数控加工综合实践实验报告.docx

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数控加工综合实践实验报告

《数控加工综合实践》报告

一数控加工综合实践的目的及要求：

1.熟悉三维建模（MDT）；

2.了解CAD/CAM及数控加工的基本原理及方法；

3.了解快速原形制造的基本原理及方法；

4.熟悉网络化设计与制造的基本思想及方法；

5.掌握零件从CAD，CAM到数控加工的完整过程或零件从CAD建模到快速制造出原形零件的全过程。

二数控加工综合实践的内容：

1.零件的三维CAD建模；

2.CAM软件应用或快速原形制造数据准备及控制软件的应用；

3.数控加工或快速制作的上机实践。

三数控加工综合实践的原理：

现在数控技术已成为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础技术，现代的CAD/CAM，FMS和CIMS、敏捷制造和智能制造等，都是建立在数控技术之上。

CAD（ComputerAidedDesign）是利用计算机的计算功能和图形处理能力,辅助进行产品或工程设计与分析的法。

20世纪40年代，CAD技术开始发展。

之后，随着计算机技术的飞速发展，人们开始利用计算机进行复杂的数值计算、非数值计算和事务处理，同时也开始了“人工智能的研究”。

1962年，麻省理工学院（MIT）的ROSSDT和COONSSA合作，开始探索计算机辅助设计的研究。

Coons在题为“AnOutlineoftheRequirementsfortheComputerAidedDesign”（《计算机辅助设计要求纲要》）的报告中，对CAD作了如下描述：

设计者坐在CRT的控制台前用光笔操作，从概念设计到生产设计进而到制造，都可以用人机对话形式来实现。

因此，CAD的功能不仅仅限于设计，也适用于任何一种创造性的活动，具有高度的人工智能。

随着计算机技术特别是微型机及其绘图技术的发展，CAD技术已在机械、电子、航空航天、建筑等领域得到广泛应用。

进入新的世纪以来，随着计算机网络信息技术的迅猛发展，现代计算机3D技术使人们对现实世界的描述重新回到了原始的直观三维境界，并且已经随着计算机应用的普及在迅速成为今天的现实。

三维CAD是3D技术在现代工业的应用。

象CATIA、UG、CAXA等三维CAD软件系统，它基于生产制造应用目的，强调三维模型的精确描述，包括其精确的尺寸、坐标、公差、技术要求以及零件间精确的结构装配关系和结构功能属性等的精确表达。

虚拟现实是3D技术大规模系统应用的方向，强调对三维场景的宏观描述和系统动态关系，在三维模型细节的精确和逼真方面则采取尽可能简化处理。

Mastercam是美国专业从事计算机数控程序设计专业化的公司CNCSoftwareINC研制出来的一套计算机辅助制造系统软件。

它将CAD和CAM这两大功能综合在一起，是我国目前十分流行的CAD/CAM系统软件。

它有以下特点：

（1）Mastercam除了可产生NC程序外，本身也具有CAD功能（2D、3D、图形设计、尺寸标注、动态旋转、图形阴影处理等功能）可直接在系统上制图并转换成NC加工程序，也可将用其他绘图软件绘好的图形，经由一些标准的或特定的转换文件如DXF文件（DrawingExchangeFile）、CADL文件（CADkeyAdvancedDesignLanguage）及IGES文件（InitialGraphicExchangeSpecification）等转换到Mastercam中，再生成数控加工程序。

（2）Mastercam是一套以图形驱动的软件，应用广泛，操作方便，而且它能同时提供适合目前国际上通用的各种数控系统的后置处理程序文件。

以便将刀具路径文件（NCI）转换成相应的CNC控制器上所使用数控加工程序（NC代码）。

如FANUC、MELADS、AGIE、HITACHI等数控系统。

（3）Mastercam能预先依据使用者定义的刀具、进给率、转速等，模拟刀具路径和计算加工时间，也可从NC加工程序（NC代码）转换成刀具路径图。

（4）Mastercam系统设有刀具库及材料库，能根据被加工工件材料及刀具规格尺寸自动确定进给率、转速等加工参数。

（5）提供RS－232C接口通讯功能及DNC功能。

2.快速原型制造的基本原理：

快速原型制造时综合利用CAD技术，数控技术，激光加工技术和材料技术实现从零件涉及到三维实体原型制造一体化的系统技术。

它采用软件离散——材料堆积的原理实现零件的成形。

快速原型制造的具体过程如下：

首先利用高性能的CAD软件设计出零件的三维曲面或实体模型；再根据工艺要求，按照一定的厚度在Z向（或其它方向）对生成的CAD模型进行切面分层，生成各个截面的二维平面信息；然后对层面信息进行工艺处理，选择加工参数，系统自动生成刀具移动轨迹和数控加工代码，再加工过程进行仿真，确认数控代码的正确性；然后利用数控装置精确控制激光束或其它工具的运动，在当前工作层（二维）上采用轮廓扫描，加工出适当的截面形状；再铺上一层新的成形材料，进行下一次的加工，直至整个零件加工完毕。

可以看出，快速原型制造技术是个由三维换成二维（软件离散化），再由二维到三维（材料堆积）的工作过程。

该技术集计算机技术、激光加工技术、新型材料技术于一体，依靠CAD软件，在计算机中建立三维实体模型，并将其切分成一系列平面几何信息，以此控制激光束的扫描方向和速度，采用粘结、熔结、聚合或化学反应等手段逐层有选择地加工原材料，从而快速堆积制作出产品实体模型。

