数控插补多轴运动控制实验指导书(学生)重点
数控机床实训指导书
数控机床实训指导书数控机床是当今制造型企业必备的一种机械设备，它是集机械、灵活性、高效率、高精度、信息化、智能化等技术于一体的高科技装备。
数控机床在制造业中的应用越来越广泛，而掌握其工作原理和技巧对于操作人员的能力要求越来越高。
因此，在大学数控机床课程的教学中，实训是非常重要的一环，而实训指导书则是实现实训效果的重要保证，下面将对数控机床实训指导书进行详细的介绍。
一、实训指导书的设计与编写实训指导书作为教师辅助教材的一种，它的编写与设计必须符合一定的原则。
首先，实训指导书必须以实践操作为基础，从教学实践的角度出发，介绍数控机床的使用，培养学生的操作技能。
其次，实训指导书应该以学生为中心，注重根据学生不同的学习风格设计合适的教学方法，激发学生的学习热情。
第三，实训指导书应该具有可读性和可操作性，要做到理论与实践相结合，让学生容易理解、掌握。
二、实训指导书的内容（一）实训指导书的目录实训指导书的目录应包括以下部分：前言、实训简介、实训目标、实训要求、实训时间和内容安排、实训步骤、实训注意事项、实训考评、实训总结、附录：数控机床编程语言。
（二）实训步骤实训步骤是实训指导书中最为重要的部分。
通过详细的实训步骤，学生可以逐步领悟数控机床的工作原理，并且通过多次练习，不断提高自己的操作技能。
实训步骤应该包括以下几个方面：1、安全操作在实训前，必须进行安全操作的培训，使学生掌握数控机床的安全操作规程，保证实训过程中的安全。
2、加工件的准备学生需要了解实训加工件的结构和尺寸，准备好实训所需的加工件，保证实训的顺利进行。
3、总体操作流程在实训指导书中，应该详细介绍数控机床的总体操作流程。
每个操作步骤都要详细的介绍其操作方法、注意事项及操作时可能发生的问题等。
4、编程实践在实训中，学生需要学会使用数控机床的编程语言，因此实训指导书中需要涵盖编程语言的基础知识和实际应用。
5、加工过程中的操作技巧针对不同的加工过程，学生应掌握不同的操作技巧。
数控插补原理与伺服控制实验指导书
数控插补原理与伺服控制实验一、实验目的1．通过实验，使学生理解数控插补原理；2．通过数控插补算法的可视化，使学生熟悉数控插补原理及其常用插补算法；3．通过实验，使学生掌握数控G代码及插补算法的简单实现方法。
二、实验内容1．系统测试实验：学习和使用数控插补教学软件，熟悉常用的插补算法；2．二维插补实验：通过插补算法编程，实现逐点比较法的直线和圆弧插补算法；3．G代码实验：利用编写的插补程序，在运动控制开发平台上实现简单的二维插补实验。
三、实验设备1．计算机；2．数控插补原理实验教学软件；3．固高x-y伺服控制平台：GT-400运动控制器、驱动器、编码器、伺服电机、XY工作台。
四、实验步骤1．打开 GT-400-SV 模拟量+脉冲(默认)2. 参数设置a)密码：GOOGOL 模拟电压（伺服）；b)轴数：7轴，每一轴进行设置；c)保存后重启软件。
3. 系统测试实验a)检查轴专用信号，全部绿色；b)卡初始化；c)轴开启；d)X+ X- Y+ Y-；e)回零测试；f)复选OUT1，控制笔架的降落。
4．二维插补实验a)插补方式：XY直线插补、圆弧插补等；b)映射不改；c)定义V,a；d)单击坐标映射生效----开启轴----运行。
5． G代码实验a)打开文件(G代码文件)，G00,G01；b)坐标映射；c)编译（G代码转识别码）；d)运行。
五、思考题1．简述数控机床插补原理。
2．画出实现逐点比较法直线插补的流程图,结合流程图说明如何实现第一象限的直线插补。
3．结合固高运动控制开发平台及其实验软件，列举10项数控G代码常用指令及其功能。
1。
数控技术实验指导书
