数字化设计与制造第七章

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2012/9/17,#,7.1,数字化制造技术概述,7.2,计算机辅助工艺规划,(CAPP),技术,7.3成组技术(GT),7.4数控(NC)加工技术概述,7.5数控(NC)编程技术,7.6数控高速切削加工(HSM)技术,第7章数字化制造技术,7.1数字化制造技术概述,(1)数字化制造将不再局限于传统的机械制造领域，而是扩展到几乎所有工业领域。,(2)传统意义上的制造只是单纯的机械加工过程，而数字化制造涵盖了产品的整个生命周期，涉及各种产品类型。,(3)与传统制造技术不同的是，数字化制造技术总是以系统的、动态的和优化的方法来研究产品结构、制造工艺、加工装备、制造技术以及企业生产的组织与管理等，以获取最佳的效率和效益。,7.2计算机辅助工艺规划(,CAPP,)技术,7.2.1CAPP的基本概念,7.2.2CAPP的功能与模块组成,7.2.3CAPP的类型,7.2.1CAPP的基本概念,1)它将工艺设计人员从繁琐和重复性劳动中解放出来，将更多的精力放在新工艺的开发和工艺优化上。,2)采用,CAPP,技术有助于缩短工艺设计的周期，提高产品的市场相应速度。,3)有利于对工艺设计人员经验的总结和继承，逐步形成典型零件的标准工艺库，实现工艺设计的最优化和标准化。,4),CAPP,是产品造型和数控加工技术之间的桥梁，它可以使数字化设计的结果快速地应用于生产制造，充分发挥数控编程及加工技术的效益，从而实现数字化设计与制造之间的信息集成。,7.2.1CAPP的基本概念,图7-1CAPP与其他数字化系统之间的信息流,7.2.1CAPP的基本概念,7.2.2CAPP的功能与模块组成,(1) 控制模块。,(2) 零件信息获取/输入模块。,(3),工艺过程设计模块。,(4),工序决策模块。,(5),工步决策模块。,(6),数控加工指令生成模块。,(7),输出模块。,(8),加工过程动态仿真。,7.2.3CAPP的类型,1.派生型,2.创成型,3.智能型,4.综合型,5.交互型,图7-2派生型CAPP系统流程图,1.派生型,2.创成型,1)决策树法。2)基于知识的决策。3)基于规则的推理过程。4)基于框架的推理控制,。,图7-3创成型CAPP系统的流程图,2.创成型,图7-4智能型CAPP系统的流程图,3.智能型,综合式,CAPP,系统是将派生式与创成式结合起来，对新零件的工艺进行设计时，先通过计算机来检索所属零件族的标准工艺，再根据零件的具体情况，对标准工艺进行增加和删除，而工步设计则采用自动决策产生，将派生式和创成式互相结合，各取每种方法的优点。,4.综合型,交互型系统是按照不同类型零件的加工工艺需求，以人机对话的方式，完成工艺规程设计的系统。工艺设计人员根据屏幕上的提示，进行人机交互操作，形成所需的工艺规程。它比综合式,CAPP,系统更灵活方便，将一些经验性强、模糊的、难确定的问题留给用户，简化了系统的开发难度，有可能开发出较通用的系统。,5.交互型,7.3成组技术(,GT,),7.3.1成组技术的基本概念,7.3.2零件的分类编码体系,7.3.3成组技术的应用案例,成组技术就是将企业的多种产品、部件或零件，按一定的相似性准则，分类编组，并以这些组为基础，组织生产各个环节，实现多品种小批量生产的产品设计、制造和管理的合理化。从而克服了传统小批量生产方式的缺点，使小批量生产能获得接近大批量生产的技术经济效果。,7.3.1成组技术的基本概念,7.3.1成组技术的基本概念,图7-5零件相似性的分类,7.3.1成组技术的基本概念,(1)产品设计。,(2)制造工艺。,(3)生产管理。,图7-6成组技术应用的基本流程,7.3.1成组技术的基本概念,7.3.2零件的分类编码体系,(1)编码分类法。