数控技术教学课件——数控03.ppt

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1、一、数控车床的程序编制,数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。车削中心可在一次装夹中完成更多的加工工序，提高加工精度和生产效率，特别适合于复杂形状回转类零件的加工。,数控车床外观,车床外观,车床外观,常见车削工件类型,常见车削工件类型,常见车削工件类型,常见车削工件类型,车床刀具系统,数控车床可转位刀具,内、外径千分尺等,深度千分尺,一）数控车床的编程特点,1、加工坐标系加工坐标系如图所示：加工坐标系的原点选在便于测量或

2、对刀的基准位置，一般在工件的右端面或左端面上。,2、直径编程方式,在车削加工的数控程序中，X轴的坐标值取为零件图样上的直径值，如图所示：图中A点的坐标值为（30，80），B点的坐标值为（40，60）。,采用直径尺寸编程与零件图样中的尺寸标注一致，这样可避免尺寸换算过程中可能造成的错误，给编程带来很大方便。,3、进刀和退刀方式,对于车削加工，进刀时采用快速走刀接近工件切削起点附近的某个点，再改用切削进给，以减少空走刀的时间，提高加工效率。,切削起点的确定与工件毛坯余量大小有关，应以刀具快速走到该点时刀尖不与工件发生碰撞为原则。,4、在一个程序段中，根据图样上标注的尺寸，可以采用绝对值编程、增量值

3、编程或二者混合编程。,5、由于毛坯常用棒料或锻料，加工余量较大，所以数控装置常具备不同形式的固定循环功能，可进行多次重复循环切削。6、当编制圆头刀等的加工程序时，需要对刀具半径进行补偿。7、第三坐标指令I、J、K在不同的程序段中作用也不相同。I、J、K在圆弧切削时表示圆心相对圆弧的起点的坐标位置。而在有自动循环指令的程序中，I、J、K坐标则用来表示每次循环的进刀量。,二）数控车床的工艺装备,由于数控车床的加工对象多为回转体，一般使用通用三爪卡盘夹具，因而在工艺装备中，我们将以WALTER系列车削刀具为例，重点讨论车削刀具的选用及使用问题。1、数控车床可转位刀具2、数控车床刀具的选刀过程 3、数

4、控车削加工的装卡与定位,1、可转位车刀,2、数控车床刀具的选刀过程,3、数控车削加工的装卡与定位,在数控车床上加工零件时，应按工序集中的原则划分工序，在一次装卡下尽可能完成大部分甚至全部表面的加工。根据零件的结构形状不同，通常选择外圆、端面或端面、外圆装夹，并力求设计基准、工艺基准和编程基准统一。,三）常用车削系统的功能指令,快速移动指令 FANUC SIEMENS,G00 X_ Z_ G0 X_Z_,直线插补(G01),G01 X(U)_ Z(W)_ F_；G1 X(U)_ Z(W)_ F_,圆弧插补(G02/G03),G02(G03)X(U)_Z(W)_I_K_F_；G02(G03)X(U

5、)_Z(W)_R_F_；X,Z 指定的终点U,W 起点与终点之间的距离I,K 从起点到中心点的矢量 R 圆弧半径(最大180 度)。,G2/G3 X Z I K；圆心和终点G2/G3 CR=X Z；半径和终点(CR数值前带负号“-”表明所选插补圆弧段大于半圆)G2/G3 AR=I J；张角和圆心G2/G3 AR=X J；张角和终点G2/G3 AP=RP=；极坐标和极点圆弧说明:其它的圆弧编程方法有：CT 圆弧用切线连接 CIT 通过中间点的圆弧,G05 通过 中间点进行圆弧插补,N5 G90 Z30 X40；用于N10的圆弧起始点 N10 G5 Z50 X40 IX=45 KZ=40；终点和中

6、间点,切螺纹,G32 X(U)_Z(W)_F_；,G33 恒螺距螺纹切削,例：圆柱双头螺纹，起始点偏移180度，螺纹长度（包括导入空刀量和退出空刀量）100毫米，螺距4毫米/转。右旋螺纹，圆柱已经预制:N10 G54 G0 G90 X50 Z0 S500 M3；回起始点，主轴正转N20 G33 Z-100 K4 SF=0；螺距：4毫米/转N30 G0 X54N40 Z0N50 X50N60 G33 Z-100 K4 SF=180；第二条螺纹线，180度偏移N70 G0 X54,四）常用车削系统的特殊功能指令,G75 返回固定点 G74 回参考点 N10 G75(G74)X0 Z0 G9/G60

