數(shù)控編程的工藝基礎(chǔ).ppt

1、數(shù) 控 技 術(shù),第3章 數(shù)控編程的工藝處理和數(shù)學(xué)處理,3.1 概述 一、數(shù)控加工工藝涉及的內(nèi)容很多，有些與普通加工機(jī)床相似。但數(shù)控加工又有其特點(diǎn)： （1）數(shù)控加工的工序內(nèi)容相對復(fù)雜,十分具體。 （2）數(shù)控加工的程序編制比普通機(jī)床的工藝規(guī)程的編制要復(fù)雜，工藝處理相當(dāng)嚴(yán)密。如需考慮工序內(nèi)對刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)及走刀路線等。 二、工藝處理的主要內(nèi)容,第3章 數(shù)控編程的工藝處理和數(shù)學(xué)處理,3.2 選擇數(shù)控加工的零件和加工內(nèi)容 數(shù)控車適于加工形狀比較復(fù)雜的軸類零件和由復(fù)雜曲線回轉(zhuǎn)形成的模具內(nèi)形腔。 數(shù)控立式鏜銑床和立式加工中心適于箱體、箱蓋、平面凸輪、樣板、形狀復(fù)雜的平面或立體零件，以及模具的內(nèi)外型腔等。 數(shù)控

2、臥式鏜銑床和臥式加工中心適于加工復(fù)雜的箱體類零件、泵體、閥體、殼體等。 多坐標(biāo)聯(lián)動的臥式加工中心用于加工各種復(fù)雜的曲線、曲面、葉輪、模具等。,第3章 數(shù)控編程的工藝處理和數(shù)學(xué)處理,3.3 數(shù)控加工零件的工藝性分析,第3章 數(shù)控編程的工藝處理和數(shù)學(xué)處理,3.4 數(shù)控加工的工藝路線設(shè)計(jì) 1、加工工序的劃分 在數(shù)控機(jī)床上加工零件的工序劃分方法有： （1）刀具集中分序法 （2）粗、精加工分序法 （3）按加工部位分序法 2、順序的安排 3、數(shù)控加工工序與普通工序的銜接,第3章 數(shù)控編程的工藝處理和數(shù)學(xué)處理,3.5 數(shù)控加工工序的設(shè)計(jì) 1、工件的裝夾方式 對零件的定位、夾緊方式要注意以下問題： （1）盡量

3、采用組合夾具。當(dāng)工件批量大，工件精度要求高時(shí)，可設(shè)計(jì)專用夾具。 （2）零件定位、夾緊部位的選取應(yīng)考慮到便于工件加工、換刀、測量，不會發(fā)生干涉現(xiàn)象等。 （3）夾緊力應(yīng)力求通過（或靠近）主要支承點(diǎn)或在支承點(diǎn)所組成的三角形內(nèi)；應(yīng)力求靠近切削部位，并在剛性較好的地方。 （4）零件的裝夾、定位要考慮到重復(fù)安裝的一致性，以減少對刀時(shí)間，提高同一批零件加工的一致性。,第3章 數(shù)控編程的工藝處理和數(shù)學(xué)處理,2、確定加工路線 加工路線又稱走刀路線，是指數(shù)控機(jī)床在加工過程中，刀具相對于工件的運(yùn)動軌跡和運(yùn)動方向。即刀具從起刀點(diǎn)開始運(yùn)動，直至返回該點(diǎn)并結(jié)束加工程序所經(jīng)過的路徑，包括切削加工的路經(jīng)及刀具引入、返回等非切

4、削空行程。 原則： 確定加工路線時(shí)，必須保證零件的加工精度和表面粗糙度要求。要使加工路線最短，減少空刀行程以及便于計(jì)算等，即應(yīng)使程序簡單。,第3章 數(shù)控編程的工藝處理和數(shù)學(xué)處理,加工路線是指數(shù)控機(jī)床加工過程中刀具運(yùn)動的軌跡和方向。 確定加工路線時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： （1）選擇最短走刀路線，盡量減少進(jìn)退刀時(shí)間和其它輔助時(shí)間。 （2）在銑削加工零件輪廓時(shí)，要恰當(dāng)考慮順銑或逆銑的加工方式，以提高零件的表面粗糙度和加工精度，最終輪廓應(yīng)最后一次連續(xù)加工出來。 （3）選擇合適的進(jìn)退刀位置，盡量避免沿零件輪廓法向切入和進(jìn)給中途停頓，進(jìn)退刀位置應(yīng)該選在不重要的位置。 （4）一般先加工外輪廓，再加工內(nèi)輪廓。 （5

