第7章数控加工编程

第七章数控加工编程7.1数控编程方法7.2数控编程中的刀位计算7.3数控编程中的工艺策略7.4后置处理及DNC7.1数控编程方法及其发展1、手工编程2、数控语言自动编程3、CAD/CAM系统自动编程工艺分析数值计算NC程序编制输入NC程序首件试切修改零件图手工编程特点：不需辅助工具，效率低、出错率高，难以对复杂零件编程。1、手工编程2、数控语言自动编程输入编译数值处理刀位文件CLDATA后置处理机床加工穿孔纸带磁盘RS232C零件图样数控语言零件源程序程序员计算机原理：应用专用数控语言编制零件源程序，经编译生成刀具运动轨迹，和中性刀位文件(CLDataFile)，经后置处理生成相应机床数控加工程序。特点：比手工编程效率高，解决复杂曲面编程问题。但专用词汇及语句格式繁多，仍存在编程效率与机床加工速度间的矛盾。数控语言的产生与发展1953年MIT开始研究数控自动编程；1955年公布APT自动编程系统；之后的近40年不断推出新版本，如APTII、APTIII、APTIV、APTAC、APTSS等；德国EXAPT、法国IFAPT；日本FAPT；我国在上世纪70年代推出SKC、ZCX车铣编程系统。数控语言APT简介APT数控语言格式：命令/参数例：GODLTA/20,20,-5增量走刀数控语言常用语句：初始语句：例：PARNO几何定义语句：例POINT、LINE、CIRCLE、PLANE等刀具定义语句：例CUTTER刀具运动语句：例GOLFT、GORGT、GOFWD等切削用量语句：例FEDRAT、SPEED等容许误差语句：例OUTTOL、INTOL后置处理语句：例MACHINE、SPINDL、COOLNT、END等加工图示零件APT源程序：PARTNO/TEMPLATE；初始语句，TEMPLATE为程序名称MACHINE/FANUC,6M；后置处理程序的调用CLPRNT；打印刀具轨迹数据OUTTOL/0.002；外轮廓逼近容差INTOL/0.002；内轮廓逼近容差CUTTER/10；平头立铣刀，直径=10mmL1=LINE/20,20,20,70；定义直线L1几何定义L2=LINE/(POINT/20,70)ATANGL,75,L1；定义直线L2L4=LINE/20,20,46,20；定义直线L4L3=LINE/(POINT/46,20),ATANGL,45,L4；定义直线L3C1=CIRCLE/YSMALL,L2,YLARGE,L3,RADIUS,10；定义圆弧C1XYPL=PLANE/0,0,1,0；定义平面XYPLSETPT=POINT/-10,-10,10FROM/SETPT；指定起刀点运动轨迹定义FEDRAT/2400；快速进给GODLTA/20,20,-5；增量走刀SPINDL/ON；主轴启动COOLNT/ON；冷却液开FEDRAT/100；指定切削速度GO/TO,L1,TO,XYPL,TO,L4；初始运动指定TLLFT,GOLFT/L1,PASTL2；沿直线L1左边切削直至超过直线L2GORGT/L2,TANTO,C1；右转切削L2直至切于圆C1GOFWD/C1,PAST,L3；沿圆C1切削直至超过L3GOFWD/L3,PAST,L4；沿直线L3切削直至超过L4GORGT/L4,PAST,L1；右转切削L4直至超过L1GODLTA/0,0,10；增量走刀SPINDL/OFF；主轴停止FEDRAT/2400；快速进给GOTO/SETPT；返回起刀点END；机床停止FINI；零件源程序结束3、CAD/CAM系统自动编程CAD/CAM系统数控编程原理CAD造型加工工艺分析加工面选择工艺参数确定刀轨文件生成刀位验证编辑修改后置处理加工仿真机床加工加工参数库刀具库材料库手工编程数控语言自动编程CAD/CAM系统自动编程无须软件工具效率低，出错率高需记忆数控代码难以完成复杂型面编程能从事复杂型面编程不需记忆具体数控代码编程量大没有图形支持用户不需编源程序有图形支持便于实现系统集成几种数控编程方法的比较7.2数控编程中的刀位计算1、非圆曲线刀位点计算2、球头铣刀行距的确定3、平面型腔加工刀位点的计算4、转角过渡处理5、曲面加工中的刀位计算6、刀具干涉检验1、非圆曲线刀位点计算直线段逼近各直线逼近方法比较等间距法等弦长法等误差法计算简单，合理间距选取是关键以最小曲率半径处加工精度确定弦长分割线段多，求解最小曲率半径是关键计算过程复杂，分割的程序段少双圆弧段逼近直线元素内切双圆弧外切双圆弧P1,p2,p3,p4P1,p4在p2p3P1,p4在p2p3接近一直线连线同侧连线两侧(α-β0.05°)2、球头铣刀行距的确定）刀H2(2rHs平面曲面残留高度H粗糙度要求Ra)/(2(2RrRHrHs刀刀）3、平面型腔加工刀位点的计算行切走刀路线a)往返走刀b)单向走刀包含岛屿平面型腔简图型腔加工方法：有行切法和环切法行切法：刀具按平行于某坐标轴方向或一组平行线方向走刀。刀位计算简单，遇到岛屿抬刀越过岛屿，或沿岛屿边界绕过去。刀位计算步骤：•型腔轮廓边界定义；•确定走刀偏置量；•计算内外偏置环；•干涉检查，去除无效环，形成新内外边界环；•重复循环，新环不断生成、分裂、退化直至消失。