-自動編程(熊明)

1、長江大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計（2012屆）題 目 系（院） 數(shù)控模具系 專 業(yè) 數(shù)控技術(shù) 班 級 ZD904（班） 學(xué) 號 學(xué)生姓名 熊明 指導(dǎo)教師 管志強（數(shù)控指導(dǎo)老師） 上交日期 2012-4-20 目 錄摘要第一章 緒論······························

2、3;················2第二章 零件設(shè)計繪制 ·······························

3、3;·······52.1Mastercam9.1的概述······································52.2 零件圖繪

4、制的主要步驟···································5第三章 零件加工工藝分析和刀具路徑···········

5、···············103.1加工零件的圖形·································

6、········103.2加工零件的機床········································

7、·103.3零件的工藝分析和刀具選擇·······························113.3.1 工件材料·············&

8、#183;·······························113.3.2工藝設(shè)計················&#

9、183;····························113.3.3刀具選擇及參數(shù)設(shè)定··················

10、3;·················12第四章 程序編制·······························

11、··············214.1 Mastercam系統(tǒng)簡介·································

12、;······184.2 Mastercam執(zhí)行后的程序···································18附錄鉆孔加工中心的保養(yǎng)周期和操作規(guī)程··

13、······················27參考文獻(xiàn)···························

14、·························29致謝························&#

15、183;································30摘要數(shù)控機床是機、電、液、氣、光高度一體化的產(chǎn)品。要實現(xiàn)對機床的控制，需要用幾何信息描述刀具和工件間的相對運動以及用工藝信息來描述機床加工必須具備的一些工藝參數(shù)。例如：進給速度、主軸轉(zhuǎn)速、主軸正反轉(zhuǎn)、換刀

16、、冷卻液的開關(guān)等。這些信息按一定的格式形成加工文件(即正常說的數(shù)控加工程序)存放在信息載體上(如磁盤、穿孔紙帶、磁帶等)，然后由機床上的數(shù)控系統(tǒng)讀入(或直接通過數(shù)控系統(tǒng)的鍵盤輸入，或通過通信方式輸入)，通過對其譯碼，從而使機床動作和加工零件.現(xiàn)代數(shù)控機床是機電一體化的典型產(chǎn)品,是新一代生產(chǎn)技術(shù)、計算機集成制造系統(tǒng)等的技術(shù)基礎(chǔ)。數(shù)控加工中心是帶有刀庫和自動換刀裝置的數(shù)控機床。其特點是數(shù)控系統(tǒng)能控制機床自動地更換刀具，連續(xù)地對工件各加工表面自動進行鉆削、擴孔、鉸孔、鏜孔、攻絲、銑削等多種工序的加工，工序高度集中。加工中心是一種加工功能很強的數(shù)控機床，主要加工方式為銑削方式目前，加工中心的加工對象一

17、般主要適用于加工形狀復(fù)雜、工序多、精度要求高的工件。在數(shù)控加工中心上加工的絕大多數(shù)零件屬于平面類零件。平面類零件的特點是，各個加工單元面是平面，或可以展開成為平面，平面類零件是數(shù)控銑削加工對象中最簡單的一類，一般只須用3坐標(biāo)數(shù)控銑床的兩坐標(biāo)聯(lián)動就可以把它們加工出來。本文主要介紹了數(shù)控加工中心加工的特點，在鋼件上的應(yīng)用，加工平面類零件的加工工藝，程序編程。關(guān)鍵詞：數(shù)控加工中心，鋼件的加工工藝，MASTERCAM 第一章 緒論1.1數(shù)控加工中心的概述本文所采用的加工中心是小型加工中心，主要應(yīng)用在木工加工上。它具有以下功能優(yōu)勢：本款機型的各項機械、電器部件均為國際頂尖產(chǎn)品。如德國的真空系統(tǒng)及傳動系統(tǒng)

18、、日本的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，意大利原裝進口主軸。斗笠式自動換刀系統(tǒng)、刀庫容量10支，換刀時間僅需8秒。雙軌雙邊傳動機臺，屬重切削型加工機型。雷射光幕安全裝置，可提供加工時的安全防護。臺面真空吸附可分成三個不同真空區(qū)，以利一邊加工，另一邊可換料。整板加工不需再鋸切，即可上線切削，可省略模具的制作。 空程速度可達(dá)60米/分以上。本機適合多元化復(fù)雜性產(chǎn)品加工或多樣加工機型。較適合生產(chǎn)項目：櫥柜門、實木門、電腦桌、板式家俱等。1.2數(shù)控加工的特點數(shù)控加工與普通機床加工相比，在許多方面遵循基本一致的原則，在使用方法上也有很多相似之處。但由于數(shù)控機床本身自動化程度較高，設(shè)備費用高，設(shè)備功能強，使數(shù)控加工相應(yīng)形成

