西北工业大学824计算机辅助制造课件第3章

西北工业大学机电学院第三章数控加工程序手工编制现代设计与集成制造技术教育部重点实验室23.1、数控编程的基本知识现代设计与集成制造技术教育部重点实验室3一、机床、造型、编程坐标系机床坐标系、编程坐标系和造型(建模)坐标系三者之间既有联系又有区别,均符合右手规则。1、机床坐标系(XNCYNCZNC)：数控机床本身的坐标系，其方向由生产商设定,原点在机床安装调试中设置，一般不做更改。现代设计与集成制造技术教育部重点实验室4坐标系右手原则现代设计与集成制造技术教育部重点实验室5机床坐标系工作台OZCYBX机机机机何为机床坐标原点漂移？A现代设计与集成制造技术教育部重点实验室6MAHO机床坐标系设定X+Y+Z+B+现代设计与集成制造技术教育部重点实验室7MIKRON机床坐标系设定Z+X+Y+C+A+现代设计与集成制造技术教育部重点实验室8SAJO机床坐标系设定Y+Z+B+A+现代设计与集成制造技术教育部重点实验室9一、机床、造型、编程坐标系机床坐标系、编程坐标系和造型(建模)坐标系三者之间既有联系又有区别,均符合右手规则。1、机床坐标系(XNCYNCZNC)：数控机床本身的坐标系，其方向由生产商设定,原点在机床安装调试中设置，一般不做更改。2、造型坐标系(XYZ)：设计人员在利用计算机建模时设定的坐标系，其方向原点无任何限制。为了便于编程计算和检查加工程序,尽量使造型坐标系和编程坐标系重合。现代设计与集成制造技术教育部重点实验室10零件的找正：调整零件的装夹方向使编程坐标系与机床坐标系平行,并找出零件编程坐标系原点OM在机床坐标系XNCYNCZNC中的坐标位置的过程,为零件的找正。编程原点坐标值可记入机床的专用指令（G51~G59）,自动实现两坐标间的转换。如图所示.3、编程坐标系(XMYMZM)：工艺人员在编程时设定的坐标系，其方向必须与机床坐标系一致。一、机床、造型、编程坐标系现代设计与集成制造技术教育部重点实验室11零件的找正YNCZNCXNCONC工作台ZMYMXMOM零件确定编程坐标原点OM在加工坐标系中坐标的过程称为找正现代设计与集成制造技术教育部重点实验室12数控铣床找正10百分表光电式寻边器找正示意图杠杆百分表现代设计与集成制造技术教育部重点实验室13方形工件的找正YNCZNCXNCONC工作台ZMYMXMOM零件如何在四坐标机床上找正一个方形零件？现代设计与集成制造技术教育部重点实验室14MIKRON机床找正，原点设置Z+X+Y+现代设计与集成制造技术教育部重点实验室15加工坐标系原点的存储与设定FanucG54～G59PhilipsG51,G52,G53,G54,G55,G56Siemens840dG54,G55,G56,G57,G505,G506,G507现代设计与集成制造技术教育部重点实验室16二、加工精度的影响因素1.普通机床：操作者根据工艺规范，制定出加工路线，靠手工操作和经验完成。零件精度由机床和操作工人水平决定。2.自动仿形：控制依靠凸轮、挡块或靠模实现。零件精度由机床和辅助工装决定。3.NC机床：工序、走刀路线的规划、进给、转速、开停等均由程序控制。零件精度由机床、编程和操作人员水平决定。现代设计与集成制造技术教育部重点实验室17三、数控加工的工具——刀柄与刀具1.刀柄：主轴与刀具的联系环节,用以夹持刀具作用：夹持刀具、传递扭矩分类：１）普通刀柄２）液压刀柄3）热胀刀柄现代设计与集成制造技术教育部重点实验室18普通刀柄现代设计与集成制造技术教育部重点实验室19液压刀柄现代设计与集成制造技术教育部重点实验室20液压刀柄现代设计与集成制造技术教育部重点实验室21钻头刀柄现代设计与集成制造技术教育部重点实验室22三、刀柄与刀具1.高速铣削刀柄：2．刀柄高速旋转的跳动跳动0.2扩大到2.8mmHSK双重定位结构常用结构HSKKMCAPTO现代设计与集成制造技术教育部重点实验室23三、刀柄与刀具2.刀柄高速旋转的跳动：KMCAPTO现代设计与集成制造技术教育部重点实验室24三、刀柄与刀具3.