《数控技术》实验指导书合肥学院机械工程系2008.12.目录实验一数控铣削编程加工实验 (1)一、实验预习要求 (1)二、实验指导 (2)附一：数控铣床（配FANUC Series 0i Mate-MC数控系统）操作规程 (4)附二：数控铣床（配FANUC Series 0i Mate-MC数控系统）的基本操作 (4)实验二数控车削编程加工实验 (6)一、实验预习要求 (6)二、实验指导 (7)附一：数控车床（配FANUC Series 0i Mate-TC数控系统）操作规程 (9)附二：数控车床（配FANUC Series 0i Mate-TC数控系统）的基本操作 (9)实验三二维插补原理及实现实验 (11)一、实验预习要求 (11)二、实验指导 (12)实验一数控铣削编程加工实验一、实验预习要求1、每个同学在进行数控铣削编程加工实验之前，需要认真预习实验指导书，牢固树立安全操作意识；在实验过程中，应有端正的实验态度，积极主动地学习，善于发现问题，不断提高思考能力和动手能力。
2、请思考下列问题并写出实验预习报告：（1）数控铣削加工操作的基本步骤应该怎样？（2）数控铣床坐标系如何确定的；什么是数控铣床参考点；什么是刀具半径补偿；什么是工件坐标系？（3）在对工件进行轮廓切削加工之前，如果需要首先将工件上表面铣削平整，应该采用什么刀具，怎样编程？（4）试按要求编写图示实验零件的数控加工程序。
二、实验指导1、实验目的（1）了解数控铣床的基本结构、工作原理；（2）了解数控铣削加工的工艺特征；（3）了解数控铣削加工所用铣刀的特征及其用途；（4）熟悉数控铣床的基本操作；（5）熟悉数控铣床的指令系统和手工编程方法，掌握基本的G代码和M代码的使用；2、实验仪器设备（1）数控铣床（配FANUC Series 0i Mate-MC数控系统）。
（2）游标卡尺3、实验要求数控铣削加工是实际生产中最常用和最主要的数控加工方法之一，它的特点是能同时控制多个坐标轴运动，使多个坐标方向的运动之间保持预先确定的关系，从而把工件加工成某一特定形状的零件。
数控系统插补算法实验
数控系统数控编程及插补算法实验一、实验目的1. 了解数控编程的基本概念；2. 了解数控编程的常用方法；3. 学习数控编程的主要步骤；4．了解插补算法的原理；5．了解插补算法在数控系统中的实现。
二、实验原理数控编程是数控加工准备阶段的主要内容之一，通常包括分析零件图样，确定加工工艺过程；计算走刀轨迹，得出刀位数据；编写数控加工程序；制作控制介质；校对程序及首件试切。
有手工编程和自动编程两种方法。
总之,它是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。
2.1机床坐标系机床坐标系的确定(1) 机床坐标系的规定标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定。
在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确定数控机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的位移和运动的方向，这就需要通过坐标系来实现，这个坐标系被称之为机床坐标系。
例如铣床上，有机床的纵向运动、横向运动以及垂向运动。
在数控加工中就应该用机床坐标系来描述。
标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定：1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90°。
则大拇指代表X坐标，食指代表Y坐标，中指代表Z坐标。
2)大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向为Z坐标的正方向。
3)围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为X、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向。
(2) 运动方向的规定增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向，下图为数控车床上两个运动的正方向。
坐标轴方向的确定①Z坐标Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的，即平行于主轴轴线的坐标轴即为Z坐标，Z坐标的正向为刀具离开工件的方向。
②X坐标X坐标平行于工件的装夹平面，一般在水平面内。
