(數(shù)控加工)數(shù)控手工編程的方法及步驟精編

1、（數(shù)控加工）數(shù)控手工編程的方法及步驟20XX年XX月多年的企業(yè)咨詢豉問經(jīng)驗(yàn).經(jīng)過實(shí)戰(zhàn)驗(yàn)證可以落地機(jī)行的卓越管理方案，值得您下載擁有數(shù)控手工編程的方法及步驟 數(shù)控編程的主要內(nèi)容有： 分析零件圖樣確定工藝過程、 數(shù)值計(jì)算、 編寫加工程序、校對(duì)程序及首件試切。編程的具體步驟說明如下：1 分析圖樣、確定工藝過程在數(shù)控機(jī)床上加工零件，工藝人員拿到的原始資料是零件圖。根據(jù)零件圖，能夠?qū)α慵男螤?、尺寸精度、表面粗糙度、工件材料、毛坯種類和熱處理狀況等進(jìn)行分析，然后選擇機(jī)床、刀具，確定定位夾緊裝置、加工方法、加工順序及切削用量的大小。在確定工藝過程中，應(yīng)充分考慮所用數(shù)控機(jī)床的指令功能，充分發(fā)揮機(jī)床的效能，做

2、到加工路線合理、走刀次數(shù)少和加工工時(shí)短等。此外，仍應(yīng)填寫有關(guān)的工藝技術(shù)文件，如數(shù)控加工工序卡片、數(shù)控刀具卡片、走刀路線圖等。2 計(jì)算刀具軌跡的坐標(biāo)值根據(jù)零件圖的幾何尺寸及設(shè)定的編程坐標(biāo)系，計(jì)算出刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡，得到全部刀位數(shù)據(jù)。壹般數(shù)控系統(tǒng)具有直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)的功能，對(duì)于形狀比較簡(jiǎn)單的平面形零件（如直線和圓弧組成的零件）的輪廓加工，只需要計(jì)算出幾何元素的起點(diǎn)、終點(diǎn)、圓弧的圓心（或圓弧的半徑） 、倆幾何元素的交點(diǎn)或切點(diǎn)的坐標(biāo)值。如果數(shù)控系統(tǒng)無刀具補(bǔ)償功能，則要計(jì)算刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡坐標(biāo)值。對(duì)于形狀復(fù)雜的零件（如由非圓曲線、曲面組成的零件） ，需要用直線段（或圓弧段）逼近實(shí)際的曲線或曲面，根

3、據(jù)所要求的加工精度計(jì)算出其節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值。3 編寫零件加工程序根據(jù)加工路線計(jì)算出刀具運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)和已確定的工藝參數(shù)及輔助動(dòng)作，編程人員能夠按照所用數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的功能指令及程序段格式，逐段編寫出零件的加工程序。編寫時(shí)應(yīng)注意：第壹，程序書寫的規(guī)范性，應(yīng)便于表達(dá)和交流；第二，在對(duì)所用數(shù)控機(jī)床的性能和指令充分熟悉的基礎(chǔ)上，各指令使用的技巧、程序段編寫的技巧。4 將程序輸入數(shù)控機(jī)床將加工程序輸入數(shù)控機(jī)床的方式有：光電閱讀機(jī)、鍵盤、磁盤、磁帶、存儲(chǔ)卡、連接上級(jí)計(jì)算機(jī)的 DNC 接口及網(wǎng)絡(luò)等。目前常用的方法是通過鍵盤直接將加工程序輸入 （ MDI 方式） 到數(shù)控機(jī)床程序存儲(chǔ)器中或通過計(jì)算機(jī)和數(shù)控系統(tǒng)的通訊接口

4、將加工程序傳送到數(shù)控機(jī)床的程序存儲(chǔ)器中，由機(jī)床操作者根據(jù)零件加工需要進(jìn)行調(diào)用。當(dāng)下壹些新型數(shù)控機(jī)床已經(jīng)配置大容量存儲(chǔ)卡存儲(chǔ)加工程序，當(dāng)作數(shù)控機(jī)床程序存儲(chǔ)器使用，因此數(shù)控程序能夠事先存入存儲(chǔ)卡中。5 程序校驗(yàn)和首件試切數(shù)控程序必須經(jīng)過校驗(yàn)和試切才能正式加工。在有圖形模擬功能的數(shù)控機(jī)床上，能夠進(jìn)行圖形模擬加工，檢查刀具軌跡的正確性，對(duì)無此功能的數(shù)控機(jī)床可進(jìn)行空運(yùn)行檢驗(yàn)。 但這些方法只能檢驗(yàn)出刀具運(yùn)動(dòng)軌跡是否正確， 不能查出對(duì)刀誤差、由于刀具調(diào)整不當(dāng)或因某些計(jì)算誤差引起的加工誤差及零件的加工精度，所以有必要經(jīng)過零件加工的首件試切的這壹重要步驟。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有加工誤差或不符合圖紙要求時(shí)， 應(yīng)分析誤差產(chǎn)生的原

