数控板料折弯机程序编制基础知识

数控板料折弯机程序编制基础 数控板料折弯机床程序编制的基础 在数控板料折弯机上，机床的运动有后挡料前后运动(X)、滑块上下运动(Y)、挡子左右运动(Z)和挡子上下运动(R)等。机床控制轴数按其运动的方式而定，一般的组合有X轴,Y1和Y2轴、R轴、Z1和Z2轴。 其中最重要的板料折弯运动是由滑块上下运动完成的(Y轴Y1、Y2),折弯工作的角度或形状是由上下模具决定的。上模安装在可沿床身导轨上下运动的滑块上,下模安装在机身工作台上,控制上模进入下模的深度就可得到不同角度或形状的工件。 板料折边的高度由后挡料挡子的位置确定,后挡料控子可随后挡料架沿X向运动。折弯工作过程见图2。 在以下内容中，将讨论一般扳料折弯的工艺问题： 折弯模具结构折弯方式确定工作吨位板材展开长度计算折弯板材与机床结构的干涉 折弯模具结构 在折弯加工中通常采用标准模具结构，在图1所示的模具系统中，对材料进行折弯的上模通过夹紧块与滑块联接，由滑块带动上下移动实现上模的折弯运动。下模通过下模支承板固定在下模座上，下模座安装在床身工作台上。通过调整模具调节夹紧块可调整下模的水平位置，以保证下模与上模的平行。 模具材料为工具钢，表面通常经过高频淬火以提高寿命。 上下模的加工能力与其截面尺寸有关，标准角度的模具可将板材折弯成各种角度，见图2所示。图3所示为常用标准的上模和下模。 折弯方式根据折弯加工时上下模具的相对位置，可将折弯加工分成间隙折弯和压底折弯两种方式。 1.间隙折弯 在折弯过程中，上模与下模间并不压紧，通过调整上模进入下模开口的深度来得到所需要的折弯角度，这种折弯方式叫间隙折弯，如图1所示。上模进入下模越深，折弯角度越小；反之越大。由于材料的弹性，折弯时还需考虑用过量折弯来控制回弹量。 间隙折弯的优点在于可以使用较少数量的模具，实现多种角度的成形加工，且所需加工压力较小。 通常，为获得最佳的折弯效果，其材料的厚度B与下模V形开口宽度V之比可按下述选择： （1） 材料厚度在12.7mm以下时，B：V为1：8； （2） 材料厚度在12.722.2mm时，B：V为1：10； （3） 材料厚度在22.2mm以上时，B：V为1：12。 上述三种比例为标准的模具比，其材料为低碳钢，材料强度为43.4kg/mm2。 在编制折弯加工程序时，可将上述各项参数设置在数控系统中，由系统自动处理后生成加工程序。 2.压底折弯 采用压底折弯时，金属板材被压紧在上下模之间，从而获得所需要的折弯角度和弯头半径，见图2所示。 压底折弯一般适用于在中批量和大批量的生产中，加工厚度在2mm以下的板料。其折弯弯曲半径小，折弯精度高，精度保持性好。应注意的是，压底折弯的工作压力大于间隙折弯的工作压力，一般在三倍以上。 压底折弯模具的角度应与板材角度和材料相适应。通常在压底折弯低碳钢时，上下模具的角度应与板材所需角度一致。采用压底折弯法加工时，模具比即板料厚度B与下模开口距V的比例为：B：V=1：6。 确定工作吨位折弯过程中，上、下模之间的作用力施加于材料上，使材料产生塑性变形。工作吨位就是指折弯时的折弯压力。 确定工作吨位的影响因素有：折弯半径、折弯方式、模具比、弯头长度、折弯材料的厚度和强度等，见图1所示。 通常，工作吨位可按下表选择，并在加工参数中设置。 1、表中数值为板料长度为一米时的折弯压力： 例：S=4mm L=1000mm V=32mm 查表得 P=330kN 2、本表按强度b450N/mm2的材料为依据计算的，在折弯其它不同材料时，折弯压力为表中数据与下列系系数的乘积； 青铜（软）：0.5； 不锈钢：1.5； 铝（软）：0.5 ； 铬钼钢：2.0。 