毕业设计（论文）-椭圆盖板的宏程序编程与自动编程.doc

机械工程系毕业设计全套设计，联系153893706- 71 -摘要随着社会的进步，科学技术和生产力的不断发展，人们对产品的质量和生产率提出了越来越高的要求。数控机床因时代的所需应运而生，并且在我国的应用也越来越普通了。数控机床的种类繁多，常用的有数控车床、数控铣床和数控加工中心。通过典型零件的数控加工，从数控机床的介绍、数控编程的介绍、数控加工工艺的设计、数控加工的CAD/CAM实体造型加工方面对数控机床进一步认识，为将来从事相关的工作奠定良好的基础。关键词：数控机床、数控铣床、数控加工中心、数控编程、CAD/CAM实体造型。Abstract Abstract: With the progress of society, science and technology and the continuous development of productive forces, peoples productivity and the quality of products made increasing demands. Several times because of the space required for machine tools have emerged, and application in China has also increasingly common. Wide variety of CNC machine tools, a common CNC lathes, CNC milling machine and CNC machining centers. Through typical CNC machining parts from the NC Machine Tool, NC programming, CNC machining process design, NC machining CAM solid modeling on the NC processing machine further awareness in relevant for the future lay a good foundation. Key words: few empty machine tools, CNC milling machines, CNC machining centers, CNC programming, CAM solid modeling目录 摘 要Abstract目 录第一章 绪 论1.1 数控机床的产生及特点1.2 数控机床的组成1.3 数控机床的分类1.4 数控编程介绍第二章 数控加工工艺设计2.1零件1的工艺分析2.2刀具的选择2.3编制加工工艺2.4零件2的工艺分析2.5刀具的选择2.6编制加工工艺27 FANUC编程第三章 实体造型与自动编程3.1实体造型3.1.1 MasterCAM系统介绍3.1.2MasterCAM实体造型3.2自动编程与手动编程比较小 结致 谢参考文献第一章 绪论1.1数控机床的产生及特点 数控机床(Numerical Control Machine Tools)是用数字代码形式的信息(程序指令)，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。 数控机床是在机械制造技术和控制技术的基础上发展起来的，其过程大致如下： 1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出采用数字脉冲控制机床的设想。 1949年，该公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究，并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床，当时的数控装置采用电子管元件。