第5章數(shù)控編程基礎(chǔ).ppt

2020 1 27 1 第3章數(shù)控編程基礎(chǔ) 3 1數(shù)控編程概述3 2數(shù)控程序編制中的工藝分析3 3數(shù)控程序編制中的數(shù)學(xué)處理 2020 1 27 2 3 1數(shù)控編程概述 3 1 1程序編制的內(nèi)容和步驟數(shù)控加工 是指在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零件加工的一種工藝方法 數(shù)控機(jī)床程序編制過程的主要內(nèi)容包括 零件圖的分析 數(shù)控機(jī)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(diào)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(shù)控機(jī)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(diào)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(jì)算工具 通過各種數(shù)學(xué)方法 人工進(jìn)行刀具軌跡的運(yùn)算 并進(jìn)行指令編制 這種方式比較簡(jiǎn)單 很容易掌握 適應(yīng)性較大 適用于中等復(fù)雜程度程序 計(jì)算量不大的零件編程 對(duì)機(jī)床操作人員來(lái)講必須掌握 2020 1 27 5 編程步驟人工完成零件加工的數(shù)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(shù)計(jì)算刀位軌跡坐標(biāo)數(shù)據(jù)編寫數(shù)控加工程序單驗(yàn)證程序 2020 1 27 6 優(yōu)點(diǎn)主要用于點(diǎn)位加工 如鉆 鉸孔 或幾何形狀簡(jiǎn)單 如平面 方形槽 零件的加工 計(jì)算量小 程序段數(shù)有限 編程直觀易于實(shí)現(xiàn)的情況等 缺點(diǎn)對(duì)于具有空間自由曲面 復(fù)雜型腔的零件 刀具軌跡數(shù)據(jù)計(jì)算相當(dāng)繁瑣 工作量大 極易出錯(cuò) 且很難校對(duì) 有些甚至根本無(wú)法完成 2020 1 27 7 2 自動(dòng)編程自動(dòng)編程軟件編程利用通用的微型計(jì)算機(jī)及專用的自動(dòng)編程軟件 以人機(jī)對(duì)話方式確定加工對(duì)象和加工條件自動(dòng)進(jìn)行運(yùn)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(jì)算機(jī)上開發(fā)的 成本低 通用性強(qiáng) 2020 1 27 8 CAD CAM集成數(shù)控編程系統(tǒng)自動(dòng)編程 常用自動(dòng)編程軟件UGCATIAPRO ECIMATRONMasterCAMCAXA制造工程師EdgeCAM 2020 1 27 9 UG Unigraphics是美國(guó)UnigraphicsSolution公司開發(fā)的一套集CAD CAM CAE功能于一體的三維參數(shù)化軟件 是當(dāng)今最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 分析和制造的高端軟件 用于航空 航天 汽車 輪船 通用機(jī)械和電子等工業(yè)領(lǐng)域 UG軟件在CAM領(lǐng)域處于領(lǐng)先的地位 產(chǎn)生于美國(guó)麥道飛機(jī)公司 是飛機(jī)零件數(shù)控加工首選編程工具 2020 1 27 10 優(yōu)點(diǎn)提供可靠 精確的刀具路徑能直接在曲面及實(shí)體上加工良好的使用者界面 客戶也可自行化設(shè)計(jì)界面多樣的加工方式 便于設(shè)計(jì)組合高效率的刀具路徑完整的刀具庫(kù)加工參數(shù)庫(kù)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(kù)管理實(shí)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(yīng)用舉例建模 零件圖紙 加工程序生成 工藝 數(shù)控系統(tǒng) UG 2020 1 27 12 CATIA Catia是法國(guó)達(dá)索 Dassault 公司推出的產(chǎn)品 法制幻影系列戰(zhàn)斗機(jī) 波音737 777的開發(fā)設(shè)計(jì)均采用Catia CATIA據(jù)有強(qiáng)大的曲面造型功能 在所有的CAD三維軟件位居前列 廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)的航空航天企業(yè) 研究所 以逐步取代UG成為復(fù)雜型面設(shè)計(jì)的首選 CATIA具有較強(qiáng)的編程能力 可滿足復(fù)雜零件的數(shù)控加工要求 