3、折弯压力近似计算公式：P=650s2L/1000v其中各参数的单位 PkN Smm Lmm Vmm 折弯压力对照表 板材展开长度计算 根据折弯零件的零件图样，计算出未折弯时的板料长度，即展开长度，是一项加工前的备料准备工作。 由于受折弯时诸多因素的影响，折弯材料会出现所需弯曲变形以外的伸长或缩短。因而，计算展开长度时还应考虑材料变形的影响。通常，数控折弯机床的控制系统，可按编程时给出的相关参数，自动计算出板料展开长度。 折弯板材与机床结构的干涉 多道或复杂零件折弯时，由于板材折弯后的形状改变，板材可能会碰撞机床的一些部件，产生干涉现象。如图1中所示，弯曲后的板材与上模出现了干涉。 WS67K-100/3200数控折弯机床的控制系统能根据加工情况，自动计算并检查折弯板材与机床各部分的干涉情况，提示编程人员采取相应措施消除干涉。 数控板料折弯机床的基本二维图形编程方法 目前在数控板料折弯机床上广泛采用的是图形编程方法，分二维、三维图形编程。图形编程与编程语言相比较，它能以较少的工作时间较好地适应产品多样性。本文以WS67K-100/3200数控折弯机床的控制系统DA-65为例介绍基本编程方法。 DA-65的图形编程系统是一种完整的产品设计工具软件，在软件支持下画出产品截面形状，包括机床外形和工具库，可快速设计自动（可中断）或手动折弯步骤，计算并显示产品、机床、模具的碰撞及展开长度计算。 1.DA-65图形编程系统的功能特点 （2）自动缩放； （3）毛坯长度计算； （4）真实比例模具设计； （5）十种上部尺寸和十种下部尺寸组合的100种不同机床形式存贮； （6）大圆弧； （7）增加或删除角度； （8）已有的产品可以被复制、修改和作为新产品存贮； （9）近似尺寸和高精度公差选择。2.编程系统折弯顺序确定 （1）快速计算最小生产时间； （2）自动折弯顺序确定； （3）手动折弯顺序确定； （4）产品与模具机床碰撞显现； （5）任意模具和机床外形选择； （6）模拟折弯顺序； （7）后挡料自动退让距离计算，优化选择R轴位置。 3.折弯工序计算 （1）全部自动计算； （2）机床调整如下参数： 数控系统自动调整每一步折弯工艺参数 Y轴位置 卸荷距离 X轴位置 X轴退让 Y开口 (滑块回程高度) R轴 Z轴 4.程序编制过程 输入产品参数 确定零件尺寸 自动折弯常数说明 折弯工步 输入零件和参数 板料厚度： 板料厚度单位毫米； 材料： 选择材料类型，系统含有四种已设置的材料：青铜（软）、不锈钢、铝（软）、铬钼钢，编程人员可自行设置其它材料。设置材料时，可修改弹性模量E的数值和材料强度； 长度：板料Z长度单位为毫米； 内、外尺寸0/1； 确定零件尺寸 确认上述一般零件参数后，进入图形输入界面，如图1所示。在绘制零件形状时，首先输入一个零件基本长度值，然后输入相邻边的角度和长度，重复此过程直到绘出零件。图中圆圈光标表示编辑的位置，用光标控制键，可把它移动到另一个位置（角度或长度），如图1所示。 选择精度高精度 在折弯工步计算时，精确选择后挡料停留位置，得到这一线段较高的精度。 一般值 在折弯工步计算时，按一般公差选择后挡料停留位置。 注意：过高精度的近似值线段计算会增加生产时间。 2.大圆弧 当需要将板材折弯成较大圆弧段时（见图3），可通过在圆弧范围内分段多次折弯来实现。