計算機輔助與編程 畢業(yè)論文

1、畢 業(yè) 論 文題 目 計算機輔助與編程 專 業(yè) 數(shù)控加工與維護工程 班 級 學 生 指導教師 西安工業(yè)大學函授部摘 要cam (computer aided manufacturing-計算機輔助制造)是cad/cam及cims的重要組成部分.從廣義上講包括:計算機輔助生產(chǎn)計劃,計算機輔助工藝過程設計,計算機數(shù)控編程,計算機控制加工過程設計,計算機數(shù)控編程,計算機控制加工過程等內(nèi)容.本章闡述有關數(shù)控編程的內(nèi)容.使用數(shù)控機床加工時,必須編制零件的加工程序.理想的加工程序不僅應保證加工出符合設計要求的合格零件,同時應能使數(shù)控機床功能得到合理的應用和充分的發(fā)揮,且能安全可靠和高效地工作.編制程序前,

2、程序編制者需了解所用數(shù)控機床的規(guī)格,性能,cnc系統(tǒng)所具備的功能及編程指令格式等.編制程序時,需先對零件圖紙規(guī)定的技術特性,零件的幾何開頭尺寸及工藝要求進行分析,確定加工方法,加工路線和工藝參數(shù),再進行數(shù)值計算獲得刀位數(shù)據(jù).然后鈄工件的尺寸,刀具運動中心軌道,位移量,切削能數(shù)(主軸轉(zhuǎn)速,刀具進給量,切削深度等)以及輔助功能(主軸正,反轉(zhuǎn),冷卻液開,關等),按數(shù)控機床采用的指令代碼及程序格式,編制出工件的數(shù)控加工程序.程序編制好之后,大都需要控制介質(zhì),常見的控制介質(zhì)為穿孔紙帶,還有磁盤,磁泡存儲器等.通過控制介質(zhì)將零件加工程序送入控制系統(tǒng),或由面板通過人機對話將零件加工程序送入cnc控制系統(tǒng),不

3、僅免去了制備控制介質(zhì)的繁瑣工作,而且提高了程序信息傳遞的速度及可靠性. 關鍵詞：計算機 編程 數(shù)控 輔助目 錄第一章 數(shù)控編程的內(nèi)容與步驟1.1 分析零件圖樣,進行工藝處理地31.2 數(shù)學處理4第二章 數(shù)控編程的標準與代碼 2.1.穿孔紙帶及代碼62.2.數(shù)控機床坐標系命名62.3.絕對坐標與增量坐標7第三章 數(shù)控編程的方法及其發(fā)展3.1. 手工編程方法103.2 自動編程方法103.2.1計算機數(shù)控自動編程方法103.2.2數(shù)控語言編程方法113.3 數(shù)控圖形編程方法133.4計算機數(shù)控自動編程系統(tǒng)的刀位143.5數(shù)控加工仿真143.5.1 車削仿真143.5.2銑削仿真15 總結(jié)致謝 參考

4、文獻第一章 數(shù)控編程的內(nèi)容與步驟數(shù)控編程的主要內(nèi)容包括:分析零件圖紙,進行工藝處理,確定工藝過程;數(shù)學處理,計算刀具中心運動軌跡,獲得刀位數(shù)據(jù);編制零件加工程序;制備控制介質(zhì);校核程序及首件試切.數(shù)控編程一般分為以下幾個步驟:1.1 分析零件圖樣,進行工藝處理 編程人員首先需對零件的圖紙及技術要求詳細的分析,明確加工的內(nèi)容及要求.然后,需確定加工方案,加工工藝過程,加工路線,設計工夾具,選擇刀具以主合理的切削用量等.工藝處理涉及的問題很多,數(shù)控編程人員要注意以下幾點:(1)確定加工方案 根據(jù)零件的幾何形狀特點及技術要求,選擇加工設備.此時應考慮數(shù)控機床使用的合理性及經(jīng)濟性,并充分發(fā)揮數(shù)控機床的

5、功能.(2)正確地確定零件的裝夾方法及選擇夾具 在數(shù)控加工中,應特別注意減少輔助時間,使用夾具要加快零件的定位和夾緊過程,夾具的結(jié)構(gòu)大多比較簡單.使用組合夾具有很大的優(yōu)越性,生產(chǎn)準備周期短,標 準件可以反復 使用,經(jīng)濟效果好.另外,夾具本身應該便于在機床上安裝,便于協(xié)調(diào)零件和機床坐標系的尺寸關系.(3)合理地選擇走刀路線 應根據(jù)下面的要求選擇走刀路線: 1)保證零件的加工精度及表面粗糙度;2)取最佳路線,即盡量縮短走刀路線,養(yǎng)活空行程,提高生產(chǎn)率,并保證安全可靠; 3)有利于數(shù)值計算,減少程序段和編程 工作量.下面舉例加以說明.在精鏜孔時,孔的位置精度要求較高,安排走刀路線時,必須避免將坐標軸

6、的反向間隙誤差帶入,直接影響孔的位置精度.切削輪廓零件時,刀具應沿工件的切向切入切出,避免徑向切入切出,如果刀具徑向切入,當切入后轉(zhuǎn)向輪廓加工時要改變運動方向,此時切削力的大小和方向也將改變并且在工件表面有停留時間,工藝系統(tǒng)將產(chǎn)生彈性變形,在工作表面產(chǎn)生刀痕.而切向切入和切出將得到良好的表面粗糙諱莫如深,如.切削內(nèi),外圓時也應按照切向方向切入切出的原則安排走刀路線.加工空間曲面時,走刀路線如果選擇正確,可極大地提高生產(chǎn)率.例如:加工半橢圓柱面,如沿母線切削,即每次走直線,刀位點計算簡單,程序段少.而沒 直于軸線方向, ,切削為一組橢圓,數(shù)控機床一般只具有直線和圓弧插補功能,因此橢圓需用小直線段

