数控加工工艺与编程

数控加工工艺与编程德州科技职业学院机电学院德州科技职业学院课程目录第一章概论第二章数控加工工艺基础第三章数控编程基础第四章数控车床加工及其程序编制第五章数控铣床和加工中心加及其程序编制第六章数控电火花线切割加工第七章宏程序在数控编程中的应用德州科技职业学院第一章概论第一节数控加工技术的概况第二节数控加工的特点第三节数控机床的加工原理第四节数控加工技术的主要应用对象第五节数控编程技术第六节数控技术的发展趋势德州科技职业学院第一节数控加工技术的概况一、数控概念数字控制(NC）：用数字化信息进行控制的自动控制技术.其含义使用以数值和符号构成的数字信息自动控制机床的运转.一般说，数控加工技术涉及数控机床加工工艺和数控编程技术两个方面．二、数控机床的出现和发展史第一代:1952年,美国麻省理工学院研制，电子管控制的第一台三坐标联动的铣床；第一章概论德州科技职业学院第二代:1959年,出现了晶体管控制的“加工中心”；第三代:1965年,出现了小规模集成电路.使数控系统的可靠性得到了进一步的提高；以上三代数控系统都是采用专用控制硬件逻辑数控系统,称为普通数控系统,即NC系统.第四代:1967年以计算机作为控制单元的数控制系统.第五代:1970年,美国英特尔开发使用了微处理器，进入计算机数控即是CNC。第一节数控加工技术的概况第一章概论德州科技职业学院第二节数控加工的特点与普通机床相比，数控机床的特点：1.自动化程度高；2.高效率:是普通机床效率的2～5倍；3.高柔性：适应70%以上多品种小批量零件自动加工；4.高可靠性：无故障时间迅速增加；5.生产准备周期短；6.具有加工复杂形状零件的能力；7.易于建立计算机通信网络。第一章概论德州科技职业学院一、数控机床的组成：1.程序编制及控制介质2.输入/输出装置3.数控装置及辅助控制装置4.伺服驱动系统及位置检测装置5.机械部件二、数控机床加工原理第三节数控机床的加工原理第一章概论德州科技职业学院数控机床加工原理如图所示：控制介质零件图样数控程序伺服系统数控系统执行机构工艺方案脉冲信号PLC脉冲信号第一章概论第三节数控机床的加工原理德州科技职业学院第四节数控加工技术的主要应用对象目前加工主要应用于零件形状比较复杂、精度要求较高，以及产品更换频繁、生产周期要求短的场合。下面类型零件适宜数控加工：（1）形状复杂、加工精度高或复杂曲线、曲面轮廓；（2）公差小，互换性高、要求精确复制的零件；（3）价值高的零件；（4）小批量生产的零件；（5）钻、镗、铰、攻螺纹及铣削加工联合加工；（6）工艺装备复杂及调整时间的零件。第一章概论德州科技职业学院第五节数控编程技术一、数控编程的内容：（1）分析零件图样，确定工艺过程（2）数学处理（3）编写程序单（4）制作程序介质并输入程序信息（5）程序校验和试切削二、数控编程的方法1.手工编程：指零件图样的分析、工艺处理、数值计算、书写程序单和校验等均由人工完成。第一章概论德州科技职业学院手工编程的内容与步骤：（1）分析工件图纸（2）确定加工工艺过程（3）数值计算（4）编写零件的加工程序单（5）程序输入数控系统（6）校对加工程序（7）首件试加工2.自动编程：是借助数控自动编程系统由计算机辅助生成程序。自动编程的内容与步骤如下：第一章概论第五节数控编程技术德州科技职业学院（1）零件的几何建模（2）加工方案与加工参数的合理选择（3）刀具轨迹生成（4）数控加工仿真（5）后置处理（6）首件试加工三、数控编程技术的发展趋势数控编程技术向集成化、智能化、自动化、易使用化和面向车间编程方向发展。第一章概论第五节数控编程技术德州科技职业学院第一章概论第六节数控技术的发展趋势一、数控系统的发展趋势目前，国内外数控系统发展的总体趋势是：德州科技职业学院1.数控系统采用开放式体系结构；2.数控系统控制性能大大提高。1.高速、高效化2.高精度化3.高可靠性4.模块化、专门化与个性化5.高柔性化6.复合化7.