第5章數控編程基礎.ppt

2020 1 27 1 第3章數控編程基礎 3 1數控編程概述3 2數控程序編制中的工藝分析3 3數控程序編制中的數學處理 2020 1 27 2 3 1數控編程概述 3 1 1程序編制的內容和步驟數控加工 是指在數控機床上進行零件加工的一種工藝方法 數控機床程序編制過程的主要內容包括 零件圖的分析 數控機床的選擇 工件裝夾方法的確定 加工工藝的確定 刀具的選擇 程序的編制 程序的調試 從零件圖的分析開始到零件加工完畢 2020 1 27 3 1 零件圖的分析2 數控機床的選擇3 工件裝夾方法的確定4 加工工藝的確定5 刀具的選擇6 程序的編制7 程序的調試 2020 1 27 4 3 1 2程序編制的方法1 手工編程利用一般的計算工具 通過各種數學方法 人工進行刀具軌跡的運算 并進行指令編制 這種方式比較簡單 很容易掌握 適應性較大 適用于中等復雜程度程序 計算量不大的零件編程 對機床操作人員來講必須掌握 2020 1 27 5 編程步驟人工完成零件加工的數控工藝分析零件圖紙制定工藝決策確定加工路線選擇工藝參數計算刀位軌跡坐標數據編寫數控加工程序單驗證程序 2020 1 27 6 優(yōu)點主要用于點位加工 如鉆 鉸孔 或幾何形狀簡單 如平面 方形槽 零件的加工 計算量小 程序段數有限 編程直觀易于實現的情況等 缺點對于具有空間自由曲面 復雜型腔的零件 刀具軌跡數據計算相當繁瑣 工作量大 極易出錯 且很難校對 有些甚至根本無法完成 2020 1 27 7 2 自動編程自動編程軟件編程利用通用的微型計算機及專用的自動編程軟件 以人機對話方式確定加工對象和加工條件自動進行運算和生成指令 專用軟件多為在開放式操作系統(tǒng)環(huán)境下 在微型計算機上開發(fā)的 成本低 通用性強 2020 1 27 8 CAD CAM集成數控編程系統(tǒng)自動編程 常用自動編程軟件UGCATIAPRO ECIMATRONMasterCAMCAXA制造工程師EdgeCAM 2020 1 27 9 UG Unigraphics是美國UnigraphicsSolution公司開發(fā)的一套集CAD CAM CAE功能于一體的三維參數化軟件 是當今最先進的計算機輔助設計 分析和制造的高端軟件 用于航空 航天 汽車 輪船 通用機械和電子等工業(yè)領域 UG軟件在CAM領域處于領先的地位 產生于美國麥道飛機公司 是飛機零件數控加工首選編程工具 2020 1 27 10 優(yōu)點提供可靠 精確的刀具路徑能直接在曲面及實體上加工良好的使用者界面 客戶也可自行化設計界面多樣的加工方式 便于設計組合高效率的刀具路徑完整的刀具庫加工參數庫管理功能包含二軸到五軸銑削 車床銑削 線切割大型刀具庫管理實體模擬切削泛用型后處理器等功能高速銑功能CAM客戶化模板 2020 1 27 11 應用舉例建模 零件圖紙 加工程序生成 工藝 數控系統(tǒng) UG 2020 1 27 12 CATIA Catia是法國達索 Dassault 公司推出的產品 法制幻影系列戰(zhàn)斗機 波音737 777的開發(fā)設計均采用Catia CATIA據有強大的曲面造型功能 在所有的CAD三維軟件位居前列 廣泛應用于國內的航空航天企業(yè) 研究所 以逐步取代UG成為復雜型面設計的首選 CATIA具有較強的編程能力 可滿足復雜零件的數控加工要求 目前一些領域采取CATIA設計建模 UG編程加工 二者結合 搭配使用 2020 1 27 13 ProE Pro E是美國PTC 參數技術有限公司 開發(fā)的軟件 是全世界最普及的三維CAD CAM 計算機輔助設計與制造 系統(tǒng) 廣泛用于電子 機械 模具 工業(yè)設計和玩具等民用行業(yè) 具有零件設計 產品裝配 模具開發(fā) 數控加工 造型設計等多種功能 Pro E在我國南方地區(qū)企業(yè)中被大量使用 設計建模采用PRO E 編程加工采用MASTERCAM和CIMATRON是目前通行的做法 2020 1 27 14 CAXA CAXA制造工程師是北京北航海爾軟件有限公司推出一款全國產化的CAM產品 為國產CAM軟件在國內CAM市場中占據了一席之地 作為我國制造業(yè)信息化領域自主知識產權軟件優(yōu)秀代表和知名品牌 CAXA已經成為我國CAD CAM PLM業(yè)界的領導者和主要供應商 CAXA制造工程師是一款面向二至五軸數控銑床與加工中心 