數(shù)控加工程序設(shè)計-4446課件

1、數(shù)控加工程序設(shè)計第一步：8/7/20222第二步：8/7/20223第三步：8/7/20224（2）用彼此相切的圓弧 特點是逼近輪廓的相鄰各圓弧彼此是相切的，最大誤差等于編程允許誤差。若曲線上有四個點A、B、C、D，AD段曲線用兩個相切圓弧M、N逼近。兩圓弧的切點為G。最大誤差發(fā)生在B、C兩點8/7/202252.3.4 列表曲線的插值與擬合用列表點(離散點)描述的輪廓曲線需要兩次逼近(存在二次逼近誤差)；第一次要用數(shù)學(xué)方程式逼近列表曲線，第二次用插補功能直線或圓弧逼近列表函數(shù)是由離散點定義的曲線，各列表點稱為型值點。(1)牛頓插值法牛頓插值法，用通過各型值點的插值多項式來擬合各型面曲線，一般

2、選用插值多項式的前三項(拋物線)逼近精度已能滿足要求適用于型值點比較光順的情況8/7/20226（2）圓弧樣條（雙圓弧法）是用連續(xù)的圓弧逼近列表曲線，此方法具有“保凸”性，可應(yīng)用在曲率較大的情況，具有計算方法簡單以及可以直接用于圓弧插補的數(shù)控機床。雙圓弧法是通過連續(xù)四個型值點確定中間兩個型值點間的幾何元素和參數(shù)。8/7/202272.4 數(shù)控加工的工藝分析 編制出合理的、實用的加工程序，要求編程人員不僅要了解數(shù)控機床的工藝原理，確定合理的切削用量，正確選用刀具的夾緊方法，并熟悉檢測方法。數(shù)控機床編程員首先是一個好的工藝員。(1)對刀點和換刀點確定對刀點是刀具相對零件運動的起點，也是程序的起點。

3、對刀點選定后，便確定了機床坐標(biāo)系和零件坐標(biāo)系之間的相互位置關(guān)系。8/7/20228對刀點選擇的原則：為提高零件的加工精度，應(yīng)盡量選在零件的設(shè)計基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上；對刀點應(yīng)選在對刀方便的位置，便于觀察和檢測；對于建立了絕對坐標(biāo)系統(tǒng)的數(shù)控機床，最好選在坐標(biāo)系的原點上，或選在已知坐標(biāo)值的點上；在加工中心機床上，換刀點位置應(yīng)在工件的外部的合適位置，避免換刀時刀具與工件、夾具和機床相碰。 8/7/20229刀具在機床上的位置是由“刀位點”的位置來表示的。平頭立銑刀、端銑刀類刀具的刀位點在底面中心；鉆頭的刀位點為鉆尖；球頭銑刀的刀位點為球心；車刀和鏜刀類刀具的刀位點為刀尖。對刀時，應(yīng)使“刀位點”與“對刀點”

4、重合。8/7/202210對刀點不僅是程序的起點，往往也是程序的終點。因此在批量生產(chǎn)中，要考慮對刀點的重復(fù)定位精度。一般情況下，刀具在加工一段時間后或每次啟動機床時，都要進行一次刀具回機床原點或參考點的操作，以減少對刀點累積誤差的產(chǎn)生。加工過程中要進行換刀，編程時應(yīng)考慮不同工序間的換刀位置，換刀點應(yīng)設(shè)置在工件外合適的位置。8/7/202211(2)工件的裝夾方式數(shù)控機床加工時，應(yīng)合理選擇定位基準(zhǔn)和夾緊方式。定位方式應(yīng)具有較高的定位精度，盡量使零件能夠一次安裝，完成零件所有待加工面的加工。應(yīng)盡量采用通用夾具或組合夾具，必要時可以設(shè)計專用夾具。選擇夾具時要考慮數(shù)控機床加工的特點，保證夾具的坐標(biāo)方向