1959年，数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板，出现带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心( MC Machining Center)，使数控装置进入了第二代。 1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。 60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称 DNC)，又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称 CNC)，使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。 1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称 MNC)，这是第五代数控系统。 20世纪80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。 20世纪90年代后期，出现了PC+CNC智能数控系统，即以PC机为控制系统的硬件部分，在PC机上安装NC软件系统，此种方式系统维护方便，易于实现网络化制造。 数控机床特点 一、数控机床与普通机床的区别 数控机床对零件的加工过程，是严格按照加工程序所规定的参数及动作执行的。它是一种高效能自动或半自动机床，与普通机床相比，具有以下明显特点： 1. 适合于复杂异形零件的加工 数控机床可以完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂零件的加工，因此在宇航、造船、模具等加工业中得到广泛应用。 2. 加工精度高 3. 加工稳定可靠 实现计算机控制，排除人为误差，零件的加工一致性好，质量稳定可靠。 4. 高柔性 加工对象改变时，一般只需要更改数控程序，体现出很好的适应性，可大大节省生产准备时间。在数控机床的基础上，可以组成具有更高柔性的自动化制造系统FMS。 5. 高生产率 数控机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高，一般为普通机床的 35 倍，对某些复杂零件的加工，生产效率可以提高十几倍甚至几十倍。 6. 劳动条件好 机床自动化程度高，操作人员劳动强度大大降低，工作环境较好。 7. 有利于管理现代化 采用数控机床有利于向计算机控制与管理生产方面发展，为实现生产过程自动化创造了条件。 8. 投资大，使用费用高 9. 生产准备工作复杂 由于整个加工过程采用程序控制，数控加工的前期准备工作较为复杂，包含工艺确定、程序编制等。 10. 维修困难 数控机床是典型的机电一体化产品，技术含量高，对维修人员的技术要求很高。 二、数控机床的适用范围 由于数控机床的上述特点，适用于数控加工的零件有： 批量小而又多次重复生产的零件； 几何形状复杂的零件； 贵重零件加工； 需要全部检验的零件； 试制件。 对以上零件采用数控加工，才能最大限度地发挥出数控加工的优势。1.2数控机床的组成数控机床一般由输入装置、数控系统、伺服系统、测量环节和机床本体(组成机床本体的各机械部件)组成。如数控机床组成示意图1-1所示。数控机床组成示意图1-11) 输入输出装置操作面板它是操作人员与数控装置进行信息交流的工具组成：按钮站/状态灯/按键阵列/显示器。控制介质人与数控机床之间建立某种联系的中间媒介物就是控制介质，又称为信息载体。常用的控制价质有穿孔带、穿孔卡、磁盘和磁带。人机交互设备数控机床在加工运行时，通常都需要操作人员对数控系统进行状态干预，对输入的加工程序进行编辑、修改和调试，对数控机床运行状态进行显示等，也就是数控机床要具有人机联系的功能。具有人机联系功能的设备统称人机交互设备。 常用的人机交互设备有键盘、显示器、光电阅读机等。通讯 现代的数控系统除采用输入输出设备进行信息交换外，一般都具有用通讯方式进行信息交换的能力。它们是实现CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的基本技术。