7、逼近,刀位點計算復雜,且程序段多.(4)正確的選擇對刀點 數(shù)控編程時,正確地選擇對刀點是很重要的.對刀點就是在數(shù)控加工時,刀具相對工件運動的起點,其選擇也是從這一點開始執(zhí)行,對刀點 稱為程序原點.編程時,應首先選擇對刀點,其選擇原則如下: 1)選擇對刀的位置(即程序的起點)應使騙程簡單; 2)對刀點在機床上容易找正,方便加工; 3)加工過程便于檢查;4)引起的加工誤差小.對刀點可以設在加工零件上或夾具上或機床上,但必須與零件的定位基準有確定的關系.為了提高零件的加工精度,對刀點應盡量選在零件的設計基準或工藝基準上.對于以孔定位的零件.可以取孔的中心作為對刀點.對鼠點不僅僅是程序的起點,而且往往

8、又是程序的終點.因此在生產(chǎn)中,要考慮對刀的重復精度.對鼠時,應使對鼠點與鼠位點重合.所謂鼠位點,是指刀具的定位基準點.對立銑刀來說是球頭刀的球心;對于車鼠是刀尖;對于鉆頭是鉆尖;為了提高對刀精度可采用千分表或?qū)κ髢x進行找正對刀.在工藝處理中心須正確確定切削深度和寬度,主軸轉(zhuǎn)速,進給速度等.切削參數(shù)具體數(shù)值應根據(jù)數(shù)控機床使用說明書,切削原理中規(guī)定的方法并結(jié)合實踐經(jīng)驗加以確定.(5) 合理選擇刀具 數(shù)控編程時還需合理正確選擇刀具.根據(jù)工件的材料性能,機床的加工能力,數(shù)控加工工序的類型,切削參數(shù)以及其它與加工有關的因素來選擇刀具.對刀具的總要求是:安裝調(diào)整方便,剛性好,精度高,耐用度好等.1.2 數(shù)

9、學處理 根據(jù)零件的幾何形狀,確定走刀路線及數(shù)控系統(tǒng)的功能,計算出刀具運動的軌跡,得到刀位數(shù)據(jù).數(shù)控系統(tǒng)一般都具有直線與圓弧插補功能.對于由直線,圓弧組成的較簡單的平面零件,只需計算出零件輪廓的相領幾何元素的交點或切點的坐標值,得出各幾何元素的起點,終點,圓弧的圓心坐標值.如果數(shù)控系統(tǒng)無刀補功能,還慶計算鼠具運動的中心軌跡.對于復雜的零件計算復雜,例如,對非圓曲線(如漸開線,阿基米德螺旋線等),需要用直線段或圓弧段逼近在滿足中工精度的情況下,計算出曲線各節(jié)點的坐標值,對于自由曲線,自由曲面,組合曲面的計算更為復雜,其算法參見本書騰章節(jié),一般需用計算楊計算,否則難以完成.數(shù)控編程中誤差處理亦是一重

10、要問題,數(shù)控編程誤差由三部分組面成:(1)逼近誤差似的方法逼近零件輪廓時產(chǎn)生的誤差,又稱呈次逼近誤差,它出現(xiàn)在用直線段或圓弧段直接逼近輪廓的情況及由樣條函數(shù)擬合曲線耐 ,此時亦稱擬合誤差.因所擬合誤差往往難以確定.(2)插補誤差用樣條函數(shù)擬合零件輪廓后, 進行加工時,必須用直線或圓弧段作二次逼近,此時產(chǎn)生的誤差亦稱插補誤差.其誤差根據(jù)零件的加工精度要求確定.(3)圓整誤差編程中數(shù)據(jù)處理,脈沖當量轉(zhuǎn)換,小數(shù)圓整時產(chǎn)生的誤差對空虛誤差的處理要注意否則會產(chǎn)生較大的累積意誤差,從而導致編程誤差增大,應采用合理的圓整化方法.(3) 編寫零件加工程序在完成上述工藝處理及數(shù)值計算后即可編寫零件加工程序,按照

11、規(guī)定的程序格式的編程指令,逐段寫出零件加呀程序.(4). 制備控制介質(zhì)及輸入程序過去大多數(shù)控機床程序的輸入是通過穿孔紙帶控制介質(zhì)實現(xiàn)的.現(xiàn)在也可通控制面板可直接通迅的方法將程序輸送到數(shù)控系統(tǒng)中.(5).程序檢驗及首件試切 準備好的程序和紙帶必須校驗和試切削,才能正式加工.一般說來,紙帶首先通過穿孔機的穿復校功能,檢查穿孔是否有誤.然后,將穿孔紙帶上的信息輸入到數(shù)控系統(tǒng)中進行空走刀檢驗.有數(shù)控機床上,過去試驗的方法以筆代替刀具,坐標紙代替工件進行空運轉(zhuǎn)畫圖,檢查機床運動軌跡與動作的正確性.現(xiàn)在在具有圖形顯示屏幕的數(shù)控機床上,用顯示走刀軌跡或模擬刀具和工件的切削過程的方法進行檢查更為便.對于復雜的

12、空間零件,則需使用石蠟,木件進行試切.首件試切不僅可查出程序是否有錯誤,還可知道加工精度是否符合要求.當發(fā)現(xiàn)錯誤時,或修改程序單或采取尺寸補償?shù)却胧?近代,隨著計算機科學的不斷發(fā)展發(fā)展,可采用先進的數(shù)控加工仿真系統(tǒng),對數(shù)控序進行檢驗. 第二章 數(shù)控編程的標準與代碼為了數(shù)控機床的設計,制造,維護,使用以及推廣的方便,經(jīng)過多年的不斷實踐與發(fā)展,在數(shù)控編程中所使的輸入代碼,坐標位移指令,坐標系統(tǒng)命名,加工指令,輔助指令,主運動和進給速度指令,刀具指令及程序格式等都已制定了一系列的標準.但是,各生產(chǎn)廠家使用的代碼,指令等不完全相同,編程時必須遵照使用的具體的機床編程手冊中的規(guī)定.下面對數(shù)控加工中使用的