5、與機床的坐標(biāo)方向相對固定，同時要協(xié)調(diào)工件和機床坐標(biāo)系之間的尺寸關(guān)系。8/7/202212(3)加工工序的劃分采用工序集中的原則安排工序，即盡可能在一次裝夾中就能完成全部工序。工件的粗加工應(yīng)盡可能安排在普通機床上完成之后，再裝夾到數(shù)控機床上進行加工。加工工序劃分的原則如下：按粗、精加工劃分工序 按先面后孔劃分工序先基準(zhǔn)后其他按所用刀具劃分工序8/7/202213(4)刀具的選擇數(shù)控機床的刀具選擇應(yīng)考慮工件材質(zhì)、加工輪廓類型、機床允許的切削用量以及剛性和耐用度等因素。編程時，要規(guī)定刀具的結(jié)構(gòu)尺寸和調(diào)整尺寸。對自動換刀的數(shù)控機床，在刀具裝到機床上以前，要在機外(機內(nèi))預(yù)調(diào)裝置(如對刀儀對刀)中，根據(jù)

6、編程確定的參數(shù)，調(diào)整到規(guī)定的尺寸或測出精確的尺寸。在加工前，將刀具有關(guān)尺寸輸入到數(shù)控裝置。8/7/202214(5)加工路線的確定應(yīng)在保證零件加工精度和表面粗糙度前提下，充分發(fā)揮數(shù)控機床的效能。確定加工路線時應(yīng)考慮以下幾點：應(yīng)盡量減少進、退刀時間和其他輔助時間；在銑削零件輪廓時，要盡量采用順銑加工方式，以減小機床的顫振，降低零件的表面粗糙度，提高加工精度；選擇合理的進、退刀位置，盡量避免沿零件輪廓法向切人和進給中途停頓。進、退刀位置應(yīng)選在不重要的位置；加工路線一般是先加工外輪廓，再加工內(nèi)輪廓。8/7/202215(6)切削用量的確定切削用量是指主軸轉(zhuǎn)速、進給速度和切削深度。進給速度主要受工件的

7、加工精度、表面粗糙度和刀具、工件材料的影響，最大進給速度還受到機床剛度和進給系統(tǒng)性能的制約。加工精度、表面粗糙度要求高時，進給速度值應(yīng)取小一些。切削深度的確定：在系統(tǒng)剛度允許的情況下，盡量選擇切削深度等于加工余量，以減少加工次數(shù)、提高加工效率。對加工精度和表面粗糙度質(zhì)量要求較高的工件，應(yīng)留出精加工余量。8/7/2022162.5 數(shù)控自動編程對形狀復(fù)雜的零件或空間曲面零件，計算非常復(fù)雜繁瑣，在許多情況下用手工編程幾乎是不可能。在數(shù)控機床出現(xiàn)不久，人們就開始了對自動編程方法的研究?，F(xiàn)在國際上流行的數(shù)控自動編程語言有上百種，其中最有代表性的當(dāng)屆美國麻省理工學(xué)院在1955年研制的自動編程系統(tǒng)，奠定了

8、APT語言自動編程的基礎(chǔ)。目前應(yīng)用較多的自動編程系統(tǒng)，一種是語言式自動編程系統(tǒng)，另一種式圖形交互式自動8/7/202217MIT于1958年又開發(fā)出用于平面曲線加工的自動編程APT，1962年研究成功用于2-5軸坐標(biāo)立體曲面的自動編程APT，1970年研究成功用于自由曲面加工的APT。世界其他一些國家也相繼開發(fā)和研究了自己的自動編程系統(tǒng)，如德國的EXAPT、法國的IFAPT、日本的FAFT和HAPT、意大利的MODAPT、中國的SKC和ZCX等。1985年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織發(fā)布了NC機床自動編程語言標(biāo)準(zhǔn)(1SO 4342-1985) 。8/7/2022182.5.1 語言式自動編程的特點語言式自動

