N360 X-100.428 Y-6.5 I5. J0.N370 G1 X-83.836N380 G3 X-80.5 Y0. I-4.664 J6.5N390 X-83.836 Y6.5 I-8. J0.N400 G1 X-100.428N410 G2 X-105.428 Y11.5 I0. J5.N420 X-104.952 Y13.63 I5. J0.N430 X-76. Y32. I28.952 J-13.63N440 X-52.299 Y21.5 I0. J-32.N450 G1 X0.N460 G3 X10. Y31.5 I0

13、. J10.N470 G1 Y41.5N480 G0 Z25.N490 M5N520 M30%附录资料：不需要的可以自行删除 电机绕组的绕制与嵌线项目二 电机绕组的绕制与嵌线实现目标通过对电机绕组的绕制和嵌线拆除，进一步了解电机的基本结构与原理，掌握绕制嵌线步骤、工艺规范及注意事项，学会正确的使用专业工具。主要内容1.定子绕组展开图的绘制。2.绕组的绕制。3.绕组的嵌放和接线。教学方法1、项目引导法2、启发式教学3、现场教学实施场景实训室、多媒体教室教学工具PPT、三相异步电动机、绕线嵌线工具总学时12应知绕组展开图原理、步骤和方法；嵌线的工艺方法。应会1.绕组的绕制；2.绕组展开图的绘制；3

14、.应用专用工具嵌线。项目评价总结能否正确绘制绕组展开图，能否绕制绕组，能否熟练嵌线项目实施过程设计项目导入从上一节的内容可以看出电机绕组的绕制和嵌线都是按照一定的规律排布和设置的。定子绕组的这种绕制和嵌线方法能够有利于电动机内部产生旋转磁场，提出问题，学生思考：绕组的绕制和嵌放是按照什么规律设置的？我们是否可以重新绕制定子绕组并嵌放到电动机内部呢？从而引入本节内容。项目实施1绕线专用工具介绍（实物展示、PPT演示、视频） (1)绕线机。在工厂中绕制线圈都采用专用的大型绕线机。对于普通小型电机的绕组，可用小型手摇绕线机。 (2)绕线模。绕制线圈必须在绕线模上进行，绕线模一般用质地较硬的木质材料或

15、硬塑料制成，不易破裂和变形。 (3)划线板。由竹子或硬质塑料等制成，如图3-6所示，划线端呈鸭嘴形或匕首形，划线板要光滑，厚薄适中，要求能划入槽内23处。 (4)压线板。一般用黄铜或低碳钢制成，形状如图37所示，当嵌完每槽导线后，就利用压线板将蓬松的导线压实，使竹签能顺利打入槽内。 2定子绕组展开图的绘制(PPT演示、模型展示、挂图) 现以4极24槽单层绕组的三相笼式异步电机为例来说明定子绕组展开图的绘制过程。什么是展开图呢?设想用纸做一个圆筒来表示定子的内圆，用画在圆筒内表面上的相互平行的直线表示定子槽内的线圈边，用数字标明槽的号数，如图38(a)所示。然后，沿1号槽与最末一个槽之问的点划线

16、剪开，如图38(b)所示。展开后就得到如图38(c)所示的平面图，把线圈和它们的连接方法画在这个平面图上，就是展开图。 (1)定子绕组展开图的绘制步骤。 画槽标号。在纸上等距离地把所修电动机的定子槽画成平行线。因电动机定子为24槽，故画24根平行线代表槽数，并标明每个槽的序号，如图3-9(a)所示。 定极距(分极性)。从第一槽的前半槽起，至最末一槽的后半槽画长线，线的长度代表电动机的总电角度。再按电动机的磁极数来等分，每一等份代表一个极距，相当于180。电角度，然后依次标出极性。极性的排列为N、S、N、S，如图3-9(b)所示。 标电流方向。按照同一极性下导线的电流方向相同，不同极性下导线的电

17、流方向相反的原则画出电流方向。在图3-9(b)中设N极下各线圈边的电流方向都向上，则S极下各线圈边的电流方向都向下。分相带。将每一极划分为3等份，即60度相带，在图3-9(b)中每一相占两槽；假如第l槽为u相的首端，则l、2、7、8、13、14、19、20槽均属于u相。V相首端应与u相首端相差120。电角度，即5、6、11、17、18、23、24槽均属V相，其他槽属于w相。最后在每一个三等份(即60度相带)上依次重复地标出相序号u、V、w。 分别连接各相绕组。按照采用的绕组类型及线圈节距，安置和连接每相线圈组。在上图中，先将u相的两个线圈顺着电流方向连接成线圈组，再依照电流方向将U相各线圈连起

