CAD课件8

页码:1SchoolofMaterialsScienceandengineering,WHUT材料成形CAD/CAE/CAM基础第八章计算机辅助制造技术了解:数控加工中各坐标系的概念及定义；熟悉:数控机床与刀具的类型及其工艺特点,各种工艺问题的解决等；掌握:二坐标数控加工刀位轨迹生成及规划；学会:自动编程中的后置处理和基于UG环境的自动编程。数控加工过程及其主要技术内容(如图8.1)目录返回本章教学要求页码:3SchoolofMaterialsScienceandengineering,WHUT材料成形CAD/CAE/CAM基础第八章计算机辅助制造技术8.1数控加工工艺8.2刀位轨迹规划与生成8.3后置处理及加工代码生成8.4自动编程实例目录返回页码:4SchoolofMaterialsScienceandengineering,WHUT材料成形CAD/CAE/CAM基础第八章计算机辅助制造技术8.1数控加工工艺8.1.1数控加工中的坐标系8.1.2机床与刀具8.1.3切削条件的确定及其优化8.1.4其他工艺问题目录返回页码:5SchoolofMaterialsScienceandengineering,WHUT材料成形CAD/CAE/CAM基础第八章计算机辅助制造技术8.2刀位轨迹规划与生成8.2.1二坐标数控加工刀具轨迹生成8.2.2三坐标端铣数控加工刀位计算方法8.2.3多坐标数控加工刀具轨迹规划目录返回页码:6SchoolofMaterialsScienceandengineering,WHUT材料成形CAD/CAE/CAM基础第八章计算机辅助制造技术8.3后置处理及加工代码生成8.3.1后置处理任务与流程8.3.2多坐标机床的结构形式与理想状态下的运动求解目录返回页码:7SchoolofMaterialsScienceandengineering,WHUT材料成形CAD/CAE/CAM基础第八章计算机辅助制造技术8.4自动编程实例本节以某水轮机叶片加工数控编程为例，详细介绍基于UGNX2.0环境的自动编程过程。1.将叶片截面数据转换为UG能识别的曲线数据文件水轮机叶片用13个截面描述，每个截面分上、下两面。因此，上、下表面各有13根截面线，并分别以top1.dat~top13.dat记录叶片上表面曲线数据，以bottom1.dat~bottom13.dat记录叶片下表面曲线数据。其中，*.dat为UG能识别的数据文件格式。表8-1给出了叶片上表面第五截面的截面线数据(即top5.dat)。2.叶片曲面曲面生成3.叶片的数控加工编程目录返回页码:8SchoolofMaterialsScienceandengineering,WHUT材料成形CAD/CAE/CAM基础第八章计算机辅助制造技术表8-1某水轮机叶片截面数据(top5.dat数据文件中的数据)序号XYZ序号XYZ11411.2-617.0-17.9211411.254.0-8.221411.2-603.9-14.1221411.2108.0-7.731411.2-590.8-12.1231411.2162.0-6.841411.2-577.7-10.7241411.2216.0-5.551411.2-564.6-9.6251411.2270.0-3.761411.2-551.5-8.8261411.2324.0-1.471411.2-551.5-8.2271411.2378.01.481411.2-525.3-7.7281411.2432.04.791411.2-512.2-7.2291411.2486.08.4101411.2-499.1-6.8301411.2540.012.8111411.2-486.0-6.5311411.2594.017.5121411.2-432.0-5.7321411.2648.022.7131411.2-378.0-5.6331411.2702.028.3141411.2-324.0-6.0341411.2756.034.4151411.2-270.0-6.6351411.2810.040.9161411.2-216.0-7.2361411.2864.047.9171411.2-162.0-7.8371411.2918.055.1181411.2-108.0-8.3381411.2972.062.4191411.2-54.0-8.5391411.21026.069.2201411.20.0-8.5401411.21077.075.3页码:9SchoolofMaterialsScienceandengineering,WHUT材料成形CAD/CAE/CAM基础第八章计算机辅助制造技术2.叶片曲面曲面生成根据截面曲线数据文件，利用UG生成曲线，然后按照蒙皮法生成叶片曲面。创建一个新部件文件启动UG软件，选择【File】|【new】，建立一个新文件，输入文件名top.prt，并确认。生成叶片截面线由截面线生成叶片曲面目录返回页码:10SchoolofMaterialsScienceandengineering,WHUT材料成形CAD/CAE/CAM基础第八章计算机辅助制造技术3.叶片的数控加工编程基于UG进行数控加工编程，需要完成以下步骤：创建检查体、驱动体、设定加工坐标系，生成加工路径。上述初始化只是为创建加工操作准备了一个环境，而要生成加工轨迹还需要做一系列的准备工作：首先要创建加工坐标系；其次要创建加工用的刀具；再次是要创建加工操作；最后才能够生成所需的加工轨迹，并进行刀位的仿真。我们共创建了4个操作，包括两个粗加工和两个精加工。下面的工作是生成每个操作的加工代码。目录返回页码:11SchoolofMaterialsScienceandengineering,WHUT材料成形CAD/CAE/CAM基础第八章计算机辅助制造技术8.1.1数控加工中的坐标系1.