,(2),生产流程分析法,(Production Flow Analysis,，,PFA),。,图7-7Opitz编码系统的结构,(1)编码分类法,图7-8JLBM-1编码系统的结构,(1)编码分类法,通过对零件生产流程的分析，把工艺过程相近的，即使用同一组机床进行加工的零件归为一类。可按工艺相似性将零件分类，以形成加工族或工艺族。,(2),生产流程分析法,(Production Flow Analysis,，,PFA),7.3.3成组技术的应用案例,1.背景介绍,2.成组编码规则的确定,3.成组编码软件与工艺数据库管理软件的开发,目前,机械制造所面临的两项基本任务是：迅速更新和发展产品品种；不断提高生产率。更新和发展产品，必然是产品品种多、批量少,(,多品种，少批量,80%,以上,),。 按传统的加工方法，生产率非常低。,造成这种落后状态的原因有二方面：,(1),传统的组织生产的观念是以孤立的一种产品为基础。,(2),现行的生产技术准备也是孤立地以一种产品为对象。 成组技术正是在这种背景下，专为改变多品种、中小批生产企业的落后生产状况而发展出来的一种卓有成效的新技术。,1.背景介绍,2.成组编码规则的确定,(1)码位长度及字段划分。,(2)各字段编码的基本含义,。,(1)码位长度及字段划分。,1)第一字段：功能结构码(第15位，共5位)。,2)第二字段：毛坯类型码(第6位，共1位)。,3)第三字段：材料类型码(第78位，共2位)。,4)第四字段：尺寸码(第9位，共1位)。,5)第五字段：精度码(第10位，共1位)。,6)第六字段：加工工艺码(第1115位，共5位)。,7)第七字段：焊接码(第16位，共1位)。,8)第八字段：热处理码(第17位，共1位)。,9)第九字段：表面处理码(第18位，共1位)。,10)第十字段：识别码(第1920位，共2位)。,图7-9产品制造工艺编码规则,(1)码位长度及字段划分。,(2)各字段编码的基本含义。,1)功能结构码。,2)毛坯类型码。,3)材料类型码。,4)尺寸代码。,5)精度代码。,6)加工工艺代码。,7)焊接代码。,8)热处理代码。,9)表面处理代码。,10)识别代码。,图7-10零件制造工艺成组编码示例,(2)各字段编码的基本含义。,图7-11成组编码与工艺数据管理软件的体系结构,3.成组编码软件与工艺数据库管理软件的开发,图7-12成组编码及工艺数据管理软件结构,3.成组编码软件与工艺数据库管理软件的开发,图7-13数据库的概念数据模型(CDM)图,3.成组编码软件与工艺数据库管理软件的开发,3.成组编码软件与工艺数据库管理软件的开发,(1) 用户管理模块。,(2) 零件编码模块。,(3)码位定义模块。,(4)工艺查询模块。,管理系统操作人员，设置操作人员口令和权限。在满足不同系统用户操作需求的基础上，提高系统的安全性。,(1) 用户管理模块,图7-14“零件编码”的用户界面,(1) 用户管理模块,图7-15软件系统的操作流程图,(1) 用户管理模块,图7-16“定制查询”的用户界面,(1) 用户管理模块,根据成组编码规则，对该产品的零件进行成组编码。该模块是软件开发的重点，主要功能包括： 零件基础数据的录入，包括对应图形、图片的浏览。 零件各码位的选取和显示。 零件相关码位信息的获取和快速查询。 零件码位选取信息的修改、更新。 零件码位信息获取的辅助提示。 完成零件的最终编码，并存入数据库。,(2) 零件编码模块,用于编码规则的说明和显示，并完成各码位数据（包括码位编号、含义特征等）的浏览、录入、修改、删除等数据库操作。该模块是零件编码模块数据的来源。,(3)码位定义模块,主要功能包括： 按工件图号查编码：根据零件查的工件图号查询零件编码，实现浏览、修改、另存等操作功能。 按编码查零件：根据编码相关信息作为查询条件，模糊查询相匹配零件，并对该零件信息实现浏览、修改、另存等操作功能。