CAD技术-第四章课件

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,*,第四章,材料加工,CAM,技术基础,第四章 材料加工,CAM,技术基础,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,*,4.1,概述,4.2,数控机床的有关功能规定,4.3,数控编程,第四章 材料加工,CAM,技术基础,4.1 概述第四章 材料加工CAM技术基础,学习目标：,掌握数控加工以及数控编程的内容，了解数控机床的有关功能规定，了解数控加工工艺知识，理解数控编程。,学习重点：,数控编程的内容。,学习难点：,数控编程。,学习目标：掌握数控加工以及数控编程的内容，了解数控机床的有关,4.1,概述,数控加工的基本概念,数控机床的组成、分类及发展,计算机在数控中的应用,4.1 概述数控加工的基本概念,数控加工,实质上是由数控装置或系统代替人操纵机床进行机械零件加工的一种自动化加工方法。,所用的机床设备称为,数字控制机床,，简称,数控机床,或,NC,（,Numerical,Control,）机床,。,数控机床具有广泛的适应性。,数控加工,数控加工实质上是由数控装置或系统代替人操纵机床,输入,介质,输入,装置,机床机械部件,数字控,制装置,伺服,系统,位置指令,速度指令,位置、,速度反馈,适应控制,位置,速度,温度力矩,数控机床的组成,输入输入机床机械部件数字控伺服位置指令速度指令位置、适应控制,按数控机床的加工功能不同分,类,(1),点位控制数控机床,(2),直线控制数控机床,(3),轮廓控制数控机床,按所用伺服系统的不同分类,(1),开环数控机床,(2),半闭环数控机床,(3),闭环数控机床,数控机床的分类,按数控机床的加工功能不同分类 (1)点位控制数控机床数,20,世纪,50,年代,1952,年 第一台数控铣床,数控装置,电子管元件,1959,年,晶体管元件和印制电路板（数控装置第二代）,1965,年,集成电路（数控装置第三代）,20,世纪,60,年代,小型计算机化（数控装置第四代）,1974,年,微处理器和半导体存储器,第五代 微型计算机数控装置,20,世纪,80,年代初,人机对话式自动编制程序的数控装置,目前,高速化、高精度化、智能化、多功能化,发展,数控机床的发展,20世纪50年代 1952年 第一台数控铣床数控机床,数控编程主要内容有：,分析零件图纸，进行工艺处理，确定加工工艺过程；数值计算；编制零件加工程序；制作控制介质；校核程序及工件试切。,数控编程内容与步骤,数控编程内容与步骤,数控编程的步骤,确定加工工艺过程,分析图样,数值计算,编写程序清单,制备控制介质,首件试切,程序校验,零件图,数控机床,数控编程的步骤 确定加工工艺过程分析图样数值计算 编写程序清,1,分析图样、确定加工工艺过程,首先需对零件的图纸及技术要求详细的分析，明确加工的内容及要求。,然后，需确定加工方案、加工工艺过程、加工路线、设计工夹具、选择刀具以及合理的切削用量等。,1分析图样、确定加工工艺过程,2,数值计算,根据零件的几何形状，确定走刀路线及数控系统的功能，计算出刀具运动的轨迹，得到刀位数据。,对于由直线、圆弧组成的较简单的,平面零件,，只需计算出零件轮廓的相邻几何元素的交点或切点的坐标值，得出各几何元素的起点、终点、圆弧的圆心坐标值。,对于,自由曲线、自由曲面、组合曲面,的计算更为复杂，一般用计算机来完成数值计算。,2数值计算,3,编写零件加工程序单,在完成工艺处理及数值计算后，按照数控系统规定的程序格式和编程指令，逐段写出零件程序清单。,4,制备控制介质,以前，大多数控机床程序的输入是通过,穿孔纸带,控制介质实现的。现在也可通过,控制面板或直接通讯,的方法将程序输送到数控系统中。,3编写零件加工程序单,5,程序校验及首件试切,在数控机床上，过去试验的方法,以笔代替刀具,，坐标纸代替工件进行空运转画图，检查机床运动轨迹与动作的正确性。