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1一概述（一）综合实验的目的专业综合实验是实现本专业培养目标的一个综合性实践教学环节，是应用型本科学生丰富实践知识和专业技能，获得工程实践能力、理论联系实际能力、分析与解决实际问题能力和创新能力的重要途径。本综合实验是在学完CAD/CAM技术、数控技术、机械制造技术等理论课程和相关的实验、课程设计的基础上所进行的一项综合性实践环节，是对学生所学知识和技能的一个综合性的应用训练。通过本实践环节，学生应在以下方面得到锻炼：1通过对数控技术，CAD/CAM技术的了解和应用，理解现代先进的产品设计制造的理念和方法。2对生产中所遇到的典型零件能够进行加工工艺分析和自动编程，并能进行模拟加工操作。3在选定的机床上能够根据制定的工艺加工出合格的零件。4对加工后的零件能够运用工具正确地进行精度测量，并能分析误差产生的原因，提出改进的办法。（二）综合实验的内容和要求(一)综合实验的主要内容1、二维及三维零部件设计根据给定的条件，分别完成产品的二维图纸和三维造型设计。2、工艺设计与数控编程分析制订零件的加工工艺规程，编制出合理的零件加工程序。3、仿真加工利用数控加工仿真系统软件，检验程序的正确性，仿真加工出合格的零件。4、实际加工根据实际情况和条件，选择部分零件在数控机床上加工，直到加工出出合格的零件。5、装配并检验对加工完成的零件进行精度检验，并进行装配，（二）综合实验的物化成果要求1.提交自行设计的二维、三维零件图各一套。2．提交数控加工专用工艺文件一套，一般包括：数控加工工艺卡、工序卡、数控加工走刀路线图，机床调整卡等，有些还包括刀具调整卡，数控加工程序说明卡等。3．完成数控加工模拟操作项目文件一套。4.部分同学提交实际加工的零件一套。5．编写实验报告一份。（三）考核方法及成绩评定本教学环节的考核方法及成绩评定主要根据学生的工作态度，工作任务完成的情况综合考核，必要时指导教师可对学生进行质疑或答辩。考核结果按优秀、良好、中等、及格、不及格五级记分。2二数控加工自动编程技术指导在编制数控加工程序前，应首先了解：数控程序编制的主要工作内容，程序编制的工作步骤，每一步应遵循的工作原则等，最终才能获得满足要求的数控程序1数控程序编制的内容及步骤数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过程。编程工作主要包括：（1）分析零件图样和制定工艺方案这项工作的内容包括：对零件图样进行分析，明确加工的内容和要求；确定加工方案；选择适合的数控机床；选择或设计刀具和夹具；确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量等。这一工作要求编程人员能够对零件图样的技术特性、几何形状、尺寸及工艺要求进行分析，并结合数控机床使用的基础知识，如数控机床的规格、性能、数控系统的功能等，确定加工方法和加工路线。（2）数学处理在确定了工艺方案后，就需要根据零件的几何尺寸、加工路线等，计算刀具中心运动轨迹，以获得刀位数据。数控系统一般均具有直线插补与圆弧插补功能，对于加工由圆弧和直线组成的较简单的平面零件，只需要计算出零件轮廓上相邻几何元素交点或切点的坐标值，得出各几何元素的起点、终点、圆弧的圆心坐标值等，就能满足编程要求。当零件的几何形状与控制系统的插补功能不一致时，就需要进行较复杂的数值计算，一般需要使用计算机辅助计算，否则难以完成。（3）编写零件加工程序在完成上述工艺处理及数值计算工作后，即可编写零件加工程序。程序编制人员使用数控系统的程序指令，按照规定的程序格式，逐段编写加工程序。程序编制人员应对数控机床的功能、程序指令及代码十分熟悉，才能编写出正确的加工程序。（4）程序检验将编写好的加工程序输入数控系统，就可控制数控机床的加工工作。一般在正式加工之前，要对程序进行检验。通常可采用机床空运转的方式，来检查机床动作和运动轨迹的正确性，以检验程序。在具有图形模拟显示功能的数控机床上，可通过显示走刀轨迹或模拟刀具对工件的切削过程，对程序进行检查。对于形状复杂和要求高的零件，也可采用铝件、塑料或石蜡等易切材料进行试切来检验程序。通过检查试件，不仅可确认程序是否正确，还可知道加工精度是否符合要求。若能采用与被加工零件材料相同的材料进行试切，则更能反映实际加工效果，当发现加工的零件不符合加工技术要求时，可修改程序或采取尺寸补偿等措施。2数控程序编制的方法数控加工程序的编制方法主要有两种：手工编制程序和自动编制程序（1）手工编程手工编程就是从分析零件图样、确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序单、制备控制介质到程序校验都是由人工完成。对于几何形状不太复杂的零件，所需要的加工程序不长，计算也比较简单，出错的机会较少，这时手式编程既经济又及时，具有较大的灵活性，因而手式编程仍被广泛地应用于形状简单的点位加工及平面轮廓加工中。对于形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线、列表曲线及曲面组成的零件，用手工编程就有一定困难，出错的概论增大，有时甚至无法编出程序，必须用自动编程的方法编制程序。3具体指令及编程方法请参照《数控机床编程与操作实验指导书》(2)自动编程自动编程是借助CAD/CAM软件以待加工零件CAD模型为基础的一种集加工工艺规划及数控编程为一体的自动编程方法。编程人员只需根据零件图样的要求，在软件中进行刀具的定义或选择、刀具相对于零件表面的运动方式的定义、切削加工参数的确定、走刀轨迹的生成、加工过程的动态图形仿真显示、程序验证直到后置处理，最后生成加工程序。(3)自动编程的基本流程1）建立CAD模型或读入CAD模型自动编程系统根据CAD模型作为所要加工零件最终目标，所以第一步就是要读入或建立CAD模型。有两种情况：①通过数据接口读入模型随着CAD/CAM技术的普及应用。各企业或企业各部门都已经广泛地将各种CAD技术用于产品设计。