19、幾個特點。（1）自動化程度高在數(shù)控機床上加工零件時，除了手工裝卸工件外，全部加工過程都由機床自動完成。在柔性制造系統(tǒng)上，上下料、檢測、診斷、對刀、傳輸、管理等也都由機床自動完成，這樣減輕操作者的勞動強度，改善了勞動條件。（2）柔性加工程度高在數(shù)控機床上加工零件時，主要取決于加工程序。它與普通機床不同，不必制造更換許多工具、夾具等，一般不需要很復(fù)雜的工藝裝備，也不需要經(jīng)常重新調(diào)整機床就可以通過編程把形狀復(fù)雜和精度要求較高的工件加工出來。因此，能大大縮短產(chǎn)品研制周期，給產(chǎn)品的改型改進和產(chǎn)品研制開發(fā)提供了捷徑。（3）加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定數(shù)控機床本身具有很高的定位精度，機床的傳動系統(tǒng)與機床的結(jié)構(gòu)具

20、有很高的剛度和熱穩(wěn)定性。通常數(shù)控加工的尺寸精度在0.0050.01之間，目前最高的尺寸精度可達(dá)±0.0015。提高了同批零件尺寸的一致性，使產(chǎn)品質(zhì)量保持穩(wěn)定。 （4）生產(chǎn)效率高 在一次裝夾中能完成較多表面的加工，因此省去了劃線多次裝夾檢測等工序，另外數(shù)控機床可以達(dá)到較高的運動速度。提高了生產(chǎn)率。 （5）良好的經(jīng)濟效益改變數(shù)控機床加工對象時，只需重新編寫程序，不需要制造、更換工具和模具，更不需要更新機床，節(jié)省工藝裝備費用。又因為加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定、廢品率低，使生產(chǎn)成本下降、生產(chǎn)率提高，所以能夠獲得良好的經(jīng)濟效益1.3數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控車床的工藝和工序?qū)⒏訌?fù)合

21、化和集中化。即把各種工序（如車、銑、鉆等）都集中在一臺數(shù)控車床上來完成。  長期以來，我國的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據(jù)經(jīng)驗以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統(tǒng)進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環(huán)執(zhí)行機構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數(shù)，無法在現(xiàn)場環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機因素實時動態(tài)調(diào)整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機修正CAD/C

22、AM中的設(shè)定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見，傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，已不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過程，因此，對數(shù)控技術(shù)實行變革勢在必行。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。其中，數(shù)控機床的精確性和重復(fù)性成為用戶考慮最多的重要因素。機床向高速化方向發(fā)展，可充分發(fā)揮現(xiàn)代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質(zhì)量和精度。超高速加工技術(shù)對制造業(yè)實現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本生產(chǎn)有廣泛的適用性。依靠快速、準(zhǔn)確的數(shù)字量傳遞技術(shù)對高性能的機床執(zhí)行部件進行高精密度、高響應(yīng)速度的實

23、時處理，由于采用了新型刀具，車削和銑削的切削速度已達(dá)到5000米8000米/分以上；主軸轉(zhuǎn)數(shù)在30000轉(zhuǎn)/分(有的高達(dá)10萬轉(zhuǎn)/分)以上；工作臺的移動速度：（進給速度），在分辨率為1微米時，在100米/分（有的到200米/分）以上，在分辨率為0.1微米時，在24米/分以上；自動換刀速度在1秒以內(nèi)；小線段插補進給速度達(dá)到12米/分。根據(jù)高效率、大批量生產(chǎn)需求和電子驅(qū)動技術(shù)的飛速發(fā)展，高速直線電機的推廣應(yīng)用，開發(fā)出一批高速、高效的高速響應(yīng)的數(shù)控機床以滿足汽車、農(nóng)機等行業(yè)的需求。還由于新產(chǎn)品更新?lián)Q代周期加快，模具、航空、軍事等工業(yè)的加工零件不但復(fù)雜而且品種增多。從精密加工發(fā)展到超精密加工（特高精度

24、加工），是世界各工業(yè)強國致力發(fā)展的方向。其精度從微米級到亞微米級，乃至納米級（<10nm），其應(yīng)用范圍日趨廣泛。超精密加工主要包括超精密切削（車、銑）、超精密磨削、超精密研磨拋光以及超精密特種加工（三束加工及微細(xì)電火花加工、微細(xì)電解加工和各種復(fù)合加工等）。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對超精密加工技術(shù)不斷提出了新的要求。新材料及新零件的出現(xiàn)，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工藝，發(fā)展新型超精密加工機床，完善現(xiàn)代超精密加工技術(shù)，以適應(yīng)現(xiàn)代科技的發(fā)展。 第二章 零件設(shè)計繪制2.1Mastercam的概述Mastercam是美國CNC公司開發(fā)的基于PC平臺的CAD/CAM軟件。該軟件自1984年

