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1、授课教师：XXXX智能制造数字化数控编程与精密制造目录/CONTENTS01数控机床的合理选用02加工方法和加工方案的确定03数控加工工艺性分析04加工参数的设置05工序和工步的划分06数控编程的路线规划01数控机床的合理选用不同类型的数控机床有着不同的用途,在选用数控机床之前应对其类型、规格、性能、特点、用途和应用范围有所了解,才能选择最适合加工零件的数控机床。1.数控机床的性能指标(1)精度精度包括定位精度、重复定位精度、分辨率和脉冲当量等,这些是可以从厂家提供的说明书中读取的。(2)运动方式运动方式包括运动坐标轴和可控联动坐标轴等。(3)运动性能运动性能包括主轴转速、各运动轴的进给速度、
2、换刀时间和各运动轴的行程等。(4)加工能力加工能力是指机床每分钟的切削率,也和选择的刀具种类、规格和刚性有关。数控机床的合理选用2.数控机床的应用范围(1)数控车床车床部分包括主轴、溜板、刀架等。数控系统包括显示器、控制面板、强电控制等。数控车床一般具有两轴联动功能,Z 轴是与主轴方向平行的运动轴,X 轴是在水平面内与主轴方向垂直的运动轴,远离工件方向为轴的正向。另外,在新型车铣加工中心,还增加了C 轴或B 轴,具有分度和联动功能,组成更为复杂的运动,适合更复杂形状零件的加工要求;在刀架中安装铣刀,对工件进行铣削加工。刀具超过12 把的称为加工中心。数控车床主要用来加工轴类零件的内外圆柱面、圆
3、锥面、螺纹表面、成形回转体表面等;对于盘类零件可以进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔等;还可以完成车端面、切槽、倒角等加工。数控机床的合理选用（2）数控铣床数控铣床适合加工三维复杂曲面,在汽车、航空航天、模具等行业被广泛采用,可分为数控立式铣床、数控卧式铣床、数控仿形铣床等。（3）加工中心一般将带有自动刀具交换装置(ATC)的数控镗铣床称为加工中心,可以进行铣削、镗削、钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹等多种工序的加工,不包括磨削功能,因为微细的磨粒可能进入机床导轨,破坏机床的精度,而磨床上有特殊的保护措施。加工中心可分为立式加工中心和卧式加工中心。立式的主轴是垂直方向的,卧式的主轴是水平方向的。数控机床的合理
4、选用(4)数控钻床数控钻床分为立式钻床和卧式钻床,主要完成钻孔、攻螺纹等加工,同时也可以完成简单的铣削加工。刀库可以存放多种刀具。(5)数控磨床数控磨床用于加工高硬度、高精度的表面,分为平面磨床、内圆磨床、轮廓磨床等。随着自动砂轮补偿技术、自动砂轮修整技术和磨削固定循环技术的发展,数控磨床的功能越来越全。(6)数控电火花成形机数控电火花成型机加工为特种加工方法,利用两个不同极性的电极在绝缘体中产生放电现象,去除材料进而完成加工,适用于加工形状复杂的模具和难加工材料。(7)数控线切割机数控线切割机的工作原理与电火花成型机一样,其电极是电极丝,切削液一般是去离子水。其加工范围一般以零件的内、外轮廓
5、加工为主。数控机床的合理选用选择数控机床要把握好技术、经济两个尺度。在数控机床上加工零件时,通常有两种情况,一是由被加工零件选择合适的加工设备,二是由数控机床选择适合的加工零件。无论哪种情况,通常都要根据被加工零件的精度、材质、形状、尺寸、数量和热处理等因素来选择。选用普通机床加工,还是数控机床加工,或者选用专用机床来加工,概括起来要考虑以下几方面因素:1)要保证被加工零件的技术要求,加工出合格的产品。2)有利于提高生产率。3)尽可能降低生产成本(加工费用)。当零件的复杂程度高或是在多品种、小批量(100 件以下)生产时,使用数控机床可获得较好的经济效益,反之则不然。数控机床的合理选用02加工