13、有關標準及代碼加以介紹.2.1.穿孔紙帶及代碼穿孔紙帶是數(shù)控機床上應用較廣的輸入介質(zhì).在紙帶上利用穿孔的方式記錄著零件加工程序的指令.國際上及我國廣泛使用8單位的穿孔紙帶.穿孔紙帶的編碼國際上采用iso或eia標準,兩種代碼的紙帶規(guī)格按照eia rs-227標準制定.我國jb3050-82與其等效,由代碼表及紙帶規(guī)格可知,紙帶的每行(排)共有九列孔,其中一列小孔稱為中導孔或同步孔,用來產(chǎn)生讀帶的同步控制信息.其余八列大孔組合來表示數(shù)字,字母或符號.有孔表示二進制的1無孔表示為0.在iso標準中,代碼由七位二進制數(shù)和一位偶校驗位組成.每個代碼其也的個數(shù)之和必須為偶數(shù),即為偶校驗,當某個代碼的孔數(shù)

14、為奇數(shù)時,就在該代碼行的第八列上穿一孔,使其總數(shù)為偶數(shù).eia標準中,所有的代碼的孔數(shù)必須為奇數(shù),第五列孔用來補奇.數(shù)控機床的輸入系統(tǒng)中有專門的奇偶校驗電路.當輸入的代碼一旦違反iso或eia標準規(guī)定的奇,偶數(shù)時,控制系統(tǒng)即會發(fā)出錯信息,并命令停機.iso標準代碼為七位編碼,而eia為六位編碼(不包括奇偶校驗位),因而iso代碼數(shù)比eia我一倍.iso代碼規(guī)律性強,數(shù)字代碼第五,六列有孔,字 第七列的均有孔,符號第七列或第六列均有孔.這些規(guī)律對讀帶及數(shù)控系統(tǒng)的設計都帶來方便.2.2.數(shù)控機床坐標系命名 為了保證數(shù)控機床的正確運動,避免工作不一致性,簡化編程和便于培訓編程人員,統(tǒng)一規(guī)定了數(shù)控頂床

15、坐標軸的代碼及其運動的正,負方向.根據(jù)iso標準及我國jb3051-82標準,數(shù)控機床的坐標軸命名規(guī)定如下:機床的直線運動采用為笛卡爾直角坐標系,其坐標命名為x,y,z,使用右手定律判定方向,.右手的大拇指,食指和中指互相垂直時,則拇指的方向為x坐標軸的正方向,食指為y示軸的正言向,中指為z坐標軸的正方向.以x,y,z坐標軸線或以與x,y,z會標軸平行的坐標軸線為中中旋轉(zhuǎn)的運動,分別稱為a,b,c.a,b,c的正方向按右手螺旋定律確定.,即當右手握緊螺絲時,拇指指向+x,+t,+z軸正向時,則其余四指方向分別為+a,+b,+c軸的旋轉(zhuǎn)方向.z坐標的運動 傳遞切削力的主軸規(guī)定為z坐標軸.對于銑床

16、,鏜床和攻絲機床來說,轉(zhuǎn)動刀具的軸稱為主軸.而車床,靡床等則以轉(zhuǎn)動工件的稱為主軸.如果,機床上有幾個主軸百,則選其中一個與工件裝夾基面垂直的軸為主軸.當朵床沒有主軸時,則選垂直于工件裝卡系.x坐標的運動 x坐標是水平的,它平行于工件的裝卡面.在工件旋轉(zhuǎn)的機床(如車床,磨床等),取平行于橫向滑座的方向(工件的徑向)為x坐標.因此安裝在橫刀架(橫進給臺上的刀具離開工件旋轉(zhuǎn)軸方向為x正方向上.對于刀具旋轉(zhuǎn)的機麻煩(例如銑床,鏜床)當z軸為水平時,沿刀具主軸向工件的方向看,向右方向為x軸正方向.y坐標軸運動 y坐標軸垂直于x及z坐標.按右手直角笛卡爾坐標系統(tǒng)判定其正方向.以上都是取增大工件和刀具遠離工

17、件的方向為正方向.例如鉆,鏜加工,切入工件的方向為z坐標的負方向.為了編程的方便,不論數(shù)控機床的具體結(jié)構(gòu)是工件固定不動刀具移動,還是刀具固定不動工件移動,確定坐標系時,一律按照刀具相對于工件運動的情況.當實際 刀具固定不動工件稱動時,工件(相對于刀具)運動的直角坐標相應為x,y,z.但由珠二者是相對運動,盡管實際上是工件運動,仍以刀具相對運動x,y,z進行編程,結(jié)果是一樣的.除了x,y,z主要方向的直線運動外,還有其它的與之平行的上線運動,可分別命名為u,v,w坐標軸,稱為第二坐標系.如果再有,可用p,q,r表示.如果在旋轉(zhuǎn)運動a,b,c之外,還有其它旋轉(zhuǎn)運動,則可用d,e,f表示.2.3.絕

18、對坐標與增量坐標 運動軌跡的坐標點以固定的坐標原點計量,稱作絕對坐標.運動軌跡的終點坐標值,以其起點計量的坐標稱作增量坐標系(或相對坐相系).常用代碼表中的第二坐標系u,v,w分別與x,y,z平行且同向在數(shù)控編程中,使用g指令代碼,m指令代碼及f,s,t指令指令描述加工工藝過程和數(shù)控系統(tǒng)的運動特征.數(shù)控機床的啟停,冷卻液開關等輔助功能以及給出進給速度,主軸轉(zhuǎn)速等.國際上廣泛采用iso10561975e標準,國家機械工業(yè)部制要了與標準等效的jb3208-83標準用于數(shù)控編程中.準備功能指令亦叫g 指令.它是由勃母g 和其后2位數(shù)字組成,從g00到g99.該指令主要是命令數(shù)控機床進行何種運動,為控

19、制系統(tǒng)的插補運算作好準備.所以一般它們都位于程序段中坐標數(shù)字指令的前面.常用的g指令有:(1)g01直線插補指令 使機床進行兩坐標(或三坐標)聯(lián)動的運動,在各個平面內(nèi)切削出任意余率的直線.(2)g02,g03圓弧插補指令 g02為順時針圓弧插補指令,g03為逆時針圓站指令.圓弧的順,逆方向可按圖6-9中給出的方向進行判斷.即沿圓弧所在平面(yz平面)的另一坐標的負方向(即y)看去,順時針方向為g02,逆進針方向為g02,逆時針方向為g03.使用圓弧插補指令之前必須應用平面選擇指令,指定圓弧插補的平面.(3)g00快速點定位指令 它命令刀具以點位控制方式從刀具所在點快速移動到下一個目標位置.它只