出现新一代数控加工工艺与装备第一章概论第六节数控技术的发展趋势德州科技职业学院二、数控机床的发展趋势数控加工工艺与编程---------铣削实例分析与宏程序编制课序：八课时：6主讲：翟肖墨一、教学目标1．通过分析零件，使学生学会合理安排数控加工工艺路线，形成较为完善的数控加工方案；2．帮助学生总结工艺内容，使其条理化；3．掌握编制宏程序的方法；4．注重理论联系实际的原则；5．拓展知识面。二、教学方法1．讲授法；2．分析法；3．探求法；4．比较法。三、教学内容1．零件分析；2．工艺方案的制定；3．宏程序的编写。四、教学过程第一节工艺方案1．展示零件图A面B面四、教学过程2．读图①尺寸及加工精度外圆Φ104Φ90Φ80Φ16内圆Φ60R20浅槽宽1470花瓣外形96.88高度3过渡凸台高度10②加工部位与技术要求三棱台、螺旋面、内外圆、腔槽、轮廓、深度、孔、其余尺寸。③确认走刀空间槽宽：12～14～15最小内圆半径R7。005.0005.0004.0005.004.00004.0005.004.0004.0003.003.0四、教学过程3．选择刀具圆柱键槽铣刀Φ10Z=3圆柱键槽铣刀Φ12Z=3，4圆柱球头铣刀Φ12Z=2中心钻Φ3钻头Φ9钻头Φ9.8绞刀Φ10四、教学过程4．确定加工方法①孔2-Φ10钻（Φ9）→扩（Φ9.8）→铰（Φ10）②内外圆、腔槽、螺旋面粗铣（硬质合金键槽铣刀Φ12）→精铣（硬质合金键槽铣刀Φ12）③三棱台粗铣（硬质合金键槽铣刀Φ12）→精铣（硬质合金球头铣刀Φ12）四、教学过程5．精度保证措施①正确设置刀具补偿参数精加工外轮廓时，刀具半径补偿5.98；②合理安排加工顺序先铣B面，后铣A面。保证装夹牢靠；③铣三棱台斜面时，Z向步距增量应小于0.19；铣螺旋面时，径向步距增量应小于0.2。四、教学过程6．切削用量主轴转速进给速度本例中取若则Dvnc1000nzfFzmin)/(100mvcmin)/(26531210010001000nDvncmin)/(4242653404.0mmnzfFzmin)/(120mvcmin)/(3183nnmin)/(509mmF四、教学过程7．加工路线工序号工序工步至尺寸刀具刀补孔1粗钻钻中心孔Φ3Φ3钻孔Φ9Φ9扩孔Φ9.8Φ9.8B面2粗铣花瓣外形98Φ126.5环行槽12Φ126.5浅U形槽12Φ120.0大凸缘Φ105Φ126.53精铣花瓣外形98.88Φ125.98浅U形槽14Φ125.98大凸缘Φ104Φ125.98四、教学过程7．加工路线工序号工序工步至尺寸刀具刀补A面4粗铣Φ80外圆Φ81Φ126.5Φ90外圆Φ91Φ126.5Φ60内圆Φ59Φ126.514宽缺口12Φ126.55精铣Φ80外圆Φ80Φ125.98Φ90外圆Φ90Φ125.98Φ60内圆Φ60Φ125.9814宽缺口14Φ125.98螺旋面Φ126精铣三棱台Φ12球孔7铰孔Φ10Φ10四、教学过程8．工艺方案顺序刀具及齿数加工部位工步尺寸及精度加工方法下刀方式切削用量孔1钻-扩垂直S600，F60B面Φ124外廓2粗、精铣垂直S2653，F424S3183，F509Φ103内圆3粗、精铣螺旋线U形槽4粗、精铣垂直A面Φ124外圆5粗、精铣垂直Φ103腔槽6粗、精铣螺旋线缺口7粗、精铣垂直螺旋面8粗、精铣垂直三棱台9粗、精铣垂直孔10铰垂直四、教学过程第二节宏程序编制1．宏变量的引用2．编写方法——先编内核，后造循环；先写主体，后书首尾。3．编写技巧——用倒角指令巧避过切现象的发生。五、理解误区的辨析1．“一刀切”与“修一丝”的认识误区；2．粗糙度与亮度的理解误区；粗糙度：表面微观几何形状不平度。Ra——轮廓算术平均偏差；Rz——微观不平度十点平均高度；Ry——轮廓最大高度。3．选刀与成本之间的关系；4．刀具参数中，齿数的选择；5．螺旋面高度的理解。六、互动体验程序与工艺的关系：数控加工程序包容着数控加工工艺，而数控加工工艺需要由数控加工程序的执行来体现。