研究生数控技术

曲面零件的数控加工及自动编程基于CATIA的曲面零件数控加工程序编制南京航空航天大学研究生院机电学院二О一五年七月目录第一章数控技术概述..........................................................................................31.1数控技术的发展....................................................................................31.2数控技术的内涵....................................................................................31.3数控技术的工作原理............................................................................31.4数控技术的特点....................................................................................31.5数控技术的重要作用............................................................................4第二章创建加工零件模型..................................................................................4第三章数控编程..................................................................................................53.1定义毛坯零件........................................................................................63.2等加工线的粗加工................................................................................73.3投影精加工............................................................................................93.4轮廓驱动加工......................................................................................103.5后置处理..............................................................................................123.6数控程序..............................................................................................15第四章收获体会................................................................................................16第一章数控技术概述1.1数控技术的发展数控技术经过近几十年发展主要分为二个阶段：第一阶段——硬件数控（NC）时代。这个时代从硬件发展上来讲，主要从1952年的电子管到1959年晶体管分离元件，再到1965年的小规模集成电路。第二阶段——软件数控（CNC）时代。这个时代主要从1970年的小型计算机到1974年的微处理器，再到1990年基于个人的PC机数个阶段。1.2数控技术的内涵数控（Numericalcontrol，NC）技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。现在，数控技术计算机数控技术，目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。1.3数控技术的工作原理其工作原理就是在进行车床加工时输入相关信息，然后经过后台计算机的加工处理，实现对各个驱动电路的驱动和控制，使操作更加精确。它的重要组成是CNC系统，而这个系统的核心装置就是CNC装置，这种计算机系统既支持硬件系统工作也支持软件系统工作，主要是依靠相关的存储程序来满足不同的控制需求。它要求数控设备操作精确也是为了保证数控工作的精确度和工作效率，利用数字化信息处理技术使产品实现自动化生产。1.4数控技术的特点传统的机械制造技术在现代化信息技术的革命下显得苍白无力，逐渐地失去了原有的优势和地位。数控技术作为典型的机中一体化新型科技，是现代制造业集成系统的核心，较之传统加工工艺数控技术有以下明显的特点：（1）信息化。数控技术与网络计算机和电子通信技术相结合，实现了数控技术在机械行业当中的信息化过程。（2）维护成本低。传统电动车床不论实在加工性能、安全性和可靠性等方面存在的问题都很多，数控技术正是基于这个现状来进行革新的，数控机床不论是在道具更换还是小角度调整等方面，都不是人工所能比拟的，并且全自动的数控切削，让机械设备维护的成本降低。（3）改善精度与质量数控技术应用干机械制造中，加工过程严格按照预先设置的参数进行加工，避免了人工操作不精确的因素，提高了产品的精度和质量。（4）利于新产品的研制数控技术中在预先写好程序后，通过输入参数行产品加工，由于程序的可移植性和参数变更的方便，新产品的研制也相对方便。