5、）要選擇工件在加工后變形較小的路線。,第3章 數(shù)控編程的工藝處理和數(shù)學(xué)處理,（1）對點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床，應(yīng)按空程最短來安排走刀路線。也應(yīng)考慮刀具的引入量和超越量。軸向引入量Z的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為： 已加工面鉆、鏜、鉸孔：Z=13mm 毛面上鉆、鏜、鉸孔 ： Z=58mm 攻螺紋、銑削時(shí)： Z=510mm 鉆孔時(shí)刀具的超越量為： 13mm 孔系位置要求較高時(shí)，加工順序的安排應(yīng)防止將反向間隙帶入。 （2）數(shù)控車車螺紋時(shí)，Z向引入距離1=25mm；Z向超越距離2=1/4 1；若無退刀槽，一般按45退刀收尾。,第3章 數(shù)控編程的工藝處理和數(shù)學(xué)處理,（3）銑削加工平面零件時(shí)，要避免銑刀沿法向直接切入或切出。應(yīng)采

6、用外延法。沿著零件輪廓延長線的切線方向切入或切出。保證零件曲線切削的連續(xù)性。 銑削內(nèi)輪廓面時(shí)，切入和切出無法外延，這時(shí)銑刀可沿零件輪廓的法線方向切入和切出，并將其切入和切出點(diǎn)選在零件輪廓兩幾何元素的交點(diǎn)處。 加工過程中，應(yīng)避免進(jìn)給停頓，因切削力變化會引起工藝系統(tǒng)的彈變，進(jìn)給停頓時(shí)，切削力減小，刀具會在進(jìn)給停頓處的零件表面留下刀痕。 銑削曲面時(shí)常用球頭刀采用“行切法” 加工。 行切法是指刀具與零件的輪廓的切點(diǎn)軌跡是一行一行的，而行間距是按零件的加工精度的要求確定。,第3章 數(shù)控編程的工藝處理和數(shù)學(xué)處理,3、刀具的選擇 4、切削用量的選擇 切削用量的確定原則： （1）在機(jī)床、工件、刀具剛度允許情況

7、下，背吃刀量等于加工余量。 （2）切削速度的選擇主要取決于刀具耐用度。 （3）進(jìn)給速度應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來選擇。 5、確定對刀點(diǎn)與換刀點(diǎn) 對刀點(diǎn)是刀具相對工件運(yùn)動的起點(diǎn)。,第3章 數(shù)控編程的工藝處理和數(shù)學(xué)處理,（1）、對刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)的確定。 利用編好程序操作數(shù)控機(jī)床加工零件，主要的步驟之一就是對刀。對刀點(diǎn)選擇的正確與否將直接影響最終的加工精度。 對刀點(diǎn)就是數(shù)控加工時(shí)，刀具相對于零件運(yùn)動的起點(diǎn)，對刀點(diǎn)位置可以選擇在零件上某一點(diǎn)，也可選擇在零件外（如夾具上或機(jī)床上）某一點(diǎn)。,第3章 數(shù)控編程的工藝處理和數(shù)學(xué)處理,選擇對刀點(diǎn)應(yīng)遵循以下原則： （1）選擇的對刀點(diǎn)必須

8、與零件的定位基準(zhǔn)有一定的坐標(biāo)關(guān)系，以確定機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系之間的關(guān)系。 （2）對刀點(diǎn)應(yīng)盡量選擇在工件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上，以提高零件的加工精度（如以孔定位的零件，以孔的中心作為對刀點(diǎn)較合適）。 （3）對刀點(diǎn)應(yīng)選擇在對刀方便的地方，采用相對坐標(biāo)編程時(shí)，對刀點(diǎn)可選在零件孔的中心上、夾具的專用對刀孔或兩垂直平面的交線上；采用絕對坐標(biāo)編程時(shí)，對刀點(diǎn)可選在機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)上，或距原點(diǎn)為確定值的點(diǎn)上。,第3章 數(shù)控編程的工藝處理和數(shù)學(xué)處理,（4）對刀時(shí)，采用對刀裝置使對刀點(diǎn)與刀位點(diǎn)重合。 刀位點(diǎn)：是指確定刀具位置的特征點(diǎn)，如立銑刀刀具軸線與刀具底面的交點(diǎn)；球頭銑刀的球心；車刀和鏜刀則是刀頭的刀尖；鉆