6、方法和加工方案的确定合理确定数控加工工艺对实现优质、高效和经济的数控加工具有极为重要的作用。在规划零件的数控加工工艺时,首先要遵循一般加工工艺的基本原则和方法,同时考虑数控加工本身的特点和零件编程要求。在设计数控工艺路线时,优先考虑加工顺序的安排,根据零件的结构、毛坯形状还有工件的定位安装和夹紧的需求进行综合考虑。一般需要遵守以下规则:前一道工序的加工不能影响后面工序的定位和夹紧;加工工序应该先粗加工、后精加工;加工余量由大到小;先进行内腔加工,后进行外轮廓加工;尽可能减少换刀次数,工件的重复定位和夹紧次数。加工方法和加工方案的确定03数控加工工艺性分析充分分析加工对象的设计基准、工艺基准、检
7、测基准,确定合理的编程原点,尽量做到编程原点(即加工装夹姿态)符合以下要求:1)分析加工工件的形状尺寸链累积误差,保证加工精度要求。2)应采用统一的定位基准。在数控加工中,若没有统一定位基准,会因工件的重新安装而导致加工后的两个面上轮廓的位置及尺寸不协调,要确保两次装夹、加工后其相对位置的准确性。3)减少刀具规格和换刀次数,使编程方便、生产率得以提高。4)内槽圆角(或曲面的最小曲率半径)的大小决定着刀具直径的大小,因此,内槽圆角半径不应过小。零件工艺性与被加工轮廓的形状、转接圆弧半径的大小等有关。数控加工工艺性分析04加工参数的设置加工参数的设置可视为对加工对象的加工要求,包括指定相应的工艺规
8、划和分解出对应的具体数值,它构成了利用CAD/CAM 软件进行NC 编程的主要操作内容,直接影响NC 程序的生成质量。加工参数设置的内容较多,主要包括:1)切削方式的设置。用于指定刀轨的类型及相关参数。2)加工对象的设置。指用户通过交互手段选择被加工的几何体或其中的加工分区、毛坯、避让区域等。3)刀具及机械参数的设置。针对每一个加工工序选择合适的加工刀具并在CAD/CAM软件中设置相应的机械参数,包括主轴转速、切削进给量、切削液控制等。4)加工程序参数的设置,包括对进退刀位置及方式、切削用量、行间距、加工余量、安全高度等参数进行设置。这是编程中参数设置最重要的一部分内容。加工参数的设置05工序
9、和工步的划分工序是指一个(或一组)工人在一个工作地对一个(或几个)劳动对象连续进行生产活动的综合,是组成生产过程的基本单位。根据性质和任务的不同,可分为工艺工序、检验工序、运输工序等。各个工序按加工工艺过程,可细分为各个工步;按其劳动过程,可细分为若干操作。划分工序所制约的因素有生产工艺及设备的特点、生产技术的具体要求、劳动分工和劳动生产率能提供的条件。在数控加工这个特定环境中,可以简单地认为一次装夹的定位状态就是一道工序。工步可以简单地理解为一个工序的若干步骤,即在同一个工序中要完成一系列作业过程时,把可以归类成某独立的作业过程称为一个工步。对数控工序来讲,在同一次装夹状态下的各种操作,可认
10、为是不同的工步。工序和工步的划分06数控编程的路线规划1.确定各工序的加工坐标系编程中的加工坐标系,它所定义的是工件在机床上的加工姿态和安放位置。它定义的好坏将影响加工质量和工装夹具的复杂程度。较少的加工姿态可以减少零件加工中的重复定位。2.规划各工序下的加工对象加工对象对于工序来讲,是对零件不同的加工区域的定义。在这个过程中,有序的定义加工对象可以帮助编程者对工艺编制进行理解,不遗漏加工对象;而其中对毛坯的定义也能对加工精炼起到一定的作用。3.规划数控编程工步工步的规划是将不同的加工走刀策略给予充分的体现,如往复式、螺旋式等。合理按排工步有助于提高型面的加工精度。数控编程的路线规划4.进行加
11、工轨迹可达性验证验证轨迹的可达性,可以极大地了解编制的工步是否已经可以将零件加工完成,同时可以看到余量的分布和尚未加工的区域,由此来调整和增加加工工步,达到加工的完整。5.后处理轨迹,形成机床代码轨迹的覆盖不等于机床加工完整,其中包含不同控制器对不同种类的G 代码的要求;同时对于各种辅助代码如M6(换刀的动作指令),不同机床厂商都可能会有不同的运动定义,而在G 代码程序中代表的是简单的换刀动作,因此代码的仿真可以暴露和展现这些隐藏的问题,从而提高G 代码的安全性与可靠性。6.机床加工仿真机床加工仿真是在G 代码仿真的基础上,将机床的控制系统虚拟化,使得在G 代码执行过程中,将控制器的插值过程一并进行加工模拟,可以较为精准的计算各种运动下的运动时间,更加或无限接近真实机床的加工过程。数控编程的路线规划