将光标放在选定的圆弧上，会出现提示，要求编入以下参数： 半径=输入圆弧半径 段数=创建圆弧的分段数量 所选段数越多，折弯次数越多，折弯分段越多，需要用越小的V形开口R模，选用适当的方法折弯后，其自动计算出最大V形开口值并显示在屏幕上。 编入这些参数后，V形模具开口最大值显示在屏幕上，当光标在半径上时，按下S2半径值将被删除和修改，返回单角屏幕信息详见最大值图。 自动折弯工步参数说明 设置自动折弯工步参数的工作界面如图1所示，实现自动折弯工步需要确定以下几个参数： 1.最佳度数 最佳度数反映系统选择的计算精度，度数选择范围为1-5。选择度数较小时，计算精度较低，计算速度较快；选择度数较大时，计算精度较高，计算速度较慢。 2.前扩展比率 前扩展比率是材料受压后向前延伸所允许的长度比率。最大值=1.0。 前扩展比率 = 前部长度/整个零件长度 3.接收前扩展系数 选择编程方式为0，则意味着当系统按选择的前扩展比率计算无结果时，它将接收比选择值小些的数值；选择编程方式为1，系统总是执行选定的前扩展比率，这样可能会导致无法计算出结果。 4.后挡料功能 后挡料功能参数设置见图2。 （1）后挡块尖角定位 当折弯板料后挡料部分为小于90度的尖角定位时（见图3），可选择是否允许后挡块实现挡料。 选择“0”为不允许；选择“1”为允许。 （2）挡块与下模之间有折弯 当后挡块与下模之间板料有折弯形状时，见图4，可有以下几种选择：0=可以 1=避免 2=无可避免许可 3=禁止 （3）水平方向角度允差 当后挡料部分有水平角度差值时（如图5所示），可输入该角度的允差，以供系统计算后挡料块的挡料位置。角度差值以水平面为0度计算，范围为0-90度。输入页面见图2中的“尖角允差”项目。 （4）垂直方向角度允差 当后挡料部分有垂直方向角度差值时（见图6所示），可输入该角度的允差，以供系统计算后挡块的位置。角度差值以垂直方向即90度为0度计算。输入页面见图2中的“90度方向允差”项目。 （5）挡料部分板料长度 挡料部分板料长度是指模具中心到后挡料之间的板料长度，见图7。由于X轴和R轴位置调整的限制，挡料部分板料长度的最小值和最大值是一定的。在这一尺寸范围内，板料才能可靠地被挡料块挡住，其值BL见图2所示，本机床最大值为1600mm。 5展开长度计算 对上述参数预处理后，系统可计算板料展开长度和折弯的基本条件。 （1）圆弧的展开长度RF通过计算内侧半径可得到正确的板料展开长度， RF初始值是1。 （2）圆弧的X方向长度AF 通过计算可得到圆弧正确的X方向位置，每次折弯后才能得到一个正确的产品尺寸。AF值由单步折弯和给定的产品尺寸所确定。若系统计算X轴位置L=100，见图8。实际L长度取决于材料参数如厚度、强度和类型等。 在处理RF和AF时，推荐首先计算AF因子，然后将正确的值赋给RF。 （3）Y轴最小回程量 编程预处理轮廓计算，通常是滑块和工件之间最小开口，可编一个工作最小开口。编程值是速度转换点上距离。 （4）X许用标准 在二维图形预处理期展开长度和折弯许可的计算中，使用的公式是Delem公式，也可选标准公式DIN6935。Delem公式缺省值为0 。按零件图样绘制零件形状之后，按功能键，选择“折弯工步”方式。 然后输入机床下部、下模、机床上部和上模代号，代号代表机床所用模具。 如果代号输入无效，系统提示“未编程”，说明系统无此设置。须在折弯工步计算前正确输入机床部件和模具。系统模具库在已存有的模具可显示在屏幕上，图上给出主要尺寸、模具外形等。