25、間問世以來，就以強大的三維造型與加工功能聞名于世。根據(jù)國際CAD/CAM領(lǐng)域的權(quán)威調(diào)查公司CIMdata,Inc.的最新數(shù)據(jù)顯示，它的裝機量居世界第一。Mastercam軟件雖然不如工作站級軟件功能全及模塊多，但具有很大的靈活性。它對硬件的要求不高，且操作簡單，易學(xué)易懂，能使企業(yè)較快地創(chuàng)造效益。Mastercam9.1在以前版本的基礎(chǔ)上又增加了很多新的功能和模塊，它集二維繪圖、三維曲面設(shè)計、體素拼合、數(shù)控編程、刀具路徑模擬及真實感模擬等功能于一身。2.2 零件圖繪制的主要步驟所需加工的最終零件圖為因為編輯程序時只需要導(dǎo)入Mastercam圖形即可，所以，首先用Mastercam軟件繪制出所要加

26、工木板零件的二維圖形，主要步驟如下：雙擊圖標(biāo)，將Mastercam軟件打開，按F9快捷鍵建立坐標(biāo)系，選擇螢?zāi)灰暯菫楦┮?，?gòu)圖面為俯視,完成選擇。選擇次菜單中的“回主功能表”命令回主菜單。選擇“繪圖”|“矩形”|“一點”，在對話框輸入寬度為145，高度為80，選擇居中，按確定，定位在原點。再次選擇“回主功能表”命令回菜單。選擇“繪圖”|“下一頁”|“橢圓”，在對話框輸入X軸半徑為72.5，Y軸半徑為15，起始角度為0，終止角度為180.的橢圓，定位在矩形的線寬的“中點”上。再利用鏡像，選擇橢圓選擇“執(zhí)行”后選擇復(fù)制。在利用刪除把矩形的寬刪掉相關(guān)的繪圖命令（如圖所示)。選擇次菜單中的“回主功能表”

27、命令回主菜單。選擇“繪圖”|“圓弧”|“點半徑圓”輸入半徑為20，定位在（-45，0）。同理再繪制1個R110的圓。定位在（-45，0）。回菜單后選擇“繪圖”|“直線”|“極坐標(biāo)線”輸入坐標(biāo)（-45，0），角度為30，線長為100的直線。選擇“回主功能表”命令回主菜單。選擇“繪圖”|“圓弧”|“切弧”|“切兩物體”輸入半徑為27.17，選擇R20的圓弧和直線為圖素，選擇一切弧。同理繪制R110的圓弧與直線為圖素，半徑為10的切弧。在利用“修剪延伸”|“三個物體”對圓弧進行修剪，選擇所要的圖形。對修剪后的圖形進行鏡像。選擇次菜單中的“回主功能表”命令回主菜單。選擇“轉(zhuǎn)換”|“串聯(lián)補正”|“串聯(lián)”

28、選擇繪制的圖形|“執(zhí)行”距離改為0.92. （如圖所示)。選擇次菜單中的“回主功能表”命令回主菜單?；夭藛魏筮x擇“繪圖”|“直線”|“極坐標(biāo)線”輸入坐標(biāo)（-30，0），角度為70，線長為80的輔助線。同理繪制角度為110的輔助線。選擇“回主功能表”命令回主菜單。在（-30，0）繪制R42的輔助圓。在輔助線的交點處繪制2個R5.5的圓，利用切弧繪制R47.5和R36.5的切弧，圖素為兩個R5.5的圓，再進行修剪，對修剪后的圖形進行鏡像（如圖所示)。選擇次菜單中的“回主功能表”命令回主菜單?；夭藛魏筮x擇“繪圖”|“圓弧”|“點半徑圓”輸入半徑為10，定位在（-18，23）和（-18，-23）各一個

29、圓弧。做為攻螺紋的外徑。（如圖所示）選擇次菜單中的“回主功能表”命令回主菜單。選擇“繪圖”|“圓弧”|“點半徑圓”輸入半徑為13，定位在（32，0）。同理繪制半徑為25.58的圓，定位在（32，0）。（如圖所示） 到此，所需加工的零件Mastercam圖就繪制完畢。第三章 零件加工工藝分析和刀具路徑3.1加工零件的圖形注意一定要標(biāo)明零件中不同的圖層。3.2加工零件的機床工件為板類零件外輪廓的加工，平面加工量較大，還有孔的加工 所以要選擇數(shù)控加工中心加工這個零件主要是銑輪廓，鉆孔，故使用數(shù)控銑床亦可，一般的FANUC機床都可以加工該產(chǎn)品。3.3零件的工藝分析和刀具安裝3.3.1 工件材料加工薄壁