5、因， 以便修改加工程序或采取刀具尺寸補(bǔ)償?shù)却胧?，直到加工出合乎圖樣要求的零件為止。隨著數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展，可采用先進(jìn)的數(shù)控加工仿真方法對(duì)數(shù)控加工程序進(jìn)行校核。數(shù)控加工程序指令代碼在數(shù)控機(jī)床加工程序中， 我國(guó)和國(guó)際上都廣泛使用準(zhǔn)備功能G 指令、 輔助功能 M指令、 進(jìn)給功能 F 指令、 刀具功能 T 指令和主軸轉(zhuǎn)速功能S 指令等 5 種指令代碼來描述加工工藝過程和數(shù)控機(jī)床的各種運(yùn)動(dòng)特征。1 準(zhǔn)備功能字 G 。準(zhǔn)備功能字的地址符是G,又稱G功能或G指令。它是建立機(jī)床或控制數(shù)控系統(tǒng)工作方式的壹種命令，壹般用來規(guī)定刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡（即插補(bǔ)功能） 、機(jī)床坐標(biāo)系、坐標(biāo)平面、刀具補(bǔ)償和坐標(biāo)偏置等多種

6、加工操作，以及廠家自定義的多種固定循環(huán)指令和宏指令調(diào)用等。 它由地址符G 及其后的倆位數(shù)字或三位數(shù)字組成。壹個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的 G 代碼多少可衡量其功能的強(qiáng)弱。2 主軸轉(zhuǎn)速功能字S主軸轉(zhuǎn)速功能字的地址符是S,所以又稱S功能或S指令。它由主軸轉(zhuǎn)速地址符S 及數(shù)字組成，數(shù)字表示主軸轉(zhuǎn)數(shù)，其單位按系統(tǒng)說明書的規(guī)定。當(dāng)下壹般數(shù)控系統(tǒng)主軸已采用主軸控制單元，能使用直接指定方式，即可用地址符 S 的后續(xù)數(shù)字直接指定主軸轉(zhuǎn)數(shù)。例如，若要求 1200r/min ，則編程指令為 S1200 。3 進(jìn)給功能字 F進(jìn)給功能字的地址符是F,所以又稱F功能或F指令。它由進(jìn)給地址符F及數(shù)字組成，數(shù)字表示切削時(shí)所指定的刀具中心運(yùn)

7、動(dòng)的進(jìn)給速度。這個(gè)數(shù)字的單位取決于每個(gè)系統(tǒng)所采用的進(jìn)給速度的指定方式。當(dāng)下壹般數(shù)控系統(tǒng)都能使用直接指定方式，即可用地址符F 的后續(xù)數(shù)字直接指定進(jìn)給速度。對(duì)于車床系統(tǒng)，可分為每分鐘進(jìn)給和主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給倆種方式表示， 壹般分別用 G94 、 G95 規(guī)定；對(duì)于銑床系統(tǒng)，壹般只用每分鐘進(jìn)給方式表示。F 地址在螺紋切削程序段中仍常用來指定螺紋導(dǎo)程。4 刀具功能T刀具功能字的地址符是T,所以又稱T功能或T指令。它用以指定切削時(shí)使用的刀具的刀號(hào)及刀具自動(dòng)補(bǔ)償時(shí)編組號(hào)。其自動(dòng)補(bǔ)償?shù)膬?nèi)容有：刀具對(duì)刀后的刀位偏差、刀具長(zhǎng)度及刀具半徑補(bǔ)償。在編程中，其指令格式因數(shù)控系統(tǒng)不同而異，主要格式有以下倆種：(1) 采用T

8、指令編程由刀具功能地址符T 和數(shù)字組成。 T 后面的數(shù)字用來指定刀具號(hào)和刀具補(bǔ)償號(hào)。(2) 采用T、 D 指令編程使用 T 功能指令選擇刀具號(hào)，使用 D 功能選擇相關(guān)的刀具偏置量。5 輔助功能(簡(jiǎn)稱M 功能)輔助功能字的地址符是M ， 所以又稱 M 功能或 M 指令。 它由輔助功能地址符M和倆位數(shù)字組成，主要用于表示數(shù)控程序停止、主軸啟動(dòng)及順和逆、主軸停止、換刀、程序結(jié)束且返回、冷卻液開和關(guān)等功能的指令、各種進(jìn)給操作時(shí)的輔助動(dòng)作及其狀態(tài)。 輔助功能指令也有M00M99 ，共計(jì) 100 種， 我國(guó) JB/T3208 1999標(biāo)準(zhǔn)對(duì) M 指令的功能進(jìn)行了定義。需要說明的是，數(shù)控機(jī)床的指令在國(guó)際上有

9、很多標(biāo)準(zhǔn)，且不完全壹致。而隨著數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展、 不斷改進(jìn)和創(chuàng)新， 其系統(tǒng)功能更加強(qiáng)大和使用上會(huì)更加方便。在不同數(shù)控系統(tǒng)之間，功能指令字也會(huì)更加豐富，程序格式上的差異也會(huì)壹定存在。數(shù)控加工工藝機(jī)械加工工藝過程是指用材料去除方法改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量，使其成為達(dá)到設(shè)計(jì)要求的過程。數(shù)控機(jī)床的加工工藝和普通機(jī)床的加工工藝有許多相同之處，遵循的原則基本壹致。也有許多不同，最大的不同表當(dāng)下切削刀具軌跡的控制方式上。同時(shí)由于數(shù)控機(jī)床本身自動(dòng)化程度較高，設(shè)備費(fèi)用較高，因此數(shù)控機(jī)床加工相應(yīng)形成了自己的特點(diǎn)：1 數(shù)控加工的工藝內(nèi)容設(shè)計(jì)十分具體在使用通用機(jī)床加工時(shí)，許多具體的工藝問題，如工藝中各工步的劃