确定X轴的方向时，要考虑两种情况：1）如果工件做旋转运动，则刀具离开工件的方向为X坐标的正方向。
数控运动控制技术实验 实验指导书
机械工程学科应用型研究生综合实验Ⅱ实验指导书（数控运动控制技术分册）富宏亚主编机电工程学院2014年3月目录实验一数控系统硬件连接与电机测试实验 (1)实验1.1 数控系统硬件连接实验 (1)实验1.2 数控系统电机测试实验 (5)实验二数控系统控制软件设计实验 (7)实验2.1 单轴运动控制软件设计实验 (7)实验2.2 直线插补运动控制软件设计实验 (13)实验一数控系统硬件连接与电机测试实验实验1.1 数控系统硬件连接实验一、实验目的1、了解数控综合实验台的组成和电路连接。
2、掌握数控系统的构成原理。
二、实验所用单元计算机、雷泰DMC5480运动控制卡、实验台控制面板、小型3轴立式铣床。
三、实验原理1、如图1-1所示，数控综合实验台由计算机、雷泰DMC5480运动控制卡、实验台控制面板、小型3轴立式铣床组成。
运动控制卡安装在计算机的PCI插槽中；实验台控制面板上安装了电机驱动器、电源、继电器、空气开关、急停和接线板等元器件，小型3轴立铣床包括3个运动轴X、Y、Z和1个主轴。
图1-1硬件系统总体实物图2、以X轴运动控制电路为例，X轴伺服电机驱动器1与运动控制卡的电路如图1-2所示，各连线引脚定义如表1-1和表1-2所示。
Y轴伺服电机驱动器2、Z 轴伺服电机驱动器3与运动控制卡之间的电路可参考X轴运动控制电路进行接线。
图1-2 X轴电机驱动器与运动控制卡连接电路图3、DMC5480运动控制卡为每个轴配有两个限位信号、1个原点信号。
每路信号都加有滤波器可以过滤高频噪声，保证动作可靠。
各传感器与运动控制卡接线电路图如图1-3所示：图1-3 运动控制卡X1引脚与传感器的连接电路图4、图1-4为主轴变频电机与运动控制卡的电路连接图。
图1-4 变频电机与运动控制卡的电路连接图5、表1-1为37脚接线板各个引脚定义。
表1-1 37脚接线板引脚说明6、表1-2为68脚接线板各个引脚定义。
表1-2 68脚接线板引脚说明四、实验步骤1、根据图1-2、表1-1、表1-2，进一步熟悉电机驱动器与运动控制卡接线板各引脚功能，并做记录。
数控插补程序实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解数控插补的基本原理和常用方法。
2. 掌握逐点比较法、数字积分法等插补方法的应用。
3. 熟悉插补程序的编写和调试过程。
4. 提高数控编程和调试能力。
二、实验设备1. 实验平台：PC机、数控仿真软件2. 实验软件：Cimatron、UG、MasterCAM等3. 实验内容：数控插补程序设计与调试三、实验原理数控插补是数控系统实现复杂曲线加工的关键技术。
插补方法主要有逐点比较法、数字积分法、样条插补法等。
本实验主要介绍逐点比较法和数字积分法的原理和应用。
1. 逐点比较法逐点比较法是一种常用的直线插补方法。
它通过比较刀具中心与理论轨迹之间的距离，决定刀具的移动方向和距离。
具体步骤如下：（1）计算当前点与理论轨迹之间的距离；（2）根据距离的正负，决定刀具的移动方向（左移或右移）；（3）计算移动距离，更新刀具位置；（4）重复步骤（1）~（3），直至达到终点。
2. 数字积分法数字积分法是一种基于数值积分原理的插补方法。
它通过计算曲线在坐标轴上的积分，得到曲线的坐标点。
具体步骤如下：（1）计算曲线在坐标轴上的积分表达式；（2）将积分表达式离散化，得到一系列坐标点；（3）根据坐标点，生成插补程序；（4）运行插补程序，实现曲线加工。
四、实验步骤1. 选择合适的数控仿真软件，如Cimatron、UG、MasterCAM等。
2. 创建一个简单的二维或三维零件模型，用于进行插补实验。
3. 根据零件模型，确定插补方法（逐点比较法或数字积分法）。
4. 编写插补程序，实现曲线加工。
5. 在仿真软件中运行插补程序，观察加工效果。
6. 根据实验结果，对插补程序进行优化和调试。
五、实验结果与分析1. 实验结果通过逐点比较法和数字积分法，分别实现了直线和曲线的加工。