要成为一个好的程序员，必须是一个好的工艺员。形象地讲：数控加工程序是加工工艺的载体；透过程序的背后，看到的是工艺；工艺是附着在程序上的灵魂；发送工艺信息的密电码就是程序；工艺是思想，程序是躯干；无工艺内涵的程序是陈设，非程序而实现的工艺是古董；程序是流动的工艺；工艺是先行者，程序是先行者走过的足迹；七、教学原则1．由易到难、深入浅出、循序渐进2．理论联系实际教材分析依据教学大纲的要求，在完成了铣平面及外轮廓、铣槽及内轮廓、铣曲面的单项教学任务后，结合教材内容（第三章、第三节数控铣床综合编程实训）进行本次课的教学；因教材中所选实例较为简单，内涵也不够全面，故另选此例；在机械加工中，因被加工零件形式多种多样，加工方法及程序实现过程迥然各异，所以此类课型宜重点解决数控加工的方法、步骤与实践性的问题。学情分析本课程是在学生尚未完全建立起数控加工工艺整体架构的基础之上进行的，为了培养学生的实践能力，需要以条理化的工艺知识为出发点，以实践性操作技巧为突破，帮助学生构建知识体系；教学手段多媒体——声、形、色的变化吸引注意力；师生互动——交流、问答加强思维；八、重点与难点1．重点工艺方案的整合与确定；宏程序的编制。2．难点加工精度的控制九、学法指导通过教学，使学生意识到如下几点：思维——全面；步骤——条理；程序——严谨；品德——高尚。宏变量SIEMENS系统中的宏变量R1、R2、……R255FANUC系统中的宏变量#1、#2、……#N参考程序：1．铣三棱台G60G54M3S2000F200M8G111X0Y0G0AP=270RP=23Z2R1=0.5R2=1/COS（30）R3=R1*R2R4=6*COS（30）R5=-10R6=15+R4/SIN（30）G0AP=276.587RP=22.65AA：G1Z=R5AP=30RP=R6CHR=5.2AP=150RP=R6CHR=5.2AP=270RP=R6CHR=5.2R5=R5+R1R6=R6-R3IFR5＜0GOTOBAAG0Z100M9M5G74Y0M30参考程序：2．铣螺旋面G54G0X-7Y-60M3S2000M8Z2TT：R1=6R2=40R3=0.5R4=0AA：R5=R2-R4G0X=-R1Y-48Z2G1Y=-R5G3X=R1Y=R5Z=7I=R1J=R5R4=R4+R3IFR5≤30GOTOBAAAROTRPL=180REPEATTTG0Z100M9M5G74Y0M30循环内核零件图制图校核1:1AA1414φ30φ453.2243A-A30°φ60+0.040Bφ56B向6-R1012-R286-R614+0.040122411φ1040-0.05φ900-0.05φ800-0.0510±0.033±0.03z5螺旋面高度变化曲线-90090180270技术要求未注公差均为IT10。1.6其余材料45操作试题96.880-0.04φ160-0.0470+0.040φ40+0.040山西省高职高专“双师型”教学名师大赛组委会θ(°)230±0.0410±0.032-φ10+0.030备用图过切现象示意图备用图备用图项目三：数控加工中心应用模块三：数控加工工艺应用模块任务1：认识加工中心任务2：熟悉加工中心自动换刀任务3：学会孔加工循环应用任务4：钻孔、扩孔、锪孔加工工艺编程任务5：学会攻丝加工工艺编程任务6：学会铰孔加工工艺编程任务7：学会镗孔加工工艺编程任务8：熟悉加工中心对刀方案设计任务9：加工中心综合加工实践摘要幻灯片任务1：认识加工中心加工中心特点1.全封闭防护2.工序集中，加工连续进行3.使用多把刀具，自动进行刀具交换4.使用多个工作台，自动进行工作台交换5.功能强大，趋向复合加工6.高自动化、高精度、高效率7.高投入8.在适当的条件下才能发挥最佳效益加工中心分类按结构分立式加工中心卧式加工中心龙门式加工中心立式加工中心卧式加工中心龙门加工中心加工中心主要加工对象适用于：精