10、分和安排，刀具的幾何形狀，走刀路線及切削用量等，在很大程度上都是由操作工人根據(jù)自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣自行考慮和決定的，壹般無須工藝人員在設(shè)計(jì)工藝規(guī)程時(shí)進(jìn)行過多的規(guī)定。而在數(shù)控機(jī)床加工時(shí)，上述這些具體工藝問題，不僅成為數(shù)控工藝設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的內(nèi)容，而且仍必須做出正確的選擇且編入加工程序中。2 數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)非常嚴(yán)密數(shù)控機(jī)床雖然自動(dòng)化程度較高，但自適應(yīng)性差。它不能像通用機(jī)床加工時(shí)能夠根據(jù)加工過程中出現(xiàn)的問題比較靈活的適時(shí)的進(jìn)行人為的調(diào)整。即使現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床在自適應(yīng)調(diào)整方面作出了不少努力和改進(jìn)，但其自由程度也不大。比如，數(shù)控機(jī)床加工螺紋孔時(shí)，它不知道孔中是否已經(jīng)擠滿了切屑，是否需要退壹下刀，或先清理

11、壹下切屑再進(jìn)刀。所以，在數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)中，必須注意加工過程中的每壹個(gè)細(xì)節(jié)，計(jì)算和編程時(shí)，都要力求正確無誤。3 數(shù)控加工的操作程序化相當(dāng)嚴(yán)格由于數(shù)控加工自動(dòng)化程度高、可多軸聯(lián)動(dòng)，便于工序集中安排。但數(shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴，操作技術(shù)要求高，所加工的對(duì)象也都是壹些形狀比較復(fù)雜、價(jià)值也比較高的零件，稍有不慎損壞了零件或損壞了機(jī)床、刀具，都會(huì)造成較大損失。因此對(duì)數(shù)控機(jī)床加工操作的基本步驟的程序化要求相當(dāng)嚴(yán)格。從工藝設(shè)計(jì)-編寫程序- 校驗(yàn)程序-零件加工的每壹步都不能忽視，其中程序校驗(yàn)更是重要的壹環(huán)。在實(shí) 際工作中，由于壹個(gè)小數(shù)點(diǎn)或壹個(gè)符號(hào)的差錯(cuò)而釀成重大機(jī)床事故和質(zhì)量事故的例子也屢見不鮮。4 數(shù)控加工機(jī)床的

12、合理應(yīng)用根據(jù)數(shù)控加工的特點(diǎn)，正確選擇加工方法和加工對(duì)象，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床加工的優(yōu)點(diǎn)，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益是我們?cè)谶M(jìn)行工藝設(shè)計(jì)中必須考慮的壹個(gè)重要問題。數(shù)控加工工藝的應(yīng)用有很大的靈活性， 對(duì)同壹個(gè)加工內(nèi)容， 可能有多種工藝方案，必須針對(duì)具體問題進(jìn)行具體分析。壹方面，選擇加工方法和對(duì)象時(shí)要考慮到數(shù)控機(jī)床和系統(tǒng)的性能指標(biāo)，能夠?qū)崿F(xiàn)加工且能保證加工精度、滿足技術(shù)質(zhì)量要求；另壹方面，有時(shí)仍要在基本不改變工件原有性能的前提下，對(duì)其形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)等做壹些必要的、適應(yīng)數(shù)控機(jī)床加工的修改。壹種零件的加工工藝過程且不是固定不變的，零件加工過程要滿足零件圖樣的技術(shù)要求，同時(shí)又受到加工批量、設(shè)備條件、工藝水平等因素的

13、制約。從生產(chǎn)水平發(fā)展和數(shù)控加工技術(shù)水平提高的角度上來見，數(shù)控加工工藝的設(shè)計(jì)工作也是在不斷提高和改進(jìn)。近年來，隨著數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)的迅速發(fā)展，金屬切削加工理論也在不斷豐富和完善。例如數(shù)控高速加工技術(shù)的發(fā)展，就使得工藝路線設(shè)計(jì)理念發(fā)生了很大的變化。近二十年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ CAD ）和計(jì)算機(jī)輔助制造（ CAM ）逐漸走向成熟，受到工業(yè)界的高度重視。 CAD/CAM 集成系統(tǒng)是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域引起革命性變革的系統(tǒng)，它的應(yīng)用是現(xiàn)代制造業(yè)中能發(fā)揮最大效益的亮點(diǎn)之壹。自動(dòng)編程的概念采用計(jì)算機(jī)代替手工編制數(shù)控加工程序的過程稱為“計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程” ，也稱作計(jì)算機(jī)輔助編程，簡(jiǎn)稱“自