,(4)工艺查询模块,图7-17“工艺查询”模块的功能框图,(4)工艺查询模块,图7-18“工艺查询”模块的实现技术及其操作流程,(4)工艺查询模块,图7-19“按工件图号查零件”的软件界面,(4)工艺查询模块,图7-20“文件下载”的软件界面,(4)工艺查询模块,图7-21“按编码查零件”的软件界面,(4)工艺查询模块,7.4数控(,NC,)加工技术概述,7.4.1数控加工的基本概念,7.4.2数控机床的组成及其分类,7.4.1数控加工的基本概念,图7-22数控机床加工零件的基本过程,7.4.2数控机床的组成及其分类,1.数控机床的组成,2.数控机床的分类,3.数控加工的特点,4.数控机床的选用,1.数控机床的组成,表7-1数控机床组成及基本原理,数控机床组成,基 本 原 理,控制介质,（信息载体）,控制介质是人与机床之间的联系介质，其中存储着零件加工过程中所需要的全部数据和指令，包括零件加工的几何信息、工艺参数（进给量、主轴转速等）和辅助运动等。常见的控制介质有穿孔纸带、磁带、磁盘、手动输入（MDI）和直接数字控制（DNC）等,数控系统,数控系统是数控机床的核心，由译码器、运算器、存储器、控制器、显示器、输入及输出装置等组成，完成数控程序输入、程序信息处理和伺服系统驱动等任务。它根据运算结果控制脉冲信号的输出/输入装置的启动与停止、机床主轴的变速或换向、工件夹紧或松开、分度工作台的转位和锁紧、刀具的选择与更换、切削液的开启或关闭等，以完成零件的数控加工,表7-1数控机床组成及基本原理,伺服系统,伺服系统接受数控系统经插补输出的位移、位置等信息，经功率放大后驱动机床移动部件实现精确定位或按照规定的轨迹和速度运动，以加工出合格的零件。伺服系统的精度和动态响应性能直接影响数控机床的生产效率、加工精度和零件的表面粗糙度,常见的伺服驱动元件有步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机等,机床本体,数控机床本体是指数控机床的机械结构，包括主轴、床身、立柱、工作台、刀架等关键部件，以及冷却过滤系统、润滑系统、油液分离系统、气液动系统、对刀仪、自动排屑器等辅助装置,与普通机床相比，数控机床在整体布局、传动系统、刀具系统、操作系统以及结构等方面都进行了改进。主要表现为：机床本体的刚性提高，抗振性能得到改善；机床的热变形降低，精度提高；采用高效高性能传动部件，传动链短，结构简单，传动精度高；机床的功能部件增多，如自动换刀装置、对刀仪等；采用移门结构的全封闭外罩壳，保证操作的安全性,1.数控机床的组成,2.数控机床的分类,(1)按用途分类。,(2)按机床运动部件的轨迹分类。,(3)按伺服控制方式分类。,(1)按用途分类。,1)金属切削类。,2)金属成形类。,3)特种加工类。,4)测量绘图类。,(2)按机床运动部件的轨迹分类。,1)点位控制数控机床。,2)点位直线控制数控机床。,3)轮廓控制(连续控制)数控机床。,图7-23点位控制数控加工示意图,1)点位控制数控机床,图7-24点位直线控制数控加工示意图,2)点位直线控制数控机床,图7-25二轴联动图,3)轮廓控制(连续控制)数控机床,图7-26二轴半联动,3)轮廓控制(连续控制)数控机床,图7-27三轴联动,3)轮廓控制(连续控制)数控机床,图7-28四轴联动,3)轮廓控制(连续控制)数控机床,图7-29五轴联动,3)轮廓控制(连续控制)数控机床,(3)按伺服控制方式分类。,1)开环控制数控机床。,2)半闭环控制数控机床。,3)闭环控制数控机床。