20、是快速定位,而無運動軌跡要求.(4)g17,g18,g19坐標平面選擇指令 g17指定零件進行xy平面上的加工,g18,g19分別為yz,zx平面上的加工.這些指令在進行圓弧插補,刀具補償時必須使用.(5)g40,g41,g42刀具半徑補償指令 數(shù)控裝置大都具有刀具半徑補償功能,為編程提供了方便.當銑削零件輪廓時,不需計算刀具中心運動軌跡.而只需按零件輪廓編程,使用刀具半徑補償指令,并在控制面板上使用刀具撥碼盤或鍵盤人工輸入刀具半徑,數(shù)控裝置便以自動地計算出刀具中心軌跡,并按刀具中心軌跡運動.當?shù)毒吣p或刀具重磨后,刀具半徑變小,只需手工輸入改變后的刀具半徑,而不修改已編好的序或紙帶.在用同一

21、把刀具進行粗,精加工時,設精加工余量為 ,則粗加工的補償量為 ,而精加工的補償量改為r即可.g41和g42分別輥為左(右)偏刀具襝指令,即沿刀具前進方向看(假設工件不動),刀具位于零件的左(右)側(cè)時刀具半徑補償.f40為刀具半徑補償撤消指令.使用該指令后使g41,g42指令無效.(6)g90,g91絕對坐標尺雨及增量坐標尺寸編程指令 g90表示程序輸入的坐標值按絕對坐標值取;g91表示程序段的坐標值按增量坐標值取.輔助功能指令亦稱m它是由字母m和其后的兩位靈敏字組成,從m00到m99共100種,這些指令與數(shù)控系統(tǒng)的插補運算無關,主要是為了數(shù)控加工,機床操作而設定的工藝性指令及輔助功能,是數(shù)控編

22、程必不可少的,常用的輔助功能指令如下:(1) m00程序集止 完成該程序段的其它功能后,主軸,進給,冷卻液送進都停止.此時可執(zhí)行某一手動操作,如工件調(diào)頭,手動變速等,如果再重新按下控制而板上的循環(huán)啟動按鈕,繼續(xù)執(zhí)行下一程序段.(2) m01任選停止 該指令與m00相類似.所不同的是,必須在操作面板上予先撳下任選停止按鈕,才能使程序停止,否則m01將不起作用.當零件加工時間較長,或在加工過程中需要停機檢查,測量關鍵部位以及交換班等情況時,使用該指令很方便.(3) m02程序結(jié)束 當全部程序結(jié)束時使用該指令,它使主軸,進給,冷卻液送進停止,并使機床復位.(4) m03,m04,m05主軸順時針旋轉(zhuǎn)

23、(正轉(zhuǎn)),主軸逆時針旋轉(zhuǎn)(反轉(zhuǎn))及主軸停指令.(5)m06換刀指令 用于具有刀庫的工中心數(shù)控機慶換刀功能.(6)m08冷卻液開.(7)m09冷卻液關.(8)m30程序結(jié)束并倒帶 除了具有m02的功能外,該指令還使紙帶倒回至起始位置.(9)m98子程序調(diào)用指令.(10)m99子程序返回到主程 第三章 數(shù)控編程的方法及其發(fā)展數(shù)控程序編制的主法有兩種,手工編程有自動編程.3.1. 手工編程方法 從分析零件圖紙,制訂工藝規(guī)程,地算刀具運動軌跡,編寫零件加工程序單,制備控制介質(zhì)直到程序校核,整個的過程都是由人完成的這種編程方法稱作手工編程.對于幾何形狀不太復雜的較簡單的零件,計算較簡單,加工程序不多,穿

24、孔紙帶不很長,采用手工諧和較容易實現(xiàn).但是,對于形狀復雜的零件,具有非圓曲線,列表曲線輪廓的,特別是對于具有列表曲面,組合曲面的零件或者雖然零件幾何元素并不復雜,但程序量很大的零件,例如一個零件上有數(shù)千個孔,以及當輪廓銑削減時,數(shù)控裝置不具備刀具半徑自動偏移功能,而只能按刀具中心的運動軌帝進行編程等情況,數(shù)據(jù)控裝置不具備刀具半徑自動偏移功能,而只能按刀具中心的運動軌跡進行編程等情況,計算相當繁瑣,程序量非常大,手工編程難以勝任,甚至無法編出程序來.而且人工穿孔更是一個繁瑣的工作,據(jù)國外統(tǒng)計以及我國的生產(chǎn)這踐說明,用手工編程時,一個零件的編程時間與機床加工時間之比平均約為我國的生產(chǎn)實踐說明,用手

25、工編程時,一個零件的編程時間與機床上加工時間之比平均約為30:1.而且數(shù)據(jù)控機應酬往往由于零件加工程序編不出來而沒有發(fā)揮其功能.3.2 自動編程方法 由計算機進行工藝處理,數(shù)值計算,編寫零件加工程序,自動地輸出零件加工程序單,并將程序自動地記錄到穿孔紙帶或其它的控制介質(zhì)上.亦可由通訊接口將程序直接送到數(shù)控系統(tǒng),控制機床進行國工.數(shù)據(jù)控機應酬的程序編制工作的大部發(fā)或一部由地算機完成的方法稱為自動編程的方法。 3.2.1計算機數(shù)控自動編程方法計算機數(shù)控自動編程的方法有語言編程方法,圖形編程及其它方法.隨著科學技術特別是計算機科學的發(fā)展,數(shù)控撲克動編程的方法不斷地改進與完善.自第一臺數(shù)控機床問世不久