9、編程方法是編程人員根據(jù)工件的圖樣要求，分析其工藝特點，以源程序形式表達出加工的全部內(nèi)容。然后再把這些內(nèi)容全部輸入到計算機中進行處理，制作出可以直接用于數(shù)控機床的數(shù)控加工程序。源程序是用數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的語言和語法編寫的，如APT語言等。8/7/202219源程序不能直接被數(shù)控機床所接受，必須經(jīng)過計算機的編譯并經(jīng)后置處理后，才能輸出數(shù)控加工程序給數(shù)控機床。 計算機對源程序的處理方式是編程人員必須一次性將編程信息全部向計算機交待清楚，計算機則對這些信息一次處理完畢，并馬上得到結(jié)果。8/7/202220語言式自動編程系統(tǒng)可分為兩類：一類是大而全的系統(tǒng)，如APT系統(tǒng)，其功能齊全，語言詞匯較多。其主信息處理

10、已通用化，后置處理相當(dāng)龐大和完善，它對計算機的配置要求較高。另一類是小而專的系統(tǒng)，如FAPT系統(tǒng)，其針對性強，使用成本低，可在小型計算機或微型計算機實現(xiàn)，便于在廣大的中小企業(yè)推廣使用。 8/7/2022218/7/2022228/7/202223 N01 工件號/1127 ；工件號1127； N02 機床/1，0.01 ；插補器代碼1，脈沖當(dāng)量0.01; N03 刀具直徑/10 ；銑刀直徑 10mm N04 允差/0.01 ；程序計算允差0.01 N05 P0=點/0,0,0 ；定義坐標(biāo)原點； N06 P1=點/65,30,0 ；定義點； N07 P2=點/240,30,0 ； N08 P3=

11、點/240,110,0 ； N09 P4=點/210,140,0 ； N10 P5=點/95,140,0 ； N11 P6=點/65,110,0 ； N12 P7=點/240,240,0 ； 8/7/202224 N13 P8點95,110,0 ； N14 L1線P1,P2 ；定義直線； N15 L2線P2,P3 ； N16 L3線P4，P5 ； N17 L4線P6，P1 ； N18 C1圓圓心,P7,半徑,30；定義圓； N19 C2圓圓心,P8,半徑,30； N20 起刀點0,0,10 ；銑刀端面中心位置； N21 進速l ；第一級速度； N22 法向走到,L1 ；起始點走到L1； N23

12、 進速2 ；換加工速度； N24 走增量0,0,-15 ；刀具切入深度15mm;8/7/202225 N25 向右/L1,L2 ；刀具向右拐沿L1走上L2； N26 向左/L2,C1 ；刀具向左拐沿L2走上C1； N27 向左/C1,L3 ；刀具向左拐沿C1走上上3； N28 向左/L3,C2 ；刀具向左拐沿L3走上C2； N29 向前/C2,L4 ；刀具切入并沿C2走上L4； N30 向前/L4,L1 ；刀具切出并沿L4走上L1； N31 進速/1 ；換第一級速度； N32 走增量/0,0,15 ；沿Z軸正方向移動15mm; N33 退刀點/0,0,10 ；回到起刀點； N34 停車 ； N

13、35 程序完 ；全部程序結(jié)束。8/7/202226語句的成分 JB語言的語句由字符串、無符號數(shù)、關(guān)鍵詞以及標(biāo)識符組成。 (1)字符 包括分隔符和運算符以及數(shù)字、字母 (2)無符號數(shù) 通常為十進制數(shù)。 (3)關(guān)鍵詞 例如點(POINT)、直線(LINE)、向右(GORGT)。 (4)標(biāo)識符 由l-6個字母和數(shù)字組成，并且以字母開頭。標(biāo)識符由編程人員自己確定，如上面的P1、C1、L1等，但是在一個源程序中不能重復(fù)使用。8/7/202227語句結(jié)構(gòu)每一條語句都有一定的格式，例如C1圓/圓心,P7,半徑,30； 整個語句由兩部分組成，用 斜杠“/”隔開，其左邊為主部，說明是何種語句，其中“Cl”是標(biāo)識