7、/G64 准确定位/连续路径加工,第二原点返回(G30)坐标系能够用第二原点功能来设置,G41/G42 刀尖半径补偿,G41 X_ Z_D-；G42 X_ Z_D-；,加工循环,精加工循环(G70)用于G71、G72或G73粗车削后，G70精车削,G70 P(ns)Q(nf),外圆粗车固定循环(G71),G71U(d)R(e)G71P(ns)Q(nf)U(u)W(w)F(f)S(s)T(t),端面车削固定循环(G72),G72W（d）R(e)G72P(ns)Q(nf)U(u)W(w)F(f)S(s)T(t),成型加工复式循环(G73),G73U(i)W(k)R(d)G73P(ns)Q(nf)U

8、(u)W(w)F(f)S(s)T(t),切削螺纹循环(G92),G92 X(U)_Z(W)_F_；,G92 X(U)_Z(W)_R_F_；,台阶切削循环(G94),G94 X(U)_Z(W)_F_；,G94 X(U)_Z(W)_R_ F_；,线速度控制(G96/G97)G96 的功能是执行恒线速度控制，并且只通过改变转速来控制相应的工件直径变化时维持稳定的恒定的切削速率，和 G50指令配合使用。G97 的功能是取消恒线速度控制，并且仅仅控制转速的稳定。,每分钟进给率/每转进给率设置(G98/G99)用 G98 代码来指令每分钟的移动（毫米/分），或者用 G99 代码来指令每转移动（毫米/转）。

9、G99 的每转进给率主要用于数控车床加工。,802S/C 循环概况,LCYC82 钻削，沉孔加工 LCYC85 镗孔LCYC83 深孔钻削 LCYC93 切槽循环 LCYC840 带补偿夹具的螺纹切削 LCYC95 毛坯切削循环 LCYC84 不带补偿夹具的螺纹切削 LCYC97 螺纹切削 参数使用循环中所使用的参数为R100R149。调用一个循环之前该循环中的传递参数必须已经赋值，不需要的参数置为零。循环结束以后传递参数的值保持不变。,LCYC83 深孔钻削,深孔钻削循环通过分步钻入达到最后的钻深，钻头可以在每次进给深度完以后回到安全距离用于排屑，或者每次退回1mm用于断屑。,802D固定循

10、环,CYCLE82 中心钻孔 CYCLE82（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB）,CYCLE83 深孔钻削,CYCLE83（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，FDEP，FDPR，DAM，DTB，DTS，FRF，VARI）,CYCLE84 刚性攻丝,CYCLE84（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB，SDAC，PIT，MPIT，SPOS，SST，SST1）,FANUC车削,子程序,数控车削加工综合举例,车床对刀,mov,举例,数控铣床程序编制,数控铣床是机床设备中应用非常广泛的加工机床，它可以进行平面铣削、平面型腔铣削、外形轮廓铣削、三维及三维以上复杂型面铣削，还

11、可进行钻削、镗削、螺纹切削等孔加工。加工中心、柔性制造单元等都是在数控铣床的基础上产生和发展起来的。,数控铣床外观,数控铣床外观,数控铣床外观,铣削加工零件,数控铣削刀具,三面刃盘铣刀,数控铣削刀具,一、数控铣床的主要功能 各种类型数控铣床所配置的数控系统虽然各有不同，但各种数控系统的功能，除一些特殊功能不尽相同外，其主要功能基本相同。1、点位控制功能 此功能可以实现对相互位置精度要求很高的孔系加工。2、连续轮廓控制功能,3、刀具半径补偿功能4、刀具长度补偿功能 5、比例及镜像加工功能 比例功能可将编好的加工程序按指定比例改变坐标值来执行。镜像加工又称轴对称加工，如果一个零件的形状关于坐标轴对

12、称，那么只要编出一个或两个象限的程序，而其余象限的轮廓就可以通过镜像加工来实现。6、旋转功能 该功能可将编好的加工程序在加工平面内旋转任意角度来执行。7、子程序调用功能,8、宏程序功能,该功能可用一个总指令代表实现某一功能的一系列指令，并能对变量进行运算，使程序更具灵活性和方便性。二、数控铣床的加工工艺范围 铣削加工是机械加工中最常用的加工方法之一，它主要包括平面铣削和轮廓铣削，也可以对零件进行钻、扩、铰、镗、锪加工及螺纹加工等。数控铣削主要适合于下列几类零件的加工。1、平面类零件 平面类零件是指加工面平行或垂直于水平面，以及加工面与水平面的夹角为一定值的零件，这类加工面可展开为平面。,2、直

13、纹曲面类零件,平面类零件,直纹曲面类零件,3、立体曲面类零件,加工面为空间曲面的零件称为立体曲面类零件。这类零件的加工面不能展成平面，一般使用球头铣刀切削，加工面与铣刀始终为点接触，若采用其它刀具加工，易于产生干涉而铣伤邻近表面。加工立体曲面类零件一般使用三坐标数控铣床，采用行切加工法、三坐标或坐标联动加工。三、数控铣床的工艺装备 数控铣床的工艺装备较多，这里主要分析夹具和刀具。1、夹具 数控铣床夹具的选用可首先根据生产零件的批量来确定。对单件、小批量、工作量较大的模具加工来说，一般可直接在机床工作台面上通过调整实现定位与夹紧，然后通过加工坐标系的设定来确定零件的位置。,夹具,对有一定批量的零