14、動(dòng)編程” 。它是利用通用計(jì)算機(jī)和相應(yīng)前置、后置處理軟件，對(duì)工件源程序或 CAD 圖形進(jìn)行處理，以得到加工程序的壹種方法。自動(dòng)編程是計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的壹個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域。根據(jù)編程信息的輸入和計(jì)算機(jī)對(duì)信息的處理方式不同，分為以自動(dòng)編程語言為基礎(chǔ)的自動(dòng)編程方法和以計(jì)算機(jī)繪圖為基礎(chǔ)的自動(dòng)編程方法。從自動(dòng)編程的發(fā)展歷史進(jìn)程來見，很早就發(fā)展了以自動(dòng)編程語言為基礎(chǔ)的自動(dòng)編程方法，以計(jì)算機(jī)繪圖為基礎(chǔ)的自動(dòng)編程方法則相對(duì)發(fā)展較晚，這主要是由于計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)發(fā)展相對(duì)落后。1 APT 系統(tǒng)最早出現(xiàn)的是APT 系統(tǒng)，使用 APT 系統(tǒng)，編程人員仍然要從事繁瑣的預(yù)編程工作。可是由于使用計(jì)算機(jī)代替程序編制人員完成了

15、繁瑣的數(shù)值計(jì)算工作，且省去了編寫程序清單的工作量，因此可將編制數(shù)控程序的效率提高數(shù)十倍。為了國(guó)際間的交流和使用的需要， ISO 組織在 APT 的基礎(chǔ)上制定了 ISO4342 85 數(shù)控語言標(biāo)準(zhǔn)，供各成員國(guó)參考使用。2 CAD/CAM 集成系統(tǒng)的數(shù)控編程目前 CAD/CAM 系統(tǒng)集成技術(shù)已經(jīng)很成熟，壹體化集成形式的 CAD/CAM 系統(tǒng)已成為數(shù)控加工自動(dòng)編程的主流，其大大減少了編程出錯(cuò)率，提高了編程效率和編程可靠性。通常對(duì)于簡(jiǎn)單的加工零件可壹次調(diào)試成功。自動(dòng)編程所用的零件圖， 是由設(shè)計(jì)者根據(jù)使用要求而設(shè)計(jì)的。 在 CAD/CAM 集成系統(tǒng)中，它可由 CAD 軟件產(chǎn)生，能夠采用人機(jī)交互方式對(duì)零件

16、的幾何模型進(jìn)行繪制、編輯和修改，從而得到零件的幾何模型，不需要數(shù)控編程者再次進(jìn)行幾何造型。 然后對(duì)機(jī)床和刀具進(jìn)行定義和選擇， 確定刀具相對(duì)于零件表面的運(yùn)動(dòng)方式、切削加工參數(shù)，便能生成刀具軌跡。 CAD/CAM 系統(tǒng)的自動(dòng)編程仍具有加工軌跡的仿真功能，以用于驗(yàn)證走刀軌跡和加工程序的正確性。使用這類軟件對(duì)加工程序的生成和修改都非常方便，大大提高了編程效率。對(duì)于大型的較為復(fù)雜的零件的編程時(shí)間， 大約為 APT 編程的幾分之壹， 經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。 當(dāng)下的自動(dòng)編程方法壹般是指 CAD/CAM 系統(tǒng)的自動(dòng)編程。狹義的 CAM 就是指這種自動(dòng)編程。自動(dòng)編程技術(shù)優(yōu)于手工編程，這是不容置疑的?？墒牵也坏扔谡f

17、凡是數(shù)控加工編程必選自動(dòng)編程。 數(shù)控編程方法的選擇， 必須考慮被加工零件形狀的復(fù)雜程度、數(shù)值計(jì)算的難度和工作量的大小、現(xiàn)有設(shè)備條件(計(jì)算機(jī)、編程系統(tǒng)等)以及時(shí)間和費(fèi)用等諸多因素。壹般說來，加工形狀簡(jiǎn)單的零件，例如點(diǎn)位加工或直線切削零件，用手工編程所需的時(shí)間和費(fèi)用和計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程所需的時(shí)間和費(fèi)用相差不大，這時(shí)采用手工編程比較合適。否則，不妨考慮選擇自動(dòng)編程。3 CAD/CAM 集成系統(tǒng)自動(dòng)編程的主要特點(diǎn)和手工編程相比，自動(dòng)編程具有以下主要特點(diǎn)：(1) 數(shù)學(xué)處理能力強(qiáng)對(duì)輪廓形狀不是由簡(jiǎn)單的直線、圓弧組成的復(fù)雜零件，特別是空間曲面零件，以及幾何要素雖不復(fù)雜，但程序量很大的零件，計(jì)算工作相當(dāng)繁瑣，采用