采用的方式有：串行通讯（RS-232等串口）自动控制专用接口和规范（DNC方式，MAP协议等）网络技术（internet，LAN等）。DNC是Direct Numerical Control或Distributed Numerical Control英文一词的缩写，意为直接数字控制或分布数字控制。2) 计算机数控（CNC）装置数控装置是数控机床的中枢。CNC装置(CNC单元)组成：计算机系统、位置控制板、PLC接口板，通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件。作用：根据输入的零件加工程序进行相应的处理（如运动轨迹处理、机床输入输出处理等），然后输出控制命令到相应的执行部件(伺服单元、驱动装置和PLC等)，所有这些工作是由CNC装置内硬件和软件协调配合，合理组织，使整个系统有条不紊地进行工作的。CNC装置是CNC系统的核心3) 进给伺服驱动系统 进给伺服驱动系统由伺服控制电路、功率放大电路和伺服电动机组成。伺服驱动的作用，是把来自数控装置的位置控制移动指令转变成机床工作部件的运动，使工作台按规定轨迹移动或精确定位，加工出符合图样要求的工件，即把数控装置送来的微弱指令信号，放大成能驱动伺服电动机的大功率信号。常用的伺服电动机有步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机。根据接收指令的不同，伺服驱动有脉冲式和模拟式，而模拟式伺服驱动方式按驱动电动机的电源种类，可分为直流伺服驱动和交流伺服驱动。步进电动机采用脉冲驱动方式，交、直流伺服电动机采用模拟式驱动方式。4) 机床电气控制机床电气控制包括两个方面。PLC（可编程的逻辑控制器）用于完成与逻辑运算有关顺序动作的I/O控制，而机床I/O电路和装置则是用来 实现I/O控制的执行部件，由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等组成的逻辑电路；5) 测量装置数控机床中的测量装置图1-2数控机床中的测量装置上图1-2所示是显示了数控机床中的反馈系统的工作，反馈系统的作用是通过测量装置将机床移动的实际位置、速度参数检测出来，转换成电信号，并反馈到CNC装置中，使CNC能随时判断机床的实际位置、速度是否与指令一致，并发出相应指令，纠正所产生的误差。在其它的控制领域，测量装置也有其应用， 机械手中的控制电机与测量装置测量装置安装在数控机床的工作台或丝杠上，按有无检测装置，CNC系统可分为开环和闭环系统，而按测量装置安装的位置不同可分为闭环与半闭环数控系统。开环控系统无测量装置，其控制精度取决于步进电机和丝杠的精度，闭环数控系统的精度取决于测量装置的精度。因此，检测装置是高性能数控机床的重要组成部分。6) 机床本体数控机床的机械部件包括：主运动部件，进给运动执行部件，如工作台、拖板及其传动部件，床身、立柱等支承部件；此外，还有冷却、润滑、转位和夹紧等辅助装置。对于加工中心类的数控机床，还有存放刀具的刀库，交换刀具的机械手等部件。数控机床是高精度和高生产率的自动化加工机床，与普通机床相比，应具有更好的抗振性和刚度，要求相对运动面的摩擦因数要小，进给传动部分之间的间隙要小。所以其设计要求比通用机床更严格，加工制造要求精密，并采用加强刚性、减小热变形、提高精度的设计措施。辅助控制装置包括刀库的转位换刀、液压泵、冷却泵等控制接口电路。1.3数控机床的分类数控机床的品种规格很多，分类方法也各不相同。一般可根据功能和结构，按下面 4 种原则进行分类1） 按机床运动的控制轨迹分类 点位控制的数控机床点位控制只要求控制机床的移动部件从一点移动到另一点的准确定位对于点与点之间的运动轨迹的要求并不严格，在移动过程中不进行加工，各坐标轴之间的运动是不相关的。为了实现既快又精确的定位，两点间位移的移动一般先快速移动，然后慢速趋近定位点，以保证定位精度，图 1-3 所示，为点位控制的运动轨迹。具有点位控制功能的机床主要有数控钻床、数控镬床、数控冲床等。