如图1所示为选择下模的页面。 在机床和模具库存里共可编入十种机床上部外形，十种机床下部外形，六十种下模和三十种上模，可选用其中任意一种。在确定机床部件和模具后，工件和机床模具将在屏幕上显示，如图2所示。1.最小折弯长度 最小折弯长度应大于V/2，V为下模V形开口的宽度。最小折弯长度见图4所示。如果工件编程不符合最小长度，将出现屏幕警告提示。 2.机床/模具选择 单步折弯可任选机床的模具中的一种，显示数字是模具和机床部件代号，输入一个新代号就可选择另一个新的模具和机床部件，并直接显示在屏幕上。 用“回车键”可选择上、下模，机床上、下部分。 3.翻转指示 在折弯工步的单步折弯时，翻转指示显示在左下部分，提示翻转工序。如图5所示。 图5板 数控板料折弯机程序编制基础 数控板料折弯机床程序编制的基础 在数控板料折弯机上，机床的运动有后挡料前后运动(X)、滑块上下运动(Y)、挡子左右运动(Z)和挡子上下运动(R)等。机床控制轴数按其运动的方式而定，一般的组合有X轴,Y1和Y2轴、R轴、Z1和Z2轴。 其中最重要的板料折弯运动是由滑块上下运动完成的(Y轴Y1、Y2),折弯工作的角度或形状是由上下模具决定的。上模安装在可沿床身导轨上下运动的滑块上,下模安装在机身工作台上,控制上模进入下模的深度就可得到不同角度或形状的工件。 板料折边的高度由后挡料挡子的位置确定,后挡料控子可随后挡料架沿X向运动。折弯工作过程见图2。 在以下内容中，将讨论一般扳料折弯的工艺问题： 折弯模具结构折弯方式确定工作吨位板材展开长度计算折弯板材与机床结构的干涉 折弯模具结构 在折弯加工中通常采用标准模具结构，在图1所示的模具系统中，对材料进行折弯的上模通过夹紧块与滑块联接，由滑块带动上下移动实现上模的折弯运动。下模通过下模支承板固定在下模座上，下模座安装在床身工作台上。通过调整模具调节夹紧块可调整下模的水平位置，以保证下模与上模的平行。 模具材料为工具钢，表面通常经过高频淬火以提高寿命。 上下模的加工能力与其截面尺寸有关，标准角度的模具可将板材折弯成各种角度，见图2所示。图3所示为常用标准的上模和下模。 折弯方式根据折弯加工时上下模具的相对位置，可将折弯加工分成间隙折弯和压底折弯两种方式。 1.间隙折弯 在折弯过程中，上模与下模间并不压紧，通过调整上模进入下模开口的深度来得到所需要的折弯角度，这种折弯方式叫间隙折弯，如图1所示。上模进入下模越深，折弯角度越小；反之越大。由于材料的弹性，折弯时还需考虑用过量折弯来控制回弹量。 间隙折弯的优点在于可以使用较少数量的模具，实现多种角度的成形加工，且所需加工压力较小。 通常，为获得最佳的折弯效果，其材料的厚度B与下模V形开口宽度V之比可按下述选择： （1） 材料厚度在12.7mm以下时，B：V为1：8； （2） 材料厚度在12.722.2mm时，B：V为1：10； （3） 材料厚度在22.2mm以上时，B：V为1：12。 上述三种比例为标准的模具比，其材料为低碳钢，材料强度为43.4kg/mm2。 在编制折弯加工程序时，可将上述各项参数设置在数控系统中，由系统自动处理后生成加工程序。 2.压底折弯 采用压底折弯时，金属板材被压紧在上下模之间，从而获得所需要的折弯角度和弯头半径，见图2所示。 压底折弯一般适用于在中批量和大批量的生产中，加工厚度在2mm以下的板料。其折弯弯曲半径小，折弯精度高，精度保持性好。应注意的是，压底折弯的工作压力大于间隙折弯的工作压力，一般在三倍以上。 