环切法:是环绕型腔边界进行切削加工方法。a)外轮廓偏置环自相交判别自相交后每个新生封闭环，保留顺时针走向封闭环，去除逆时针封闭环。b)外偏置环与内偏置环互交将收缩偏置环与扩张偏置环合成一个新边界环，扩张环的岛屿将自然消失。c)多个内偏置环互交将相交的多个内轮廓偏置环合成为一个新的内轮廓封闭环，所包含的岛屿合并为一个大岛屿。偏置环干涉处理方法外偏置环自交：保留顺时针走向环，去除逆时针走向环岛屿偏置环自交：保留逆时针走向环去除顺时针走向环4、转角过渡处理a)圆弧过渡：添加一段附加圆弧B1B2b)尖角过渡：（夹角90)延长两轨迹B1D、DB2构成形成尖角c)方角过度：（夹角90)在两附加轨迹段之间插入过渡直线D1D2，使B1D1=B2D2=BB1d)三角过度：应用较少。5、曲面加工中的刀位计算),(vuPP2121vvvuuu参数曲面参数域等参数曲线法：刀具沿参数曲面向或向等参数线进行切削加工，计算速度快。uuv任意切片法：刀具沿参数曲面与一组平行平面截交线进行切削加工，这种方法刀位计算消耗时间较长。等高线法：刀具由高到低沿参数曲面与一组水平平面截交线进行切削加工，这种方法刀位计算时间最长。7.3数控编程中的工艺策略1、粗精加工的工艺选择2、刀具的切入和切出引导3、加工路线的确定及优化刀具的选用粗加工：是切除绝大部分多余材料，切削用量较大，刀具负荷重，一般选用平底铣刀，刀具的直径尽可能选大。精加工：是保证加工面精度要求，切削用量较小，刀具负荷轻，根据加工表面形状可选择平底刀、球头刀或圆角铣刀。应优先选用平底刀，应尽量选择圆角铣刀，而少用球头刀。在刀具直径选择上：先用大直径刀具完成大部分的曲面加工，再用小直径刀具进行清角或局部加工。1、粗精加工的工艺选择加工路径的选择粗加工：加工路径一般选择单向切削，可保证切削过程稳定，可避免顺逆铣工作状态的变化。精加工：切削力较小，对顺逆铣反映不敏感，加工路径可采用双向切削，以减少空行程，提高切削效率。进刀方式的选择粗加工：主要考虑刀具切削刃强度；精加工：主要考虑被加工表面质量。铣刀端面刃切削能力差，对于型腔加工可采用斜角切入。粗加工一般采用分层切削2、刀具的切入和切出引导二维圆弧切入/切出引导二维圆弧切入/切出引导应用实例二维垂直切入/切出引导应用实例二维平行切入/切出引导应用实例潜入式水平式法向式切向式三维切削刀具切入切出引导3、加工路线的确定及优化加工路线确定原则：•获得良好的加工精度和表面质量•走刀路线短空程少•数据计算工作量小a)沿直纹母线走刀好b)沿横截面线走刀不好加工路线确定实例a)行切法b)环切法c)综合法计算简单表面质量好两者综合型腔加工路线确定a)水平走刀b)沿最长路径角度走刀好不好走刀角度的选择孔加工相邻距离最近优化法孔加工例图通常加工序列优化加工序列可节省近一半定位时间孔加工配对优化法使用不同刀具时的优化不好好7.4后置处理及DNC后置处理：刀位计算后，CAM系统将生成一个刀位文件,该文件不能直接送给数控机床使用，尚需其转换为机床控制代码。10TOOLPATH/P2,TOOL,T220TLDATA/MILL,0.3750,0.0000,1.0000,0.0000,0.000030MSYS/0.0000000,0.0000000,0.0000000,1.00000000.0000000,0.0000000,0.0000000,1.0000000,0.000000040PAINT/PATH50PAINT/SPEED,560PAINT/TOOL,FULL,170PAINT/COLOR,180RAPID90GOTO/-0.2875,3.2861,0.5000100PAINT/COLOR,3110FEDRAT/IPM,10.0000120GOTO/0.0000,3.2861,0.5000130GOTO/6.0000,3.2861,0.5000140PAINT/COLOR,1150RAPID160GOTO/6.0000,3.3361,0.5500170PAINT/SPEED,10180PAINT/TOOL,NOMORE190END-OF-PATH典型的刀位文件CLS专用后置处理模块工作原理刀位文件CLSFanuc后置处理模块Fagor后置处理模块Siemens后置处理模块Fanuc系统NC代码Fagor系统NC代码Siemens系统NC代码通用后置处理模块工作原理（如UG）机床数据文件生成器MDFG通用后置处理模块机床NC代码刀位文件CLS机床数据文件MDFDNC含义：a)BTR(BehindTaperReader)b)MCU（MachineControlUnit）目前DNC两种不同注释：DNC：DirectNumericControlDNC：DistributedNumericalControlDNC通信接口：25针RS232C串行接口DNC通信协议：字符位数：EIA标准7位，ISO标准8位奇偶校验位：奇数位校验（Odd)偶数位校验（Even)停止位：1位或２位传输速率：1200,2400,4800,9600,19200