由于软件的数据计算方法不同，如加工部门接受的是已经建立好的CAD模型，可以直接通过软件所提供的通用或专用数据接口转换至本软件，从而实现3D几何数据的共享，既节约了重复造型的时间，又保证了数据的准确性。常用的通用数据接口有DXF、IGES，STL，SAT等。有些系统还能提供专用数据接口，如Pro/e，UG，CATIA等。②建立CAD模型如果仅仅提供图纸，则需要用软件建立起CAM编程时需要的CAD模型。2）工艺准备在数控程序编制之前，必须要根据产品的几何形状及毛坯、材料、刀具及设备等生产准备条件，确定合理的、切实可行的工艺方案。包括毛坯类型与尺寸、刀具类型与大小，加工参数设定（下刀速度及走刀速度F，主轴速度S，下刀方式，切入切出方式等），确定加工方式与切削量参数等（粗加工、精加工、清角加工、残余量加工等），设定加工精度参数等。只有合理的工艺方案才能保证数控加工的顺利进行，否则，可能会发生断刀、表面质量差等问题，甚至根本无法进行加工。3）自动生成加工刀路。自动编程系统根据所选定的加工策略、工艺参数等，自动生成加工刀路，并通过图形方式显示在屏幕上。现阶段实际上得到的只是刀具与工件间的相对而言运动关系，按照这样的方式走刀，就能够加工出需要的产品。数控机床就是要根据所生成的特定NC指令，实现所要求的相对而言运动。无论在什么设备上加工，只要机床具有要求的运动功能，刀具与工件间的相对而言运动关系都是相同的。4）校验与编辑。自动编程所生成的加工刀路，是否满足要求，需要作充分的验证才能进行实际加工。一般编程系统都提供方便的校验功能，包括如下内容：①动态图形刀路显示功能在屏幕上再现刀路的几何图形及运动状态，帮助操作者正确操作并直观检验刀路是否正确，是否是操作者所希望的刀路。②动态实体加工仿真功能高级的CAM系统都有内置式实体仿真模块，用实体仿真方法再现数控加工中材料去除的过程，如果不正确，或提刀高度不够，就能够很形象的发现刀路中的问题，并有报警提示，4如红色或声响提示过切或撞刀等。还可以通过放大旋转、剖切、透视等功能进一步观察加工细节或内部情况。能够帮助操作者在实际加工之前实体仿真及早发现问题，及时更正刀路，避免失误。通过以上校验，如果刀路不能满足加工要求，可以重新设定加工方式、加工参数，重新生成新的刀路，或对已经产生的刀路进行编辑修改，直到符合加工要求。5）后置处理。经过校验后的刀具轨迹，只是反映刀具与所加工工件之间的相对运动关系，通过自动编程系统的后处理，生成特定数控机床设备的加工指令文件。满足数控机床的代码格式要求，数控机床的控制系统能够识别该代码文件，并正确地执行，走出加工所希望的运动轨迹3．自动编程的加工参数设置在Mastercam系统中，无论是采用铣床加工系统还是车床加工系统，在生成刀具路径前，首先需要对要加工零件的大小、材料以及加工用刀具等进行设置。因为是加工中心，所以使用mill模块。（1）工件设置对于铣床加工系统，工件的形状只能设置为立方体，可以采用三种方法，即直接输入工件的长宽高尺寸、选取工件的两个对角点、选取对象的包络外形来定义工件的大小。同时还需要设定工件的位置，工件上8个角点和上下两个面的中心点都可以作为工件的原点。（2）刀具设置在生成刀具路径前，首先要选取加工使用的刀具，而加工用刀具只能在当前列表中选取。刀具设置的参数主要有：刀具切口的直径、刀具有效切刃的长度、刀具从刀尖到刀刃的长度、刀具从刀尖到夹头底端的长度以及刀柄直径等。刀具库中的刀具可以进行添加、删除、编辑等操作。（3）材料设置工件材料的设置与刀具设置方法相似，用户可以直接从系统材料库中选择要使用的材料，也可以设置不同的参数来定义材料。设置材料属性的主要参数有：材料的名称、基本切削线速度、基本进刀量、材料类型以及进刀量的单位等。同样，材料库也可以进行相关的编辑。（4）其他参数设置在设置了工件、刀具、材料等参数后，还需要进行工件显示控制、刀具路径系统规划、刀具偏移、进刀量计算等设置，系统才能实现相应的加工。4数控加工切削用量的确定Mastercam在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如，刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的因此，编程人员必须熟悉刀具的选择方法和切削用量的确定原则，从而保证零件的加工质量和加工效率。（1）刀具的选择刀具的选择应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。5选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。在进行自由曲面加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般取得很能密，故球头常用于曲面的精加工。而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证不过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平头刀。另外，刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，必须引起注意的是，在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高，则可以使整个加工成本大大降低。由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则：1）尽量减少刀具数量；2）一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工部位；3）粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；4）铣后钻；5）进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；（2）切削用量的选择合理选择切削用量的原则是，粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。1）切削深度t在机床、工件