具有良好工藝性能的銑削 鉆削數控加工編程軟件 該軟件性能優(yōu)越 價格適中 在國內市場頗受歡迎 2020 1 27 15 可以預見 隨著制造業(yè)技術的飛速發(fā)展 數控編程軟件的開發(fā)和使用也進入了一個高速發(fā)展的新階段 新產品層出不窮 功能模塊越來越細化 工藝人員可是在微機上輕松地設計出科學合理并富有個性化的數控加工工藝 把數控加工編程變得更加容易 便捷 2020 1 27 16 3 2數控程序編制中的工藝分析 3 2 1數控加工工藝基本特點數控加工的程序是數控機床的指令性文件 數控機床受控于程序指令 加工的全過程都是按程序指令自動進行的 因此 數控加工程序與普通機床工藝規(guī)程有較大差別 涉及的內容也較廣 2020 1 27 17 數控機床加工程序不僅要包括零件的工藝過程 而且還要包括切削用量 走刀路線 刀具尺寸以及機床的運動過程 因此 要求編程人員對數控機床的性能 特點 運動方式 刀具系統(tǒng) 切削規(guī)范以及工件的裝夾方法都要非常熟悉 2020 1 27 18 3 2 2數控加工工藝分析主要內容數控加工工藝概括起來主要包括如下內容 1 選擇適合在數控機床上加工的零件 確定工序內容 2 分析被加工零件的圖紙 明確加工內容及技術要求 2020 1 27 19 3 確定零件的加工方案 制定數控加工工藝路線 如劃分工序 安排加工順序以及處理與非數控加工工序的銜接等 4 加工工序的設計 如選取零件的定位基準 夾具方案的確定 劃分工步 選取刀輔具和確定切削用量等 2020 1 27 20 5 數控加工程序的調整 選取對刀點和換刀點 確定刀具補償 確定加工路線 6 分配數控加工中的容差 7 處理數控機床上的部分工藝指令 雖然數控加工工藝內容較多 但有些內容與普通機床加工工藝非常相似 2020 1 27 21 3 2 3數控加工工藝分析的一般步驟與方法3 2 3 1數控加工內容及加工方法的選擇1 選擇數控加工內容選擇數控加工內容時 應考慮以下問題 2020 1 27 22 1 優(yōu)先選擇普通機床上無法加工的內容 作為數控加工的內容 2 重點選擇普通機床難加工 質量也難以保證的內容 作為數控加工的內容 3 普通機床加工效率低 工人操作勞動強度大的內容 可考慮在數控機床上加工 2020 1 27 23 與上述內容比較 下列一些內容則不宜選擇采用數控機床加工 1 需要通過較長時間占機調整的內容 如以毛坯的粗基準定位來加工第一個精基準的工序等 2020 1 27 24 2 必須按專用工裝協(xié)調的孔及其他加工內容 主要原因是采集編程用的資料有困難 協(xié)調效果也不一定理想 3 不能在一次裝夾中加工完成的其他零星部位 采用數控加工很麻煩 效果不明顯 可安排在普通機床進行補加工 2020 1 27 25 2 選擇數控加工方法 1 旋轉體類零件這類零件一般在數控車床上加工 2 孔系零件的加工宜用點位元直線控制的數控鉆鏜床或數控加工中心加工 2020 1 27 26 3 平面和曲面輪廓零件的加工加工曲面輪廓的零件 多采用三個或三個以上坐標聯動的數控銑床或加工中心加工 4 模具型腔的加工此時可考慮選用數控電火花機床成形加工 5 平板形零件的加工該類零件可考慮選擇數控線切割機床加工 2020 1 27 27 3 2 3 2加工工序的劃分工序劃分原則 工序集中原則和工序分散原則工序集中的特點 1 有利于采用高生產率的專用設備和數控機床 可大大提高勞動生產率 2 設備數量少 減少了操作工人和操作面積 2020 1 27 28 3 工序數目少 工藝路線短 簡化了生產計劃和生產組織工作 4 工件安裝次數少 縮短了輔助時間 容易保證加工表面的相互位置精度 5 數控機床 專用設備和工藝裝備投資大 尤其是專用設備和工藝裝備調整和維修比較麻煩 生產準備工作量大 新產品轉換周期長 2020 1 27 29 工序分散的特點是 1 設備與工藝裝備比較簡單 調整方便 工人容易掌握 生產準備工作量少 容易適應產品的更換 2 便于采用最合理的切削用量 減少基本時間 3 設備數量少 操作人員多 生產面積大 2020 1 27 30 除應考慮工序集中和工序分散外 還需考慮 1 按粗 精加工劃分工序 2 按先面后孔劃分工序 3 按所用刀具劃分工序 2020 1 27 31 3 2 3 3工件的裝夾方式 1 盡可能選用標準夾具 組合夾具 在成批生產時才考慮專用夾具 并力求夾具結構簡單 2 裝卸工件要方便可靠 