现在在具有图形显示屏幕的数控机床上，用,显示走刀轨迹或模拟刀具和工件的切削过程,的方法。,首件试切不仅可查出程序是否有错误，还可知道加工精度是否符合要求。随着计算机科学的不断发展，可采用先进的数控加工仿真系统，对数控程序进行检验。,5程序校验及首件试切,数控编程方法,数控编程可以分为两类：,一 手工编程,人工完成编制数控加工程序的过程。,二 自动编程,自动编程即用计算机编制数控加工程序的过程。,数控编程方法 数控编程可以分为两类：,4.2,数控机床的有关功能规定,数控机床程序编制的有关规定,数控机床的坐标和运动方向的规定,4.2 数控机床的有关功能规定数控机床程序编制的有关规定,穿孔纸带和代码,常用的标准纸带有五单位和八单位两种，国际常用的八单位穿孔带有两种标准代码。,EIA(,美国电子工业协会,),代码,ISO(,国际标准化组织,),代码,ISO,代码具有信息量大、可靠性高、与当今数据传输系统统一等有点，目前世界上各种数控系统大多采用,ISO,代码。,穿孔纸带和代码 常用的标准纸带有五单位和八单位两,程序段格式,常用的有三种：固定顺序程序段格式，带分隔符的固定顺序程序段格式和字地址程序段格式。,用于功能不多的数控装置,控制系统简单，编程不直观,编程直观灵活，便于检查，目前使用最多,程序段,是指为了完成某一动作要求所需的功能“字”的组合。“字”是表示某一功能的一组代码符号。,程序段格式,是指一个程序段中各字的排列顺序及其表达形式。,程序段格式 常用的有三种：固定顺序程序段格式，带分,功能字,准备功能字,G,G00,点位控制,坐标功能字,:X,、,Y,、,Z,、,A,、,B,、,C,等,X-100,辅助功能字,M,M05,主轴停转,进给功能字,F,主轴转速功能字,S,S650,主轴的转速为,650,r/min,刀具功能字,T,功能字准备功能字G G00 点位控制,程序段,N001,G91 G00,X100,Y80,S650 M03;,主轴顺时针,方向旋转,相对坐标编程,表示刀具以空行程速度从原来位置向,X,轴正方向移动,100mm,，向,Y,轴正方向移动,80mm,主轴转速,650r/min,程序段顺序号,结束符号,；或,LF,程序段N001 G91 G00 X100 Y80 S650,坐标系,数控机床的坐标系采用直角笛卡尔坐标系，符合右手法则。,X,轴,通常平行于工件的装卡面，与主要切削进给方向平行。,Z,轴,是平行于机床主轴中心线的坐标轴。,机床坐标系,，坐标原点在机床上某一点，固定不变，出厂时已确定。,工件坐标系,，编程使用，以工件上某一点为原点建立坐标系。,坐标系 数控机床的坐标系采用直角笛卡尔坐标系，符,4.3,数控编程,手工编程,自动编程,4.3 数控编程手工编程,手工编程,手工编程,是指编制零件数控加工程序的,各个步骤,，即从零件图纸分析、工艺决策、确定加工路线和工艺参数、计算刀位轨迹坐标数据、编写零件的数控加工程序单直至程序的检验，均,由人工来完成,。对于点位加工或几何形状不太复杂的轮廓加工，几何计算较简单，程序段不多，手工编程即可实现。但对轮廓形状不是由简单的直线、圆弧组成的复杂零件，特别是空间复杂曲面零件，数值计算则相当繁琐，工作量大，容易出错，且很难校对，采用手工编程是难以完成的。,手工编程 手工编程是指编制零件数控加工程序的,加工程序,N001,G90,（,EOB,）,N002,G00 X0,Y3000,Z4000,S717,M03,（,EOB,）,N003,G08,X6000,Z0,F0417,（,EOB,）,N004,G09 X7000,F0500,M08,（,EOB,）,N005,G01,X15000,F0063,（,EOB,）,N012,G08 X0,Z4000,F0357,M05,（,EOB,）,N013,M09,（,EOB,）,N014,M00,（,EOB,）,绝对坐标,点位控制,加速,直线插补,关闭切削液,程序停止,减速,主轴顺时针旋转,开,1,号切削液,主轴停转,加工程序N001 G90（EOB）绝对坐标点位控制加速直,自动编程,（,1,）数控语言自动编程,（,2,）图形交互式自动编程,自动编程（1）数控语言自动编程,（,1,）数控语言自动编程,从,20,世纪,50,年代的,APT,（,Automatically Programmed Tool,）到后来发展的,APT,衍生语言。