随着数控技术的发展和数控系统价格的降低，单纯用于点位控制的数控系统已不多见。 直线控制数控机床直线控制数控机床也称为平行控制数控机床，其特点是除了控制点与点之间的准确定位外，还要控制两相关点之间的移动速度和路线（轨迹），但其运动路线只是与机床坐标轴平行移动，也就是说同时控制的坐标轴只有一个（即数控系统内不必有插补运算功能），在移位的过程中刀具能以指定的进给速度进行切削，一般只能加工矩形、台阶形零件。其有直线控制功能的机床主要有比较简单的数控车床、数控铣床、数控磨床等。这种机床的数控系统也称为直线控制数控系统。同样，单纯用于直线控制的数控机床也不多见。 轮廓控制数控机床轮廓控制数控机床也称连续控制数控机床，其控制特点是能够对两个或两个以 h 的运动坐标的位移和速度同时进行控制。为了满足刀具沿工件轮廓的相对运动轨迹符合工件加工轮廓的要求，必须将各坐标运动的位移控制和速度控制按照规定的比例关系精确地协调起来。因此在这类控制方式中，就要求数控装置具有插补运算功能所谓插补就是根据程序输入的基本数据（如直线的终点坐标、圆弧的终点坐标和圆心坐标或半径），通过数控系统内插补运算器的数学处理，把直线或圆弧的形状描述出来，也就是一边计算，一边根据计算结果向各坐标轴控制器分配脉冲，从而控制各坐标轴的联动位移量与要求的轮廓相符合在运动过程中刀具对工件表面进行连续切削，可以进行各种直线、圆弧、曲线的加工轮廓控制的加工轨迹如图1-4 所示。这类机床主要有数控车床、数控铣床、数控线切割机冰、加工中心等，其相应的数控装置称为轮廓控制数控系统根据它所控制的联动坐标轴数不同，又可以分为下面几种形式： 二轴联动：主要用于数控车床加工旋转曲面或数控铣床加工曲线柱面。如图1-4 所示。 二轴半联动主要用于三轴以上机床的控制，其中两根轴可以联动，而另外一根轴可以作周期性进给。图 1 -5 所示为采用这种方式用行切法加工三维空间曲面。 三轴联动：一般分为两类，一类就是 X 、 y 、 Z 三个直线坐标轴联动，比较多的用于数控铣床、加工中心等，如图 1-6 所示用球头铣刀铣切三维空间曲面另一类是除了同时控制 X 、 Y 、 Z 中两个直线坐标外，还同时控制围绕其中某一直线坐标轴旋转的旋转坐标轴。如车削加工中心，它除了纵向（Z轴）、横向（X轴）两个直线坐标轴联动外，还需同时控制围绕 Z 轴旋转的主轴（C轴）联动。 四轴联动：同时控制 X 、 Y 、 Z 三个直线坐标轴与某一旋转坐标轴联动，图 1-7 所示为同时控制 x 、 Y 、 Z 三个直线坐标轴与一个工作台回转轴联动的数控机床。 五轴联动：除同时控制 X 、 Y 、 Z 三个育线坐标轴联动外还同时控制围绕这这些直线坐标轴旋转的 A 、 B 、 C 坐标轴中的两个坐标轴，形成同时控制五个轴联动这时刀具可以被定在空间的任意方向如图1-8 所示比如控制刀具同时绕 x 轴和 Y 轴两个方向摆动，使得刀具在其切削点上始终保持与被加工的轮廓曲面成法线方向，以保证被加工曲面的光滑性，提高其加工精度和加工效率，减小被加工表面的粗糙度。2) 按伺服控制的方式分类 开环控制数控机床 这类机床的进给伺服驱动是开环的，即没有检测反馈装置，一般它的驱动电动机为步进电机，步进电机的主要特征是控制电路每变换一次指令脉冲信号，电动机就转动一个步距角，并且电动机本身就有自锁能力其控制系统的框图如图1-9所示，数控系统输出的进给指令信号通过脉冲分配器来控制驱动电路，它以变换脉冲的个数来控制坐标位移量，以变换脉冲的频率来控制位移速度，以变换脉冲的分配顺序来控制位移的方向。因此这种控制方式的最大特点是控制方便、结构简单、价格便宜数控系统发出的指令信号流是单向的，所以不存在控制系统的稳定性问题，但由于机械传动的误差不经过反馈校正，故位移精度不高。早期的数控机床均采用这种控制方式，只是故障率比较高，目前由于驱动电路的改进，使其仍得到了较多的应用。尤其是在我国，一般经济型数控系统和旧设备的数控改造多采用这种控制方式。另外，这种控制方式可以配置单片机或单板机作为数控装置，使得整个系统的价格降低。 