14、符，“圓”是關(guān)鍵詞，稱為主關(guān)鍵詞；右邊為附加說明，“圓心”、“半徑”是關(guān)鍵詞，稱為輔助關(guān)鍵詞，“P7”是已經(jīng)定義過標(biāo)識符(實例中“P7”被定義為一個“點”)，30是無符號數(shù)，各成分之間用逗號“，”隔開。8/7/202228幾何定義語句用于對點、直線、圓以及平面等幾何圖形下定義。表達式為：幾何名稱（標(biāo)識符）幾何類型/定義點定義語句：用直角坐標(biāo)定義點 定義：點、X,Y,Z 例：P1=點/55,40,50用已知直線相交定義點 用一條直線與一圓相交定義點用二圓相交定義點用給定極坐標(biāo)定義點圓心點的定義8/7/2022298/7/202230直線的定義過兩點定義一條直線過一點與另一直線平行定義一條直線過一

15、點與另一直線垂直定義一條直線過一點與另一圓相切定義一條直線過一點與另一直線成一定夾角定義一條直線用指定坐標(biāo)軸的截距與X軸的夾角定義一條直線 8/7/2022318/7/202232圓定義語句用圓心和半徑定義一個圓用圓心和圓與給定直線相切定義一個圓用圓心和圓上一點定義一個圓用圓上三點定義一個圓用圓心與給定圓相切定義一個圓用圓上兩點和半徑定義一個圓 8/7/2022338/7/202234運動語句運動語句描述工件加工過程中，刀具運動的順序和狀態(tài)，并生成刀具運動軌跡的數(shù)據(jù),供后置處理應(yīng)用。 運動語句包括點位控制、初始運動以及連續(xù)運動等語句。(1)點位控制語句 不需要特殊計算即可以使刀具到達運動的終點

16、，常用于起刀、落刀、抬刀、返回原點等場合。包括起刀點、走到點、走增量、退刀點等語句。起刀點語句 語法：起刀點(X坐標(biāo))，(Y坐標(biāo))，(Z坐標(biāo))； 或 起刀點(點標(biāo)識符)；8/7/202235 走到點語句 語法：走到點(X坐標(biāo))，(Y坐標(biāo))，(Z坐標(biāo))； 或 走到點(點標(biāo)識符)；走增量語句 語法：走增量(X坐標(biāo))，(Y坐標(biāo))，(Z坐標(biāo))；退刀語句 語法：退刀點(X坐標(biāo))，(Y坐標(biāo))，Z坐標(biāo))； 或 退刀點(點標(biāo)識符)； 8/7/202236(2)初始進給語句包括點向、法向語句。點向語句過P0、P1點的直線與檢查元的交點為P2，根據(jù)刀具與檢查元在P2點的接觸狀態(tài)，可以分為走到(To)、走上(ON)

17、和走過(PAST)三種情況。 語法：點向/ (點標(biāo)識符), (接觸區(qū)分詞), (檢查元)；8/7/202237法向進刀語句使刀具從當(dāng)前位置沿檢查元(曲線)的法線方向移動。刀具與檢查元的接觸狀態(tài)同樣可以分為走到（TO）、走上(ON)和走過(PAST)，如圖所示。語法：法向， 8/7/202238(3)連續(xù)運動語句 控制刀具走刀路線進行切削的語句。該語句表明刀具按何方向和沿什么軌跡運動，又運動到何位置停止。語法：，； 或 ，； 或 ，控制點，；方向指示詞表示本次運動相對前次運動的轉(zhuǎn)向，有向左(GOLFT)、向右 (GORGT)、向前(GOFWD)、向后 (GOBACK)、向上(GOUP)以及向下(