18、来组成u相绕组，如图3-9(c)所示。根据三相间隔120电角度的原则，U相、V相和W相绕组的首端应依次各移过l20电角度，即移过一个极距的23；如u相首端是从第一槽开始，那么，v相的首端就从第5槽开始，w相的首端就从第9槽开始，再按上述方法将V相和w相的各线圈组串接起来，组成V相和W相绕组，这样就构成了一个完整的三相定子绕组展开图，如图3-9(d)所示。图中所示为24槽4极的定子绕组展开图，其极距P为： P=Q2P=244=6(槽) 相应的电度角为180O；U、V相问间隔l20电角度；每极下相占60O相带。 用上述方法画出的各相绕组在定子槽中的位置和所占的槽数清晰明了，可以清楚地看出各相绕组的

19、连接方式和端部接线的方法，因此展开图是嵌线的重要依据。掌握上述的基本概述及绘制步骤后，就可以着手画展开图了。画展开图时，最好用3种不同颜色的笔来画，这样就能更清楚、更容易地区别各相绕组定子槽内的分布情况、安置位置以及连接方法。(2)绕组的连接方法。三相24槽4极电机的单链绕组有短节距和全节距之分。图310为单层链式短节距绕组展开图。画图时先将u相绕组画出，U相绕组的有效边分别安置在线槽l6、712、1318、1924之中，然后再将各线圈连接起来，如图311所示。可以设定任意一个线槽为U相的首端。 图310三相24槽4极电动机的单链(短节距)绕组展开图 同理，W相和V相绕组的安置和连接方法与u相

20、是一样的，只不过w和V相绕组的首端相对第一相绕组的首端依次移过l20的电角度，即移过一个极距的23。如果u相绕组的首端U1从第6号线槽引出，移过一个极距的23，也就是4槽(623)。因此，w相绕组的首端W1应从第2号线槽内引出，V相绕组的首端V1应从第l0号线槽内引出。注意w相绕组的各线圈的连接方向应与另外两相绕组相反，这样可使三相绕组的6根首尾端引出线比较集中，便于和电动机接线板连接。 线圈与线圈的连接方法有反串联和顺串联两种。当每相绕组中线圈组的数目等于电动机磁极数时，每相绕组中各线圈之问的连接次序就是首端接首端，尾端接尾端，即反串联；当每相绕组中线圈组的数目等于电动机磁极数的一半时，每相

21、绕组中各线圈之间的连接次序是首端接尾端，即顺串联。这两种方法是绝大多数电动机同一相绕组中各线圈组问的连接规律。 图312为单层链式全节距绕组展开图。图中每两只线圈连绕成一个线圈组，每相共有两个线圈组，正好等于电动机磁极数的一半，因而绕组的连接为顺串联。这个规律对于任何类型的绕组、不同槽数与极数的电动机都是适用的。 图312三相24槽4极电动机的单链绕组(全节距)展开图3绕组的绕制方法（互动方法、学生参与，现场教学） (1)绕线模尺寸的确定。在线圈嵌线过程中，有时线圈嵌不下去，或嵌完后难以整形；线圈端部凸出，盖不上端盖，即便勉强盖上也会使导线与端盖相碰触而发生接地短路故障。这些都是因为绕线模的尺

22、寸不合适造成的。绕线模的尺寸选得太小会造成嵌线困难；太大又会浪费导线，使导线难以整形且绕组电阻和端部漏抗都增大，影响了电动机的电气性能。因此，绕线模尺寸必须合适。 选择绕线模的方法：在拆线时应保留一个完整的旧线圈，作为选用新绕组的尺寸依据。新线圈尺寸可直接从旧线圈上测量得出。然后用一段导线按已决定的节距在定子上先测量一下，试做一个绕线模模型来决定绕线模尺寸。端部不要太长或太短，以方便嵌线为宜。 (2)绕线注意事项。 新绕组所用导线的粗细、绕制匝数以及导线面积，应按原绕组的数据选择。 检查一下导线有无掉漆的地方，如有，需涂绝缘漆，晾干后才可绕线。 绕线前，将绕线模正确地安装在绕线机上，用螺钉拧紧

23、，导线放在绕线架上，将线圈始端留出的线头缠在绕线模的小钉上。 摇动手柄，从左向右开始绕线。在绕线的过程中，导线在绕线模中要排列整齐、均匀、不得交叉或打结，并随时注意导线的质量，如果绝缘有损坏应及时修复。 若在绕线过程中发生断线，可在绕完后再焊接接头，但必须把焊接点留在线圈的端接部分，而不准留在槽内，因为在嵌线时槽内部分的导线要承受机械力，容易被损坏。 将扎线放入绕线模的扎线口中，绕到规定匝数时，将线圈从绕线槽上取下，逐一清数线圈匝数，不够的添上，多余的拆下，再用线绳扎好。然后按规定长度留出接线头，剪断导线，从绕线模上取下即可。 采用连绕的方法可减少绕组间的接头。把几个同样的绕线紧固在绕线机上，