14、件来说，可选用结构较简单的夹具。例如，加工右图所示的凸轮零件的凸轮曲面时，可采用图示的凸轮夹具。,2、刀具,数控铣床上所采用的刀具要根据被加工零件的材料、几何形状、表面质量要求、热处理状态、切削性能及加工余量等，选择刚性好、耐用度高的刀具。常见刀具见右图。,1）铣刀类型选择,加工曲面类零件,为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切，而避免刀刃与工件轮廓发生干涉，一般采用球头刀，粗加工用两刃铣刀，半精加工和精加工用四刃铣刀,如图所示。,加工大平面铣刀,铣较大平面时，为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀,加工台阶面铣刀,铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀。,加工槽类铣刀

15、,铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀。,孔加工刀具,孔加工时，可采用钻头、镗刀等孔加工类刀具。,2）铣刀结构选择,铣刀一般由刀片、定位元件、夹紧元件和刀体组成。由于刀片在刀体上有多种定位与夹紧方式，刀片定位元件的结构又有不同类型，因此铣刀的结构形式有多种，分类方法也较多。选用时，主要可根据刀片排列方式。刀片排列方式可分为平装结构和立装结构两大类。（1）平装结构(刀片径向排列)平装结构铣刀的刀体结构工艺性好，容易加工，并可采用无孔刀片(刀片价格较低，可重磨)。由于需要夹紧元件，刀片的一部分被覆盖，容屑空间较小，且在切削力方向上的硬质合金截面较小，故平装结构的铣刀一般用于轻型和中量

16、型的铣削加工。,平装结构铣刀,（2）立装结构(刀片切向排列),立装结构铣刀的刀片只用一个螺钉固定在刀槽上，结构简单，转位方便。虽然刀具零件较少，但刀体的加工难度较大，一般需用五坐标加工中心进行加工。由于刀片采用切削力夹紧，夹紧力随切削力的增大而增大，因此可省去夹紧元件，增大了容屑空间。由于刀片切向安装，在切削力方向的硬质合金截面较大，因而可进行大切深、大走刀量切削，这种铣刀适用于重型和中量型的铣削加工。,立装结构铣刀,3）铣刀角度的选择铣刀的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角等。为满足不同的加工需要，有多种角度组合型式。各种角度中最主要的是主偏角和前角(制造厂的产品样本中对刀具的主偏角和

17、前角一般都有明确说明)。,主偏角,主偏角为切削刃与切削平面的夹角，如图4.15所示。铣刀的主偏角有90、88、75、70、60、45等几种。主偏角对径向切削力和切削深度影响很大。径向切削力的大小直接影响切削功率和刀具的抗振性能。铣刀的主偏角越小，其径向,切削力越小，抗振性也越好，但切削深度也随之减小。,前角,铣刀的前角可分解为径向前角f 和轴向前角p，径向前角f主要影响切削功率；轴向前角p则影响切屑的形成和轴向力的方向，当p为正值时切屑即飞离加工面。常用的前角组合形式有双负前角、双正前角和正负前角(轴向正前角、径向负前角)等。,4）铣刀的齿数(齿距)选择,铣刀齿数多，可提高生产效率，但受容屑空

18、间、刀齿强度、机床功率及刚性等的限制，不同直径的铣刀的齿数均有相应规定。为满足不同用户的需要，同一直径的铣刀一般有粗齿、中齿、密齿三种类型。粗齿铣刀适用于普通机床的大余量粗加工和软材料或切削宽度较大的铣削加工；当机床功率较小时，为使切削稳定，也常选用粗齿铣刀。中齿铣刀系通用系列，使用范围广泛，具有较高的金属切除率和切削稳定性。密齿铣刀主要用于铸铁、铝合金和有色金属的大进给速度切削加工。为防止工艺系统出现共振，使切削平稳，还有一种不等分齿距铣刀。,5）铣刀直径的选择,铣刀直径的选用视产品及生产批量的不同差异较大，刀具直径的选用主要取决于设备的规格和工件的加工尺寸。（1）平面铣刀选择时主要需考虑刀

