【正文】 屬性]本實驗屬設計性質[預習要求]1）復習教材中有關“逐點比較法插補”的有關內容。它分為“輪廓控制”和“位置檢測裝置”兩個子模塊。脈沖當量是決定數控機床加工精度的一個重要參數，本軟件可調整脈沖當量大小，便于學生理解概念。點擊“清屏”按鈕，可清除所繪痕跡；點擊“退出”按鈕，可退出“逐點比較法直線插補仿真界面”,如圖28。二、插補軟件實現(xiàn)的設計1．插補原理（1）逐點比較法逐點比較法是使用階梯折線來逼近被插補直線或圓弧輪廓的方法，一般是按偏差判別、進給控制、偏差計算和終點判別四個節(jié)拍來實現(xiàn)一次插補過程。（3）數字積分法（直接函數法）數據采樣法又稱時間分割法，它是根據插補周期和進給速度等要求，在給定線型輪廓的起點與終點之間插入若干個中間點的過程。5）指導老師檢查后，整理實驗儀器方可離開實驗室。3）調試程序，并通過CRT模擬顯示，驗證其正確性。當插補過程中某個坐標出現(xiàn)進給脈沖時，同樣可通過調用開環(huán)系統(tǒng)的位置控制函數來完成，具體如下：Void open_position_ctrl (int Dx, int Dy):其中Dx=+1，1，0，分別表示X軸方向上出現(xiàn)正向進給脈沖、反向進給脈沖、沒有進給脈沖。圖31第四步： 可改變“G02”和“G03”、“R”值的正負，模擬順、逆圓和優(yōu)劣弧的插補；并可改變“脈沖當量”的數值，理解脈沖當量對加工精度的影響，如圖32。點擊“可控插補”，將逐步插補出所需直線段，每點擊一次，插補一步，如圖27?？梢灾庇^的看到輸入參數后直線的輪廓以及插補的軌跡。圖21該軟件功能豐富，主要有“原理”與“仿真”兩大功能模塊。2） 降低，使使時，轉速，重復上述實驗畫出此電壓下的靜特性曲線，由此可按下式根據這兩條靜特性所能滿足的系統(tǒng)靜差率： 四、思考題1）改變ASR參數對動態(tài)過程有何影響？2）改變ACR參數對動態(tài)過程有何影響？3）雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的特點表現(xiàn)在哪幾個方面？4）如電流負反饋電路沒有接通或極性接反，將會出現(xiàn)什么后果？實驗五：數控機床插補設計[實驗目的]1）通過數控插補教學軟件的演示，加深學生對于插補概念的理解。（2）轉速環(huán)動態(tài)性能研究把轉速調節(jié)器ASR接入系統(tǒng)（ASR為給定參數的PI調節(jié)器：參考值，并組成轉速、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速響應曲線。然后可根據此時的值計算電流反饋系數β。過電流保護可通過把電動機電流信號接入IR2130的過流保護輸入端實現(xiàn)?，F(xiàn)運算放大器的電源電壓+為12V。二、實驗儀器和設備直流電動機—發(fā)電機組（帶測速發(fā)電機） 1套三相整流變壓器 1臺平波電抗器 1臺H型PWM調速實驗裝置 1臺變阻器 4臺直流電流表 2只萬用表 1只數字式示波器 1臺三、實驗步驟及方法1．雙閉環(huán)調速系統(tǒng)實驗調試步驟的基本原則1）先環(huán)節(jié)，后系統(tǒng)：先分別調試各環(huán)節(jié)的參數，再把調好的各環(huán)節(jié)聯(lián)接成完整的系統(tǒng)。圖18 UPW脈寬調制電路IR2130 是美國國際整流器公司的六輸出高壓柵極驅動器（本實驗只使用其中的四個輸入），可直接驅動功率場效應晶體管MOSFET和絕緣柵雙極晶體管IGBT，本實驗的H型PWM變換器采用IGBT功率模塊驅動電動機，其原理如圖19所示。