24、绕法同上，绕完一把用线绳扎好一把，直到全部完成。按次序把线圈从绕线模上取下，整齐地放在搁线架上，以免碰破导线绝缘层或把线圈搞脏、搞乱，影响线圈质量。 绕线机长时间使用后，齿轮啮合不好，标度不准，一般不用于连绕；用于单把绕线时也应即时校正，绕后清数，确保匝数的准确性。4嵌线的基本方法（互动方法、学生参与，现场教学） (1)绝缘材料的裁制。为了保证电动机的质量，新绕组的绝缘必须与原绕组的绝缘相同。小型电动机定子绕组的绝缘，一般用两层0.12mm厚的电缆纸，中间隔一层玻璃(丝)漆布或黄蜡绸。绝缘纸外端部最好用双层，以增加强度。槽绝缘的宽度以放到槽口下角为宜，下线时另用引槽纸，如图313所示。 如果是

25、双层绕组，则上下层之间的绝缘一定要垫好，层间绝缘宽度为槽中间宽度的1.7倍，使上下层导线在槽内的有效边严格分开。为了方便，不用引槽纸也可以，只要将绝缘纸每边高出铁心内径2530mm即可，如图314所示。我们用0.2mm厚的绝缘纸（复合纸）长度=槽长+52=90+10=100mm，宽度=槽深22=1522=60mm。 图3-13伸出槽外的绝缘 图3-14绝缘的大小线圈端部的相间绝缘可根据线圈节距的大小来裁制，保持相间绝缘良好。(2)嵌线方法。单链短节距绕组的嵌线的方法(线圈展开图参见图310)。 a先将第一个线圈的一个有效边嵌入槽6中，线圈的另一个有效边暂时还不能嵌入1槽中。因为线圈的另一个有效

26、边要等到线圈十一和十二的一个有效边分别嵌入槽2、槽4中之后，才能嵌到槽l中去。为了防止未嵌入槽内的线圈边和铁心角相磨破坏导线绝缘层，要在导线的下面垫上一块牛皮纸或绝缘纸。嵌线示意图如图3-15所示。 空一槽暂暂时不嵌入槽内 时不嵌线 第l号线槽 第3号线槽 （a） （b） 图315三相24槽4极电动机的单链绕组嵌线程序示意图 b空一个槽(7号槽)暂时不下线，再将第二个线圈的一个有效边嵌入槽8中。同样，线圈二的另一个有效边要等线圈十二的一个有效边嵌入槽4以后才能嵌入槽3中，如图315(a)所示。然后，再空一个槽(9号槽)暂不嵌线，将线圈三的一个有效边嵌入槽l0中。这时，由于第一、二线圈的有效边已

27、嵌入槽6和槽8中去了，所以，第三个线圈的另一个有效边就可以嵌入槽5中。接下来的嵌法和第三个线圈一样，依次类推，直到全部线圈的有效边都嵌入槽中后，才能将开始嵌线的线圈一和线圈二的另一个有效边分别嵌入槽1和槽3中去，如图315(b)所示。 单链全节距绕组的嵌线方法(线圈展开图参见图312)。全节距线圈的嵌线方法和上面介绍的嵌线方法基本相同，不同的是每两只线圈连绕一起作为一个线圈组。所以在嵌线时要将第一组的两只线圈的有效边分别嵌入槽7和槽8中，第一组线圈的另外两只有效边暂时不嵌入槽l和槽2中；然后，空两个槽(9、10)不嵌线；再嵌另一组的两只线圈的有效边(4个有效边都可以嵌入槽ll、12及5、6内)

28、；然后，再空两个槽(13、14)不嵌线，再将另一组的两只线圈的有效边嵌入槽15、16及9、10中；依次类推，将全部线圈的有效边都嵌入槽内，最后将第一组线圈的两个有效边嵌入槽l、2中。 (3)嵌线的主要工艺要求。嵌线是电机装配中的主要环节，必须按特定的工艺要求进行。 嵌线。嵌线前，应先把绕好线圈的引线理直，并套上黄蜡管，将引槽纸放入槽内，但绝缘纸要高于槽口2530mm，在槽外部分张开。为了加强槽口两端绝缘及机械强度，绝缘纸两端伸出部分应折叠成双层，两端应伸出铁心1Omm左右。然后，将线圈的宽度稍微压缩，使其便于放入定子槽内。 嵌线时，最好在线圈上涂些蜡，这样有利于嵌线。然后，用手将导线的一边疏散开，用手指将导线捻成一个扁片，从定子槽的左端轻轻顺入绝缘纸中，再顺势将导线轻轻地从槽口左端拉入槽内。在导线的另一边与铁心之间垫一张牛皮纸，防止线圈未嵌入的有效边与定子铁心摩擦，划破导线绝缘层。若一次拉入有困难，可将槽外的导线理好放平，再用划线板把导线一根一根地划入槽内，如图316所示。 嵌线时要细心。嵌好一个线圈后要检查一下，看其位置是否正确，然后，再嵌下一个线圈。导线要放在绝缘纸内，若把导线放在绝缘纸与定子槽的中问，将会造成线圈接地或短路。注意，不能过于用力把线圈的两端向下按，以免定子槽的端口将导线绝缘层划破。 压