压底折弯模具的角度应与板材角度和材料相适应。通常在压底折弯低碳钢时，上下模具的角度应与板材所需角度一致。采用压底折弯法加工时，模具比即板料厚度B与下模开口距V的比例为：B：V=1：6。 确定工作吨位折弯过程中，上、下模之间的作用力施加于材料上，使材料产生塑性变形。工作吨位就是指折弯时的折弯压力。 确定工作吨位的影响因素有：折弯半径、折弯方式、模具比、弯头长度、折弯材料的厚度和强度等，见图1所示。 通常，工作吨位可按下表选择，并在加工参数中设置。 1、表中数值为板料长度为一米时的折弯压力： 例：S=4mm L=1000mm V=32mm 查表得 P=330kN 2、本表按强度b450N/mm2的材料为依据计算的，在折弯其它不同材料时，折弯压力为表中数据与下列系系数的乘积； 青铜（软）：0.5； 不锈钢：1.5； 铝（软）：0.5 ； 铬钼钢：2.0。 3、折弯压力近似计算公式：P=650s2L/1000v其中各参数的单位 PkN Smm Lmm Vmm 折弯压力对照表 板材展开长度计算 根据折弯零件的零件图样，计算出未折弯时的板料长度，即展开长度，是一项加工前的备料准备工作。 由于受折弯时诸多因素的影响，折弯材料会出现所需弯曲变形以外的伸长或缩短。因而，计算展开长度时还应考虑材料变形的影响。通常，数控折弯机床的控制系统，可按编程时给出的相关参数，自动计算出板料展开长度。 折弯板材与机床结构的干涉 多道或复杂零件折弯时，由于板材折弯后的形状改变，板材可能会碰撞机床的一些部件，产生干涉现象。如图1中所示，弯曲后的板材与上模出现了干涉。 WS67K-100/3200数控折弯机床的控制系统能根据加工情况，自动计算并检查折弯板材与机床各部分的干涉情况，提示编程人员采取相应措施消除干涉。 数控板料折弯机床的基本二维图形编程方法 目前在数控板料折弯机床上广泛采用的是图形编程方法，分二维、三维图形编程。图形编程与编程语言相比较，它能以较少的工作时间较好地适应产品多样性。本文以WS67K-100/3200数控折弯机床的控制系统DA-65为例介绍基本编程方法。DA-65的图形编程系统是一种完整的产品设计工具软件，在软件支持下画出产品截面形状，包括机床外形和工具库，可快速设计自动（可中断）或手动折弯步骤，计算并显示产品、机床、模具的碰撞及展开长度计算。 1.DA-65图形编程系统的功能特点 （2）自动缩放； （3）毛坯长度计算； （4）真实比例模具设计； （5）十种上部尺寸和十种下部尺寸组合的100种不同机床形式存贮； （6）大圆弧； （7）增加或删除角度； （8）已有的产品可以被复制、修改和作为新产品存贮； （9）近似尺寸和高精度公差选择。 2.编程系统折弯顺序确定 （1）快速计算最小生产时间； （2）自动折弯顺序确定； （3）手动折弯顺序确定； （4）产品与模具机床碰撞显现； （5）任意模具和机床外形选择； （6）模拟折弯顺序； （7）后挡料自动退让距离计算，优化选择R轴位置。 3.折弯工序计算 （1）全部自动计算； （2）机床调整如下参数： 数控系统自动调整每一步折弯工艺参数 Y轴位置 卸荷距离 X轴位置 X轴退让 Y开口 (滑块回程高度) R轴 Z轴 4.程序编制过程 输入产品参数 确定零件尺寸 自动折弯常数说明 折弯工步 输入零件和参数 板料厚度： 板料厚度单位毫米； 材料： 选择材料类型，系统含有四种已设置的材料：青铜（软）、不锈钢、铝（软）、铬钼钢，编程人员可自行设置其它材料。