闭环控制机床这类数控机床的进给伺服驱动是按闭环反馈控制方式工作的，其驱动电动机可采用直流或交流两种伺服电机，并需要配置位置反馈和速度反馈，在加工中随时检测移动部件的实际位移量，并及时反馈给数控系统中的比较器，它与插补运算所得到的指令信号进行比较，其差值又作为伺服驱动的控制信号，进而带动位移部件以消除位移误差。按位置反馈检测元件的安装部位和所使用的反馈装置的不同，它又分为全闭环和半闭环两种控制方式 全闭环控制 如图1 -10所示，其位置反馈装置采用直线位移检测元件（目前一般采用光栅尺），安装在机床的床鞍部位，即直接检测机床坐标的直线位移量，通过反馈可以消除从电动机到机床床鞍的整个机械传动链中的传动误差，从而得到很高的机床静态定位精度。但是，由于在整个控制环内，许多机械传动环节的摩擦特性、刚性和间隙均为非线性，并且整个机械传动链的动态响应时间与电气响应时间相比又非常大这为整个闭环系统的稳。定性校正带来很大困难，系统的设计和调整也都相当复杂因此，这种全闭环控制方式主要用于精度要求很高的数控坐标幢床、数控精密磨床等。 半闭环控制 如图 1-11 所示，其位置反馈采用转角检测元件（目前主要采用编码器等），直接安装在伺服电动机或丝杠端部。由于大部分机械传动环节未包括在系统闭环环路内，因此获得较稳定的控制特性。丝杠等机械传动误差不能通过反馈来随时校正，但是可采用软件定值补偿方法来适当提高其精度目前，大部分数控机床采用半闭环控制方式 混合控制数控机床将上述控制方式的特点有选择地集中，可以组成混合控制的方案。如前所述，由于开环控制方式稳定性好、成本低、精度差，而全闭环稳定性差，所以为了互为弥补，以满足某些机床的控制要求，宜采用混合控制方式。采用较多的有开环补偿型和半闭环补偿型两种方式3) 按数控系统的功能水平分类、 按数控系统的功能水平，通常把数控系统分为低、中、高三类。这种分类方式，在我国用的较多。低、中、高三档的界限是相对的，不同时期，划分标准也会不同。就目前的发展水平看，可以根据表 1-1 的一些功能及指标，将各种类型的数控系统分为低、中、高档三类。其中 中、高档一般称为全功能数控或标准型数控在我国还有经济型数控的提法。经济型数控属于低档数控，是指由单片机和步进电动机组成的数控系统，或其他功能简单、价格低的数控系统。经济型数控主要用于车床、线切割机床以及旧机床改造等4) 按加工工艺及机床用途的类型分类 金属切削类指采用车、铣、撞、铰、钻、磨、刨等各种切削工艺的数控机床。它又可被分为以下两类。 普通型数控机床 如数控车床、数控铣床、数控磨床等。加工中心 其主要特点是具有自动换刀机构的刀具库，工件经一次。装夹后，通过自动更换各种刀具，在同一台机床上对工件各加工面连续进行铣（车）键、铰、钻、攻螺纹等多种工序的加工，如（幢铣类）加工中心、车削中心、钻削中心等。 金属成型类指采用挤、冲、压、拉等成型工艺的数控机床，常用的有数控压力机、数控折弯机、数控弯管机、数控旋压机等。 特种加工类主要有数控电火花线切割机、数控电火花成型机、数控火焰切割机、数控激光加工机等。 测量、绘图类主要有三坐标测量仪、数控对刀仪、数控绘图仪等。1.4数控编程介绍数控加工工作过程：如下1-12图所示，在数控机床上加工零件时，要预先根据零件加工图样的要求确定零件加工的工艺过程、工艺参数和走刀运动数据，然后编制加工程序，传输给数控系统，在事先存入数控装置内部的控制软件支持下，经处理与计算，发出相应的进给运动指令信号，通过伺服系统使机床按预定的轨迹运动，进行零件的加工因此，在数控机床上加工零件时，首先要编写零件加工程序清单，称之为数控加工程序，该程序用数字代码来描述被加工零件的工艺过程、零件尺寸和工艺参数（如主轴转速、进给速度等），将该程序输入数控机床的NC系统，控制机床的运动与辅助动作，完成零件的加工。数控编程：根据被加工零件的图纸和技术要求、工艺要求等切削加工的必要信息，按数控系统所规定的指令和格式编制成加工程序文件，这个过程称为零件数控加工程序编制，简称数控编程。图1-12 数控加工工作过程 数控编程方法 数控编程方法可以分为两类：一类手工编程，另一类是自动编程。 