脈寬調制控制信號由脈寬調制器UPW產生。圖16 直流雙閉環(huán)PWM調速系統(tǒng)原理框圖（三角波脈寬調制器）圖中為速度給定信號電壓，為速度反饋信號電壓，為電流給定信號電壓，電流反饋信號電壓，為PWM脈寬調制控制電壓，ASR、ACR分別為速度和電流調節(jié)器，GM為三角波發(fā)生器，UPW為脈寬調制器，HVD為高壓柵極驅動器（例如集成電路IR2130），PWM為脈寬調制放大器（IGBT），TA為霍爾電流互感器，M為他勵直流電動機，TG為直流測速發(fā)電機。3） 測定直流雙閉環(huán)PWM調速系統(tǒng)得靜態(tài)和動態(tài)性能指標。六、思考題1．編制如圖13所示零件的數控加工程序。4．根據實驗要求，在相應菜單中對“坐標系統(tǒng)”進行調整滿足加工要求，對“參數設定”菜單中相關參數進行設定。G92具有模態(tài)，相互取消。F300刀具功能T選擇刀具和是否代刀具長度偏置補償T10輔助功能M機床各種輔助動作M03重復次數或程序號、段號L循環(huán)重復次數，指定工件號、程序跳轉段號及子程序調用段號。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MSDOS中的EDIT命令等，程序名一律以平面銑削一般是兩軸聯(lián)動，另一軸作進給運動即可完成，這樣的數控銑床我們稱為兩軸半控制。9. 手動運行：該模塊主要用于在準備階段時對銑床進行調試和對刀。在該狀態(tài)下電機不聯(lián)接，也不對相關的輸入和輸出口進行控制。3. 參數設定：此模塊是對加工中的一些參數進行預先設定，具體操作過程可按屏幕提示進行。操作中采用菜單交互方式，啟動后首先進入主控界面菜單，在主菜單的右側自上而下有各個分菜單，通過上下方向鍵移動光標進行選擇，然后敲擊回車鍵進入各項子菜單。第二：應考慮數控銑床的工作特點（包括能換幾把刀），能實現(xiàn)自動安裝和自動定位的應盡量滿足，以提高生產率減少工人勞動強度。實際運行加工前，一定要運行“示教功能”對程序反復檢查與調試，看看是否與您的編程要求吻合，否則應對程序進行編輯修改，直到滿足加工要求，方可運行“自動加工”進行加工。9．進入“自動運行”菜單執(zhí)行加工程序，加工中可通過屏幕對加工過程進行監(jiān)測，加工完畢后對零件進行檢測，分析實驗結果。7．將準備好的刀具安裝在刀架上，各刀具要安裝在相應的刀位上，不可裝錯。C、加工程序中應合理設置各項輔助功能，本系統(tǒng)不允許G、T、S、M指令共段。圖43. 工件坐標系設定：工件坐標系的設定，首先應確定幾個點的定義。圓弧圓心對圓弧起點的坐標值(mm)。程序的書寫內容就是零件加工程序單。9. 立即之行：該模塊主要是完成現(xiàn)場1至5個代碼指令，也是在調試車床時運用。進行示教功能演示時，要求給出正確的坐標系設定、工件設定、刀具設定，否則得不到正確的模擬顯示結果。具體操作過程可按屏幕提示進行。三、系統(tǒng)軟件介紹本次實驗的數控系統(tǒng)是采用基于PC平臺的開放型數控系統(tǒng)，具有豐富的軟件功能。本設備中刀具補償值的設定原理說明如下：本系統(tǒng)采用四工位電動刀架，對于不同的車刀有不同的刀長偏置值（X；Z方向），系統(tǒng)采用相對刀長補償值，即各工位刀具的刀長存在相互依賴關系。毛坯的選擇過程包括如下幾個方面。b. 分別進入各級子菜單，對各級子菜單的作用進行認識，重點掌握“文件編輯、參數設定、坐標設定、手動運行、立即執(zhí)行、示教功能、模擬加工”各子菜單中的內容，以及各個功能鍵的作用。