,图7-30开环控制系统框图,1)开环控制数控机床,图7-31半闭环控制系统框图,2)半闭环控制数控机床,图7-32闭环控制系统框图,3,)闭环控制数控机床,表7-2高、中、低档数控机床的功能水平,功能,低档,中档,高档,分辨率/m,10,1,01,进给速度/mmi,815,1524,15100,伺服控制类型,开环、步进电动机,半闭环或闭环的直流或交流伺服系统,联动轴数/轴,23,24,35以上,通信功能,一般无,RS232、DNC,RS232、DNC、MAP,显示功能,LED或简单的CRT,较齐全的CRT显示,有三维图形显示,内装PLC,无,有,有强功能的PLC,主CPU,8位、16位,32位或64位的多CPU,3.数控加工的特点,表7-3数控机床加工的特点,1）高柔性。只需编制相应的数控程序就能完成新零件的加工,2）自动化程度高。数控机床按照数控程序自动完成零件的加工，操作者只需监控机床的运行，完成零件装卸及更换刀具、夹具等工作，工人的体力劳动强度低,3）零件的加工精度高、一致性好。数控机床本身的定位精度和重复定位精度较高，减少了加工过程中的人为因素，使零件的加工精度高和质量稳定,4）生产效率高。数控机床可以在一次装夹中完成多部位的加工，缩短了生产准备时间和机床调整时间。一般地，数控机床比普通机床的生产效率高23倍,5）适合于复杂零件的加工。可以完成普通机床难以完成的复杂零件加工，对航空航天、造船、模具等行业具有重要意义,6）可以实现一机多用。数控机床能综合普通机床（如钻床、镗床、铣床）的加工功能，通过配置自动刀具交换系统等可构成加工中心，实现复合加工,1）加工成本较高。数控机床的价格比同规格的普通机床高，机床的零件、配件及维护成本较高，需要计算机、编程软件、打印机等附加设备，编程和操作人员的工资较高等,2）适合于加工多品种、中小批量的复杂零件。与专用多工位组合机床或生产流水线相比，数控机床在大批量生产方面不具备成本和效率优势。对于形状简单、精度质量要求不高的零件，数控机床也不具备普通机床的低成本特点,3）需要有经过专门培训和熟练的机床操作人员和零件编程人员,优点,缺点,图7-33机床类型与生产批量、,零件复杂程度的关系,3.数控加工的特点,图7-34机床类型与生产批量、,加工费用的关系,3.数控加工的特点,7.5数控(,NC,)编程技术,7.5.1数控机床的坐标系统,7.5.2数控编程的基本功能指令,7.5.3数控编程的高级编程功能,7.5.4数控编程的基本步骤,7.5.5数控编程的后置处理,7.5.6直接数字控制(DNC)技术,7.5.1数控机床的坐标系统,1.机床坐标系,2.坐标轴及其运动方向,3.数控机床中的坐标基准点,4.绝对标与增量坐标,5.工件坐标系,6.零点偏置,图7-35数控机床的标准坐标系,1.机床坐标系,表7-4数控机床的坐标轴及其运动方向,坐标轴及运动方向,简 要 说 明,Z坐标,Z坐标的运动由传递切削力的主轴决定，即与主轴轴线平行的坐标轴决定。Z坐标的正方向为增大工件与刀具之间距离的方向,如果机床有几个主轴，可以选择一个垂直于工件装夹面的主轴作为主要的主轴；如果主要的主轴能够摆动，在摆动范围内使主轴只平行于三坐标系统中的两个或三个坐标，则取垂直于机床工作台的装夹面的坐标作为Z坐标；如果机床没有主轴（如数控龙门刨床），则Z坐标垂直于工件装夹面,2.坐标轴及其运动方向,X坐标,X轴为水平的、平行于工件装夹平面的坐标轴。它平行于主要的切削方向，正方向是增大工件与刀具之间距离的方向,对于工件旋转的机床（如车床、磨床等），X坐标的方向在工件的径向上，且平行于横滑座。对于安装在横滑座刀架上的刀具，X轴正方向为离开工件旋转中心的方向,Y坐标,Y坐标轴垂直于X、Z坐标轴。Y运动的正方向根据X和Z坐标的正方向，按照右手笛卡儿坐标系来判断,旋转运动坐标,A、B、C,A、B和C分别表示轴线平行于X、Y和Z坐标的旋转运动。