实验结果表明，两种方法都能较好地满足加工精度要求。
2. 实验分析（1）逐点比较法具有编程简单、易于实现的特点，但插补精度相对较低。
（2）数字积分法具有较高的插补精度，但编程复杂，计算量较大。
数控实践教学指导教案(3篇)
第1篇课程名称：数控加工技术授课对象：机械工程系学生课时安排：4课时教学目标：1. 知识目标：- 理解数控机床的工作原理及分类。
- 掌握数控编程的基本方法及技巧。
- 熟悉数控加工工艺及操作规程。
2. 能力目标：- 能够根据图纸独立进行数控编程。
- 能够操作数控机床进行加工。
- 能够对数控加工过程中出现的问题进行分析和解决。
3. 素质目标：- 培养学生严谨的工作态度和团队协作精神。
- 增强学生的动手实践能力和创新意识。
教学内容：第一课时：数控机床概述及编程基础一、教学重点：1. 数控机床的分类及特点。
2. 数控编程的基本方法。
二、教学难点：1. 数控编程软件的使用。
2. 编程中的数学计算。
三、教学过程：1. 导入：介绍数控机床的发展历程及在制造业中的应用。
2. 讲解：- 数控机床的分类及特点：介绍数控车床、数控铣床、数控磨床等。
- 数控编程的基本方法：讲解手工编程和自动编程两种方法。
3. 实践：指导学生使用数控编程软件进行简单的编程练习。
第二课时：数控加工工艺及操作规程一、教学重点：1. 数控加工工艺流程。
2. 数控机床操作规程。
二、教学难点：1. 数控加工中的刀具选择。
2. 数控加工中的冷却与润滑。
三、教学过程：1. 导入：讲解数控加工工艺的重要性。
2. 讲解：- 数控加工工艺流程：介绍加工前的准备工作、加工过程、加工后的检验。
- 数控机床操作规程：讲解机床启动、运行、停止的操作步骤及注意事项。
3. 实践：指导学生进行数控机床的基本操作。
第三课时：数控编程实践一、教学重点：1. 数控编程软件的使用。
2. 编程实例分析。
二、教学难点：1. 复杂零件的编程。
2. 编程中的错误处理。
三、教学过程：1. 导入：强调编程实践的重要性。
2. 讲解：- 数控编程软件的使用：讲解软件界面、菜单、工具栏等。
- 编程实例分析：分析典型零件的编程过程。
3. 实践：学生根据教师提供的零件图纸进行编程练习。
第四课时：数控加工实践一、教学重点：1. 数控机床的操作。
机电系统实验-数控系统的插补实验
实验三数控系统的插补实验一、实验目的了解数控系统直线插补和圆弧插补的原理及其实现方法，通过插补算法的可视化，加深对常用插补算法的了解。
应用标准G代码编程实现直线插补和圆弧插补，掌握标准G代码的直线插补和圆弧插补编程方法。
二、实验要求1.掌握数控机床插补原理。
2.掌握数控机床直线和圆弧插补。
三、实验原理1.基本概念机床数字控制的核心问题之一，就是如何控制刀具与工件的相对运动。
加工平面直线或曲线需要两个坐标轴联动，对于空间曲线或曲面则需要三个或三个以上坐标轴联动，才能走出其轨迹。
插补(interpolation)的实质上是决定联动过程中各坐标轴的运动顺序、位移、方向和速度。
具体来说，插补方法是指在轮廓控制系统中，根据给定的进给速度和轮廓线形的要求，在已知数据点之间插入中间点。
每种方法又可能用不同的计算方法来实现，具体的计算方法称之为插补算法。
插补的实质就是数据点的密化。
数控系统中完成插补工作的装置叫插补器。
根据插补器的不同结构，可分为硬件插补器和软件插补器两大类。
硬件插补器由专用集成电路组成，它的特点是运算速度快，但灵活性差:软件插补器利用微处理器通过系统程序完成各种插补功能，这种插补器的特点是灵活易变，但速度较慢。
随着微处理器运算速度和存储容量的提高，现代数控系统大多采用软件插补或软、硬件插补相结合的方法。
2.插补算法按数学模型来分，有一次(直线)插补，二次(圆、抛物线等)插补及高次曲线插补等，大多数控机床都具有直线插补和圆弧插补。
根据插补所采用的原理和计算方法的不同，有许多插补方法，目前应用较多的插补方法分为脉冲增量插补和数字增量插补两类。
脉冲增量插补又称为基准脉冲插补，适用于以步进电动机驱动的开环数控系统中。