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、计算刀尖轨迹坐标数据、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。如简单阶梯轴的车削加工，一般不需要复杂的坐标计算，往往可以由技术人员根据工序图纸数据，直接编写数控加工程序。 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。 自动编程 自动编程是采用计算机辅助数控编程技术实现的，需要一套专门的数控编程软件，现代数控编程软件主要分为以批处理命令方式为主的各种类型的语言编程系统和交互式CADCAM 集成化编程系统。APT是一种自动编程工具（Automatically Programmed Tool）的简称，是对工件、刀具的几何形状及刀具相对于工件的运动等进行定义时所用的一种接近于英语的符号语言。在编程时编程人员依据零件图样，以APT语言的形式表达加工的全部内容，再把用APT语言书写的零件加工程序输入计算机，经APT语言编程系统编译产生刀位文件（CLDATA file），通过后置处理后，生成数控系统能接受的零件数控加工程序的过程，称为APT语言自动编程。采用APT语言自动编程时，计算机（或编程机）代替程序编制人员完成了繁琐的数值计算工作，并省去了编写程序单的工作量，因而可将编程效率提高数倍到数十倍，同时解决了手工编程中无法解决的许多复杂零件的编程难题。交互式CAD/CAM集成系统自动编程是现代CAD/CAM集成系统中常用的方法，在编程时编程人员首先利用计算机辅助设计(CAD)或自动编程软件本身的零件造型功能，构建出零件几何形状，然后对零件图样进行工艺分析，确定加工方案，其后还需利用软件的计算机辅助制造(CAM)功能，完成工艺方案的制订、切削用量的选择、刀具及其参数的设定，自动计算并生成刀位轨迹文件，利用后置处理功能生成指定数控系统用的加工程序。因此我们把这种自动编程方式称为图形交互式自动编程。这种自动编程系统是一种CAD与CAM高度结合的自动编程系统。集成化数控编程的主要特点：零件的几何形状可在零件设计阶段采用CAD/CAM集成系统的几何设计模块在图形交互方式下进行定义、显示和修改， 最终得到零件的几何模型。编程操作都是在屏幕菜单及命令驱动等图形交互方式下完成的，具有形象、直观和高效等优点。数控加工程序编程的内容与步骤（一） 数控编程过程的内容 正确的加工程序不仅应保证加工出符合图纸要求的合格工件，同时应能使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，以使数控机床能安全、可靠、高效地工作。数控加工程序的编制过程是一个比较复杂的工艺决策过程。一般来说，数控编程过程主要包括：分析零件图样、工艺处理、数学处理、编写程序单、输入数控程序及程序检验，典型的数控编程过程如图1-3所示图1-13 数控加工程序编程的内容与步骤数控加工程序编程的内容与步骤（二） 数控编程步骤 加工工艺决策 在数控编程之前，编程员应了解所用数控机床的规格、性能、数控系统所具备的功能及编程指令格式等。根据零件形状尺寸及其技术要求，分析零件的加工工艺，选定合适的机床、刀具与夹具，确定合理的零件加工工艺路线、工步顺序以及切削用量等工艺参数，这些工作与普通机床加工零件时的编制工艺规程基本是相同的。 1.确定加工方案 此时应考虑数控机床使用的合理性及经济性，并充分发挥数控机床的功能。 2.工夹具的设计和选择 应特别注意要迅速完成工件的定位和夹紧过程，以减少辅助时间。使用组合夹具，生产准备周期短，夹具零件可以反复使用，经济效果好。此外，所用夹具应便于安装，便于协调工件和机床坐标系之间的尺寸关系。 3.选择合理的走刀路线 合理地选择走刀路线对于数控加工是很重要的。应考虑以下几个方面： (1)尽量缩短走刀路线，减少空走刀行程，提高生产效率。 (2)合理选取起刀点、切入点和切入方式，保证切入过程平稳，没有冲击。 (3)保证加工零件的精度和表面粗糙度的要求。 (4)保证加工过程的安全性，避免刀具与非加工面的干涉。 (5)有利于简化数值计算，减少程序段数目和编制程序工作量。 4.