机床坐标系和坐标轴的命名机床坐标轴和运动方向的规定机床坐标系的原点2.工件坐标系3.局部坐标系目录返回页码:12SchoolofMaterialsScienceandengineering,WHUT材料成形CAD/CAE/CAM基础第八章计算机辅助制造技术机床坐标轴和运动方向的规定数控机床的运动轴分为平动轴和转动轴，一般配置成互相垂直或平行。数控机床各轴的运动，有的是使刀具产生运动，有的则是使工件产生运动。规定：不论机床的具体运动结构如何，机床的运动统一按工件静止而刀具相对于工件运动来描述，并以右手笛卡尔坐标系表达，其坐标轴用X、Y、Z表示，如图8.2所示。目录返回页码:14SchoolofMaterialsScienceandengineering,WHUT材料成形CAD/CAE/CAM基础第八章计算机辅助制造技术机床坐标系的原点数控机床上各运动轴都有一个由行程开关决定的固定机械原点，也称为参考点或零点，作为确定机床轴绝对运动位置的基准。机床起动后通常先要回零以建立运动基准，所谓回零就是指各运动部件回到机械原点位置。机床坐标系原点可以设置为与机械原点一致，也可由数控系统设置在任意一个固定位置。目录返回页码:15SchoolofMaterialsScienceandengineering,WHUT材料成形CAD/CAE/CAM基础第八章计算机辅助制造技术2.工件坐标系工件坐标系是在数控编程时用来定义工件形状和刀具相对工件运动的坐标系，工件坐标系是与工件固联的，如图8.3所示。为保证编程与机床上加工的一致性，工件坐标系也应是右手笛卡尔坐标系，工件装卡到机床上时，工件坐标系与机床坐标系的坐标轴方向应保持一致。工件坐标系的原点在工件上的位置应便于工件几何形状的描述。目录返回页码:16SchoolofMaterialsScienceandengineering,WHUT材料成形CAD/CAE/CAM基础第八章计算机辅助制造技术3.局部坐标系局部坐标系(也称移动坐标系)是在多坐标三维曲面加工时用于确定刀具相对零件表面姿态的坐标系，如图8.3所示。其坐标原点为刀具与零件表面的接触点，为曲面上切削点处单位法矢，为曲面上切削点处沿进给方向单位切矢，即构成曲面在切削点处的局部坐标系。目录返回ananv),,(nva页码:19SchoolofMaterialsScienceandengineering,WHUT材料成形CAD/CAE/CAM基础第八章计算机辅助制造技术8.1.2机床与刀具1.机床类型及其工艺特点三坐标数控铣床四坐标数控铣床五坐标数控铣床2．刀具类型及其工艺特点a)平底立铣刀b)端铣刀c)球头刀d)环形刀e)鼓形刀f)锥形刀目录返回αRRRRRR2RR2页码:20SchoolofMaterialsScienceandengineering,WHUT材料成形CAD/CAE/CAM基础第八章计算机辅助制造技术8.1.3切削条件的确定及其优化1.切削条件主轴转速、进给速度、切削深度和切削宽度等。2.优化目标生成具有最大材料切除率的NC程序同时，保持稳定的切削状态与要求的加工精度。3.确定原则首先应确定轴向与径向切削深度以获得最大的材料切除率。然后再考虑切削力的限制与刀具变形对进给速度进行选择（图8.5），而切削速度一般假定为已知，不予考虑。目录返回页码:22SchoolofMaterialsScienceandengineering,WHUT材料成形CAD/CAE/CAM基础第八章计算机辅助制造技术8.1.4其他工艺问题1.加工工序的划分刀具集中分序法粗、精加工分序法按加工部位分序法2.工件装夹方式的确定应尽量采用组合夹具应考虑不妨碍各部位的加工、更换刀具以及重要部位的测量夹紧力应力求通过靠近主要支承点上或在支承点所组成的三角形内加工一致性目录返回页码:23SchoolofMaterialsScienceandengineering,WHUT材料成形CAD/CAE/CAM基础第八章计算机辅助制造技术3.对刀点与换刀点的确定对刀：确定工件在机床上的位置，亦即工件坐标系与机床坐标系的位置关系。选择原则：便于确定工件坐标系与机床坐标系的相互位置、容易找正、加工过程中便于检查、引起的加工误差小。4.编程误差及其控制几何建模误差逼近误差舍入误差目录返回页码:24SchoolofMaterialsScienceandengineering,WHUT材料成形CAD/CAE/CAM基础第八章计算机辅助制造技术8.2.1二坐标数控加工刀具轨迹生成1.概述二坐标数控加工对象分类刀具长度补偿二坐标数控加工刀具半径补偿数控加工编程参数2.外形轮廓铣削加工刀具轨迹生成3.二维型腔数控加工刀具轨迹生成目录返回页码:25SchoolofMaterialsScienceandengineering,WHUT材料成形CAD/CAE/CAM基础第八章计算机辅助制造技术二坐标数控加工对象分类外形轮廓：分为内轮廓和外轮廓，其刀具中心轨迹为外形轮廓线的等距线（图8.6）。二维型腔：分为简单型腔和带岛型腔，其数控加工分为环切和行切两种切削加工方式（图8.7）。孔：包括钻孔、镗孔和攻螺纹等操作。刻字加工：按设计要求输入字符后，采用雕刻刀雕刻加工所设计的字符，其刀具轨迹一般就是字符轮廓轨迹。目录返回页码:28SchoolofMaterialsScienceandengineering,WHUT材料成形CAD/CAE/CAM基础第八章计算机辅助制造技术刀具长度补偿刀具长度补偿可由操作者通过手动数据输入方式实现，也可通过程序命令方式实现。前者一般用于定长刀具的刀具长度补偿，后者则用于由于夹具高度、刀具长度、加工深度等的变化而需要对切削深度用刀具长度补偿的情况。在现代CNC系统中，用MDI方式进行刀具长度补偿。程序命令方式由刀具长度补偿指令G43和G44实现，如图8.8所示。目录返回页码:30SchoolofMaterialsScienceandengineering,WHUT