30、凸臺，橢圓型腔，通孔、鏜孔、螺紋孔，加工零件材料為45鋼。3.3.2工藝設(shè)計1、工藝分析（1）圖形結(jié)構(gòu)分析:如圖所示工件，外輪廓由圓弧組成，有2個M10 6H的通孔螺紋.內(nèi)輪廓由圓弧和直線組成，內(nèi)輪廓內(nèi)有鏜孔（2）毛坯余量分析:毛坯尺寸為150mmX120mmX26mm,（3）結(jié)構(gòu)工藝性分析數(shù)學(xué)模型無曲面重疊現(xiàn)象，曲面有異常的凸起和凹坑。2、工藝方案擬定通過查閱數(shù)控加工工藝教科書，得出各表面的加工方案如下：工件表面 25的銑刀銑外輪廓及中間異型的外輪廓 24的平刀銑型銑左邊對稱型腔及中間異型的型腔 9及3平刀銑型點中心鉆2*10的孔和25.5鏜孔的孔 4mm中心鉆鉆25.5的孔 23mm鉆頭鉆

31、10的孔 8.5mm鉆頭攻2個M10 6H的通孔螺紋 10mm右牙刀擴孔 14mm平刀鏜孔 25mm鏜刀3、零件加工工序分析數(shù)控加工工序分兩道：第一道工序：銑平面。第二道工序：銑削加工外輪廓。第三道工序：銑削加工型腔。第四道工序：點中心。第五道工序：攻螺紋。第六道工序：擴孔。第七道工序：鏜孔。4、定位元件的選擇根據(jù)工件的加工要求，吸盤定位，比較合理?？梢钥闯龉ぜ挥泻穸取⑵矫娑群痛怪倍纫筝^高，并不需要限制工件的全部自由度，只要限制X，Y方向的旋轉(zhuǎn)和Z軸的移動，所以我們選擇不完全定位原理。板料底面約束工件Z軸移動X、Y軸旋轉(zhuǎn)三個自由度。X軸移動作為對刀自由度。綜上所述，定位元件我選擇了真空泵。

32、3.3.3刀具選擇根據(jù)加工要求，首先要設(shè)定工件，選擇次菜單中的“回主功能表”命令回主菜單，選擇“刀具路徑”|“工件設(shè)定”完成對話框設(shè)置，按確定。選擇“刀具路徑”|“面銑”|“執(zhí)行”，右擊選擇從刀庫里選刀，選擇25的平刀，選擇面銑加工參數(shù)。完成對話框的設(shè)置，按確定。選擇“刀具路徑”|“外型銑削”|“串聯(lián)”點擊橢圓外輪廓|“執(zhí)行”。右擊從刀庫里選刀。選擇24的平刀，選擇外型銑削參數(shù)，完成對話框的設(shè)置，按確定。實體切削驗證為：選擇“刀具路徑”|“外型銑削”|“串聯(lián)”點擊中間薄壁的外輪廓|“執(zhí)行”。右擊從刀庫里選刀。選擇24的平刀，選擇外型銑削參數(shù)，完成對話框的設(shè)置，按確定。實體切削驗證為：選擇“刀具

33、路徑”|“挖槽”|“串聯(lián)”點擊左邊對稱的型腔|“執(zhí)行”。右擊從刀庫里選刀。選擇9的平刀，選擇外型銑削參數(shù)，粗切精修參數(shù)，完成對話框的設(shè)置，按確定。 實體切削驗證為： 選擇“刀具路徑”|“挖槽”|“串聯(lián)”點擊中間薄壁的內(nèi)輪廓和R13的圓|“執(zhí)行”右擊從刀庫里選刀。選擇3的平刀，選擇外型銑削參數(shù)，粗切精修參數(shù)，把深度改為-8，其余跟上述一樣。完成對話框的設(shè)置，按確定。實體切削驗證為：選擇“刀具路徑”|“鉆孔”選擇兩個M10的螺紋孔和25.58的鏜孔|“執(zhí)行”|“執(zhí)行”|右擊從刀庫里選刀。選擇4的中心鉆，選擇深孔鉆無啄鉆，完成對話框的設(shè)置，按確定。選擇“刀具路徑”|“鉆孔”選擇25.58的鏜孔|“執(zhí)