选择合理的刀具 根据工件材料的性能、机床的加工能力、加工工序的类型、切削用量以及其它与加工有关的因素来选择刀具，包括刀具的结构类型、材料牌号、几何参数。 5.确定合理的切削用量 在工艺处理中必须正确确定切削用量。 刀位轨迹计算 在编写NC程序时，根据零件形状尺寸、加工工艺路线的要求和定义的走刀路径，在适当的工件坐标系上计算零件与刀具相对运动的轨迹的坐标值，以获得刀位数据，诸如几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、几何元素的交点或切点等坐标值，有时还需要根据这些数据计算刀具中心轨迹的坐标值，并按数控系统最小设定单位（如 0.001mm）将上述坐标值转换成相应的数字量，作为编程的参数。在计算刀具加工轨迹前，正确选择编程原点和工件坐标系是极其重要的。工件坐标系是指在数控编程时，在工件上确定的基准坐标系，其原点也是数控加工的对刀点。 工件坐标系的选择原则为: (1)所选的工件坐标系应使程序编制简单； (2)工件坐标系原点应选在容易找正、并在加工过程中便于检查的位置； (3)引起的加工误差小。 编制或生成加工程序清单 根据制定的加工路线、刀具运动轨迹、切削用量、刀具号码、刀具补偿要求及辅助动作，按照机床数控系统使用的指令代码及程序格式要求，编写或生成零件加工程序清单，并需要进行初步的人工检查，并进行反复修改。 程序输入 在早期的数控机床上都配备光电读带机，作为加工程序输入设备，因此，对于大型的加工程序，可以制作加工程序纸带，作为控制信息介质。近年来，许多数控机床都采用磁盘、计算机通讯技术等各种与计算机通用的程序输入方式，实现加工程序的输入，因此，只需要在普通计算机上输入编辑好加工程序，就可以直接传送到数控机床的数控系统中。当程序较简单时，也可以通过键盘人工直接输入到数控系统中。 数控加工程序正确性校验 通常所编制的加工程序必须经过进一步的校验和试切削才能用于正式加工。当发现错误时，应分析错误的性质及其产生的原因，或修改程序单，或调整刀具补偿尺寸，直到符合图纸规定的精度要求为止。计算机辅助数控加工编程的一般原理 如图1-14所示。编程人员首先将被加工零件的几何图形及有关工艺过程用计算机能够识别的形式输入计算机，利用计算机内的数控系统程序对输入信息进行翻译，形成机内零件拓扑数据；然后进行工艺处理（如刀具选择、走刀分配、工艺参数选择等）与刀具运动轨迹的计算，生成一系列的刀具位置数据（包括每次走刀运动的坐标数据和工艺参数），这一过程称为主信息处理（或前置处理）；然后按照NC代码规范和指定数控机床驱动控制系统的要求，将主信息处理后得到的刀位文件转换为NC代码，这一过程称之为后置处理。经过后置处理便能输出适应某一具体数控机床要求的零件数控加工程序（即NC加工程序），该加工程序可以通过控制介质（如磁带、磁盘等）或通讯接口送入机床的控制系统。整个处理过程是在数控系统程序（又称系统软件或编译程序）的控制下进行的。数控系统程序包括前置处理程序和后置处理程序两大模块。每个模块又由多个子模块及子处理程序组成。计算机有了这套处理程序，才能识别、转换和处理全过程，它是系统的核心部分。图1-14 计算机辅助数控加工编程的一般原理 第二章 数控加工工艺设计2.1零件1的工艺分析一、零件图分析，选择加工内容 该零件材料为45号钢。本工件的毛坯尺寸为15012026mm。由图可知，四个侧面为不加工面，全部加工面集中在上表面及下表面。由于该件与件2配合，所以加工螺纹时位置精度不好保证，为了能与件2的孔,通过螺栓很好连接故这些螺纹孔在一次装夹中加工出来。另外该零件中有两段椭圆的弧，编制程序时需用宏程序。从工序集中和便于定位两方面考虑，选择上表面及上表面的螺纹孔、凸台在加工中心中加工。将下表面作为主要定位基准，并在前道工序中加工出来。二、选择加工中心 由于上表面及上表面上的螺纹孔，凸台只需单工位加工即可完成，故选择立式加工中心。加工表面只有粗铣，精铣，攻丝等工步。所需刀具不超过二十把刀。故选国产XH714型立式加工中心即可满足上述要求。