19、具所需功率应在机床功率范围之内，也可将机床主轴直径作为选取的依据。平面铣刀直径可按D1.5d（d为主轴直径）选取。在批量生产时，也可按工件切削宽度的1.6倍选择刀具直径。（2）立铣刀的选择主要应考虑工件加工尺寸的要求，并保证刀具所需功率在机床额定功率范围以内。如系小直径立铣刀，则应主要考虑机床的最高转数能否达到刀具的最低切削速度(60m/min)。（3）槽铣刀的直径和宽度应根据加工工件尺寸选择，并保证其切削功率在机床允许的功率范围之内。,6）铣刀的最大切削深度,不同系列的可转位面铣刀有不同的最大切削深度。最大切削深度越大的刀具所用刀片的尺寸越大，价格也越高，因此从节约费用、降低成本的角度考虑，

20、选择刀具时一般应按加工的最大余量和刀具的最大切削深度选择合适的规格。当然，还需要考虑机床的额定功率和刚性应能满足刀具使用最大切削深度时的需要。,7）刀片牌号的选择 合理选择刀片硬质合金牌号的主要依据是被加工材料的性能和硬质合金的性能。一般选用铣刀时，可按刀具制造厂提供加工的材料及加工条件，来配备相应牌号的硬质合金刀片。,国际标准化组织规定，切削加工用硬质合金按其排屑类型和被加工材料分为三大类：P类、M类和K类。根据被加工材料及适用的加工条件，每大类中又分为若干组，用两位阿拉伯数字表示，每类中数字越大，其耐磨性越低、韧性越高。P类合金(包括金属陶瓷)用于加工产生长切屑的金属材料，如钢、铸钢、可锻

21、铸铁、不锈钢、耐热钢等；M类合金用于加工产生长切屑和短切屑的黑色金属或有色金属，如钢、铸钢、奥氏体不锈钢、耐热钢、可锻铸铁、合金铸铁等；K类合金用于加工产生短切屑的黑色金属、有色金属及非金属材料，如铸铁、铝合金、铜合金、塑料、硬胶木等。其中，组号越大，则可选用越大的进给量和切削深度，而切削速度则应越小。,四、数控铣削的工艺性分析,数控铣削加工工艺性分析是编程前的重要工艺准备工作之一，根据加工实践，数控铣削加工工艺分析所要解决的主要问题大致可归纳为以下几个方面。1、选择并确定数控铣削加工部位及工序内容 2、零件图样的工艺性分析（零件图样尺寸的正确标注、统一内壁圆弧的尺寸等）3、保证基准统一的原则

22、 4、分析零件的变形情况（加工工艺取决于产品零件的结构形状，尺寸和技术要求等）,统一内壁圆弧的尺寸,5、零件的加工路线,1）铣削轮廓表面 在铣削轮廓表面时一般采用立铣刀侧面刃口进行切削。对于二维轮廓加工，通常采用的加工路线为：从起刀点下刀到下刀点 沿切向切入工件 轮廓切削 刀具向上抬刀，退离工件 返回起刀点 2）顺铣和逆铣对加工影响 在铣削加工中，采用顺铣还是逆铣方式是影响加工表面粗糙度的重要因素之一。逆铣时切削力F的水平分力FX的方向与进给运动Vf方向相反，顺铣时切削力F的水平分力FX的方向与进给运动Vf的方向相同。铣削方式的选择应视零件图样的加工要求，工件材料的性质、特点以及机床、刀具等条

23、件综合考虑。通常，由于数控机床传动采用滚珠丝杠结构，其进给传动间隙很小，顺铣的工艺性就优于逆铣。,顺、逆铣,顺、逆铣时的切削区域,为了降低表面粗糙度值，提高刀具耐用度，对于铝镁合金、钛合金和耐热合金等材料，尽量采用顺铣加工。但如果零件毛坯为黑色金属锻件或铸件，表皮硬而且余量一般较大，这时采用逆铣较为合理。,五、常用铣削系统的特殊功能指令,数控铣床编程中除了要用到上一章介绍的常用的功能指令外，还要用到一些比较特殊的功能指令，在教材中已作了一些介绍。应该指出的是，在实际应用中所涉及到的特殊功能指令远多于书中的介绍，不同的系统有不同的特殊功能指令，这些只有在不断的实践中逐步掌握。下面介绍一些典型系统

24、的铣削加工指令。,FANUC铣削,G80、G81G89固定循环指令,功能：在用NC机床上加工零件，一些典型加工工序，如钻孔、攻丝、深孔钻削、切螺纹等，所完成的动作循环十分典型，将这些动作预先编好程序并存储在存储器中，并用相应的代码来指令。固定循环中的G代码所指令的动作程序，要比一般G代码所指令的动作要多得多，因此使用固定循环功能，可以大大简化程序编制。,G81 X_Y_Z_R_F_K_；,X_ Y_:孔位数据Z_:孔底深度（绝对坐标）R_:每次下刀点或抬刀点（绝对坐标）F_:切削进给速度K_:重复次数(如果需要的话),G82 X_Y_Z_R_P_F_K_；,X_ Y_:孔位数据Z_:孔底深度（

