B第5章数控编程技术

11:031第5章数控编程技术11:032程序编制分为：手工编程和自动编程两种。手动编程：整个编程过程由人工完成。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）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。5.1数控编程的方法11:033零件图纸确定工艺过程计算加工轨迹和尺寸编制程序单制作控制介质程序校检和试切校核校核检验YYYNNN手工编程过程的框图完成5.1.1手工数控编程的过程11:034(1)分析零件图分析零件图，以确定零件是否合适在数控机床上加工，或适宜在何种数控机床上加工，或确定零件的哪几道工序在数控机床加工。(2)确定工艺过程选定机床、刀具与夹具，确定零件加工的工艺路线、工步顺序以及切削用量等工艺参数。(3)计算加工轨迹和加工尺寸（数值计算）11:035根据零件图纸、加工路线和零件加工允许的误差，计算零件轮廓的坐标植。对无刀具补偿功能的机床，还要计算刀具中心的轨迹。(4)编写加工程序单和校核根据加工路线、切削用量、刀具号码、刀具补偿量、机床辅助动作以及刀具运动轨迹，按照数控系统使用的指令代码和程序段的格式编写零件加工的程序单。11:036(5)制作控制介质将零件程序清单上的内容记录在控制机床的控制介质上，作为数控系统的输入信息。控制介质有穿孔纸带、穿孔卡片、磁带和磁盘等。(6)程序校验和试切削11:0375.1.2自动编程一、使用CAD/CAM软件进行数控编程的过程1.应用CAD功能,建立零件模型；2.应用CAM功能，生成刀具轨迹；3.进行刀具轨迹仿真,验证刀具轨迹的正确性；4.进行后置处理，生成NC代码。11:038CAD模型刀具轨迹CAMNC代码刀具轨迹仿真后置处理11:039二、典型CAD/CAM软件1.CATIAComputerAidedTri-DimensionalInterfaceApplication法国DassaultSystem公司的CAD/CAE/CAM一体化软件，居世界CAD/CAE/CAM领域的领导地位，广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子\电器、消费品行业。11:0310CATIA在航天领域占了80%以上分额，包括了波音（Boeing）、空中巴士(Aerospace)等。汽车是真正全球性企业，大多数都是选用CATIA作为核心系统。包括了克莱斯勒(Chrysler)、宝马（BMW）、奔驰（Benz）、大众(Volkswagen)、奥迪（Audi）、在中国的一汽，上海大众等，欧洲100%汽车生产商都已将CATIA当成核心开发软件。机械行业ABB、Staeubli等，家电行业的IBM、SONY、Panasonic、Toshiba、Samsung等都已用CATIA作为开发产品的核心工具之一。11:03112.UGUnigraphics美国UnigraphicsSolutions公司(简称UGS)UG在航空航天、汽车、通用机械、工业设备、医疗器械以及其它高科技应用领域的机械设计和模具加工自动化的市场上得到了广泛的应用。主要客户：美国通用汽车、飞利浦、吉列、Pratt&Whitney。11:03123.Pro/EPro/Engineer是美国参数技术公司（ParametricTechnologyCorporation，简称PTC）的产品。Pro/E第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决相关性问题。11:03134.CimatronCimatron针对性较强，被更多的应用到模具开发设计中，国内南方的一些模具企业都在使用这套软件，但由于它针对的专业性强，因此Cimatron更多的被应用于模具的生产制造业，而其他行业的使用者较少。11:0314三、多轴数控加工1.