A、B和C的正方向分别表示在X、Y和Z坐标正方向上按照右旋螺纹前进的方向,表7-4数控机床的坐标轴及其运动方向,附加坐标,对于直线运动，如果在X、Y、Z主要直线运动之外，还有第二组平行于它们的坐标，可分别指定为U、V、W；如果还有第三组运动，则分别指定为P、Q、R,如果在X、Y、Z主要直线运动之外，还有不平行或可以不平行于X、Y或Z的坐标，也可分别指定为U、V、W或P、Q和 R,对于旋转运动，如果在第一组旋转运动A、B、C的同时，还有平行于或不平行于A、B、C的第二组旋转运动，可指定为D或E,2.坐标轴及其运动方向,3.数控机床中的坐标基准点,(1)机床原点(M)。,(2)机床参考点(R)。,(3)工件原点(P)。,(4)对刀点和换刀点。,(5)程序原点(W)。,图7-36常见数控机床的坐标系,a)数控车床b)数控立式铣床c)数控卧式镗铣床,3.数控机床中的坐标基准点,图7-37数控双柱式立式车床,3.数控机床中的坐标基准点,图7-38数控龙门移动式铣床,3.数控机床中的坐标基准点,图7-39数控车床坐标系,3.数控机床中的坐标基准点,图7-40机床原点、工件原点及对刀点之间的关系,3.数控机床中的坐标基准点,4.绝对标与增量坐标,(1)绝对坐标。,(2)增量坐标。,图7-41绝对坐标与增量坐标,a)绝对坐标b)增量坐标,4.绝对标与增量坐标,7.5.2数控编程的基本功能指令,1.数控程序的格式,2.数控系统的功能指令组成,3.基本功能指令及其编程方法,表7-5JB/T 32081999标准中的准备功能G代码,代码,功能,代码,功能,G00,点定位,G50,刀具偏置0/-,G01,直线插补,G51,刀具偏置+/0,G02,顺时针方向圆弧插补,G52,刀具偏置-/0,G03,逆时针方向圆弧插补,G53,直线偏移，注销,G04,暂停,G54,直线偏移X,G05,不指定,G55,直线偏移Y,G06,抛物线插补,G56,直线偏移Z,G07,不指定,G57,直线偏移XY,G08,加速,G58,直线偏移XZ,G09,减速,G59,直线偏移YZ,G10G16,不指定,G60,准确定位1（精）,G17,XY平面选择,G61,准确定位2（中）,1.数控程序的格式,G18,ZX平面选择,G62,快速定位（粗）,G19,YZ平面选择,G63,攻螺纹,G20G32,不指定,G64G67,不指定,G33,螺纹切削、等螺距,G68,刀具偏置（内角）,G34,螺纹切削、增螺距,G69,刀具偏置（外角）,G35,螺纹切削、减螺距,G70G79,不指定,G36G39,永不指定,G80,固定循环注销,G40,刀具补偿/刀具偏置注销,G81G89,固定循环,G41,刀具补偿-左,G90,绝对尺寸,G42,刀具补偿-右,G91,增量尺寸,G43,刀具偏置-正,G92,预置寄存,G44,刀具偏置-负,G93,时间倒数，进给率,G45,刀具偏置+/+,G94,每分钟进给,G46,刀具偏置+/-,G95,主轴每转进给,G47,刀具偏置-/-,G96,恒线速度,G48,刀具偏置-/+,G97,每分钟转数（主轴）,G49,刀具偏置0/+,G98G99,不指定,表7-6JB/T 32081999标准中的M代码,代码,功能,代码,功能,M00,程序停止,M36,进给范围1,M01,计划停止,M37,进给范围2,M02,程序结束,M38,主轴速度范围1,M03,主轴顺时针方向旋转,M39,主轴速度范围2,M04,主轴逆时针方向旋转,M40M45,如有需要作为齿轮换档，此外，不指定,M05,主轴停转,M46M47,不指定,M06,换刀,M48,注销M49,M07,2号切削液开,M49,进给率修正旁路,M08,1号切削液开,M50,3号切削液开,M09,切削液关,M51,4号切削液开,M10,夹紧,M52M54,不指定,2.