25、绝对坐标）R_:每次下刀点或抬刀点（绝对坐标）P_:在孔底的暂停时间(单位：毫秒)F_:切削进给速度K_:重复次数(如果需要的话),G83 X_Y_Z_R_Q_F_K_；,X_ Y_:孔位数据Z_:孔底深度（绝对坐标）R_:每次下刀点或抬刀点（绝对坐标）Q_:每次切削进给的切削深度F_:切削进给速度K_:重复次数(如果需要的话),G84 X_Y_Z_R_P_F_K_；,X_ Y_:孔位数据Z_:孔底深度（绝对坐标）R_:每次下刀点或抬刀点（绝对坐标）P_:暂停时间(单位：毫秒)F_:切削进给速度K_:重复次数(如果需要的话),G85 X_Y_Z_R_F_K_；,X_ Y_:孔位数据Z_:孔底深

26、度（绝对坐标）R_:每次下刀点或抬刀点（绝对坐标）F_:切削进给速度K_:重复次数(如果需要的话),G86 X_Y_Z_R_F_K_；,X_ Y_:孔位数据Z_:孔底深度（绝对坐标）R_:每次下刀点或抬刀点（绝对坐标）F_:切削进给速度K_:重复次数(如果需要的话,G87 X_Y_Z_R_Q_P_F_K_；,X_ Y:孔位数据Z_:孔底深度（绝对坐标）R_:每次下刀点或抬刀点（绝对坐标）Q_:刀具偏移量P_:暂停时间(单位：毫秒)F_:切削进给速度K_:重复次数(如果需要的话),G88 X_Y_Z_R_P_F_K_；,X_ Y_:孔位数据Z_:孔底深度（绝对坐标）R_:每次下刀点或抬刀点（绝对

27、坐标）P_:孔底的暂停时间(单位：毫秒)F_:切削进给速度K_:重复次数(如果需要的话),G89 X_Y_Z_R_P_F_K_；,X_ Y_:孔位数据Z_:孔底深度（绝对坐标）R_:每次下刀点或抬刀点（绝对坐标）P_:孔底停刀时间(单位：毫秒)F_:切削进给速度K_:重复次数(如果需要的话),FANUC铣削系统辅助功能指令,SIEMENS 802c/s,精加工程序,数控铣削加工综合举例,？,工件坐标系,数控铣削加工综合举例,例：凸轮的数控铣削工艺分析及程序编制（平面凸轮如图所示）。,1、工艺分析,从图上要求看出，凸轮曲线分别由几段圆弧组成，30孔为设计基准，其余表面包括4-13H7孔均已加工。

28、故取30孔和一个端面作为主要定位面，在联接孔13的一个孔内增加削边销，在端面上用螺母垫圈压紧。因为孔是设计和定位的基准，所以对刀点选在孔中心线与端面的交点上，这样很容易确定刀具中心与零件的相对位置。,2、加工调整,加工坐标系在X和Y方向上的位置设在工作台中间，在G53坐标系中取X-400，Y-100。Z坐标可以按刀具长度和夹具、零件高度决定，如选用20的立铣刀，零件上端面为Z向坐标零点，该点在G53坐标系中的位置为Z-80处，将上述三个数值设置到G54加工坐标系中。加工工序卡如下页表所示。,数控加工工序卡,3数学处理,该凸轮加工的轮廓均为圆弧组成，因而只要计算出基点坐标，就可编制程序。在加工坐

29、标系中，各点的坐标计算如下：BC弧的中心O1点：X-(175638)sin859-3728 Y-(175638)cos859-23586EF弧的中心O2点：X2Y2692(X-64)2Y2212 解之得 X6575，Y2093 根据上面的数值计算，可画出凸轮加工走刀路线图。,4、编写加工程序,凸轮加工的程序及程序说明如下：N10 G54 X0 Y0 Z40/进入加工坐标系N20 G90 G00 G17 X-738 Y20/由起刀点到加工开始点N30 G00 Z0/下刀至零件上表面N40 G01 Z-16 F200/下刀至零件下表面以下1mmN50 G42 G01 X-638Y10 F80 H0

30、1/开始刀具半径补偿N60 G01 X-638 Y0/切入零件至A点N70 G03 X-996 Y-6302 R638/切削ABN80 G02 X-557 Y-6376 R175/切削BCN90 G03 X6399 Y-028 R64/切削CDN100 G03 X6372 Y003 R03/切削DEN110 G02 X4479 Y196 R21/切削EF,N120 G03 X1479 Y5918 R46/切削FG N130 G03 X-5526 Y2505 R61/切削GH N140 G02 X-6302 Y997 R175/切削HI N150 G03 X-6380 Y0 R638/切削IA