多轴数控加工优点缩短加工时间减少制作流程降低工件装夹次数减少模具抛光工作减少放电区域11:0315使用较短的刀具提高质量稳定的加工精度11:0316延长刀具寿命降低成本减少加工设备减少电极数量11:03172.多轴数控加工机床CINCINNATIDECKOMAHOMAKINOMAZAKMIKRON大连机床沈阳机床厂桂林机床厂宁江机床厂11:0318山崎马扎克公司生产的INTEGREX系列复合式车铣加工中心，将信息技术(IT)与制造技术(MT)完全融合，将从素材到完成品为止的所有加工工序集约到一台机器上进行，不仅实现了加工过程和刀具交换的自动化，还配备一个称为信息塔（e-Tower）的外部设备，包括计算机、手机、机外和机内摄像头等，能够实现语音、图形、视像和文本的通信功能。该系列机床可与生产计划调度联网，实时反映机床工作状态和加工进度。这就是山崎马扎克追求的一种生产方式――“DONEINONE”，也就是用“一台机床，一把刀具，一次装卡”来完成生产，甚至于可以将其称为一个小小的工厂(智能化生产模块)，在机器里满载了与其名称相符的许多功能。11:0319根据旋转轴的结构及位置分:•双转台(Table-Table)•双摆头(Head-Head)•转台加摆头(Table-Head)+Y+X+ZC45ºB+C+X+Y+ZB根据主轴的方向分:立式(Vertical)卧式(Horizontal)非正交11:0320•HEIDENHAIN•SIEMENS•MITSUBISHI•FANUC•FAGOR•NUM•FIDIA•……常用五轴数控系统11:03213.多轴数控加工机床附件电脑数控分度盘五联动主轴头11:03224.5轴数控定位加工11:0323航天、机械、汽车、机车零件五轴钻孔、五面体加工11:03245.5轴数控联动加工11:0325航天、汽车、机车零件11:0326整体叶轮、手表、切削刀具11:0327鞋模、轮胎模、保特瓶模、汽车模模具加工11:0328四、叶轮自动编程1.叶轮刀具轨迹2.叶轮刀具轨迹仿真3.叶轮加工11:03295.2.1数控程序的结构一个数控程序是由遵循一定结构、句法和格式规则的若干个程序段组成的，而每个程序段是由若干个指令字组成的，如图所示。5.2数控加工代码11:0330指令字格式一个指令字是由地址符(指令字符)和带符号(如定义尺寸的字)或不带符号(如准备功能字G代码)的数字数据组成的。程序段中不同的指令字符及其后续数值确定了每个指令字的含义。11:0331程序段格式11:0332一个数控程序必须包括起始符和结束符。一个数控程序是按程序段的输入顺序执行的，而不是按程序段号的顺序执行的，但书写程序时建议按升序书写程序段号。华中数控装置的程序结构：程序起始符：%(或O)符；%(或O)后跟程序号程序结束符：M02或M30注释符：括号()内或分号；后的内容为注释文字11:0333%1110G54G90G00Z40；进入1号加工坐标系S500M03；主轴启动G01X-50Y0F200；到达X，Y坐标起始点G01Z-5F100；到达Z坐标起始点G01G42X-10Y0H01；建立右偏刀具半径补偿G01X60Y0；切入轮廓G03X80Y20R20；切削轮廓G03X40Y60R40；切削轮廓G01X0Y40；切削轮廓G01X0Y-10；切出轮廓G01G40X0Y-40；撤消刀具半径补偿G00Z40；Z坐标退刀M05；主轴停M30；程序停11:03345.2.2数控车床、数控铣床编程概述一、数控车床编程特点1.在一个程序段中，可以采用绝对坐标编程、增量坐标编程或二者混合编程。2.用绝对坐标编程时，坐标值X取工件的直径；增量坐标编程时，用径向实际位移量的2倍值表示，并附上方向符号。3.为提高工件的径向尺寸精度，X向的脉冲当量取Z向的一半。4.由于车削加工的余量较大，因此，为简化编程数控装置常具备不同形式的固定循环。11:03355.编程时，常认为刀尖是一个点，而实际中刀尖为一个半径不大的圆弧，因此需要对刀具半径进行补偿6.