26、,1952年美國麻省理工學院即開始研究自動編程的語言系統(tǒng).apt語言系統(tǒng)由apt1,apt-2發(fā)展到可解決三維編程的apt系統(tǒng)后,宇航協(xié)會 對apt繼續(xù)改進,成立了apt長期規(guī)劃組織(aptlrp)由伊利諾斯理工學院研究所負責,1970年發(fā)表了apt初步主案,80個代進一步發(fā)展為apt/ss系統(tǒng),具有定義和加工復雜雕塑曲面的功能.apt語言系統(tǒng)是世界上發(fā)展最早的編程語言,其語言詞匯豐富,定義的幾何類型多,加工的功能齊全并配有1000多個后置處理程序,在各國得到廣泛的用,但該系統(tǒng)龐大,需大型計算機,費用昴貴.因此,各國相繼研究出了針對性較強的各具不同特點的編程系統(tǒng).如美國的adapt,autos

27、pot等,英國的確2c,2cl,2pc,等,西德的exapt1(點位)exapt(車削)exapt3(銑削)等,法國的ifaptp(點位)ifaptc(輪廓)ifaptcp(點位,輪廓),日本的fapt,hapt等數(shù)控自動編程語言系統(tǒng).我國自50年代末即開始研究數(shù)控機床,60年代中期開始了數(shù)控自動編程方面的研究工作.70年代已研制出了skc,zcx,xbc1,cky等具有平面輪廓銑削加工,車削加工等功能的數(shù)控自動編程系統(tǒng).后又研制出具有解決復雜曲面編程功能的數(shù)控編程系統(tǒng)cam251等多功能的語言系統(tǒng).隨著計算機技術的發(fā)展,微機數(shù)控自動編程系統(tǒng)以其較記的性能價格比迅速發(fā)展起來.近年來推出了hza

28、pt,eapt,adpt等微機數(shù)控自動編程系統(tǒng).美國1964年研制出的一臺圖形顯示器(圖形終端),為克服語言編程系統(tǒng)的缺點及發(fā)展圖形編程系統(tǒng)打下了基礎,使用圖形交互功能,在屏幕直接顯示零件圖形及加工走刀軌跡,得到加工程序.其用戶界面友好,比apt主席系統(tǒng)編程時間縮短了70-75%,提高編程的質(zhì)量,經(jīng)濟效益顯著,美國洛克希德的加里福尼亞飛機制造公司1967年初步完成了第一個cad/cam集成系統(tǒng),以后命為cadam系統(tǒng),在一些工廠中應用,80年代后,隨著圖形工作站及微機性能的提高, cad/cam軟件大量涌現(xiàn),交互式圖形編程技術大量被采用,我國已研制出并正在研制一些自主版權的cad/cam軟件.

29、3.2.2數(shù)控語言編程方法數(shù)控語言編程方法是世界上發(fā)展最早,也曾是功能強應用廣泛掃自動編程的方法,雖然存在一些不足之處,但實好壞生產(chǎn)中仍有使用,尚未淘汰.下面加以介紹.數(shù)控語言自動編程的過程編程員只需根據(jù)圖紙的要求,使用數(shù)控語言很容易地編寫了零件加工源程序,送入計算機.由計算機進行數(shù)值計算后置處理,編寫出零件加工程序單直至自動穿出數(shù)控加工穿孔z紙帶,或?qū)⒓庸ぶ噶钔ㄟ^直接通迅的方式送入數(shù)控機床.這一過程稱為語言自動編程.數(shù)控語言及其應用apt語言在很多書書刊都有介紹,這里不再贅述,現(xiàn)對日本fanuc公司的fapt語言及我國研制的微機睥數(shù)控語言進行介紹.fapt語言及其應用fapt是用在日本fan

30、uc公司研制的專用的數(shù)控編程系統(tǒng)p-modelg睥語言,該系統(tǒng)由車,銑,模具,線切割等作畫選模塊及仿真,自學習,故障診斷標準模塊組成.,使用方便.它具有如下的技術性能:線型定義,點型定義12種;直線定義14種;圓弧定謅義22種;刀具運動中心軌跡的計算循環(huán)語句;半徑補償功能;函數(shù)曲線編程功能;曲線所擬合功能;宏定義功能;漸開線齒輪專用編程模塊;面積,重心,慣性矩的計算功能. hzapt語言及其應用 70,80年代以來,我國發(fā)展了微機數(shù)控編程系統(tǒng).該類系統(tǒng)的特點是:在國內(nèi)廣泛應用微機上運行,投資少,易于推廣應用;具有一定產(chǎn)交互式會話及圖形顯示功能,可及時發(fā)現(xiàn)錯誤,及時修改,得到正確的程序;系統(tǒng)一般

31、都具有對任意平面零件及空間曲面編程的功能.現(xiàn)以化中理工大學研制的hzapt系統(tǒng)為例,編制在數(shù)控銑床上加工平面凸輪.首先,分析零件圖紙,制定工藝過程,確定走刀路線,零件要求加工由直線與圓弧組成的輪廓,其底面與定位孔0已加工好.9孔為基準孔.選其對刀點,即程序的起點,也作為坐標原點.從而使編程方便,書寫零件源程序的一般步驟如下:分析零件圖,確定加工過程,確定對刀點及走刀路線; 選擇刀具,確定主軸轉(zhuǎn)速,進給速成度等工藝參數(shù); 寫出刀具補償語句和輔導語句; 寫出幾何定義語句.本系統(tǒng)只要求對那些在圖紙上不能直接確定的幾何參數(shù)進行定義,其它的不需定義; 按走刀路線逐段寫出運動語句; 寫出結(jié)束語句; 全面檢

32、查語句及格式是否正確,有無遺漏.hzapt語言是由語句組成的,語句亦地零件源程序的基本面分,具有獨立的意義,語句是由一些特定的基本符號和基本指令(詞匯)構(gòu)成的.基丁符號包括26個英文字母,數(shù)字0-9以及定義符,定義符是由一些具有固定意義的符號構(gòu)成的.它包括分隔符(,;:=/等)運算符(+等)初等函數(shù)(sin,cos,tan等).基本指令(詞匯)與aopt語言類似,采用英文單詞縮寫構(gòu)成,其中常用的基本指令如point(點),line(直線),circ(圓弧),plane(平面),curv(無列表曲線),dfn(函數(shù)定義),culndr(柱),cone(錐),sdhere(球),feed(設定進給