以光敏树脂为材料利用紫外光快速成型机制造样件的原理：

⑴、紫外光快速秤星机的原理：

紫外光束在计算机的控制下，根据分层工艺数据连续扫描液态光敏树脂的表面，利用液态光敏树脂经紫外光照射凝固的原理，层层固化光敏树脂，一层固化后，工作台下移一精确距离，扫描下一层，并且保证相邻层可靠粘结，如此反复，直到成型出一个完整的零件。

⑵、原型零件的制作过程：

主要包括数据准备、快速成型制作和后处理。

其中数据准备包括CAD三维模型的设计、STL数据的转换、制作方向的选择、分层切片以及支撑编辑等几个过程，完成制作数据的准备。

快速成型制作过程就是将制作数据传输到成型机中，然后快速成型出原型零件的过程。

后处理是指整个零件成型完后进行的辅助处理工艺，包括零件的清洗、支撑去除、后固化、修补、打磨、表面喷漆等等，目的是获得一个表面质量与机械性能更优的零件。

四、使用仪器、材料

1.系统硬件：

微机1台或工作站1台；

2.系统软件：

Windows操作系统；

3.设计软件：

MasterCAM、MDT、或UG或CATIA、I-DEAS、Pro/E;

4.网络环境：

局域网、现场总线、Internet；

5.工设备：

α—T10A钻削中心、TV5立式加工中心；

6.CPS250B紫外光快速成型机

五数控加工综合实践的步骤：

用MDT或Mastercam软件完成零件的建模，可应用点，直线，样条线，方框，平面，SWAP曲面，拉升面，面剪切，面之间倒角以及求边界线等功能，零件实体由平面，曲面，圆槽，倒角等构成。

设计时应注意一下几点：

1）本次实践CAD软件采用MDT6.0;

2）毛坯尺寸为120×mm80mm×40mm；

3）工件顶面中心点为原点（X0,Y0,Z0）；

4）工件高度小于30mm；

5）工件尺寸不应超出毛坯范围；

6）数控加工时只提供直径10mm端铣刀和R3球头铣刀；

7）孔或槽的尺寸应大于10mm；

8）曲率半径应大于3mm。

一零件CAD实体建模

1.建立文件：

2.建立工作平面：

3.建立草图平面及平面轮廓图及单向拉伸：

4.建立工作平面2及单向拉伸2

5.建立工作平面3及单向拉伸3

6.建立工作轴1、工作轴2及钻孔

7.进行圆周阵列

二零件CAM仿真（MasterCAM9.0）

1.CAD模型文件输出：

MDT6.0环境下“文件”——>“输出”——>“IGES”——>

定义文件名——>保存。

2.用MILL9程序打开IGES文件：

启动MILL9——>MainMenu——>File——>Converters——>IGES——>Readfile——>选择IGES文件——>打开——>进入IGESReadParameters设置界面，确认FlieisinMetricunits——>OK.

3.根据需要可再MILL9环境下移动或比例缩放模型。

移动模型步骤：

按工具栏按钮Gview-Top,改变视图平面——>MainMenu——>Translate——>ALL——>Surfaces——>Done——>Polar——>输入移动距离（）——>输入移动方向的角度（0度）——>出现Translate提示页面，选中Operation的Move,确认NumberofSteps为1——>OK.移动模型，直到工件的顶面中心点的坐标为（X0,Y0,Z0）

比例缩放模型：

目的是让工件尽可能大，但又符合上述4）5）7）8）。

步骤如下：

MainMenu——>Xform——>Scale——>All——>Surfaces——>Done——>Origin——>出现Scale提示页面，选中Operation的Move,选中Scaling的XYZ,确认NumberofSteps为1.输入X,Y,Z三个方向的缩放比例——>OK。

4.工艺规划：

粗加工：

用直径10mm端铣刀加工，加工方法选用SURFACE-ROUGH-POCKET;

精加工：

用R3mm球头铣刀精加工，加工方法选用SURFACE-FINISH-PARALLEL,考虑到木料纤维方向，保证加工表面质量良好，精加工分两次进行，分别选用45度和－45度角交叉加工。

5.画粗加工边界

用鼠标点击工具栏上的Cplane-Top和Gview-Top按钮——>MainMenu——Create——>Rectangle——>1Points——>输入矩形框尺寸为130mm×90mm——>OK——>Origin——>MainMenu——>点击工具栏上的Cplane-3D和Gview-Isometric。

6.产生粗加工刀轨，步骤如下：

MzainMenu——>用鼠标点击Cplane-Top——>ToolPaths——>surface——>Rough——>Pocket（挖槽加工方法）——>All——>Srufaces——>Done,出现粗加工参数界面——>在ToolParameters页面中的大空白区点击鼠标右键——>CreateNewTool——>在ToolType页面中选刀具类型——>在Tool-FlatEndMill页面中修改Diameter,Flute,Shoulder和Overall值——>点击OK;返回ToolParameters页面——>修改Len.（32）,FeedRate（2000）,Plunge（500）,Retract（5000）,Program#

（1）,Spindle（立铣刀为1500，球头铣刀为2000），Coolant为OFF。

立铣道具参数设置

设定毛坯尺寸，材料以及工件坐标系

切换到SurfaceParmeters页面，根据模型确定Clearance（安全平面高度）为50，Retract（退刀平面高度）为50，FeedPlane（进给平面高度）为5，均用绝对值Absolute；确定精加工余量StocktoLeave为0.2。

如图：

切换到RoughPocketParameters页面，修改Cuttolerance,MaxStepDown,Stepover，复选Promptforentrypoint和Rough（zigzag）——>按Cutdepths按钮，选择Absolute,修改MinimumDepth和MaxmumDepth——>点