直径编程与半径编程当用直径值编程时，称为直径编程法。车床出厂时设定为直径编程，所以，在编制与X轴有关的各项尺寸时，一定要用直径值编程。用半径值编程时，称为半径编程法。如需用半径编程，则要改变系统中相关的参数。11:0336二、数控车床的加工对象•精度要求高的零件•表面粗糙度小的回转体零件•轮廓形状复杂的零件•带一些特殊类型螺纹的零件•超精密、超低表面粗糙度的零件11:0337常见加工对象11:0338C轴加工11:0339超精加工11:0340三、数控铣床的加工对象平面类零件11:0341变斜角类零件的加工11:0342曲面类零件的加工11:0343四、数控铣床的工艺装备•刀柄•刀具•夹具•附件11:0344TSG82工具系统图11:0345刀柄11:0346刀具11:034711:034811:0349夹具(组合夹具)11:0350附件(回转工作台)11:0351附件(数控分度头)11:0352附件(寻边器)11:0353对刀仪对刀对刀仪的基本结构如图所示。对刀仪平台7上装有刀柄夹持轴2，用于安装被测刀具。通过快速移动单键按钮4和微调旋钮5或6，可调整刀柄夹持轴2在对刀仪平台7上的位置。当光源发射器8发光，将刀具刀刃放大投影到显示屏幕1上时，即可测得刀具在X（径向尺寸）、Z（刀柄基准面到刀尖的长度尺寸）方向的尺寸。11:03545.2.3数控程序的常用指令1、准备功能Ｇ、辅助功能Ｍ、主轴功能Ｓ、进给功能Ｆ、刀具功能Ｔ代码。2、模态Ｇ代码和非模态Ｇ代码。3、模态Ｍ功能和非模态Ｍ功能。4、前作用Ｍ功能和后作用Ｍ功能。一、数控编程常用指令代码分类11:0355二、辅助功能M代码辅助功由地址字M和其后的一或两位数字组成，主要用于控制数控程序的走向以及机床各种辅助功能的开关动作。•M功能有非模态M功能和模态M功能二种形式。非模态M功能(当段有效代码)：只在书写了该代码的程序段中有效。模态M功能(续效代码)：一组可相互注销的M功能这些功能，在被同一组的另一个功能注销前一直有效。模态M功能组中包含一个缺省功能见表，系统上电时将被初始化为该功能11:035611:0357•M功能还可分为前作用M功能和后作用M功能二类：􀁺前作用M功能：在程序段编制的轴运动之前执行。M03、M04、M07、M08􀁺后作用M功能：在程序段编制的轴运动之后执行。M05、M06、M09、M02、M3011:03581.程序暂停M00当CNC执行到M00指令时，将暂停执行当前程序以方便操作者进行刀具和工件的尺寸测量、工件调头、手动变速等操作。暂停时，机床的主轴进给及冷却液停止，而全部现存的模态信息保持不变，欲继续执行后续程序，重按操作面板上的循环启动键。M00为非模态、后作用M功能。选择暂停M01M01指令的功能与M00相似，不同的是，M01只有在预先按下控制面板上“选择停止开关”按钮的情况下，程序才会停止。11:035911:03602.程序结束M02、M30M02编在主程序的最后一个程序段中。当CNC执行到M02指令时机床的主轴旋转、各轴进给、冷却液全部停止，加工结束。使用M02的程序，结束后若要重新执行该程序，就得重新调用该程序。M30和M02功能基本相同，只是M30指令还兼有控制返回到零件程序头(%)的作用。使用M30的程序结束后若要重新执行该程序，只需再次按操作面板上的循环启动键。M02、M30为非模态、后作用M功能。11:03613.主轴控制指令M03、M04、M05M03启动主轴以程序中编制的主轴速度，顺时针方向（从Z轴正向朝Z轴负向看）旋转。M04启动主轴以程序中编制的主轴速度逆时针方向旋转。M05使主轴停止旋转。M03、M04为模态、前作用M功能；M05为模态、后作用M功能；M05为缺省功能；M03、M04、M05可相互注销；M03S1000与S1000M0311:03624.换刀指令M06M06用于在加工中心上调用一个欲安装在主轴上的刀具。刀具将被自动地安装在主轴上。M06为非模态、后作用M功能。T01M06与M06T0111:03635.冷却液打开停止