18、手工編制程序的方法是難以完成的。例如，對(duì)壹般二次曲線廓形，手工編程必須采取直線或圓弧逼近的方法，算出各節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值，其中列算式、解方程，雖說能借助計(jì)算器進(jìn)行計(jì)算，但工作量之大是難以想象的。而自動(dòng)編程借助于系統(tǒng)軟件強(qiáng)大的數(shù)學(xué)處理能力，計(jì)算機(jī)能自動(dòng)計(jì)算出加工該曲線的刀具軌跡，快速而又準(zhǔn)確。自動(dòng)編程系統(tǒng)仍能處理手工編程難以勝任的二次曲面和特殊曲面。(2) 快速、自動(dòng)生成數(shù)控程序?qū)Ψ菆A曲線的輪廓加工，手工編程即使解決了節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算，也往往因?yàn)楣?jié)點(diǎn)數(shù)過多，程序段很大而使編程工作又慢又容易出錯(cuò)。自動(dòng)編程的優(yōu)點(diǎn)之壹，就是在完成計(jì)算刀具運(yùn)動(dòng)軌跡之后，后置處理程序能在極短的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)生成數(shù)控加工程序，且該數(shù)控

19、加工程序不會(huì)出現(xiàn)語法錯(cuò)誤。當(dāng)然自動(dòng)生成數(shù)控加工程序的速度仍取決于計(jì)算機(jī)硬件的檔次，檔次越高，速度越快。(3) 后置處理程序靈活多變由于數(shù)控系統(tǒng)的指令形式不盡相同，機(jī)床的輔助功能也不壹樣，伺服系統(tǒng)的特性也有差別。因此，同壹個(gè)零件在不同的數(shù)控機(jī)床上加工，數(shù)控加工程序也應(yīng)該是不壹樣的。但在前置處理過程中，大量的數(shù)學(xué)處理，軌跡計(jì)算卻是壹致的。這就是說，前置處理能夠通用化，只要稍微改變壹下后置處理程序，就能自動(dòng)生成適用于不同數(shù)控機(jī)床的數(shù)控程序來。后置處理相比前置處理，工作量要小得多，程序簡(jiǎn)單得多， 因而它靈活多變。 對(duì)于不同的數(shù)控機(jī)床， 取用不同的后置處理程序，等于完成了壹個(gè)新的自動(dòng)編程系統(tǒng)，極大地?cái)U(kuò)展

20、了自動(dòng)編程系統(tǒng)的使用范圍。(4) 程序自檢、糾錯(cuò)能力強(qiáng)復(fù)雜零件的數(shù)控加工程序往往很長(zhǎng)， 要壹次編程成功， 不出壹點(diǎn)錯(cuò)誤是不現(xiàn)實(shí)的。手工編程時(shí)，可能出現(xiàn)書寫有錯(cuò)誤，算式有問題，也可能程序格式出錯(cuò)，靠人工檢查壹個(gè)個(gè)的錯(cuò)誤是困難的，費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。采用自動(dòng)編程，程序有錯(cuò)主要是原始數(shù)據(jù)不正確而導(dǎo)致刀具運(yùn)動(dòng)軌跡有誤，或刀具和工件干涉，或刀具和機(jī)床相撞，等等。自動(dòng)編程能夠通過系統(tǒng)先進(jìn)的、完善的診斷功能，在計(jì)算機(jī)屏幕上對(duì)數(shù)控加工程序進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，連續(xù)、逼真地顯示刀具加工軌跡和零件加工輪廓，發(fā)現(xiàn)問題能及時(shí)對(duì)數(shù)控加工程序中產(chǎn)生錯(cuò)誤的位置及類型進(jìn)行修改，快速又方便。當(dāng)下，往往在前置處理階段計(jì)算出刀具運(yùn)動(dòng)軌跡以后立即進(jìn)

21、行動(dòng)態(tài)模擬檢查，確定無誤以后再進(jìn)入后置處理階段，生成正確的數(shù)控加工程序來。(5) 便于實(shí)現(xiàn)和數(shù)控系統(tǒng)的通訊自動(dòng)編程系統(tǒng)能夠利用計(jì)算機(jī)和數(shù)控系統(tǒng)的通訊接口，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)間的通訊。自動(dòng)編程系統(tǒng)生成的數(shù)控加工程序，可直接輸入數(shù)控系統(tǒng)，控制數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工。如果數(shù)控程序很長(zhǎng)，而數(shù)控系統(tǒng)的程序存儲(chǔ)器容量有限，不足以壹次容納整個(gè)數(shù)控加工程序，編程系統(tǒng)能夠做到邊輸入，邊加工。自動(dòng)編程系統(tǒng)的通訊功能進(jìn)壹步提高了編程效率，縮短了生產(chǎn)周期。CAD/CAM 集成系統(tǒng)目前， 國(guó)內(nèi)外 CAD/CAM 集成系統(tǒng)軟件種類很多， 其軟件功能、 面向用戶的接口方式有所不同，所以編程的具體過程及編程過程中所使用的指

22、令也不盡相同。但從總體上講，其編程的基本原理及基本步驟大體上是壹樣的。20 世紀(jì) 90 年代中期以后， CAD/CAM 集成系統(tǒng)向集成化（ integration ） 、智能 化（intelligence ）、網(wǎng)絡(luò)化（network ）、且行化（concurrent ）和虛擬化（virtual ）方向迅速發(fā)展， 我國(guó)的數(shù)控加工編程同時(shí)經(jīng)歷了從手工編程到使用 CAD/CAM 集 成系統(tǒng)自動(dòng)編程的過程。 CAD/CAM 集成系統(tǒng)軟件是實(shí)現(xiàn)數(shù)控自動(dòng)編程必不可少的應(yīng)用軟件，目前，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上銷售比較成熟的這類軟件有十幾種，既有國(guó)外的也由國(guó)內(nèi)自主開發(fā)的，這些軟件在功能、價(jià)格、適用范圍等方面有很大差別。下