31、N160 G01 X-6380 Y-10/切削零件 N170 G01 G40 X-738 Y-20/取消刀具补偿 N180 G00 Z40/Z向抬刀 N190 G00 X0 Y0 M02/返回加工坐标系原点，结束,参数设置：H0110；G54：X-400，Y-100，Z-80。,加工中心的程序编制,加工中心(Machining Center)简称MC，是由机械设备与数控系统组成的适用于加工复杂零件的高效率自动化机床。加工中心是高效、高精度数控机床，工件在一次装夹中便可完成多道工序的加工，同时还备有刀具库，并且有自动换刀功能。加工中心所具有的这些丰富的功能，决定了加工中心程序编制的复杂性。加工中

32、心所配置的数控系统各有不同，各种数控系统程序编制的内容和格式也不尽相同，但是程序编制方法和使用过程是基本相同的。,加工中心加工零件,加工中心外形,加工中心外形,加工中心刀库,一、加工中心的主要功能,加工中心能实现三轴或三轴以上的联动控制。加工中心除具有直线插补和圆弧插补功能外，还具有各种加工固定循环、刀具半径自动补偿、刀具长度自动补偿、加工过程图形显示、人机对话、故障自动诊断、离线编程等功能。加工中心与数控铣床的最大区别在于加工中心具有自动交换加工刀具的能力，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现多种加工功能。立式加工中心主要适用于加工板材类、壳体类工件，也可用于模具加工。卧

33、式加工中心主要适用于箱体类工件加工。复合加工中心主要是指在一台加工中心上有立、卧两个主轴或主轴可90改变角度，可在工件一次装夹中实现五个面的加工。,二、加工中心编程的特点,1、首先应进行合理的工艺分析。由于零件加工的工序多，使用的刀具种类多，甚至在一次装夹下，要完成粗加工、半精加工与精加工。周密合理地安排各工序加工的顺序，有利于提高加工精度和生产效率。2、根据加工批量等情况，决定采用自动换刀还是手工换刀。一般，对于加工批量在10件以上，而刀具更换又比较频繁时，以采用自动换刀为宜。但当加工批量很小而使用的刀具种类又不多时把自动换刀安排到程序中，反而会增加机床调整时间。3、自动换刀要留出足够的换刀

34、空间。有些刀具直径较大或尺寸较长，自动换刀时要注意避免发生擅刀事故。,4、为提高机床利用率，尽量采用刀具机外预调，并将测量尺寸填写到刀具卡片中，以便操作者及时修改刀补参数。5、对于编好的程序，必须进行认真检查，并于加工前安排好试运行。从编程的出错率来看，采用手工编程比自动编程出错率要高。6、尽量把不同工序内容的程序，分别安排到不同的子程序中。当零件加工工序较多时，为了便于程序的调试，一般将各工序内容分别安排到不同的于程序中，主程序主要完成换刀及子程序的调用。这种安排便于按每一工序独立地调试程序，也便于因加工顺序不合理而做出重新调整。7、同一把刀具尽可能担任较多的表面加工，且进给路线设计得应合理

35、。此外还应在编程中充分利用固定循环等指令，以大大简化缩短程序。,自动编程概述,手工编程工作量很大，通常只是对一些简单的零件进行手工编程。但是对于几何形状复杂，或者虽不复杂但程序量很大的零件（如一个零件上有数千孔），编程的工作量是相当繁重的，这时手工编程便很难胜任，即使能够编制出，也是相当费时的，而且易出错。一般认为，手工编程仅适用于3轴联动以下加工程序的编制，3轴联动（含3轴）以上的加工程序必须采用自动编程。据有关资料介绍，一般手工编程时间与加工时间之比平均为30:1，在数控机床不能开动的原因中，有2030%是由于等待编程。因此，编程自动化是人们的迫切需求。,正因为客观上的迫切需要，20世纪5

36、0年初第一台数控机床问世不久，为了发挥NC机床高效的特点和满足复杂零件加工需求，MIT便开始自动编程技术的研究，从那时到现在，自动编程技术有了很大的发展，从最早的语言式自动编程系统（APT）到现在的交互式图形自动编程系统，极大地满足了人们对复杂零件的加工需求，丰富数控加工技术的内容。现在广泛使用的自动编程方式是交互式图形自动编程。本节将先讨论交互式图形自动编程的基本工作原理，然后简要地介绍几个典型的国内外交互式图形自动编程系统。,一、自动编程的基本工作原理,交互式图形自动编程系统采用图形输入方式，通过激活屏幕上的相应菜单，利用系统提供的图形生成和编辑功能，将零件的几何图形绘制到计算机上，完成零