高速铣削刀具材料：新型硬质合金、涂层硬质合金、金刚石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷刀具。4.高速铣削刀具平衡：G的数字量分级从G0.4到G4000，数值越小，平衡等级越高。允许的不平衡量U（g•mm）为：现代设计与集成制造技术教育部重点实验室25三、刀柄与刀具5.高速铣削刀柄选用市场上高速刀柄主要是HSK和KM。KM刀柄的应用主要在美国市场；德国的HSK刀柄得到了国际上的广泛应用。现代设计与集成制造技术教育部重点实验室26三、刀柄与刀具1.刀柄：主轴与刀具的联系环节,用以夹持刀具2.刀具的类型铣刀类型：平底刀球头刀环形刀锥形刀鼓形刀等刀具的旋向：刀具是右旋的现代设计与集成制造技术教育部重点实验室27平底刀现代设计与集成制造技术教育部重点实验室28球头刀现代设计与集成制造技术教育部重点实验室29钻头现代设计与集成制造技术教育部重点实验室30锥形刀现代设计与集成制造技术教育部重点实验室31三、刀柄与刀具1.刀柄：主轴与刀具的联系环节,用以夹持刀具2.刀具的类型３．刀位点：刀具的基准点－刀尖或刀心刀具类型：平底刀球头刀环形刀锥形刀鼓形刀等刀具的旋向：刀具是右旋的作用：夹持刀具、传递扭矩分类：１）普通刀柄２）液压刀柄3）热涨刀柄现代设计与集成制造技术教育部重点实验室32三、刀柄与刀具1.思考：定义锥度刀具需要几个几何参数？2.思考：定义图中第一个刀具需要几个几何参数？现代设计与集成制造技术教育部重点实验室33四、刀具补偿功能刀具补偿一般包括刀具长度补偿和刀具半径补偿。前者使刀具垂直于走刀平面偏移一个刀具长度修正值；后者可以使刀具在二维加工平面内相对编程数据轨迹偏移一个刀具半径修正值。ZH△L现代设计与集成制造技术教育部重点实验室341)刀具半径补偿刀具半径补偿：可根据零件的实际轮廓编制程序，加工时数控系统使刀具中心自动偏置一个刀具半径，从而加工出理论轮廓零件，把数控系统的这一功能称之为刀具半径补偿功能。加工内轮廓时，刀具中心向零件内轮廓方向偏置一刀具半径值;加工外轮廓时，刀具中心向零件轮廓外方向偏置一刀具半径值现代设计与集成制造技术教育部重点实验室351)刀具半径补偿刀具补偿功能带来的优点：a）减少编程人员工作量。A(0,0)B(0,50)C(82.887,50)D(95.877,27.5)E(80,0)R10N10G41N11G1X0Y0N12G1X0Y50N13G1X82.887Y50N14G2X95.877Y27.5R10N15G1X80Y0N16G1X0Y0N17G40现代设计与集成制造技术教育部重点实验室361)刀具半径补偿精加工:R=6粗加工:R=7半精加工：R=6.3现代设计与集成制造技术教育部重点实验室371)刀具半径补偿刀具补偿功能带来的优点：a）减少编程人员工作量。b）可提高程序使用自由度。c）可部分解决刀具磨损问题。现代设计与集成制造技术教育部重点实验室381)刀具半径补偿刀具补偿功能带来的优点：a）减少编程人员工作量。b）可提高程序使用自由度。c）可部分解决刀具磨损问题。d）可提高零件的加工精度。e）可降低对刀具精度的要求。现代设计与集成制造技术教育部重点实验室39工件刀具刀具运动方向刀具工件刀具运动方向刀具半径补偿有左偏刀补和右偏刀补两种方式：左偏刀补：沿着刀具运动方向看，刀具始终在被加工轮廓的左侧右偏刀补：沿着刀具运动方向看，刀具始终在被加工轮廓的右侧a)刀具半径左偏补偿b)刀具半径右偏补偿1)刀具半径补偿现代设计与集成制造技术教育部重点实验室402)刀具长度补偿刀具长度补偿（刀长补偿）：数控系统允许修改刀具的实际长度值，从而使刀具实际加工的位置比理论位置抬高或下降一高度，把数控系统的这一功能称之为刀具长度补偿功能。ZH△LZH△La）程序给定刀长大于实际刀长b）程序给定刀长小于实际刀长优点：可方便实现零件的分层加工，简化编程。刀具长度的计算方法刀位点在球头中心球头刀刀长如何计算？