数控系统的功能指令组成,M32M35,不指定,M11,松开,M55,刀具直线位移，位置1,M12,不指定,M56,刀具直线位移，位置2,M13,主轴顺时针方向，切削液开,M57M59,不指定,M14,主轴逆时针方向，切削液开,M60,更换工件,M15,正运动,M61,工件直线位移，位置1,M16,负运动,M62,工件直线位移，位置2,M17M18,不指定,M63M70,不指定,M19,主轴定向停止,M71,工件角度位移，位置1,M20M29,永不指定,M72,工件角度位移，位置2,M30,纸带结束,M73M89,不指定,M31,互锁旁路,M90M99,永不指定,图7-42G90/G91编程,2.数控系统的功能指令组成,3.基本功能指令及其编程方法,(1)常用准备功能的编程。(2)常用辅助功能。(3)其他常用功能指令,。,(1)常用准备功能的编程。,1)绝对坐标和增量坐标指令,G,90/,G,91。,2)工件坐标系设定指令,G,92/,G,54,G,59。,3)坐标平面选择指令,G,17/,G,18/,G,19。,4)快速定位指令,G,00。,5)线性插补指令,G,01。,6)圆弧插补指令,G,02/,G,03。,7)暂停延时指令,G,04。,8)刀具半径补偿指令,G,41/,G,42/,G,40。,9)刀具长度补偿指令G43/G44/G49。,用,G90,编程时，程序段中的尺寸坐标为绝对值，即在工件坐标系中的坐标值。,用,G91,编程时，程序段中的尺寸坐标为增量坐标值，即刀具运动的终点相对于前一位置的坐标增量。,1)绝对坐标和增量坐标指令,G,90/,G,91,图7-43工件坐标系设定指令G92,a)设定指令之一b)设定指令之二,2)工件坐标系设定指令,G,92/,G,54,G,59,图7-44设定零点偏置,3)坐标平面选择指令,G,17/,G,18/,G,19,图7-45坐标平面及坐标平面选择,3)坐标平面选择指令,G,17/,G,18/,G,19,图7-46G00指令,4)快速定位指令,G,00,图7-47线性插补指令G01,5)线性插补指令,G,01,图7-48圆弧插补指令G02、G03,6)圆弧插补指令,G,02/,G,03,图7-49G02、G03编程举例,6)圆弧插补指令,G,02/,G,03,图7-50刀具半径补偿方向,a)左刀补b)右刀补,7)暂停延时指令,G,04,图7-51刀具半径补偿指令G41举例,8)刀具半径补偿指令,G,41/,G,42/,G,40,图7-52刀补功能举例,8)刀具半径补偿指令,G,41/,G,42/,G,40,图7-53刀补功能举例,a)刀具补偿视图之一b)刀具补偿视图之二,9)刀具长度补偿指令G43/G44/G49,图7-54采用刀补的铣削编程,9)刀具长度补偿指令G43/G44/G49,(2)常用辅助功能。,1),M,00。,2),M,01。,3),M,02。,4),M,03、,M,04、,M,05。,5),M,06。,6),M,07、,M,08、,M,09。,7),M,10、,M,11。,8),M,30。,(3)其他常用功能指令。,1)刀具功能(,T,功能)。,2)主轴速度功能(,S,功能)。,3)进给功能(,F,功能)。,7.5.3数控编程的高级编程功能,1.子程序的概念,2.镜像编程功能指令,G,24、,G,25,3.缩放变换指令,G,50、,G,51,4.旋转变换指令,G,68、,G,69,5.固定循环,6.宏程序,能被其他程序调用，在实现某种功能后能自动返回到调用程序去的程序。其最后一条指令一定是返回指令，故能保证重新返回到调用它的程序中去。也可调用其他子程序，甚至可自身调用（如递归）。,1.子程序的概念,1.子程序的概念,1)子程序的格式。,2)子程序的调用。,3)子程序的执行。,图7-55子程序的嵌套调用,1.子程序的概念,图7-56镜像编程举例,2.镜像编程功能指令,G,24、,G,25,图7-57缩放编程举例,3.缩放变换指令,G,50、,G,51,4.旋转变换指令,G,68、,G,69,1)旋转变换也是数字化设计软件的基本功能。