23、面列舉壹些典型的CAD/CAM 集成系統(tǒng)軟件：（1） 1 ） UG 系統(tǒng)UG 系統(tǒng)是美國(guó) UGS （UnigraphicsSolutions ） X 公司推出的軟件。它最早由美國(guó)麥道航空X 公司研制開發(fā)，從二維繪圖、數(shù)控加工編程、曲面造型等功能發(fā)展起來。經(jīng)過多年發(fā)展，該系統(tǒng)本身以復(fù)雜曲面造型和數(shù)控加工功能見長(zhǎng)，仍具有管理復(fù)雜產(chǎn)品裝配，進(jìn)行多種設(shè)計(jì)方案的對(duì)比分析和優(yōu)化等功能。其龐大的模塊群為企業(yè)提供了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品分析、加工裝配、檢驗(yàn)，到過程管理、虛擬運(yùn)作等全系列的技術(shù)支持。目前，該軟件在國(guó)際CAD/CAM/CAE 市場(chǎng)上占有較大的份額，是目前市場(chǎng)上數(shù)控加工編程能力最強(qiáng)的 CAD/CAM 集成

24、系統(tǒng)之壹。（2） ） Pro/Engineer 系統(tǒng)Pro/Engineer 是美國(guó) PTCX 公司研制和開發(fā)的軟件，它開創(chuàng)了三維CAD/CAM參數(shù)化的先河。該軟件具有基于特征、全參數(shù)、全相關(guān)和單壹數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)，可用于設(shè)計(jì)和加工復(fù)雜零件。另外，它仍具有零件裝配、機(jī)構(gòu)仿真、有限元分析、逆向工程、同步工程等功能。 Pro/Engineer 廣泛應(yīng)用于模具、工業(yè)設(shè)計(jì)、汽車、航天、玩具等行業(yè)，且在國(guó)際CAD/CAM/CAE 市場(chǎng)上占有較大的份額。（3） CATIA 系統(tǒng)CATIA 系統(tǒng)是 IBMX 公司推出的產(chǎn)品，是最早實(shí)現(xiàn)曲面造型的軟件，它開創(chuàng)了三維設(shè)計(jì)的新時(shí)代。它的出現(xiàn)，首次實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)完整描述產(chǎn)

25、品零件的主要信息，使 CAM 技術(shù)的開發(fā)有了現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)。目前， CATIA 系統(tǒng)已發(fā)展成從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品分析、加工、裝配和檢驗(yàn)，到過程管理、虛擬運(yùn)作等眾多功能的大型CAD/CAM/CAE 軟件。該系統(tǒng)主要編程功能和APT-IV/SS 相同，且在很多方面突破了 APT-IV/SS 的限制，有了較大的改進(jìn)。（4） CIMATRON 系統(tǒng)CIMATRON 系統(tǒng)是以色列 CimatronX 公司提供的 CAD/CAM 軟件，是較早在微機(jī)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)三維CAD/CAM 的全功能系統(tǒng)。它具有三維造型、生成工程圖、數(shù)控加工等功能， 具有各種通用和專用的數(shù)據(jù)接口及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（ PDM ） 功能。該軟件較早在我

26、國(guó)得到全面漢化，已積累了壹定的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。（5） MasterCAMMasterCAM 是由美國(guó)CNCsoftwareX 公司推出的基于 PC平臺(tái)上的CAD/CAM軟件，它具有很強(qiáng)的加工功能，尤其在對(duì)復(fù)雜曲面自動(dòng)生成加工代碼方面，具有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)。由于MasterCAM 主要針對(duì)數(shù)控加工，零件設(shè)計(jì)造型功能不強(qiáng)，但對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的要求不高，且操作靈活、易學(xué)易用、價(jià)格較低，受到中小企業(yè)的歡迎。（6） CAXA 制造工程師CAXA 制造工程師是由我國(guó)北航海爾軟件有限X 公司自主研制開發(fā)的基于微機(jī)平臺(tái)， 面向機(jī)械制造業(yè)的全中文三維CAD/CAM 軟件。 它采用原創(chuàng) Windows 菜單和交互方式，全中文界面

27、，便于輕松地學(xué)習(xí)和操作。它即具有線框造型、曲面造型和實(shí)體造型的設(shè)計(jì)功能， 較強(qiáng)的三維曲面擬合能力， 又具有生成25 軸的加工代碼的數(shù)控加工功能， 可用于加工具有復(fù)雜三維曲面的零件。 其特點(diǎn)是易學(xué)易用，價(jià)格較低，已在國(guó)內(nèi)眾多企業(yè)和大專院校得到廣泛的應(yīng)用。CAD/CAM 技術(shù)是科技領(lǐng)域中的前沿課題之壹，也是當(dāng)今的尖端技術(shù)一一集成化制造系統(tǒng)核心技術(shù)的基礎(chǔ)。它具有高智能、高效益、知識(shí)密集、更新速度快、綜合性強(qiáng)等特點(diǎn)。 近幾年來， 上述 CAD/CAM 系統(tǒng)的版本升級(jí)速度非常快， CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平已成為衡量壹個(gè)國(guó)家科技和工業(yè)現(xiàn)代水平的重要標(biāo)志之壹。1931 年德國(guó)物理學(xué)家薩羅蒙最早提出