37、件造型。同时以人机交互方式指定要加工的零件部位，加工方式和加工方向，输入相应的加工工艺参数，通过软件系统的处理自动生成刀具路径文件，并动态显示刀具运动的加工轨迹，最终生成适合指定数控系统的数控加工程序。并通过通讯接口，把数控加工程序送给机床数控系统完成加工。这种编程系统具有交互性好，直观性强，运行速度快，便于修改和检查，使用方便，容易掌握等特点。因此交互式图形自动编程软件已成为国内外流行的CAD/CAM软件所普遍采用的数控编程方法。,在交互式图形自动编程系统中，需要输入二种数据以产生数控加工程序：零件几何模型数据和切削加工工艺数据。交互式图形自动编程系统实现了从图样模型数控编程和加工的一体化，

38、它的三个主要处理过程是：零件几何造型、生成刀具路径文件、生成零件加工程序。1）零件几何造型 交互式图形自动编程系统（CAD/CAM），可通过三种方法获取和建立零件几何模型：（1）软件本身提供的CAD设计模块（2）其他CAD/CAM系统生成的图形，通过标准图形转换接口（例如STEP，DXFIGES，STL，DWG，PARASLD，CADL，NFL等），转换成本软件系统的图形格式。（3）三坐标测量机数据或三维多层扫描数据。,2）生成刀具路径 在完成了零件的几何造型以后，交互式图形自动编程系统第二步要完成的是产生刀具路径。其基本过程为：（1）首先确定加工类型（轮廓、点位、挖槽或曲面加工），用光标选择

39、加工部位，选择走刀路线或切削方式。（2）选取或输入刀具类型、刀号、刀具直径、刀具补偿号、加工裕留量、进给速度、主轴转速、退刀安全高度、粗精切削次数及余量、刀具半径长度补偿状况、进退刀延伸线值等加工所需的全部工艺切削参数。（3）软件系统根据这些零件几何模型数据和切削加工工艺数据，经过分析、计算、处理，生成刀具运动轨迹数据，即刀位文件CLF(Cut Location File),并动态显示刀具运动的加工轨迹。刀位文件与采用哪一种特定的数控机床无关，是一个中性文件，因此通常称产生刀具路径的过程为前置处理。,3）后置处理 后置处理的目的是生成针对某一特定数控系统的数控加工程序。由于各种机床使用的数控系

40、统各不相同，例如有FANUC,SIEMENS,AB,GE等系统，每一种数控系统所规定的代码及格式不尽相同，为此，自动编程软件系统通常提供多种专用的或通用的后置处理文件，这些后置处理文件的作用是将已生成的刀位文件转变成合适的数控加工程序。早期的后置处理文件是不开放的，使用者无法修改。目前绝大多数优秀的CAD/CAM软件提供开放式的通用后置处理文件。使用者可以根据自己的需要打开文件，按照希望输出的数控加工程序格式，修改文件中相关的内容。这种通用后置处理文件，只要稍加修改，就能满足多种数控系统的要求。,4）模拟和通讯 系统在生成了刀位文件后模拟显示刀具运动的加工轨迹是非常必要和直观的，它可以检查编程

41、过程中可能的错误。通常自动编程系统提供了一些模拟方法，有线架模拟和实体模拟等。通常自动编程系统还会提供计算机与数控机床之间数控加工程序的通讯传输。通过RS232通讯接口，可以实现计算机与数控机床之间NC程序的双向传输（接受，发送和终端模拟），可以设置NC程序格式（ASC,EIA,BIN）,通讯连接口（COM1,COM2），传输速度（波特率），奇偶校验，数据位数，停止位数及发送延时参数等有关的通讯参数。,二、国内外典型CAM软件介绍,1）Pro/Engineer软件 Pro/Engineer软件是美国PTC公司于1988年推出的产品,它是一种最典型的基于参数化(parametric)实体造型的软

42、件。可工作在工作站和Unix操作环境下，也可以在微机的Windows环境下运行。Pro/Engineer包含了从产品的概念设计，详细设计，工程图，工程分析，模具，直至数控加工的产品开发过程。（1）Pro/Engineer CAD功能 具有简单零件设计，装配设计，设计文档（绘图）和复杂曲面的造型等功能。具有从产品模型生成模具模型的所有功能。可直接从Pro/E实体模型生成全关联的工程视图，包括尺寸标注，公差，注释等。还提供三坐标测量仪的软件接口，可将扫,描数据拟合成曲面，完成曲面光顺和修改，提供图形标准数据库交换接口，包括IGES、SET、VDA、CGM、SLA等。还提供Pro/E与CATIA软件

43、的图形直接交换接口。（2）Pro/Engineer CAM功能 提供车加工，25轴铣加工、电火花线切割，激光切割等功能。加工模块能自动识别工件毛坯和成品的特征。当特征发生修改时，系统能自动修改加工轨迹。2）UGII 软件 UGII软件是美国Unigraphics Solutions公司的CAD/CAM/CAE产品。其核心parasolid提供强大的实体建模功能和无缝数据转换能力。UGII提供用户一个灵活的复合建模，包括实体建模，曲面建模，线框建模和基于特征的参数建,模。UGII覆盖制造全过程，融合了工业界丰富的产品加工经验，为用户提供了一个功能强劲的、实用的、柔性的CAM软件系统。UGII可以