,2)以程序原点为旋转中心，将图形旋转60，得到如图7-59所示的图形，数控加工程序及程序说明如下：,3)以给定点为旋转中心，将图形旋转60，得到如图7-60所示的图形,图7-58原始刀具轨迹,4.旋转变换指令,G,68、,G,69,图7-59以程序原点为中心的旋转,4.旋转变换指令,G,68、,G,69,图7-60以给定点为中心的旋转,4.旋转变换指令,G,68、,G,69,图7-61孔的加工动作示意图,4.旋转变换指令,G,68、,G,69,表7-7FANUC-6M系统的固定循环功能,G代码,孔加工动作,（-Z方向）,在孔底的动作,刀具返回方式,（+Z方向）,用途,G73,间歇进给,快速,高速深孔往复排屑钻,G74,切削进给,暂停主轴正转,切削进给,攻左旋螺纹,G76,切削进给,主轴定向停止,刀具移位,快速,精镗孔,G80,取消固定循环,G81,切削进给,快速,钻孔,G82,切削进给,暂停,快速,锪孔、镗阶梯孔,G83,间歇进给,快速,深孔往复排屑钻,G84,切削进给,暂停主轴反转,切削进给,攻右旋螺纹,G85,切削进给,切削进给,精镗孔,5.固定循环,表7-7FANUC-6M系统的固定循环功能,G86,切削进给,主轴停止,快速,镗孔,G87,切削进给,主轴停止,快速返回,反镗孔,G88,切削进给,暂停主轴停止,手动操作,镗孔,G89,切削进给,暂停,切削进给,精镗阶梯孔,5.固定循环,宏就是用公式来加工零件的,比如说椭圆,如果没有宏的话,我们要逐点算出曲线上的点,然后慢慢来用直线逼近,如果是个光洁度要求很高的工件的话,那么需要计算很多的点,可是应用了宏后,我们把椭圆公式输入到系统中然后我们给出,Z,坐标并且每次加,10um,那么宏就会自动算出,X,坐标并且进行切削。,6.宏程序,7.5.4数控编程的基本步骤,1.数控编程的基本步骤,2.数控编程方法,3.基于数字化开发软件的自动编程介绍,1.数控编程的基本步骤,(1)分析零件图样、确定加工工艺。(2)数值处理。(3)编写零件加工程序单。(4)程序校验与试切加工。,图7-62数控编程的基本步骤,1.数控编程的基本步骤,(1)分析零件图样、确定加工工艺。,1)确定加工方案时应考虑数控机床使用的合理性及经济性，充分发挥机床的功能。,2)工装夹具的设计或选择应能快速完成工件的定位和夹紧，以减少辅助时间。,3)选择合理的编程原点及编程坐标系。,4)根据材料性能、机床加工能力、工序类型等因素选择刀具，并确定合理的切削用量。,2.数控编程方法,(1)手工编程。(2)自动编程。,图7-63手工编程的基本过程,(1)手工编程,(2)自动,编程,1)基于,APT,语言的自动编程。,2)基于数字化开发软件的自动编程。,在书写,APT,语言源程序的过程中，特别是零件复杂的情况下，几何定义语句和刀具运动语句的书写工作量大，容易出错，并且要求编程人员对,APT,语言熟练掌握。,1)基于,APT,语言的自动编程, 几何造型。利用软件的造型及编辑功能,(,如曲面造型、实体造型、参数化造型等,),，在计算机中准确地建立被加工零件的几何和结构模型，为刀具轨迹的计算提供依据。, 刀具路径生成。通过与计算机的交互，如选择图标、点取坐标点、输入所需的各种参数等，由数控编程软件从零件的几何模型中提取编程所需的信息，经分析判断和数学处理，计算出节点数据，并转换为刀具位置数据，存入到刀位文件中。刀具轨迹可显示在屏幕上，也可以直接进行后置处理，生成数控加工程序。,2)基于数字化开发软件的自动编程, 后置处理。后置处理的目的是形成符合数控系统要求的数控加工程序。数控系统不同，数控加工程序的指令代码及其程序格式也不尽相同。因此，数控编程软件中均具有后置处理功能，由编程人员根据具体数控系统的指令代码及程序格式进行编辑，直到能输出符合数控系统要求的,NC,加工程序。