在控制过程中通过不断向各坐标轴驱动电机发出互相协调的进给脉冲，每个脉冲通过步进电动机驱动装置使步进电动机转过一个固定的角度(称为步距角)，并使机床工作台产生相应的位移。
该位移称为脉冲当量，是最小指令位移。
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数控插补多轴运动控制系统解剖实验
实验学时：8
实验类型：独立授课实验
实验要求：必修
一、实验目的
1、通过本实验使学生掌握数控插补多轴控制装置的基本工作原理；
2、根据常用低压电器原理分析各运动控制电气元件的应用原理，分析数控插补运
动实现的控制原理；
3、根据机电一体化产品的设计要求和设计流程进行运动控制系统的功能分析、机
械结构分析、控制系统分析以及相关传感器选型等方面的设计内容。
本实验以数控插补多轴运动控制系统为具体对象，使学生掌握机电一体化产品设计和开发的技术流程和主要内容，通过运动控制系统的实现过程掌握常用电气元件识别和原理、数控插补原理、位置伺服控制系统等的设计和实现方式。
二、实验内容
1、通过数控插补多轴控制装置及其相关系统的测试和观察，分析数控插补的工作
原理；
2、分析系统的功能、机械结构分析、运动关系以及相关传感器等，分析其相关的
机械结构、电机及其驱动模块和传感反馈环节等；
3、根据常用低压电器原理，分析系统各运动控制电气元件的应用原理，分析数控
插补运动过程实现的控制原理，并绘制相关的控制原理图和系统连接图。
三、实验设备
1、多轴运动控制系统一套（含电控箱）
2、PC机一台
3、GT-400-SG-PCI 卡一块（插在 PC机内部）
四、实验原理
该数控插补多轴运动控制系统是依据开放式数控系统原理构建的，其以通用计算机（PC）的硬件和软件为基础，采用模块化、层次化的体系结构，能通过各种形式向外提供统一应用程序接口的系统。
开放式数控系统可分为 3类：（1）CNC 在 PC 中；（2）PC作为前端，CNC作为后端；（3）单 PC，双 CPU平台。
本实验采用第一类，把顾高公司的 GT-400-SG-PCI 多轴运动控制卡插入PC机的插槽中，实现电机的运动控制，完成多轴运动控制系统的控制。
其优点如下：（1）成本低，采用标准 PC机；（2）开放性好，用户可自定义软件；（3）界面比传统的 CNC 友好。
图1为该系统的硬件构成图，运动平台机械本体采用模块化拼装，主要由普通PC机、电控箱、运动控制卡、伺服（步进）电机及相关软件组成。
其主体由两个直线运动单元（GX系列）组成。
每个GX系列直线运动单元主要包括：工作台面、滚珠丝杆、导轨、轴承座、基座等部分，其结构见图2。
伺服型电控箱内装有交流伺服驱动器，开关电源，断路器，接触器，运动控制器端子板，按钮开关等。
步进型电控箱则装有步进电机驱动器，开关电源，运动控制器端子板，船形开关等。
图1 数控插补多轴控制系统硬件构成
图2 直线运动单元结构图
五、实验步骤
1、根据数控机床插补原理，分析该系统的工作过程和基本原理。
2、确认系统连线正确，打开PC机，闭合控制箱的空气开关器，复位“急停按钮”，按下面板上的绿色“启动按钮”打开控制电路，此时控制电源指示灯(GREEN 点亮。
3、打开电脑，进入软件系统启动界面，并运行软件插补实例。
4、分析系统的的机械结构、电机及其驱动模块和传感反馈环节，建立该数控插补多轴控制系统的硬件连接关系图。
5、绘制该数控插补多轴控制系统的电源模块电气图、系统启停模块控制控制图、两个运动方向的伺服控制原理图以及系统限位保护电气原理图等。
6、实验完毕，关闭电脑，按控制面板的红色“停止按钮”，按下“急停按钮”，关闭空气开关，此时控制电源指示灯灭，系统停止工作。
六、注意事项
1、在进行系统连线、拆卸与安装前，必须关闭系统所有电源。
2、使用前请仔细检查连线。
3、使用系统平台时，必须先确认限位开关是有效的。
4、出现失控时，应立即按电控箱的急停按钮（电源开关），并详细检查故障原因。
七、课后作业
1、简述数控插补的工作原理。
2、分析系统的的机械结构、电机及其驱动模块和传感反馈环节，建立该数控插补多轴控制系统的硬件连接关系图。
3、绘制该数控插补多轴控制系统的电源模块电气图、系统启停模块控制控制图、两个运动方向的伺服控制原理图以及系统限位保护电气原理图。