28、了高速切削的理論。該理論提出：在常規(guī)切削速度范圍內(nèi)，切削溫度隨著切削速度的提高而升高，但切削速度提高到壹定值后， 切削溫度不但不會(huì)升高反而會(huì)降低， 且該切削速度和工件材料的種類有關(guān)。對(duì)于每壹種工件材料都存在壹個(gè)速度范圍， 在該速度范圍內(nèi)， 由于切削溫度過高，刀具材料無法承受，切削加工不可能進(jìn)行，要是能越過這個(gè)速度范圍，高速切削將成為可能，從而大幅度地提高生產(chǎn)效率。高速切削加工技術(shù)自 20 世紀(jì) 60 年代起， 人們對(duì)高速加工的機(jī)理研究和應(yīng)用方面做了許多探索。 高速切削加工技術(shù)歷經(jīng)了理論探索、 應(yīng)用探索、 初步應(yīng)用和較成熟應(yīng)用等四個(gè)階段。近幾年隨著高強(qiáng)度、高熔點(diǎn)、高耐磨性刀具材料的推出和超高速電

29、主軸的成功應(yīng)用，為高速切削加工技術(shù)的推廣創(chuàng)造了條件。它以高效率、高精度和高表面質(zhì)量為基本特征，在汽車工業(yè)、航空航天、模具制造和儀器儀表等行業(yè)中獲得越來越廣泛的使用，且以取得了重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。有資料統(tǒng)計(jì)，高速切削加工和常規(guī)切削加工相比： 加工時(shí)間可減少約60% ， 切削速度是常規(guī)切削速度的 510 倍，材料去除率提高35 倍，刀具耐用度提高 70% 。目前高速切削加工技術(shù)逐步在制造業(yè)推廣應(yīng)用，但要給高速切削下壹個(gè)確切的定義仍比較困難，高速切削加工的切削速度范圍較難給出。高速切削加工是壹個(gè)相對(duì)的概念，它和加工材料、加工方式、刀具、切削參數(shù)等有很大的關(guān)系。高速切削加工的優(yōu)勢(shì)高速切削加工之所以得到

30、制造業(yè)越來越廣泛的應(yīng)用，是因?yàn)樗鄬?duì)于傳統(tǒng)加工方式具有顯著的優(yōu)越性，具體說來有以下特點(diǎn)：1 提高生產(chǎn)率高速切削加工中主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度的提高，能夠提高材料的去除率。和傳統(tǒng)加工技術(shù)相比，高速切削加工主軸轉(zhuǎn)速高，切削進(jìn)給速度高，切削量小，但在單位時(shí)間內(nèi)的材料切除量卻增加了數(shù)倍。同時(shí)，高速切削加工可加工淬硬零件，許多零件壹次裝夾可完成粗、半精和精加工等全部工序，對(duì)復(fù)雜型面加工也能夠直接達(dá)到零件表面質(zhì)量要求，進(jìn)而大大提高加工生產(chǎn)率。2 改善加工精度和表面質(zhì)量高速切削加工的精度很高。高速切削加工機(jī)床必須具備高剛性和高精度等性能，同時(shí)由于切削力低，工件熱變形小，切削深度小，而進(jìn)給速度較快，加工表面粗糙度很

31、小，切削鋁合金時(shí)可達(dá)Ra0.40.6 ，切削鋼件時(shí)可達(dá)Ra0.20.4 。3 減少切削產(chǎn)生的熱量在高速切削加工中，切削過程產(chǎn)生的熱量大部分被切屑帶走，而不是傳到工件中去，因此，工件溫升低，熱變形、熱膨脹小，能夠有效的減少工件的熱變形。4 減小切削力由于高速切削采用較淺的切削深度和較窄的切削寬度，因此和常規(guī)切削相比切削力可至少減小 30% 之上。 這對(duì)于加工剛性較差的零件來說可減少加工變形， 使壹些薄壁類精細(xì)零件的切削加工成為可能。5 部分代替某些工藝常規(guī)切削加工不能加工淬火后的材料，淬火變形必須進(jìn)行人工修整或通過放電加工解決。高速切削加工則能夠直接加工淬火后的材料，在很多情況下可完全省去電火花

32、加工、手工磨削等工序，消除了放電加工所帶來的表面硬化問題，減少或免除了人工光整加工，縮短工藝路線。高速切削加工實(shí)現(xiàn)的要求高速切削加工主要由倆個(gè)特點(diǎn)：壹是主軸轉(zhuǎn)速較高，壹般情況下主軸轉(zhuǎn)速在1000060000r/min ;二是高速進(jìn)給，進(jìn)給速度壹股在每分鐘幾米甚至幾十米之上。 由于進(jìn)給速度很大， 機(jī)床主軸的慣性就成為高速加工時(shí)最不能忽視的要素，在機(jī)床和控制系統(tǒng)的選配過程中都要予以充分的考慮，否則，使用不當(dāng)不僅會(huì)縮短設(shè)備的使用壽命，而且會(huì)影響加工質(zhì)量。因此，高速切削加工技術(shù)對(duì)機(jī)床、刀具、控制系統(tǒng)、編程、工藝流程、設(shè)計(jì)系統(tǒng)等都提出了更高的要求，所以不能沿用老壹套數(shù)控加工的思路。1 高速加工對(duì)機(jī)床的要