设置材料时，可修改弹性模量E的数值和材料强度； 长度：板料Z长度单位为毫米； 内、外尺寸0/1； 确定零件尺寸 确认上述一般零件参数后，进入图形输入界面，如图1所示。在绘制零件形状时，首先输入一个零件基本长度值，然后输入相邻边的角度和长度，重复此过程直到绘出零件。图中圆圈光标表示编辑的位置，用光标控制键，可把它移动到另一个位置（角度或长度），如图1所示。 选择精度高精度 在折弯工步计算时，精确选择后挡料停留位置，得到这一线段较高的精度。 一般值 在折弯工步计算时，按一般公差选择后挡料停留位置。 注意：过高精度的近似值线段计算会增加生产时间。 2.大圆弧 当需要将板材折弯成较大圆弧段时（见图3），可通过在圆弧范围内分段多次折弯来实现。将光标放在选定的圆弧上，会出现提示，要求编入以下参数： 半径=输入圆弧半径 段数=创建圆弧的分段数量 所选段数越多，折弯次数越多，折弯分段越多，需要用越小的V形开口R模，选用适当的方法折弯后，其自动计算出最大V形开口值并显示在屏幕上。 编入这些参数后，V形模具开口最大值显示在屏幕上，当光标在半径上时，按下S2半径值将被删除和修改，返回单角屏幕信息详见最大值图。 自动折弯工步参数说明 设置自动折弯工步参数的工作界面如图1所示，实现自动折弯工步需要确定以下几个参数： 1.最佳度数 最佳度数反映系统选择的计算精度，度数选择范围为1-5。选择度数较小时，计算精度较低，计算速度较快；选择度数较大时，计算精度较高，计算速度较慢。 2.前扩展比率 前扩展比率是材料受压后向前延伸所允许的长度比率。最大值=1.0。 前扩展比率 = 前部长度/整个零件长度 3.接收前扩展系数 选择编程方式为0，则意味着当系统按选择的前扩展比率计算无结果时，它将接收比选择值小些的数值；选择编程方式为1，系统总是执行选定的前扩展比率，这样可能会导致无法计算出结果。 4.后挡料功能 后挡料功能参数设置见图2。 （1）后挡块尖角定位 当折弯板料后挡料部分为小于90度的尖角定位时（见图3），可选择是否允许后挡块实现挡料。 选择“0”为不允许；选择“1”为允许。 （2）挡块与下模之间有折弯 当后挡块与下模之间板料有折弯形状时，见图4，可有以下几种选择：0=可以 1=避免 2=无可避免许可 3=禁止 （3）水平方向角度允差 当后挡料部分有水平角度差值时（如图5所示），可输入该角度的允差，以供系统计算后挡料块的挡料位置。角度差值以水平面为0度计算，范围为0-90度。输入页面见图2中的“尖角允差”项目。 （4）垂直方向角度允差 当后挡料部分有垂直方向角度差值时（见图6所示），可输入该角度的允差，以供系统计算后挡块的位置。角度差值以垂直方向即90度为0度计算。输入页面见图2中的“90度方向允差”项目。 （5）挡料部分板料长度 挡料部分板料长度是指模具中心到后挡料之间的板料长度，见图7。由于X轴和R轴位置调整的限制，挡料部分板料长度的最小值和最大值是一定的。在这一尺寸范围内，板料才能可靠地被挡料块挡住，其值BL见图2所示，本机床最大值为1600mm。 5展开长度计算 对上述参数预处理后，系统可计算板料展开长度和折弯的基本条件。 （1）圆弧的展开长度RF通过计算内侧半径可得到正确的板料展开长度， RF初始值是1。 （2）圆弧的X方向长度AF 通过计算可得到圆弧正确的X方向位置，每次折弯后才能得到一个正确的产品尺寸。AF值由单步折弯和给定的产品尺寸所确定。若系统计算X轴位置L=100，见图8。实际L长度取决于材料参数如厚度、强