数控加工程序的编制1.pptx
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1、1 将零件的加工信息、加工顺序、零件轮廓轨迹尺寸、工艺参数(F(F、S S、T)T)及辅助动作(变速、换刀、冷却液启停、工件夹紧松开等)等,用规定的文字、数字、符号组成的代码按一定的格式编写加工程序单,并将程序单的信息变成控制介质的整个过程。第一节 概述 一、数控机床程序编制的内容及步骤 数控加工程序编制:从零件图纸到制成控制介质的全过程。(简称数控编成)第1页/共90页2数控编程的类型机内编程-指利用数控机床本身提供的交互功能进行编程;机外编程指脱离数控机床本身在其他设备上进行编程。第2页/共90页3手工编程-“手工”方式逐行输入控制代码会话编程-交互方式输入控制代码图形编程-图形方式输入控
2、制代码语音编程-以语音方式输入控制代码高级语言编程-通过高级语言方式输入控制代码 特点:适用于简单形体,且效率较低。机内编程的方式:第3页/共90页4l 手工编程l 计算机辅助APT编程l CAD/CAM编程 效率较高,普遍采用 机外编程处理能力不断增强 可以进行十分复杂形体的数控加工编程 机外编程方式第4页/共90页5 趋势:以图形交互为基础的与CAD集成的CAD/CAM系统为主的编程方法。CAD/CAM集成系统可以提供单一准确的产品几何模型,几何模型的产生和处理手段灵活、多样、方便,便于实现设计、制造一体化。第5页/共90页6 适用范围:几何形状不太复杂的零件。手工编程 整个编程过程由人工
3、完成。对编程人员的要求高(不仅要熟悉数控代码和编程规则,而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力)。基础数控编程的类型-按程序编制过程分自动编程手工编程第6页/共90页7自动编程 编程人员只要根据零件图纸的要求,按照某个自动编程系统的规定,将零件的加工信息用较简便的方式送入计算机,由计算机自动进行程序的编制,编程系统能自动打印出程序单和制备控制介质。第7页/共90页8 自动编程适用范围:形状复杂的零件虽不复杂但编程工作量很大的零件(如有数千个孔的零件)虽不复杂但计算工作量大的零件(如轮廓加工时,非圆曲线的计算)第8页/共90页9q据国外统计:用手工编程时,一个零件的编程时间与机床实际加工时
4、间之比,平均约为 30:1。数控机床不能开动的原因中,有2030%是由于加工程序不能及时编制出造成的。p结论:编程自动化是当今的趋势!其基础是手工编程。第9页/共90页10p 图纸工艺分析:这一步与普通机床加工零件时的工艺分析相同,即在对图纸进行工艺分析的基础上,选定机床、刀具与夹具;确定零件加工的工艺线路、工步顺序及切削用量等工艺参数。计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误错误修修改改二、手工编程的内容和步骤第10页/共90页11p 计算运动轨迹 根据零件图纸上尺寸及工艺线路的要求,在选定的坐标系内计算零件轮廓和刀具运动轨迹的坐标值,并且按NC机床的规定编程单
5、位(脉冲当量)换算为相应的数字量,以这些坐标值作为编程尺寸。计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误错误修修改改第11页/共90页12p 编制程序编制程序 根据制定的加工路线、切削用量、刀具号码、刀具补偿、辅助动作及刀具运动轨迹,按规定指令代码及程序格式,编写零件加工程序,并进行校核、检查上述两个步骤的错误。计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误错误修修改改第12页/共90页13p制备控制介质 将程序单上的内容,经转换记录在控制介质上,作为数控系统的输入信息,若程序较简单,也可直接通过键盘输入。计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制编制制