33、求由于高速加工的特點(diǎn)，高速加工機(jī)床必須滿足以下幾個(gè)條件：首先，機(jī)床的功率必須足夠大，以滿足在加工時(shí)對(duì)機(jī)床功率速度變化的需求；其次，是必須配給結(jié)構(gòu)緊湊的高速主軸，高速進(jìn)給絲杠；再次，機(jī)床必須配備實(shí)心的臺(tái)架、剛性的龍門框架且基體材料應(yīng)對(duì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)振動(dòng)衰減作用較大，這種結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)振動(dòng)衰減作用可有效消除加工中的振動(dòng)，提高機(jī)床的穩(wěn)定性；最后，是對(duì)伺服電機(jī)的要求，采用直接驅(qū)動(dòng)的線性馬達(dá)可提高加工質(zhì)量且極大簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，而且很容易達(dá)到高的線速度且能提供恒定的速率，使速度的變化不超過0.01% ，從而使工件獲得最佳的表面質(zhì)量和更長(zhǎng)的刀具壽命。2 高速加工對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的要求對(duì)于高速切削加工的數(shù)控系統(tǒng)，必須有高

34、速、高精度的插補(bǔ)系統(tǒng)、快速響應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)和高精度的伺服系統(tǒng)；必須具備程序預(yù)讀、轉(zhuǎn)角自動(dòng)減速、優(yōu)化插補(bǔ)、可適用于通用計(jì)算機(jī)平臺(tái)等功能。3 高速加工對(duì)主軸的要求由于主軸的轉(zhuǎn)速較高，為減少主軸的軸向竄動(dòng)和徑向圓跳動(dòng)，對(duì)主軸的結(jié)構(gòu)和軸承提出了較高的要求，整體制造法能夠極大的減少主軸在高速回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的誤差。通過選用高精度的軸承，可有效提高主軸的動(dòng)平衡性，從而減少工件的加工誤差。近年來，超高速電主軸制造技術(shù)的突破，對(duì)高速切削加工的應(yīng)用起到了重要的作用。4 高速加工對(duì)刀具的要求高速切削加工中刀具的選擇非常重要，選擇刀具主要從倆個(gè)方面考慮，壹是高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的刀具動(dòng)平衡狀態(tài)，另壹個(gè)是如何確保刀具的壽命。為保證高

35、速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下刀具能夠繞軸線穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，目前采用倆種辦法：壹是采用帶有動(dòng)平衡裝置的刀具，此類刀具在刀套里面安裝了機(jī)械滑塊或采用流體動(dòng)平衡設(shè)計(jì)；另壹種就是采用整體刀具， 刀套和刀體合為壹體， 以確保刀體和刀套安裝過程中間隙最小。從整體使用性能來見，整體刀具在這壹方面是最理想的。可是，由于刀套和刀體是壹體的，壹旦刀體報(bào)廢，刀套也就壹起報(bào)廢了，因此費(fèi)用較高。高速加工對(duì)刀具的總體要求是平衡、材料先進(jìn)、制造精度高、安全、易排屑和多用途。5 高速加工對(duì)切削參數(shù)的要求高速切削加工中，在主軸轉(zhuǎn)速壹定的情況下，首先要注意對(duì)切削深度的控制，包括刀具的軸向切削深度和刀具的徑向切削深度。切削深度的控制對(duì)于能否加工出壹個(gè)合

36、格零件以及延長(zhǎng)刀具的使用壽命起到非常關(guān)鍵的作用，因此應(yīng)保持穩(wěn)定的切深和比較小波動(dòng)范圍的切寬。壹般情況下，高速加工的切削參數(shù)宜采用更高的切削速度，精加工時(shí)更少的加工余量，更密的刀位軌跡及更小的切深，以求得到高精度和降低零件表面的粗糙度值。6 高速加工對(duì)加工編程的要求為了避免高速加工過程中機(jī)床慣性的影響，理論上只要在切削過程中不改變進(jìn)給方向就能夠了，可是實(shí)際上這是不可能實(shí)現(xiàn)的，改變進(jìn)給方向不可避免的經(jīng)常使用，這就給編寫加工程序出了壹個(gè)難題。因此，需要選擇合適的走刀方法來解決這壹問題，以生成安全、有效和精確的刀具路徑和理想的曲面精度。壹般是盡量在空走刀的時(shí)候換向，在改變進(jìn)給方向之前降低進(jìn)給速度。另外，只要有可能盡量保持切削條件的恒定性也是非常重要的。因?yàn)?，不同刀具載荷能夠引起刀具產(chǎn)生偏差，這會(huì)降低工件精度，曲面精度和刀具壽命。7 高速加工對(duì)CAM 軟件的