44、运行在工 作站和微机，UNIX或Windows操作环境下。（1）UGII的CAD功能 提供实体建模、自由曲面建模等造型手段，提供装配建模、标准件库建模等环境。可建立和编辑各种标准的设计特征，例如孔，槽，型腔，凸台，导角和导圆等。能从实体模型生成完全相关的二维工程图。提供IGES,STEP等标准图形接口。还提供大量的直接转接器，如与CATIA，CADDS，I-DEAS，AutoCAD等CAD/CAM系统的直接高效地数据转换。具有有限元分析、机构分析模块，能对二维、三维机构进行复杂的运动学分析和设计仿真。,（2）UGII的CAM功能 提供24轴车加工，具有粗车，多次走刀，精车，车沟槽，车螺纹和中心

45、钻孔等功能。25轴或更高铣加工，型芯和型腔铣削。提供粗切单个或多个型腔，沿任意形状切去大量毛胚材料以 及可加工出型芯的全部功能。对加工模具和冷冲模特别有用，支持线切割加工等。它还具有固定轴铣削功能、Cut清根切削功能、可变轴铣削功能、顺序铣切削功能、切削仿真(VERICUT)功能、EDM线切削功能、机床仿真功能等。它还提供非均匀B样条轨迹生成器。可从NC处理器中直接生成基于NURBS的刀具轨迹数据。直接从UG的实体模型中产生新的刀具轨迹，其加工程序可比原来程序减少50%70%，特别适用于高速加工。除上述模块以外，UG还提供注塑分析、钣金设计、排样和制造、管路、快速成型转换等。,3）Master

46、CAM软件 Master CAM是美国CNC公司开发的一套适用于机械设计、制造的运行在PC平台上的3DCAD/CAM交互式图形集成系统。它可以完成产品的设计和各种类型数控机床的自动编程，包括数控铣床（35轴）、车床（可带C轴）、线切割机（4轴）、激光切割机、加工中心等的编程加工。产品零件的造型可以由系统本身的CAD模块来建立模型，也可通过三坐标测量仪测得的数据建模，系统提供的DXF、IGES、CADL、VDA、STL，PARASLD等标准图形接口，可实现与其他CAD系统的双向图形传输，也可通过专用DWG图形接口与AutoCAD进行图形传输。系统具有很强的加工能力，可实现多曲面连续加工、毛坯粗加

47、工、刀具干涉检查与消除、实体加工模拟、DNC连续加工以及开放式的后置处理功能。,1、打开图形,2、工作设定,3、选择粗加工方法,4、粗加工参数设定,5、完成刀具轨迹设定,6、选择精加工方式和设定精加工参数,7、刀具清角,8、实体验证,9、自动编程,4）CAXA制造工程师软件CAXA制造工程师软件是由北京北航海尔软件有限公司开发的全中文CAD/CAM软件。（1）CAXA的CAD功能：提供线框造型、曲面造型方法来生成3D图形。采用NURBS非均匀B样条造型技术，能更精确的描述零件形体。有多种方法来构建复杂曲面。包括扫描、放样、拉伸、导动、等距、边界网格等对曲面的编辑方法有：任意裁剪、过度、拉伸、变

48、形、相交、拼接等。可生成真实感图形。具有DXF和IGES图形数据交换接口。（2）CAXA的CAM功能支持车加工，具有轮廓粗车、精切、切槽、钻中心孔、车螺纹功能。可以用参数修改功能对轨迹的各种参数进行修改，以生成新的加工轨迹；支持线切割加工，具有快、慢走丝切割,功能，可输出3B或G代码的后置格式；25轴铣加工，提供轮廓，区域，3轴和45轴加工功能。区域加工允许区域内有任意形状和数量的岛。可分别指定区域边界和岛的拔模斜度，自动进行分层加工针对叶轮、叶片类零件提供45轴加工功能。可以利用刀具侧刃和端刃加工整体叶轮和大型叶片，还支持带有锥度的刀具进行加工，可任意控制刀轴方向。此外还支持钻加工。系统还提供丰富的工艺控制参数，多种加工方式（粗加工、参数线加工、限制线加工、复杂曲线加工、曲面区域加工、曲面轮廓加工）、刀具干涉检查、真实感仿真功能模拟加工、数控代码反读、后置处理功能。,动画演示刀轨与工件轮廓,动画演示铣削加工路线,动画演示深孔循环,动画演示复合粗车循环,动画演示走刀路线,动画演示加工过程及刀轨,动画演示加工路线,动画演示换刀过程,动画演示钻削路线,