思考：抬高或降低某一高度值是否可获得均匀余量？现代设计与集成制造技术教育部重点实验室41刀具长度计算方法2)刀具长度补偿现代设计与集成制造技术教育部重点实验室42Z=0Z=100刀具长度补偿2)刀具长度补偿现代设计与集成制造技术教育部重点实验室43加工曲面时通过刀具长度补偿能否获得均匀余量?2)刀具长度补偿：举例现代设计与集成制造技术教育部重点实验室442)刀具长度补偿：举例现代设计与集成制造技术教育部重点实验室452)刀具长度补偿：举例现代设计与集成制造技术教育部重点实验室462)刀具长度补偿：举例现代设计与集成制造技术教育部重点实验室47五、数控加工的过程编程内容零件图纸CAD系统造型工艺处理:CAPP、工艺规划刀位验证CAM系统刀位轨迹计算后置处理编写程序及交接单数控机床毛坯零件现代设计与集成制造技术教育部重点实验室48六、数控编程的工艺处理1.认真分析零件图纸，明确加工内容和技术要求现代设计与集成制造技术教育部重点实验室49分析图纸在加工之前，要分析如下内容1).加工部位.现代设计与集成制造技术教育部重点实验室50分析图纸在加工之前，要分析如下内容1).加工部位.2).精度要求（决定加工方案）：公差、对称度、同心度、表面粗糙度等.现代设计与集成制造技术教育部重点实验室51精度要求现代设计与集成制造技术教育部重点实验室52分析图纸在加工之前，要分析如下内容1).加工部位.2).精度要求（决定加工方案）：公差、对称度、同心度、表面粗糙度等.3).加工基准----要求加工基准能够找正,否则必须采取特殊的工艺措施.现代设计与集成制造技术教育部重点实验室53加工基准现代设计与集成制造技术教育部重点实验室54加工基准现代设计与集成制造技术教育部重点实验室55分析图纸在加工之前，要分析如下内容1).加工部位.2).精度要求（决定加工方案）：公差、对称度、同心度、表面粗糙度等.3).加工基准----要求加工基准能够找正,否则必须采取特殊的工艺措施.4).毛坯状态----铸件、锻件、焊接件、材料类别现代设计与集成制造技术教育部重点实验室56六、数控编程的工艺处理1.认真分析零件图纸，明确加工内容和技术要求2.制定加工方案，选择加工机床类型现代设计与集成制造技术教育部重点实验室57制定加工方案一个零件往往有多种加工方法，根据零件的要求和实际情况选择加工零件的机床类型。如果多种加工都能满足精度要求时，要选择（效率/价格）大的方式进行。市场价格：三坐标50~120元/小时四坐标100~200元/小时五坐标200~500元/小时现代设计与集成制造技术教育部重点实验室58制定加工方案:变斜角曲面加工变斜角面的加工现代设计与集成制造技术教育部重点实验室59制定加工方案:变斜角曲面加工五轴联动加工现代设计与集成制造技术教育部重点实验室60制定加工方案:变斜角曲面加工四轴联动加工现代设计与集成制造技术教育部重点实验室61制定加工方案:变斜角曲面加工慢走丝线切割加工现代设计与集成制造技术教育部重点实验室62制定加工方案:变斜角曲面加工三坐标行切加工现代设计与集成制造技术教育部重点实验室63六、数控编程的工艺处理1.认真分析零件图纸，明确加工内容和技术要求2.制定加工方案，选择加工机床类型在满足精度和工期的要求下,尽可能选用低坐标数的低成本NC机床完成加工任务.现代设计与集成制造技术教育部重点实验室64六、数控编程的工艺处理1.认真分析零件图纸，明确加工内容和技术要求2.制定加工方案，选择加工机床类型3.确定零件的装夹方式现代设计与集成制造技术教育部重点实验室65确定零件的装夹方式及夹具选择1)夹具的作用：将零件固定在工作台上以进行加工。2)选择夹具时注意事项：保证加工零件时的开敞性和稳定性。3)夹具的类型：a.组合夹具：可根据被加工零件的特点由通用元件拼装组合出不同类型的夹具。优点:重复使用、效率高、生产准备周期短。b.真空(磁力)平台装夹：零件与工作台间抽真空，形成压紧力。优点:装夹快，工件夹持均匀，开敞性好。c.专用夹具：为加