34、行”|“執(zhí)行”|右擊從刀庫里選刀。選擇23的麻花鉆，選擇深孔鉆無啄鉆，完成對話框的設(shè)置，按確定。選擇“刀具路徑”|“挖槽”|“串聯(lián)”點擊25.58的鏜孔|“執(zhí)行”。右擊從刀庫里選刀。選擇14的平刀，選擇外型銑削參數(shù)，粗切精修參數(shù)，完成對話框的設(shè)置， 選擇“刀具路徑”|“鉆孔”選擇25.58的鏜孔|“執(zhí)行”|“執(zhí)行”|右擊從刀庫里選刀。選擇25的搪桿，選擇深孔鉆無啄鉆，完成對話框的設(shè)置，按確定。 實體切削圖： 利用球頭刀銑削鏜孔上的曲面，實體切削圖最終為：這樣工件的走刀路徑全部設(shè)定完畢。第四章 程序編制4.1Mastercam系統(tǒng)簡介1.三維設(shè)計系統(tǒng)完整的曲線功能-可設(shè)計、編輯復(fù)雜的二維、三維空

35、間曲線。還能生成方程曲線。尺寸標(biāo)注、注釋等也很方便。強大的曲面功能-采用NURBS、PARAMETRICS等數(shù)學(xué)模型，有十多種生成曲面方法。還具有曲面修剪、曲面間等（變）半徑導(dǎo)圓角、導(dǎo)角、曲面偏置、延伸等編輯功能。嶄新的實體功能-以PARASOLID為核心，導(dǎo)圓角、抽殼、布爾運算、延伸、修剪等功能都很強?？煽康臄?shù)據(jù)交換功能，可轉(zhuǎn)換的格式包括-IGES、SAT（ACIS SOLIDS）、DXF、CADL、VDA、STL、DWG、ASCII。并可讀取Parasolid、HPGL、CATIA、PRO/E、STEP等格式的數(shù)據(jù)文件。2.銑床2D加工系統(tǒng)完整三維設(shè)計系統(tǒng)。外形銑削-外形可以是空間的任意曲

36、線。型腔加工-加工方式多達(dá)8種以上。提供清角及殘料加工功能。可斜線及螺旋式入刀、退刀。容許斜壁及不同高度、斜度的島嶼，可面銑島嶼。實體加工-在實體上自動確定加工外形參數(shù)。鉆孔、鏜孔、螺紋加工。可定義刀具庫、材料庫等?？蓪Φ毒呗窂阶鲌D形編輯，可對NC、NCI作修改、平移、旋轉(zhuǎn)、放大、縮小等編輯?？勺鰧嶓w切削模擬。支持4軸加工?？赏鞣NCNC控制器，DNC傳輸。3.銑床2.5D加工系統(tǒng)完整的三維繪圖系統(tǒng)。完整的銑床2D加工系統(tǒng)。刀具路徑可投影至斜面、圓錐面、球面及圓筒面。直紋曲面、掃描曲面、旋轉(zhuǎn)面加工方式。單一曲面的粗、精加工。具有程序過濾（Filter)功能。4.銑床3D加工系統(tǒng)完整三維設(shè)計系統(tǒng)

37、。完整的銑床2D、2.5D加工系統(tǒng)。多重曲面的粗加工及精加工。等高線加工。環(huán)繞等距加工。平行式加工。放射狀加工。插拉刀方式加工。投影加工。沿面加工。淺平面及陡斜面加工。 G01可過濾為G02、G03并可程式過濾更平穩(wěn)。 4軸、5軸加工-5軸側(cè)刃銑削、多曲面五軸端銑加工、5軸銑削曲面上的曲線、5軸鉆孔、4軸多曲面加工、沿曲面邊界五軸走刀。5.車床、銑床復(fù)合系統(tǒng)完整三維設(shè)計系統(tǒng)。精車、粗車、螺紋加工。徑向切槽加工。鉆孔、鏜孔。 C軸加工?？僧a(chǎn)生切削循環(huán)指令?？勺远x刀具庫及材料庫。自動計算刀具補正、過切偵測。 6.線切割、激光加工系統(tǒng) 4.2Mastercam輔助編程用Mastercam軟件編程的加工步驟選擇次菜單中的“回主功能表”命令回主菜單，選擇“刀具路徑”|“實體管理”彈出如圖所示的對話框，選擇執(zhí)行后處理。 完成選擇后的對話框設(shè)置：彈出對話框后將文件名該為“執(zhí)行后程序”，放到桌面后，選擇保存后自動出現(xiàn)程序如圖圖4.14 如果