,2)基于数字化开发软件的自动编程,图7-64基于数字化开发,软件的自动编程,(3)编写零件加工程序单,图7-65CAMWorks数控编程的基本步骤,(3)编写零件加工程序单,加工程序必须经过校验和试切才能正常使用，通常是通过仿真软件或机床运行校验程序的轨迹是否正确，但是这种方法无法检查加工零件的尺寸、表面粗糙度和行位公差等，所以必须采用首件试切的方法进行加工精度的检测。,(4)程序校验与试切加工,7.5.5数控编程的后置处理,图7-66后置处理的基本过程,7.5.6直接数字控制(DNC)技术,1.,DNC,技术的典型功能,2.,DNC,的传输协议及其设置,3.,DNC,传输的联接方法,1.,DNC,技术的典型功能,(1)支持数控程序的双向传输。(2)支持多台数控机床的并行在线加工。(3)支持子程序在线调用。(4)传输距离不受限制。(5)断点续传功能。(6)程序比较与反向仿真。,2.,DNC,的传输协议及其设置,(1)奇偶校验(Parity)。(2)波特率(Baud Rate)。(3)数据位(Data Bits)。(4)停止位(Stop Bit)。(5)起始位(Start Bit)。(6)握手(Handshaking)信号。,图7-67数控加工程序的反向仿真,2.,DNC,的传输协议及其设置,图7-68DNC的传输协议设置,2.,DNC,的传输协议及其设置,表7-89针串口与25针串口的针脚对照,9针串口（DB9）,25针串口（DB25）,针号,功能说明,缩写,针号,功能说明,缩写,1,数据载波检测,DCD,8,数据载波检测,DCD,2,接收数据,RXD,3,接收数据,RXD,3,发送数据,TXD,2,发送数据,TXD,4,数据终端准备,DTR,20,数据终端准备,DTR,5,信号地,GND,7,信号地,GND,6,数据设备准备好,DSR,6,数据准备好,DSR,7,请求发送,RTS,4,请求发送,RTS,8,清除发送,CTS,5,清除发送,CTS,9,振铃指示,DELL,22,振铃指示,DELL,2.,DNC,的传输协议及其设置,图7-69车间级DNC解决方案,3.,DNC,传输的联接方法,7.6数控高速切削加工(,HSM,)技术,1.高速切削技术的基本概念,2.,HSM,的关键技术,高速切削的主要目标之一是通过高生产率来降低生产成本。它主要应用于精加工工序，常常是用于加工淬硬模具钢。另一个目标是通过缩短生产时间和交货时间提高整体竞争力。,1.高速切削技术的基本概念,图7-70切削温度随切削速度的变化,1.高速切削技术的基本概念,表7-9常见加工方式的高速切削速度范围,加工方式,切削速度/mmi,加工方式,切削速度/mmi,车削,7007000,钻削,2001100,铣削,3006000,磨削,500010000,1.高速切削技术的基本概念,图7-71常用材料高速切削的速度范围,1.高速切削技术的基本概念,图7-72采用HSM技术,加工的薄壁零件,2.,HSM,的关键技术,2.,HSM,的关键技术,(1)高速切削数控机床。,(2)高速切削刀具。,(3)高速切削数控编程软件。,(1)高速切削数控,机床,1)高稳定性床身。2)高速主轴。3)高速进给系统。4)高效的冷却系统。5)高性能数控系统。6)高精度、高速度传感检测技术。,石油化工工业中常用不锈钢、淬火钢、高强度钢、耐热钢等难加工材料日益增多。对刀具材料提出了特殊的要求。刀具材料除应具备硬度和耐磨性、强度和韧性、耐热性、工艺性能和经济性外,.,还对高速切削刀具材料提出了如下更高的要求：可靠性；高耐热性和抗热冲击性能；良好的高温力学性熊；刀具材料能适应难加工材料和新型材料加工的需要。,(2)高速切削刀具,高速切削数控编程技术部分主要包括目前常用,CAM,软件，如,PRO/E,、,UG,、,CIMATRON,等的高速切削编程应用。,(3)高速切削数控编程软件,