以縮短輔助時間和保證安全 3 工件定位夾緊的部位應不妨礙各部位的加工 刀具更換及重要部位的測量 尤其要避免刀具與工件 刀具與夾具產生碰撞的現象 2020 1 27 32 4 夾具的安裝要準確可靠 同時應具備足夠的強度和剛度 以減小其變形對加工精度的影響 5 應盡可能采用氣 液壓夾具 2020 1 27 33 3 2 3 4對刀點和換刀點的確定 對刀點 是指數控加工時 刀具相對工件運動的起點 這個起點也是編程時程序的起點 因此 對刀點 也稱 程序起點 或 起刀點 在編程時應正確選擇對刀點的位置 選擇的原則如下 2020 1 27 34 1 選定的對刀點位置應便于數學處理和使程序編制簡單 2 在機床上容易找正 3 加工過程中便于檢查 4 引起的加工誤差小 2020 1 27 35 對刀時 應使刀位點與對刀點重合 刀位點 一般是指車刀 鏜刀的刀尖 鉆頭的鉆尖 立銑刀 面銑刀刀頭底面的中心 球頭銑刀的球頭中心 2020 1 27 36 3 2 3 5進給路線的選擇1 數控車床進給路線的選擇 1 最短的切削進給路線 2 最短的空行程路線 3 大余量毛坯的階梯切削進給路線 2020 1 27 37 2 數控銑床進給路線的選擇 1 銑削外輪廓表面的進給路線 2 銑削內輪廓表面的進給路線 2020 1 27 38 3 順銑和逆銑的選擇1 當工件表面無硬皮 機床進給機構無間隙時 應選用順銑 按照順銑安排進給路線 2 當工件表面有硬皮 機床的進給機構有間隙時 應選用逆銑 按照逆銑安排進給路線 因為逆銑時 刀齒是從已加工表面切入 不會崩刀 機床進給機構的間隙不會引起振動和爬行 2020 1 27 39 3 2 3 6數控加工余量的選擇1 查表法查表法是根據各工廠的生產實踐和實驗研究積累的資料 先制成各種表格 再匯集成手冊 2 經驗估算法經驗估算法是根據工藝編制人員的實際經驗確定加工余量 2020 1 27 40 3 分析計算法分析計算法是根據一定的試驗資料和上述的加工余量計算公式 分析影響加工余量的各項因素 并計算確定加工余量 2020 1 27 41 3 2 3 7數控加工刀具的選擇對刀具的總體要求1 足夠的剛度與強度2 高的耐用度3 高的可靠性4 高的精度5 可靠地斷屑 2020 1 27 42 1 數控刀具的選擇目前涂鍍刀具 立方氮化硼等刀具已廣泛用于加工中心 陶瓷刀具與金剛石刀具也開始在加工中心上運用 2 數控刀具的使用特點數控刀具應具有較高的耐用度和剛度 刀頭材料熱脆性好 有良好斷屑性能 和可調 易更換等特點 2020 1 27 43 平面銑削應該用不重磨硬質合金端銑刀或立銑刀 立銑刀和鑲硬質合金刀片的立銑刀主要用于加工凸輪 凹槽和箱口面 為了提高槽寬的加工精度減少銑刀的種類 加工時可采用直徑比槽寬小的銑刀 先銑槽的中間部分 然后用刀具半徑補償功能來銑槽的兩邊 以達到提高槽的加工精度的目的 銑削加工刀具 2020 1 27 44 鉆孔刀具 在加工中心上鉆孔都是無鉆模直接鉆孔 因此一般鉆孔深度約為直徑的5倍左右 細長孔子的加工易于折斷 要注意冷卻和倒屑 鏜孔刀具 在加工中心上進行鏜削加工通常是采用懸臂式的加工 因此要求鏜刀有足夠的剛性和較好的精度 在鏜孔過程中一般采用移動工作臺或立柱完成Z向進給 臥式 保證懸伸不變 從而獲得進給的剛性 2020 1 27 45 右圖所示為一現代數控車刀 它主要由刀體 刀片和刀片緊固系統(tǒng)3部分組成 機夾式車刀按刀片緊固方法的差異可分為杠桿式 契塊式 螺釘式 上壓式 例 車刀結構示意 2020 1 27 46 右圖是上壓式緊固系統(tǒng)結構圖 它由楔塊式夾具 銷 刀墊和螺絲釘組成 2020 1 27 47 車刀刀片的材料主要有高速鋼 硬質合金 涂層硬質合金 陶瓷和金剛石等 其中應用最多的是硬質合金和涂層硬質合金刀片 2020 1 27 48 3 2 3 8切削用量的選擇影響切削條件的因素 1 機床 工具 刀具及工件的剛性 2 切削速度 切削深度 切削進給率 3 工件精度及表面粗糙度 4 刀具預期壽命及最大生產率 2020 1 27 49 5 切削液的種類 冷卻方式 6 工件材料的硬度及熱處理狀況 7 工件數量 8 機床的壽命 上述諸因素中以切削速度 切削深度 切削進給率為主要因素 2020 1 27 50 決定切削速度的幾種主要因素 1 刀具材質 2 工件材料 3 刀具壽命 4 切削深度與進刀量 5 刀具的形狀 6 冷卻液使用 7 機床性能 2020 1 27 51 3 2 4數控加工工藝文件數控加工工藝文件