1.5数控技术的重要作用数控技术为企业提供了更加便捷高效的生产方式，使复杂的生产程序变得简单，大大的缩短了生产产品所需时间，也更好的实现了资源的优化配置。与此同时，生产流程日益完善，也保障了产品的数量和质量。数控技术在数控技术在机械制造中的运用机械制造行业的广泛运用使得制造业的生产向自动化、数字化、信息化发展，生产的产品可以满足市场不断变化的需求，提高了机械设备的使用效率，增强了机械产品的可靠性。它大大提高了生产力，促进了机械制造业的现代化发展和经济的增长。第二章创建加工零件模型在加工之前，需先在CATIAV5中绘制加工前的零件立体图，在此模型图的基础上，还需创建后续加工所需的基准线和基准点，以便实现零件的数控加工。本例中所创建的零件如图2.1所示，在此报告中不再详细描述该零件的具体绘制过程，现列出其结构树如图2.2所示。图2.1二维零件图图2.2二维零件结构树第三章数控编程数控编程的主要任务是计算加工走刀中的刀位点（CutterLocation，CL点），从而生成CL数据文件。采用自动编程技术可以帮助人们解决复杂零件的数控加工编程问题，其大部分工作由计算机来完成，编程效率大大提高，还能解决手工编程无法解决的许多复杂形状零件的加工编程问题。CATIA是常用的编程软件之一，其适用于各种复杂零件的粗精加工。使用时可根据零件结构、加工表面形状和加工精度等要求，选择合适的加工类型。无论对于哪种加工类型，CATIA的数控编程过程都需要经过获取零件模型、加工工艺分析及规划、完善零件模型、设置加工参数、生成数控加工刀路、检验数控刀路和生成数控加工程序七个步骤，其一般流程如图3.1所示。图3.1CATIA数控编程基本过程3.1定义毛坯零件在进行CATIAV5加工制造流程的各项规划之前，应该先建立一个毛坯零件。毛坯零件可以通过创建或者预先装配的方法来引入。本报告中定义毛坯的尺寸为60×60×26mm。打开零件图，选择“开始”→“加工”→“SurfaceMachining”（如图3.2），准备进行生成毛坯操作。图3.2生成毛坯准备操作不合理合理创建加工模型零件操作定义创建加工操作生成数控刀轨仿真检验刀轨生成数控程序设置加工参数设置刀具路径设置几何参数设置刀具参数设置进给率设置进退刀数控加工设置相关参数后得到如图3.3所示的毛坯三维视图，选择零件模型图中创建的基准点为加工坐标系的原点，如图3.4所示：图3.3毛坯示图图3.4加工坐标系示意图3.2等加工线的粗加工为了加工操作和观察的方便，首先隐藏毛坯。选中模型树中的ManufacturingProgram.1，单击MachiningOperations工具栏中的“等高线粗加工”按钮，设置Roughing.1对话框如图3.5。分别选定待加工的零件和毛坯，并设置零件的余量为0.8mm。图3.5Roughing.1对话框刀具及其参数设置如图3.6：图3.6刀具及其相关参数根据CATIA零件设计与数控加工中提示的步骤，设置刀具的进给量以及退刀路径的参数，得到如下图3.7所示的刀具路径轨迹：图3.7刀具路径轨迹然后进行仿真模拟，得到等加工线的粗加工如下图3.8所示：图3.8等加工线的粗加工仿真轨迹3.3投影精加工重复上节步骤，设置加工余量为0.3mm，加工精度为0.03mm，得到如下图3.9所示的刀具路径轨迹：图3.9刀具路径轨迹轮廓然后进行仿真模拟，得到投影精加工如下图3.10所示：图3.10投影精加工仿真模拟3.4轮廓驱动加工选中模型树中的Sweeping.1，单击MachiningOperations工具栏中的“Contour-driven.1”按钮，设置如图3.11所示的对话框，加工余量为0mm。图3.11“Contour-driven.1”对话框选取两条引导线，确定刀具参数，进给率参数，以及退刀路径参数，进行刀具路径的计算，得出如图3.12所示轮廓驱动加工路径。图3.12所示轮廓驱动加工路径然后进行仿真模拟，得到轮廓驱动加工仿真如下图3.13所示：图3.13轮廓驱动加工仿真整个加工流程的树状图如下（图3.14）：图3.14加工流程树状图3.5后置处理后置处理主要是将编制的刀具路径翻译成数控机床所认识的数控代码。选择“工具”→“选项”命令，在弹出的【选项】对话框的“加工”节点中选择“Output”选项卡，设置后置处理器为“IMS”方式，如图3.15所示。图3.15后置处理方式在CATIA界面左上方右击“ManufacturingProgame.1”节点，在弹出的快捷菜单中选择“ManufacturingProgram.1对象”，在下一级菜单中选择“GenerateNCCodeInteractively”命令。弹出如图3.16所示的“GenerateNCCodeInteractively”对话框。图3.16GenerateNCCodeInteractively对话框在对话框“In/Out”选项卡中“NCdatatype”选择框中选择“NCCode”选项，选中“StoreatthesamelocationastheCATProcess”，把程序文件存放在加工文件相同的目录中。在对话框“Formatting”选项卡中把小数点的设置为3位。在对话框“NCCode”选项卡中“IMS后置处理文件”中选择加工零件数控机床的控制系统的型号，如fanuc15b。如图3.17所示。图3.17数控系统选择最后单击“Execute”按钮，弹出“IMSpost”对话框，如图3.18所示，输入程序的序号，单击“Continue”按钮，系统提示，后置处理成功。图3.18IMSpost对话框在文件存放目录，用记事本或其它工具打开个后缀为ptp文件。把这个程序通过U盘或RS232接口或网络接口，输入到数控系统为fanuc15b的数控机床进行加工。3.6数控程序具体的数控程序非常多，现摘录其中的一部分如下：%1000N1G54G64G40G90G17G94G49G80N2G53N3T1M6N4G0X36.1Y27.604S3000