,程序员所要做的工作是根据图样和工艺要求，,使用规定的编程语言,，编写零件加工源程序，并将其,输入计算机,，,计算机自动地进行数值计算，并编译出零件加工程序,。根据要求还可自动打印出程序清单，制作控制介质或直接将零件程序传送至数控机床。,（1）数控语言自动编程,（,2,）图形交互式自动编程,利用被加工零件的二维或三维图形，由专用软件用窗口对话框的方式生成的加工程序，对复杂的曲面加工更为方便,。,（2）图形交互式自动编程,数控语言自动编程,语言自动编程的一般原理：,（,1,）编制源程序阶段,用,专门的数控语言,人工编写，用以描述零件的几何形状、尺寸大小、工艺路线工艺参数及刀具相对零件的运动轨迹等内容。,（,2,）编写目标程序阶段,零件源程序编好后，输入给计算机，由计算机完成后续工作直至自动生成机床数控系统所需的加工程序，称之为目标程序。,计算机内的数控软件完成：,（一）主信息处理（前置处理）（二）后置处理,数控语言自动编程 语言自动编程的一般原理：,零件图,工艺参数,确定工艺过程,零,件,源,程,序,数控语言,主处理,后置处理,数控程序系统,零件加工,数控程序,加工过程仿真,刀位文件,图形效验,至,NC,通信接口,计算机,修改,计算机的工作,程序员的工作,语言自动编程的过程,零件图工艺参数零数控语言主处理后置处理数控程序系统零件加工加,语言编程系统的信息处理过程,（,1,）输入翻译阶段,翻译阶段即语言处理阶段，为计算刀具运动轨迹阶段作准备。它按源程序的顺序，一个符号一个符号地依次阅读，将,APT,的词汇及相关的数据转换为计算机处理的代码。,（,2,）轨迹计算阶段,其作用是处理连续运动语句，产生刀具运动的一系列有序的坐标数据。计算刀具运动轨迹，得到刀位数据文件。,1,前置处理,语言编程系统的信息处理过程（1）输入翻译阶段 翻译,2,后置处理,产生所有具体数控机床的数控程序。按照计算阶段的信息，通过后置处理即可生成符合具体数控机床要求的零件加工程序。从而将计算阶段目标程序给出的数据、工艺参数及其它有关信息转变成具体数控机床所要求的指令和程序格式。后置处理程序与具体的数控机床和数控系统有关，,数控系统不同,，,代码也不同,。,2 后置处理 产生所有具体数控机床的数控程序。,图形交互自动编程,所谓,图形交互式自动编程系统,就是应用计算机,图形交互技术,开发出来的数控加工程序自动编程系统，使用者利用计算机键盘、鼠标等输入设备以及屏幕显示设备通过交互操作，建立、编辑,零件轮廓的几何模型,，选择,加工工艺策略,，生成,刀具运动轨迹,，利用屏幕动态模拟显示,数控加工过程,，最后,生成数控加工程序,。,图形交互自动编程 所谓图形交互式自动编程系统,（,1,）零件图样及加工工艺分析,（,2,）几何造型,（,3,）刀位轨迹的计算及生成,（,4,）后置处理,（,5,）程序输出,图形交互式自动编程的基本步骤,（1）零件图样及加工工艺分析图形交互式自动编程的基本步骤,（,1,）零件图样及加工工艺分析,数控编程的基础，目前主要靠人工进行。分析零件的加工部位，确定有关工件的装夹位置、工件坐标系、刀具尺寸、加工路线及加工工艺参数等。,（1）零件图样及加工工艺分析,（,2,）几何造型,几何造型就是利用三维造型,CAD,软件或,CAM,软件的三维造型、编辑修改、曲线曲面造型功能把要加工的工件的三维几何模型构造出来，并将零件被加工部位的几何图形准确地绘制在计算机屏幕上。,与此同时，在计算机内自动形成零件三维几何模型数据库。这些三维几何模型数据是下一步刀具轨迹计算的依据。,（2）几何造型 几何