目前一些領(lǐng)域采取CATIA設(shè)計(jì)建模 UG編程加工 二者結(jié)合 搭配使用 2020 1 27 13 ProE Pro E是美國(guó)PTC 參數(shù)技術(shù)有限公司 開發(fā)的軟件 是全世界最普及的三維CAD CAM 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造 系統(tǒng) 廣泛用于電子 機(jī)械 模具 工業(yè)設(shè)計(jì)和玩具等民用行業(yè) 具有零件設(shè)計(jì) 產(chǎn)品裝配 模具開發(fā) 數(shù)控加工 造型設(shè)計(jì)等多種功能 Pro E在我國(guó)南方地區(qū)企業(yè)中被大量使用 設(shè)計(jì)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(guó)產(chǎn)化的CAM產(chǎn)品 為國(guó)產(chǎn)CAM軟件在國(guó)內(nèi)CAM市場(chǎng)中占據(jù)了一席之地 作為我國(guó)制造業(yè)信息化領(lǐng)域自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)軟件優(yōu)秀代表和知名品牌 CAXA已經(jīng)成為我國(guó)CAD CAM PLM業(yè)界的領(lǐng)導(dǎo)者和主要供應(yīng)商 CAXA制造工程師是一款面向二至五軸數(shù)控銑床與加工中心 具有良好工藝性能的銑削 鉆削數(shù)控加工編程軟件 該軟件性能優(yōu)越 價(jià)格適中 在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)頗受歡迎 2020 1 27 15 可以預(yù)見 隨著制造業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展 數(shù)控編程軟件的開發(fā)和使用也進(jìn)入了一個(gè)高速發(fā)展的新階段 新產(chǎn)品層出不窮 功能模塊越來(lái)越細(xì)化 工藝人員可是在微機(jī)上輕松地設(shè)計(jì)出科學(xué)合理并富有個(gè)性化的數(shù)控加工工藝 把數(shù)控加工編程變得更加容易 便捷 2020 1 27 16 3 2數(shù)控程序編制中的工藝分析 3 2 1數(shù)控加工工藝基本特點(diǎn)數(shù)控加工的程序是數(shù)控機(jī)床的指令性文件 數(shù)控機(jī)床受控于程序指令 加工的全過程都是按程序指令自動(dòng)進(jìn)行的 因此 數(shù)控加工程序與普通機(jī)床工藝規(guī)程有較大差別 涉及的內(nèi)容也較廣 2020 1 27 17 數(shù)控機(jī)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(jī)床的運(yùn)動(dòng)過程 因此 要求編程人員對(duì)數(shù)控機(jī)床的性能 特點(diǎn) 運(yùn)動(dòng)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(shù)控加工工藝分析主要內(nèi)容數(shù)控加工工藝概括起來(lái)主要包括如下內(nèi)容 1 選擇適合在數(shù)控機(jī)床上加工的零件 確定工序內(nèi)容 2 分析被加工零件的圖紙 明確加工內(nèi)容及技術(shù)要求 2020 1 27 19 3 確定零件的加工方案 制定數(shù)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(shù)控加工工序的銜接等 4 加工工序的設(shè)計(jì) 如選取零件的定位基準(zhǔn) 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(shù)控加工程序的調(diào)整 選取對(duì)刀點(diǎn)和換刀點(diǎn) 確定刀具補(bǔ)償 確定加工路線 6 分配數(shù)控加工中的容差 7 處理數(shù)控機(jī)床上的部分工藝指令 雖然數(shù)控加工工藝內(nèi)容較多 但有些內(nèi)容與普通機(jī)床加工工藝非常相似 2020 1 27 21 3 2 3數(shù)控加工工藝分析的一般步驟與方法3 2 3 1數(shù)控加工內(nèi)容及加工方法的選擇1 選擇數(shù)控加工內(nèi)容選擇數(shù)控加工內(nèi)容時(shí) 應(yīng)考慮以下問題 2020 1 27 22 1 優(yōu)先選擇普通機(jī)床上無(wú)法加工的內(nèi)容 作為數(shù)控加工的內(nèi)容 2 重點(diǎn)選擇普通機(jī)床難加工 質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容 作為數(shù)控加工的內(nèi)容 3 普通機(jī)床加工效率低 工人操作勞動(dòng)強(qiáng)度大的內(nèi)容 可考慮在數(shù)控機(jī)床上加工 2020 1 