6、备控制介质校验和试切零件图纸错误错误修修改改第13页/共90页14p 程序的校验和试切 所制备的控制介质,必须经过进一步的校验和试切削,证明是正确无误,才能用于正式加工。如有错误,应分析错误产生的原因,进行相应的修改。计算运动轨迹图纸工艺分析程序编制编制制备控制介质校验和试切零件图纸错误错误修修改改第14页/共90页15常用的校验和试切方法:对于平面轮廓零件可在机床上用笔代替刀具、坐标纸代替工件进行空运转空运行绘图。对于空间曲面零件,可用蜡块、塑料、木料或价格低的材料作工件,进行试切,以此检查程序的正确性。第15页/共90页16在具有图形显示功能的机床上,用静态显示(机床不动)或动态显示(模拟
7、工件的加工过程)的方法,则更为方便。上述方法只能检查运动轨迹的正确性,不上述方法只能检查运动轨迹的正确性,不能判别工件的加工误差。能判别工件的加工误差。首件试切首件试切(在允许的条在允许的条件下件下)方法不仅可查出程序单和控制介质是否有方法不仅可查出程序单和控制介质是否有错,还可知道加工精度是否符合要求。错,还可知道加工精度是否符合要求。当发现错误时,应分析错误的性质,或修当发现错误时,应分析错误的性质,或修改程序单,或调整刀具补偿尺寸,直到符合图纸改程序单,或调整刀具补偿尺寸,直到符合图纸规定的精度要求为止。规定的精度要求为止。第16页/共90页17三、数控加工的工艺分析和数控加工方法三、数
8、控加工的工艺分析和数控加工方法三、数控加工的工艺分析和数控加工方法三、数控加工的工艺分析和数控加工方法1.1.数控加工的工艺分析数控加工的工艺分析 一般的机械加工(?)为基础,同时,须注意:p 对刀点的选择对刀点的选择p 加工路径的确定加工路径的确定p 编程误差编程误差 第17页/共90页18p 对刀点的选择对刀点的选择 对刀点对刀点:确定刀具与工件相对位置的点 对刀点可以是工件或夹具上的点,或者与它们相关的易于测量的点。对刀点确定之后,机床坐标系与工件坐标系的相对关系就确定了。(为什么?)(车床的机床原点:主轴回转中心线与卡盘后端面的交点)第18页/共90页19CR30R20R5020f刀具
9、运动轨迹工件轮廓XZ第19页/共90页20刀刀位位点点:用于确定刀具在机床坐标系中位置的刀具上的特定点。镗刀钻头立铣刀 端铣刀指状铣刀指状铣刀 球头铣刀球头铣刀车刀第20页/共90页21第21页/共90页22第22页/共90页23对刀:对刀:就是使“对刀点”与“刀位点”重合的操作。第23页/共90页24 选择对刀点的原则:选择对刀点的原则:选在零件的设计基准或工艺基准上,或与之相关的位置上。选在零件的设计基准或工艺基准上,或与之相关的位置上。选在对刀方便,便于测量的地方。选在对刀方便,便于测量的地方。选在便于坐标计算的地方选在便于坐标计算的地方 CR30R20R5020f刀具运动轨迹工件轮廓X
10、Z工件轮廓对刀点(孔中心为设计基准)第24页/共90页25 与对刀点关联的概念:起刀点起刀点 换刀点换刀点 含义?如何确定?含义?如何确定?刀具运动轨迹第25页/共90页26 加工线路的确定加工线路的确定 加工线路加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹次序。孔类加工孔类加工(钻孔、镗孔)原则:在满足精度要求的前提下,尽可能减少空行程:)(+-a(ab-n 个11ban+2=(蓝线长红线长b)+切入/出段+切入/出段=n第26页/共90页27车削或铣削:车削或铣削:原则:尽量采用切向切入/出,不用径向切入/出,以避免由于切入/出路线的不当降低零件的表面加工质量。切向切入切向切入径向切入径向切入第27
11、页/共90页28 空间曲面的加工空间曲面的加工:(c)(b)(a)考虑粗糙度 c)优于a)、b)第28页/共90页29加工线路选择的原则:加工线路选择的原则:q尽量缩短走刀路线,减少空走刀行程以提高生产率q保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。q保证零件的工艺要求。q利于简化数值计算,减少程序段的数目和程序编制的工作量。第29页/共90页30第一类第一类 -直接加工零件的过程中产生的误差。它是产生加工误差的主体,主要包括:l数控系统(包括伺服)的误差l整个工艺系统(机床刀具夹具毛坯)内部的各种因素对加工精度的影响。程序编制中的误差 第30页/共90页31第二类第二类编程时产生的误差,即用NCNC