33、速度),tool(設定刀補值),end(程序結(jié)束)等.hzapt語言特點是將定義語句與切割語句(運動語句)可登工使用,使程序結(jié)構(gòu)緊湊,源程序縮短;語言功能較強,類型較全.數(shù)控主席自動編程系統(tǒng)掃軟件計算機數(shù)控語言編程系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu),它由前置處理程序及后置處理程序兩大部分組成,前置處理部分包括輸入翻譯及計算階段.零件加工源程序輸籬計算機后,經(jīng)過輸入翻譯,數(shù)學處理計算出刀具運動中心軌跡,得到刀位數(shù)據(jù)(ld)文件.后置處理程序?qū)⒌段粩?shù)據(jù)和騰掃工藝參數(shù),輔助信息處理成具體的數(shù)控機床缺要求的指令和程序格式,并自動的輸出零件加工程序單,由穿孔紙帶或計算機將加工指令通過接口直接傳送給數(shù)控機床.:輸入翻譯階段輸入

34、翻譯階段包括輸入模塊,詞法分格,語法分格模塊.首 先進歃詞法分析,對源程序依次地進行掃描,對構(gòu)成源程序的字符串進行分解,識加緊單詞.在些基礎上,進行語法分淅,把單詞符號串分階段解成各類語法單位,確定整個輸入串是否構(gòu)成語法上正確的句子,查明零件湖泊 程序中那一些地方不合語法規(guī)定,并對錯誤及時進行修改.計算階段程序計算階段要求出零件的基點,節(jié)點及刀具運動中心軌跡即刀位數(shù)據(jù).該部分由下面的模塊組成 常規(guī)的幾何運算模塊.包括二,三維平長工,一點沿定矢量平移,二,三維投影計算幾何定義模塊.該模塊確定發(fā)直線,圓弧,空間直線,平面,球,圓錐,圓環(huán),矢量,螺旋面以及一般二次曲面的各種定義形式,用戶可自由選擇不

35、同定義方式,并且允許嵌套定義幾何元素相交模塊.該模塊具有兩條直線相交,直線圓弧相交,兩圓弧相交,兩圓弧相切,直線圓弧相交,直線平面相交,直線球面相交,直線橢圓面相交,兩平面相交,三平面相交,直線圓柱相交,直線圓錐相交,直線一般二次曲面相交,直線自定義參數(shù)曲線相交,圓弧自定義參數(shù)曲線相交 ,圓弧自定義參數(shù)民線相交,兩直線間圓角過度,直線圓弧間圓角過度,兩圓弧間圓角過度,直線自定義參數(shù)曲線間圓角過度,圓弧自定義參數(shù)曲線間圓角過度.點位和輔助機能模塊.該模塊具有鉆孔,攻螺,鏜孔,組孔加工,精加工等點位編程功能,同時還有程序名,平面選擇,容差,刀偏,刀補,換刀,進給,轉(zhuǎn)速,嘛軸停轉(zhuǎn),冷卻,取參數(shù),程序

36、結(jié)束等輔助功能. 自定義函數(shù)模塊.該模塊允許用戶以表達式的形式輸入數(shù)值和幾何參數(shù),可對用戶任意定義的參數(shù)曲線編程,大大擴展了系統(tǒng)的編程功能力. 自由曲線編程模塊.該模塊提從了按點列或給出位矢與切矢兩種類型方法描述的自由曲線的編程功能,并提供了自由,夾緊,與前段相切,與后段相切,閉合等不同端點條件. 空間解析曲面模塊.該模塊具有對球面,圓柱面,圓錐面,圓環(huán)面,螺旋面以及由任意平面曲線繞任意軸線旋轉(zhuǎn)構(gòu)成同面的編程功能. 自由曲面模塊.該模塊具有對點陣描述的曲面按coons曲面,fergson曲面插值功能,同時對廣泛應用生產(chǎn)中,以截面描述的曲面進行編程.9)刀位校驗模塊.該模塊涉及了多面體數(shù)控加工法

37、,自動校驗銑削加工時的刀具干涉問題,并就提高表面精度或切削效率分別給出最大切削半徑或深度.10)組合曲面模塊.該程序能將不賻面組合在一起,具有對復雜形體編程的功能.11)公用程序包.包括正切計算,行列式計算,求最大值,存取幾何元素,存取切削數(shù)據(jù),分區(qū)詞判別恨具偏置,高斯法解議程,追趕法解方程等子程序. 系統(tǒng)管理模塊 系統(tǒng)的硬,軟件資源由該模塊統(tǒng)一管理,調(diào)用.繪圖模塊 能使用戶在屏幕上快速繪圖,也容許用戶在繪圖儀上進一步繪圖校驗.該模塊能根據(jù)用戶需要繪制xoy,yoz,zoy面的視圖,中間正投影,二等測,三等測投影圖和一般透視投影圖.并具有局部放大功能,操作方便靈活.3.3 數(shù)控圖形編程方法數(shù)空

38、圖形編程方法是指使用人機交互設備( 鍵盤,鼠標器,數(shù)字化儀等),通過人機對話(功能菜單,文字命令等形式)方式將待加工零件的幾何尺寸等數(shù)據(jù)輸入計算機,并在顯示屏幕上顯示出圖形.然后,用戶可指點出走刀路線或走刀方式,在屏幕上即可顯示出走刀軌跡.再輸入切削參數(shù),輔助功能等工藝信息,經(jīng)計算機處理,輸出零件加工程序控制介質(zhì).也可將加工程序直接由計算機通過接口送入數(shù)控系統(tǒng).3.4計算機數(shù)控自動編程系統(tǒng)的刀位復雜的曲線面及帶多島坑的型腔零件的加工是數(shù)控自動編程系統(tǒng)的難點.對復雜零件進行編程時,首先確定其型面的數(shù)學模型,然后計算其刀位點及規(guī)劃走刀軌跡.處理自由不得曲線和曲面的數(shù)學方法很多,如三次參數(shù)樣條與孔斯