27 23 與上述內(nèi)容比較 下列一些內(nèi)容則不宜選擇采用數(shù)控機(jī)床加工 1 需要通過較長(zhǎng)時(shí)間占機(jī)調(diào)整的內(nèi)容 如以毛坯的粗基準(zhǔn)定位來(lái)加工第一個(gè)精基準(zhǔn)的工序等 2020 1 27 24 2 必須按專用工裝協(xié)調(diào)的孔及其他加工內(nèi)容 主要原因是采集編程用的資料有困難 協(xié)調(diào)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(shù)控加工很麻煩 效果不明顯 可安排在普通機(jī)床進(jìn)行補(bǔ)加工 2020 1 27 25 2 選擇數(shù)控加工方法 1 旋轉(zhuǎn)體類零件這類零件一般在數(shù)控車床上加工 2 孔系零件的加工宜用點(diǎn)位元直線控制的數(shù)控鉆鏜床或數(shù)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(gè)或三個(gè)以上坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床或加工中心加工 4 模具型腔的加工此時(shí)可考慮選用數(shù)控電火花機(jī)床成形加工 5 平板形零件的加工該類零件可考慮選擇數(shù)控線切割機(jī)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(diǎn) 1 有利于采用高生產(chǎn)率的專用設(shè)備和數(shù)控機(jī)床 可大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 2 設(shè)備數(shù)量少 減少了操作工人和操作面積 2020 1 27 28 3 工序數(shù)目少 工藝路線短 簡(jiǎn)化了生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)組織工作 4 工件安裝次數(shù)少 縮短了輔助時(shí)間 容易保證加工表面的相互位置精度 5 數(shù)控機(jī)床 專用設(shè)備和工藝裝備投資大 尤其是專用設(shè)備和工藝裝備調(diào)整和維修比較麻煩 生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大 新產(chǎn)品轉(zhuǎn)換周期長(zhǎng) 2020 1 27 29 工序分散的特點(diǎn)是 1 設(shè)備與工藝裝備比較簡(jiǎn)單 調(diào)整方便 工人容易掌握 生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少 容易適應(yīng)產(chǎn)品的更換 2 便于采用最合理的切削用量 減少基本時(shí)間 3 設(shè)備數(shù)量少 操作人員多 生產(chǎn)面積大 2020 1 27 30 除應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)夾具 組合夾具 在成批生產(chǎn)時(shí)才考慮專用夾具 并力求夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 2 裝卸工件要方便可靠 以縮短輔助時(shí)間和保證安全 3 工件定位夾緊的部位應(yīng)不妨礙各部位的加工 刀具更換及重要部位的測(cè)量 尤其要避免刀具與工件 刀具與夾具產(chǎn)生碰撞的現(xiàn)象 2020 1 27 32 4 夾具的安裝要準(zhǔn)確可靠 同時(shí)應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度 以減小其變形對(duì)加工精度的影響 5 應(yīng)盡可能采用氣 液壓夾具 2020 1 27 33 3 2 3 4對(duì)刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)的確定 對(duì)刀點(diǎn) 是指數(shù)控加工時(shí) 刀具相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn) 這個(gè)起點(diǎn)也是編程時(shí)程序的起點(diǎn) 因此 對(duì)刀點(diǎn) 也稱 程序起點(diǎn) 或 起刀點(diǎn) 在編程時(shí)應(yīng)正確選擇對(duì)刀點(diǎn)的位置 選擇的原則如下 2020 1 27 34 1 選定的對(duì)刀點(diǎn)位置應(yīng)便于數(shù)學(xué)處理和使程序編制簡(jiǎn)單 2 在機(jī)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(duì)刀時(shí) 應(yīng)使刀位點(diǎn)與對(duì)刀點(diǎn)重合 刀位點(diǎn) 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(jìn)給路線的選擇1 