1、第七章 加工中心自动编程与操作,返回索引,1 加工中心简介,加工中心简介,加工中心的特点,1.1,加工中心刀具及加工范围,1.2,加工中心的组成,1.3,1.1 加工中心的特点,加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床，集铣削、钻削、铰削、镗削、攻螺纹和切螺纹于一身，综合加工能力较强。全封闭防护工序集中，加工连续进行使用多把刀具，自动进行刀具交换多个工作台，自动进行工作台交换功能强大，趋向复合加工高自动化、高精度、高效率高投入，在适当的条件下才能发挥最佳效益,主要加工对象：1）既有平面又有孔系的零件 箱体类零件 盘、套、板类零件 2) 复杂曲面类零件 凸轮类 整体叶轮类 模具类 3）外型不规
2、则零件 4）加工精度要求高的中小批量零件 5）新产品试制中的零件,1.2 加工中心刀具及加工范围,铣削 加工中心可铣削平面、台阶面、各种沟槽以及复杂的曲面。,钻削 加工中心可钻削各种规格的孔，包括螺纹孔。,镗削加工,1.3 加工中心的组成,基础部件： 基础部件是加工中心的基础结构，它主要由床身、工作台、立柱三大部分组成； （一般为铸铁）,主轴部件： 主轴部件由主轴箱、主轴电机、主轴和主轴轴承等零部件组成，主轴是加工中心切削加工的功率输入部件，它的起动、停止、变速、换向等都由数控系统控制。主轴的旋转精度和定位精度是影响加工精度的重要因素。,数控系统： 数控系统由CNC装置、可编程序控制器、伺服驱
3、动系统等组成。,自动换刀系统： 自动换刀系统由刀库和换刀装置组成。工件在一次装夹后，可连续完成对工件表面自动进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻螺纹、铣削等多工步的加工。,辅助装置： 润滑、冷却、排屑、液压、气动等,2 自动编程概述,自动编程,手工编程与自动编程,2.1,自动编程方式的分类,2.2,数控加工应注意的策略,2.4,自动编程的流程,2.3,2.1 手工编程与自动编程,手工编程概念：手工编程指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作。特点：耗费时间较长，容易出现错误，无法胜任复杂形状零件的编程。 据国外资料统计，当采用手工编程时，一段程序的编写时间与其在机床上运行加工的实际时间之比，平均约
4、为30：1；而数控机床不能开动的原因中有20%30%是由于加工程序编制困难，编程时间较长。应用：一般对几何形状不太复杂的零件，所需的加工程序不长，计算比较简单，用手工编程比较合适。,自动编程概念：也称为计算机辅助零件编程，即数控机床的程序编制工作的大部分或一部分是由计算机来完成的。特点：自动编程具有编程速度快、周期短、质量高、使用方便等优点。应用：能完成用手工编程无法编制的复杂零件的数控加工程序，而且零件越是复杂，其经济效益越好。,自动编程是数控加工发展的必然趋势！,APT语言自动编程,图形交互自动编程,自动编程方式,2.2 自动编程方式的分类,API语言自动编程APT（Automatical
5、ly Programmed Tool）语言是一种对工件、刀具的几何形状及刀具相对于工件的运动进行定义时用的一种接近于英语的符号语言，把用此语言编写的零件程序输入计算机，进行APT处理程序经过编译和运算，输出刀具加工轨迹，然后再经过后置处理，转化为数控机床所需的指令格式。特点：采用数控语言编程具有程序简练、走刀控制灵活等优点，使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级，上升到面向元素点、线、面的高级语言级。缺点：1）零件的设计与加工之间用图纸传递数据，阻碍了设计与制造的一体化。2）图纸的解释、工艺过程规划要工艺人员完成，对用户的技术水平要求较高。3）系统本身缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图
6、形显示和刀具轨迹的验证手段。,图形交互自动编程以图形要素为输入方式。从零件及刀具几何形状的输入、显示和修改，刀具运动的定义，刀具轨迹的生成，加工过程的动态仿真显示，直至数控加工程序的产生都是在图形交互方式下得到的。 特点：具有速度快、精度高、直观性好、使用简便、便于检查等优点。目前已成为国内外先进的CAD/CAM软件普遍采用的数控编程方法。国外：CIMATRON、MASTERCAM、SIMENS NX(UG NX)、CATIA、PRO/E 国内：CAXA,2.3 自动编程流程,2.4 数控加工应注意的策略,应留有足够的自动换刀空间，以避免与工件或夹具碰撞。应设置合理的安全平面。最终轮廓一次走刀
7、完成为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来。,选择切入切出方向考虑刀具的进、退刀（切入、切出）路线时，刀具的切出或切入点应在沿零件轮廓的切线上，以保证工件轮廓光滑；应避免在工件轮廓面上垂直上、下刀而划伤工件表面；尽量减少在轮廓加工切削过程中的暂停（切削力突然变化造成弹性变形），以免留下刀痕。,图1 外轮廓加工刀具的 切入和切出,图2 无交点内轮廓加工刀具的切入和切出,刀路轨迹的生成运动轨迹仿真后置处理,CAM,几何造型,CAD,加 工,自动加工,3 Cimatron自动编程实例,零件模型,加工程序,3.1 几何造型,几何造型就是利用图形交互自动编程软件
8、的图形绘制、编辑修改、曲线曲面造型等有关指令，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。同时，计算机自动生成零件的图形数据文件，这些图形数据是下一步刀路轨迹计算的依据。自动编程过程中，软件将根据加工要求自动提取这些数据，进行分析判断和必要的数学处理，以形成加工的刀路轨迹数据。,3.2 刀路轨迹的生成,刀路轨迹的生成是人机交互进行的。首先在刀路轨迹生成菜单中选择所需的菜单项，然后根据屏幕提示，用光标选择相应的图形目标，指定相应的坐标点，输入所需的各种参数。软件将自动从图形文件中提取编程所需的信息进行分析判断，计算出节点数据，并将其转换成刀路数据，存入指定的刀路文件中或直接进行后置处理生成数控加工程序，同时在屏幕上显示出刀路轨迹图形。,3.3 运动轨迹仿真,主要用来检验数控程序编制的正确性，刀具与工件被加工轮廓的干涉等。可以采用动画显示的方法。,3.3 后置处理,后置处理的目的是形成数控加工指令文件。后置处理程序是根据数控机床的要求设计出的程序，它可以把刀路数据、有关的工艺参数和辅助信息等转换成数控系统所能接受的NC代码指令和程序格式。,