12、系统具备的插补功能去逼近任意曲线时所产生的误差。程序编制中的误差 第31页/共90页32aa 算法误差(拟合误差):为用近似算法逼近零件轮廓时产生的误差(又称一次逼近误差)例如:用直线或圆弧去逼 近某曲线时 和用近似方程式去拟合列表曲线时的误差。b b计算误差:插补算出的线段与理论线段之间的误差,它与在计算时所取的字节长度有关。c c圆整误差:它是插补完成后,由于分辨率的限制,将其圆整而产生的误差。它与机床的分辨率有关。编程误差:第32页/共90页33三种误差的关系如图所示:原则:应小于零件精度的10%-20%XDYDcDbDaD 拟合误差计算误差圆整误差第33页/共90页342、数控加工方法
13、 平面孔系零件的加工方法:对这类孔的形位精度或尺寸精度要求较高的零件,采用数控钻床与镗床加工。第34页/共90页35旋转体类零件的加工方法 这类零件常用 数控车床 或 数控磨床 来加工,特别是在车削零件的毛坯多为棒料或锻坯,加工余量较大且不均匀,因此在编程中,粗车的加工线路是主要要考虑的问题。先用直线程序进行粗加工,再按零件轮廓进行精加工 可先按图中的方法进行14次粗加工,再精加工成形。43214第35页/共90页36陀罗仪转子的加工,若采用图(c)的方法,当处在轴向进刀时,切削力会陡增而且排屑不畅,极易引起崩刃。图(c)的方法,切削截面由大逐渐减小,排屑流畅,切削条件大为改善;由于没有单独的
14、轴向进刀,程序段数可减少一半,实践证明,此法行之有效。cC cC C 图C矩形走刀 图C矩形走刀第36页/共90页37平面轮廓零件的加工方法 常用NC铣床加工。为保证加工平滑,应增加切入和切出程序段,若平面轮廓为数控机床所不具备插补功能的曲线时,则应先采用NC机床所具备的插补线型(直线、圆弧)去逼近该零件的轮廓。第37页/共90页38 空间轮廓表面的加工方法:考虑因素:曲面形状;零件的精度要求;机床功能;刀具形状。三轴两联动加工-“行切法”。2.5轴加工 三轴联动加工四轴联动加工 五轴联动加工第38页/共90页39 三轴两联动加工-“行切法”。2.52.5轴加工 以X、Y、Z轴中任意两轴作插补
15、运动,另一轴(轴)作周期性进给。一般采用球头或指状铣刀,球半径应尽可能选择大一些,以提高零件表面光洁度。第39页/共90页40 三轴联动加工下图为内循环滚珠螺母的回珠器示意图。其滚道母线SS为空间曲线,可用空间直线去逼近,编程计算复杂,宜采用自动编程。第40页/共90页41四轴联动加工方法 飞机大梁,曲面形状特征:直纹扭曲面。三座标联动加工,只能用球头刀,效率低,表面粗糙度差。圆柱铣刀周边切削,在四轴联动机床上进行。由于计算较复杂,故一般采用自动编程。第41页/共90页42五轴联动加工 船用螺旋桨的表面形状特征 螺旋扭曲面 成型运动:三坐标方向的移动;绕二坐标轴的转动。第42页/共90页43五
16、轴联动加工 一般采用端铣刀进行加工,铣刀需要三个移动轴(X、Y、Z),还应作螺旋角(与l有关),与后倾角(与j有关)的摆动运动及相应的附加补偿运动。叶面的加工需要五轴(X、Y、Z、A、B)联动,只能利用自动编程系统。第43页/共90页44第二节 程序编制的代码及格式 经过多年的发展,程序用代码已标准化,现在有ISO(International Standardization Organization)和EIA(Electronic Industries Association)两种。代码代码:是文字、数字、符号以及它们组合的总称,又称指令。它是程序的最小单元。编程指令系统操作代码的总称 G指令
17、准备功能 作用:规定机床运动线型、坐标系、坐标平面、刀补、刀偏、暂停等多种操作。组成:G后带二位数字组成。100种模态(续效)指令与非模态指令见P25表2-4 第44页/共90页451、G00快速移动2、G01直线插补3、G02顺时针圆弧插补4、G03逆时针圆弧插补5、G33等螺距螺纹切削6、G90绝对坐标尺寸编程指令7、G91相对坐标尺寸编程指令8、G92工件坐标系设定指令9、G17指定零件在xy平面上加工10、G18指定零件在zx平面上加工11、G19指定零件在yz平面上加工准备功能常用G功能指令第45页/共90页46第46页/共90页47第47页/共90页48 M 指令辅助功能 作用:控
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