數(shù)控車床進(jìn)給路線的選擇 1 最短的切削進(jìn)給路線 2 最短的空行程路線 3 大余量毛坯的階梯切削進(jìn)給路線 2020 1 27 37 2 數(shù)控銑床進(jìn)給路線的選擇 1 銑削外輪廓表面的進(jìn)給路線 2 銑削內(nèi)輪廓表面的進(jìn)給路線 2020 1 27 38 3 順銑和逆銑的選擇1 當(dāng)工件表面無(wú)硬皮 機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)無(wú)間隙時(shí) 應(yīng)選用順銑 按照順銑安排進(jìn)給路線 2 當(dāng)工件表面有硬皮 機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)有間隙時(shí) 應(yīng)選用逆銑 按照逆銑安排進(jìn)給路線 因?yàn)槟驺姇r(shí) 刀齒是從已加工表面切入 不會(huì)崩刀 機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的間隙不會(huì)引起振動(dòng)和爬行 2020 1 27 39 3 2 3 6數(shù)控加工余量的選擇1 查表法查表法是根據(jù)各工廠的生產(chǎn)實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)研究積累的資料 先制成各種表格 再匯集成手冊(cè) 2 經(jīng)驗(yàn)估算法經(jīng)驗(yàn)估算法是根據(jù)工藝編制人員的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定加工余量 2020 1 27 40 3 分析計(jì)算法分析計(jì)算法是根據(jù)一定的試驗(yàn)資料和上述的加工余量計(jì)算公式 分析影響加工余量的各項(xiàng)因素 并計(jì)算確定加工余量 2020 1 27 41 3 2 3 7數(shù)控加工刀具的選擇對(duì)刀具的總體要求1 足夠的剛度與強(qiáng)度2 高的耐用度3 高的可靠性4 高的精度5 可靠地?cái)嘈?2020 1 27 42 1 數(shù)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(yùn)用 2 數(shù)控刀具的使用特點(diǎn)數(shù)控刀具應(yīng)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(diào) 易更換等特點(diǎn) 2020 1 27 43 平面銑削應(yīng)該用不重磨硬質(zhì)合金端銑刀或立銑刀 立銑刀和鑲硬質(zhì)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(shí)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(bǔ)償功能來(lái)銑槽的兩邊 以達(dá)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(wú)鉆模直接鉆孔 因此一般鉆孔深度約為直徑的5倍左右 細(xì)長(zhǎng)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(jìn)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(dòng)工作臺(tái)或立柱完成Z向進(jìn)給 臥式 保證懸伸不變 從而獲得進(jìn)給的剛性 2020 1 27 45 右圖所示為一現(xiàn)代數(shù)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(jī)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(jié)構(gòu)示意 2020 1 27 46 右圖是上壓式緊固系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(zhì)合金 涂層硬質(zhì)合金 陶瓷和金剛石等 其中應(yīng)用最多的是硬質(zhì)合金和涂層硬質(zhì)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(jī)床 工具 刀具及工件的剛性 2 切削速度 切削深度 切削進(jìn)給率 3 工件精度及表面粗糙度 4 刀具預(yù)期壽命及最大生產(chǎn)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(shù)量 8 機(jī)床的壽命 上述諸因素中以切削速度 切削深度 切削進(jìn)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(zhì) 2 工件材料 3 刀具壽命 4 切削深度與進(jìn)刀量 5 刀具的形狀 6 冷卻液使用 7 機(jī)床性能 2020 1 27 51 3 2 4數(shù)控加工工藝文件數(shù)控加工工藝文件