單個小型零件可采用手動編程，復雜大型零件應采用計算機輔助編程，以提高編程效率和質量，減輕編程勞動強度。d. 選擇合理的走刀路線：走刀路線就是整個加工過程中，刀具相對工件的具體運動軌跡，包括快速運動的空行程和根據需要進行的加工過程。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，為工藝處理做好準備。b. 線控制類是在點控制類基礎上，對單個移動坐標軸進行運動速度控制，其作用一般是使數控車床、數控銑床和數控磨床等，完成簡單臺階形或矩形零件的加工。3. 數控機床的分類：隨著數控技術的不斷發(fā)展，數控機床的類型越來越多，其加工用途、功能特點多種多樣，據不完全統(tǒng)計，目前數控機床的品種已達500多種。并且還有誤差修正或補償功能。主軸伺服系統(tǒng)用于數控機床的主軸驅動，一般由恒轉矩調速和恒功率調速。2). 數控面板：數控面板是數控系統(tǒng)的控制面板，主要有顯示器和鍵盤組成。例如：主軸的啟停、刀具的更換、冷卻液的開關等輔助動作。為提高生產率和滿足自動加工的要求，還采用自動刀架以及能自動更換工件的自動夾具等。加工過程中工件裝夾、刀具更換、切削用量的調整均有設備自動完成，而且加工中一般無需進行檢測，從而極大地減少了輔助時間。主要有如下三類：a. 普通數控機床包括數控車床、數控銑床、數控鉆床、數控磨床以及數控加工中心等金屬切削類。根據其控制坐標軸的數目，可分為二軸聯(lián)動、二軸半聯(lián)動、三軸聯(lián)動、四軸或五軸聯(lián)動。a. 確定加工方案：首先選擇使用的數控機床和工裝夾具，其次選擇加工刀具以及切削用量。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檢測等。輸入完畢后，應對其進行語法檢測、示教演示、模擬加工等，最后進行首件試加工且檢測無誤后，確定最后的加工程序。四、思考題1. 數控機床的工作原理是什么？2. 結合本次試驗，談談本數控系統(tǒng)刀具參數的設定方法？3. 工件坐標系是如何建立的？實驗二：數控車床加工實驗[實驗目的]1．掌握數控車床的加工特點。第三：對一些加工安裝前就需準備好的部位，應提前考慮安排加工準備好。當選擇有刀具補償時，此刀具首先運行補償值，把刀尖位置運行到第一把刀尖處，然后再進行下面的實際運行，保證不同的刀具處于同一坐標系之中?？蓪ξ募M行復制、刪除、改變路徑、文件打印等操作。另外可通過修改圖形比例，改變屏幕上顯示的大小。7. 自動運行：該功能是在一切準備完畢后，通過數控的控制系統(tǒng)發(fā)出指令，指揮車床進行自動加工。11. 退出系統(tǒng)：從系統(tǒng)中退出，回到DOS狀態(tài)。每一個程序段一般是由程序段號、功能字、坐標字、各種輔助功能等組成。L03L01012. 坐標系統(tǒng)：系統(tǒng)采用標準坐標系統(tǒng)，即右手笛卡爾坐標系統(tǒng)如圖4。如果要使坐標原點與參考點分離，需建立浮動工件坐標原點，可使用G92指令。2．按實驗要求編制加工程序單。8．關閉機床，安裝工件毛坯并校正。圖83．分別編制如圖9所示的四個零件數控加工程序，毛坯材料為銅棒。3．掌握數控銑床程序的輸入、編輯、修改、調試、示教、運行等方法。因此如果加工中需要多刀，手工換刀應考慮刀具的重新定位問題。實驗中一般可通過該功能模塊檢查所需的文件在不在，或者將實驗所需程序拷貝到機器中?？蓪ψ鴺讼颠M行模擬選擇、旋轉和平移調整，可修改坐標顯示比例，改變刀具的形狀及顏色等，另外還可進行刀具補償值的輸入和修改。只是在運行數控代碼時，數控系統(tǒng)與機床本體接通，此時屏幕上顯示刀具運行軌跡，同時