39、曲面法,bezier曲線與曲面,b樣條曲線與曲面以及非均勻有理b樣條(nurbs)方法等.非均勻有理b樣條(nurbs)法是國際上被認為最有發(fā)展前景的方法.1991年國際標準化驗組織(sio)正式頒布了關于工亞產(chǎn)品幾何定義的step國際標準,把nurbs方法作為定義產(chǎn)品形狀唯一數(shù)學方法.近年來,在功能強的數(shù)控編程系統(tǒng)及cad/cam系統(tǒng)中都擴充開發(fā)了nurbs的方法. 3.5數(shù)控加工仿真手工編程和自動編程產(chǎn)生的數(shù)控制代碼,在實際加工前,一般要進行試切,即用木材,石蠟等材料進行加工.如果發(fā)現(xiàn)錯誤,則對數(shù)控代碼進行修改,直至最終滿足要求為止.這種試切的方法不僅費時, 而且安全性也難以保證.為解決這

40、一問題,計算機數(shù)控加工仿真技術應運而秉.數(shù)控加工仿真是利及計算機圖形學的最新成果,采及動態(tài)的真實感圖形式,模擬數(shù)控加工廠全過程.通過數(shù)控加工仿真軟件,能判別加工路徑是否合理,構(gòu)測刀具的碰撞,干涉,優(yōu)化加工參烽,降低材料消耗和生產(chǎn)成本,最大限度過地了揮數(shù)控設備的利用率.一個完整的數(shù)控加工廠仿真過程包括:(1)nc代碼的翻譯及檢查.將nc代碼翻譯為刀具的運動數(shù)據(jù).并對代碼中的確良語法錯誤進行檢查.(2)毛干涉及零件圖形的輸入和顯示;(3)刀真的定義及圖形顯示;(4)刀具運動及毛坯去屑的動態(tài)圖形顯示;(5)刀具碰撞及干涉檢查;(6)仿真結(jié)果報告,包括具體干涉位置及干涉量.數(shù)控加工過程的仿真的難點是動

41、態(tài)圖形生成和刀具干涉檢查.常用的方法有兩類.一是用毛坯體與刀具運動形成的包絡體進行布爾差運算.此種方法的幾何模型與實際加工過程相一致,但對實體造型技術要求很高,計算量大,較難應用于實時檢測和動態(tài)仿真.另一類算法是用象空間的消隱算法來完成實體布爾運算.該方法能實現(xiàn)動畫顯示,但由于原始數(shù)據(jù)算法是用象空間的消隱算法來完成實體布爾運算.該方法能實現(xiàn)動車顯示,但由于原始數(shù)據(jù)都已轉(zhuǎn)化為象素值,所以不能進行精確的檢測.下面半分車削仿真和銑削仿真詳細說明.3.5.1 車削仿真由于車削編程屬于二維編程,所以車削仿真也在二維進行.車削進一步檢查的方法是,計算出車床的運動部件(刀架,夾持器,刀板,滑架)沿運動軌跡所

42、掃過的區(qū)域,并將其與工件圖形及機床附件(卡盤,尾架,托架等)進行布爾減運算,從而判斷是否產(chǎn)生干涉.由于此種算法的全部運算都在二椎進行,所以不僅能以動畫形式模擬加工過程,而且能準確地計算出毛坯材料的基本建設除量和機床運動部件與工件,機床附件等干涉碰撞的具體數(shù)據(jù).3.5.2銑削仿真復雜零件銑削加工的圖形仿真和刀具干涉檢察院查在技術難度上遠遠超過車削加工.由于三維實體布爾運算對幾何造型技術要求很高,而且也難以滿足實時動畫顯示的要求,所以目前銑削仿真大多采用離散檢測算法.該算法的核心是將曲面按一定精度離散,然后在每個離散點處計算該點沿法矢到刀具包絡體的距離.通過判斷距離的大小與正負來檢測刀具的過切或漏

43、切,n為曲面檢測點處的法矢,s為檢測點到刀具體的法向距離.sgssm 則在誤差范圍內(nèi),s通過計算,得出曲面上各檢測點沿法矢到刀具包絡體的距離后,可判斷此時刀具的切削量和切削深度,從而選取合適的進給速度和主軸轉(zhuǎn)速.采用這種加工參數(shù)優(yōu)化方法,可比傳統(tǒng)的在整個加工過程中保持一個恒定的進給速度節(jié)省大量加工時間,同時,對于進給速度變化頻繁或變化幅度較大的刀具運動,還可建議用戶改變刀具軌跡,重新規(guī)劃走刀方式,使加工路徑沿曲率變化較小的方向.加工過程的動畫顯示是為了對加工過程有一個直觀,全面的了解.切削過程的圖形仿真技術與一般的真實感圖形生成算法完全相同,具體可采用z緩存方法,先計算刀具包絡體所對應的屏幕象

44、素的深度值和顏色灰度值,然后與毛坯體在該處的象素進行比較,得出最后 總 結(jié) 求實就是腳踏實地，求真務實，謙虛謹慎、介驕介躁、對知識的掌握要弄通弄懂，對技術的掌握要嚴守規(guī)范、嚴謹細致、精益求精。一個人的力量是有限的，團結(jié)合作的力量是無窮的，通過對各個項目的加工讓我明白：一粒沙雖小，但無數(shù)粒卻能匯成無限的沙漠；水滴雖小，卻你匯成遼闊的海洋；你的一個思想、一個方法，他的一個思想和方法，相互交流互換就有了兩個思想和方法，當今社會競爭日益激烈，而我們現(xiàn)在就應該學會與他人合作。勤奮就是要發(fā)奮努力、不畏艱難。唐代思想家韓愈有句名言：業(yè)精于勤，荒于嬉；行成于思，毀于隨。優(yōu)良的學業(yè)是辛勤汗水的結(jié)晶，成就只有通過