9、頭的鉆尖。 換刀點(diǎn)：具有自動換刀裝置數(shù)控機(jī)床，在加工時(shí)需自動換刀，則要設(shè)置換刀點(diǎn)。換刀點(diǎn)的位置應(yīng)以不碰傷工件、夾具及機(jī)床的原則而設(shè)定。常設(shè)置在被加工工件的外面。,第3章 數(shù)控編程的工藝處理和數(shù)學(xué)處理,第3章 數(shù)控編程的工藝處理和數(shù)學(xué)處理,編程中的數(shù)學(xué)處理 就是根據(jù)零件圖樣，按照已確定的加工路線和允許的編程誤差，計(jì)算出需要輸入給數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。其中，主要是計(jì)算零件加工軌跡的坐標(biāo)值，即計(jì)算零件輪廓的基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，或刀具中心軌跡的基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，以便編制加工程序。 1、程序編制中的誤差 程由三部分組成： 程=f（逼，插，圓） 式中：逼采用近似計(jì)算零件輪廓曲線時(shí)產(chǎn)生的誤差，稱逼近誤差。 插采用插補(bǔ)段

10、逼近零件輪廓曲線時(shí)產(chǎn)生的誤差，稱插補(bǔ)誤差。 圓數(shù)據(jù)處理時(shí)，將小數(shù)脈沖圓整成整數(shù)脈沖時(shí)產(chǎn)生的誤差,稱圓整誤差。,3.6 數(shù)學(xué)處理,2、基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn) 基點(diǎn)：一個(gè)零件輪廓曲線一般由許多不同的幾何元素組成，通常把各個(gè)幾何元素間的連接點(diǎn)稱基點(diǎn)。 節(jié)點(diǎn)：對于由非圓曲線組成的平面輪廓零件，必須根據(jù)曲線方程的特點(diǎn)以及允許的逼近誤差，用許多小直線段或小圓弧段來逼近其輪廓，這種人為的分割線段，其相鄰兩線段的交點(diǎn)則稱節(jié)點(diǎn)。 3、非圓曲線輪廓零件的數(shù)值計(jì)算 用圓弧或直線逼近曲線y=f（x）時(shí)，節(jié)點(diǎn)的數(shù)目及其坐標(biāo)值主要取決于曲線的特性，逼近線段的形狀及允許的逼近誤差。對于曲率半徑大的曲線用直線逼近，反之用圓弧逼近則較為合

11、理。,3.6 數(shù)學(xué)處理,線性逼近的基本方法：,3.6 數(shù)學(xué)處理,下面介紹幾種常用的節(jié)點(diǎn)計(jì)算方法： （1）等間距法： 此法是使每一個(gè)程序段中的某一個(gè)坐標(biāo)的增量相同。如圖據(jù)給定的x可求出Xi，再由y=f（x）求出Yi，從而得到各節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。利用這些點(diǎn)的坐標(biāo)可編制直線的加工程序。一般據(jù)經(jīng)驗(yàn)取x為某一值（0.1mm），試算并檢驗(yàn)。檢驗(yàn)方法如圖，設(shè)mn為某一逼近線，作mn/mn并與曲線相切，切點(diǎn)至mn的距離為允，,3.6 數(shù)學(xué)處理,設(shè)mn的方程為：AX+BY+C=0 則mn的方程為： 設(shè)m為（X1，Y1），n為（X2，Y2），則上式中A=Y1-Y2， B=（X1-X2）， C=Y1（X1-X2）-X1（

12、Y1-Y2）， 解聯(lián)立方程： 可得允， 解有三種情況：無解，逼近誤差小于允；有一解，逼近誤差等于允；有兩解，逼近誤差接近允（大于允），應(yīng)減少x，重算。,3.6 數(shù)學(xué)處理,（2）等弦長法： 是使所有逼近直線段都相等，如圖。由于零件輪廓曲線各處的曲率不同，因此各段的逼近誤差不相等，必須使最大誤差小于允，最大誤差max必定在曲率半徑Rmin處，故令max=允，求弦長L，用此弦長L分割曲線輪廓，即可求出各節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。,3.6 數(shù)學(xué)處理,由圖知：,而曲線 任一點(diǎn)的曲率半徑為：,取 ，可得出Rmin，然后以起點(diǎn)a（Xa，Ya）為圓心，以L為半徑作圓，與 交于b點(diǎn)，解聯(lián)立方程：,可得b(Xb，yb),同理依次得其余節(jié)點(diǎn)。,3.6 數(shù)學(xué)處理,（3）等誤差直線逼近法 該法是使每個(gè)直線段的逼近誤差相等，并等于或小于允。如圖，MN為公切線，abMN，計(jì)算步驟如下： 1）確定允的圓方程，即以起點(diǎn)a(Xa,Ya)為圓心,以允 為半徑作圓 （X-Xa）2+（Y-Ya）2= 允 2 2）求圓與曲線公切線MN的斜率K,設(shè)M(Xm,Ym),N(Xn,