18、GODOWN) 。向左和向右是按前一運動的前進方向(圖中虛線所示方向)區(qū)分左右的；直線與圓相切時與前一運動同向為向前；與前一運動方向相反時為向后；沿刀具軸線方向(即Z方向)運動時，向“+Z”方向(刀具退出)為向上，“-Z”方向(刀具伸出)為向下 8/7/202239 導(dǎo)動元是本次運動的幾何要素名字，它表明本次運動時刀按怎樣的運動軌跡進行切削。檢查元是后一次運動的幾何要素名字，它表明刀沿導(dǎo)動元運動的終點位置。在連續(xù)切削時，導(dǎo)動元與檢查元總是遞代的，即本次切削的檢查元就是下次切削時的導(dǎo)動元。8/7/2022402.5.2 圖形交互自動編程是通過專用的計算機軟件來實現(xiàn)一種計算機輔助編程技術(shù)。通常以機

19、械設(shè)計計算機輔助設(shè)計軟件為基礎(chǔ)，利用CAD軟件的圖形編輯功能，將零件的幾何圖形繪制到計算機上，形成零件的圖形文件；然后再調(diào)用數(shù)控編程模塊，在計算機屏幕上指定被加工的部位，再輸入相應(yīng)的加工工藝參數(shù)，計算機便可自動進行必要的數(shù)學(xué)處理，并編制出數(shù)控加工程序，同時在計算機屏幕上動態(tài)顯示出刀具的加工軌跡。8/7/202241 （一）圖形交互自動編程的特點（1）該方法簡便、直觀、準(zhǔn)確、便于檢查的優(yōu)點。（2）和相應(yīng)的CAD軟件有機地連接在一起，有利于CAD/CAM一體化（3）整個過程都是交互進行的，這種方法簡單易學(xué)，在編程過程中可以隨時發(fā)現(xiàn)問題，并進行必要修改（4）編程過程中，圖形數(shù)據(jù)的提取、節(jié)點數(shù)據(jù)的計算

20、、程序的編制和輸出都是由計算機自動進行的。因此，編程速度快、效率高、準(zhǔn)確性高。（5）此類軟件通常在通用計算機上運行，不需要專用的編程機，所以非常便于普及和推廣。8/7/202242（1）零件圖樣及加工工藝分析（2）幾何造型 幾何造型就是利用圖形交互式自動編程軟件將零件被加工部位的幾何圖形準(zhǔn)確地繪制在計算機上。與此同時，計算機自動生成零件的圖形數(shù)據(jù)文件。（3）啟動數(shù)控加工編程功能選擇加工方法（4）選擇刀具并輸入刀具參數(shù)和切削用量； （二）圖形交互自動編程的步驟8/7/202243（5）刀位軌跡的計算及生成刀位軌跡大致可分為四種：點位加工刀位軌跡；平面輪廓加工軌跡；槽腔加工刀位軌跡；曲面加工刀位軌跡（6）后置處理由于各種機床使用的控制系統(tǒng)不同，所使用的數(shù)控指令文件的代碼及格式也有所不同。為了解決這個問題，通常設(shè)置一個后置處理文件。（7）程序輸出利用串行接口（如R232）將程序輸入到CNC系統(tǒng)中；對于特別大的程序可采用DNC 在線加工方式，即邊傳輸邊加工8/7/2022442.5.3 CAD/CAM軟件簡介 現(xiàn)在，工作站和微機平臺CAD/CAM軟件已經(jīng)占據(jù)主導(dǎo)地位，并且出現(xiàn)了一批比較優(yōu)秀、比較流行的商品化軟件。下面我們將分別介紹國內(nèi)外一些流行的軟件。 （一）國外軟件 (1)Unigraphics (2) SOLIDEDGE (3)