45、刻苦的學習和拼搏才能獲得。馬克思說過：“在科學上沒有平坦的大道，只有不畏勞苦沿著陡峭山路攀登的人，才有希望達到光輝的頂點。我們只有不斷的努力才可以報效祖國我衷心希望，我國科技界、產(chǎn)業(yè)界和教育界通力合作，把握好知識經(jīng)濟給我們帶來的難得機遇，迎接競爭全球化帶來的嚴峻挑戰(zhàn)我們只有不斷的 汲取知識才能為祖國 在本學校的學習我的道 了好多知識可以為21世紀使我國數(shù)控技術和產(chǎn)業(yè)走向世界的前列，使我國經(jīng)濟繼續(xù)保持強勁的發(fā)展勢頭而共同努力奮斗！在科學的道路上攀巖與創(chuàng)新是艱辛的但是我們也不能夠放棄只有不斷的努力才能夠為祖國做出自己的一點貢獻我將會全力以赴為 祖國的發(fā)展做點微不足道的貢獻。 致 謝本論文是在導師楊

46、紅朗的悉心指導下完成的。導師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。不僅使我樹立了遠大的學術目標、而且使我在專業(yè)知識方面進一步的掌握了跟多的知識與有了屬于自己的獨立思考與創(chuàng)新。基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在導師的指導下完成的，傾注了導師大量的心血。在此，謹向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！ 沒有導師的付出也就沒有這篇論文的問世我在此再次深深的感謝導師對我的幫助。 本論文的順利完成，離不開各位老師、同學和朋友的關心和幫助。沒有他們的幫

47、助和支持是沒有辦法完成我的論文同窗之間的友誼永遠長存！師生之間的關系將會永遠的再世間共存我們也將會永遠的珍惜。參考文獻1、張灶法 等.mastercam實用教程m.北京:清華大學出版社,2006.2、王愛玲等，現(xiàn)代數(shù)控原理及控制系統(tǒng)，國防工業(yè)出版社，2002年版。3、白恩遠等，現(xiàn)代數(shù)控機床伺服及檢測技術，國防工業(yè)出版社，2005年版。 4、任建平等，現(xiàn)代數(shù)控機床故障診斷及維修，國防工業(yè)出版社，2005年版5、王愛玲等，現(xiàn)代數(shù)控機床實用操作技術，國防工業(yè)出版社，2005年版。6、周濟，周艷紅。數(shù)控加工技術。國防工業(yè)出版社，2003，97、艾興等。 高速切削加工技術。國防工業(yè)出版社，2004，58

48、、謬效果。數(shù)控技術。湖北科學技術出版社，3003，7（9、周永俊。mastercam銑削/車削應用指南。清化大學出版社，2002，410、于春生。數(shù)控機床編程及應用。高等教育出版社，2003，5 11、胡友樹。數(shù)控車床編程、操作及實訓。合肥工業(yè)大學出版社，2005，812、黃道業(yè)。數(shù)控銑床（加工中心）編程、操作及實訓。合肥工業(yè)大學出版社，2005，13、鄭盛新。數(shù)控機床與編程加工習題集，合肥工業(yè)大學出版社，2005，814、茍琪.mastercam五軸加工方法m.北京:機械工業(yè)出版社,2005. 15、李云龍 曹巖.mastercam9.1數(shù)控加工實例精解m.北京:機械工業(yè)出版社,2004.

49、16、李軍.精通pro/eengineer中文野火版-模具設計編m.北京:中國青年出版社,2004.17、朱征 郭志全.模具cadcam的現(xiàn)狀和發(fā)展j.機械研究與應用,2003,16(2):1-2. 付：外文翻譯 電火花加工 電火花加工法對加工超韌性的導電材料（如新的太空合金）特別有價值。這些金屬很難用常規(guī)方法加工，用常規(guī)的切削刀具不可能加工極其復雜的形狀，電火花加工使之變得相對簡單了。在金屬切削工業(yè)中，這種加工方法正不斷尋找新的應用領域。塑料工業(yè)已廣泛使用這種方法，如在鋼制模具上加工幾乎是任何形狀的模腔。 電火花加工法是一種受控制的金屬切削技術，它使用電火花切除（侵蝕）工件上的多余金屬，工件

50、在切削后的形狀與刀具（電極）相反。切削刀具用導電材料（通常是碳）制造。電極形狀與所需型腔想匹配。工件與電極都浸在不導電的液體里，這種液體通常是輕潤滑油。它應當是點的不良導體或絕緣體。 用伺服機構(gòu)是電極和工件間的保持0.00050.001英寸（0.010.02mm）的間隙，以阻止他們相互接觸。頻率為20000hz左右的低電壓大電流的直流電加到電極上，這些電脈沖引起火花，跳過電極與工件的見的不導電的液體間隙。在火花沖擊的局部區(qū)域，產(chǎn)生了大量的熱量，金屬融化了，從工件表面噴出融化金屬的小粒子。不斷循環(huán)著的不導電的液體，將侵蝕下來的金屬粒子帶走，同時也有助于驅(qū)散火花產(chǎn)生的熱量。 在最近幾年，電火花加工

51、的主要進步是降低了它加工后的表面粗糙度。用低的金屬切除率時，表面粗糙度可達24vin.(0.050.10vin)。用高的金屬切除率如高達15in3/h(245.8cm3/h)時，表面粗糙度為1000vin.(25vm)。 需要的表面粗糙度的類型，決定了能使用的安培數(shù),電容,頻率和電壓值?？焖偾谐饘伲ù智邢鳎r，用大電流,低頻率,高電容和最小的間隙電壓。緩慢切除金屬（精切削）和需獲得高的表面光潔度時，用小電流,高頻率,低電容和最高的間隙電壓。 與常規(guī)機加工方法相比，電火花加工有許多優(yōu)點。 1 . 不論硬度高低，只要是導電材料都能對其進行切削。對用常規(guī)方法極難切削的硬質(zhì)合金和超韌性的太空合金，電火化加工特別有價值。 2 . 工件可在淬火狀態(tài)下加工，因克服了由淬火引起的變形問題。 3 . 很容易將斷在工件中的絲錐和鉆頭除。 4 . 由于刀具（電極）從未與工件接觸過，故工件中不會產(chǎn)生應力。 5 . 加工出的