该机床工作台尺寸为400mm800mm,X轴行程为600mm,Y轴行程为400mm,Z轴行程为400mm,主轴端面到工作台距离为125525mm,定位精度和重复定位精度分别为0.02mm和0.01mm。刀库容量为18把。工件在依次装夹中即可完成铣、钻，扩、铰等工步的加工。2.2刀具的选择 所需的刀具有平面铣刀，螺纹刀。其规格根据加工尺寸选择。上表面粗铣时铣刀直径应选小一些，以减小切削力矩，但不能太小，以免影响加工效率；上表面精铣时铣刀直径应大一些，以减小接刀痕迹，但要考虑到刀库允许装刀直径（XH714型加工中心的允许装刀直径无相邻刀具直径为150mm,有相邻刀具直径为80mm）也不能太大。刀柄柄部根据主轴锥孔和拉紧机构选择。XH714型加工中心锥孔为ISO40。具体所选刀具及刀柄见刀具卡片2.3编制加工工艺一、加工方法选择 上表面用铣削方法加工，因其表面粗糙度值为1.6微米，故采用粗铣，精铣的加工方案。内腔的内壁的粗糙度要求与上表面相同加工方案与上表面相同。直径为10mm的螺纹孔可以直接用M10的螺纹刀。30mm的孔不能铸造出来，为了满足要求，采用钻、扩、铰方法。 二、确定装夹方案该零件结构简单，四个侧面较光整加工面与不加工面之间的位置精度要求不高，但凸台要与件2配合的，故形状精度要求较高由机床保证，四个螺纹孔的位置精度要保证好只能在一次装夹中完成，采用通用虎钳从侧面夹紧，以底面和两侧面定位。三、确定加工顺序按照先面后孔，先粗后精的原则确定具体的加工顺序为先粗铣，精铣上表面及凸台，后加工4个直径为 10mm的螺纹孔。具体的加工顺序见工艺卡片数控加工刀具卡片产品名称或代号零件名称零件图号序号刀具号刀具加工表面备注规格名称数量刀长(mm)1T0180面铣刀1120面铣削上表面H01=1002T0210平铣刀1120铣削距上表面7mm的面D21=5.5d22=5H02=1003T035平铣刀1120铣削距上表面9mm的凸台H03=100D31=3d32=2.54T0412平铣刀1120铣削5mm的凸台H04=100D41=6.5d42=65T035平铣刀1120铣削7mm的凸台H03=100D31=3d32=2.56T0528钻头1120加工28mm的孔7T0629.8扩孔钻头1120扩29.8mm的孔8T0730铰刀 1120铰30mm的孔9T08M10的螺纹刀1120攻m10的螺纹孔单位名称南通职业大学产品名称或代号零件名称零件图号数控铣削工艺分析工工序号程序编号夹具名称使用设备车间数控中心工步号工 步 内 容刀具号刀具规格(mm)主轴速度(r/min)进给速度(mm/min)背吃刀量(mm)备注1粗铣上表面T01800753自动2精铣上表面T011000500.2自动3粗铣距上7mm的面T028001004自动4精铣距上7mm的面T021200500.5自动5粗铣距上9mm的面T038001003自动6精铣距上9mm的面T031200501自动7粗铣高5mm的凸台T048001254自动8精铣高5mm的凸台T041000501自动9粗铣高7mm的凸台T038001003自动10精铣高7mm的凸台T031200501自动11钻11mm的孔T0512001005.5自动12扩11.85mm的孔T06800500.425自动13铰12mm的孔T07100250.075自动14攻M10mm的螺纹孔T08100105自动数控加工工序卡片上两表中转速计算公式为n=1000v/dv切削速度d刀具直径进给速度,背吃刀量参考刀具切削用量F=f*z*n2.4零件2的工艺分析 一、零件图分析，选择加工内容 该零件材料为45号钢。本工件的毛坯尺寸为15012026mm。由图可知，四个侧面为不加工面，全部加工面集中在上表面及下表面。由于该件与件1配合，所以加工孔时位置精度不好保证，为了能与件1的螺纹孔,通过螺栓很好连接故这些孔在一次装夹中加工出来。另外该零件中有两段椭圆的弧，编制程序时需用宏程序。从工序集中和便于定位两方面考虑，选择上表面及上表面的孔、内腔在加工中心中加工。将下表面作为主要定位基准，并在前道工序中加工出来。二、选择加工中心 由于上表面及上表面上的孔，内腔只需单工位加工即可完成，故选择立式加工中心。加工表面只有粗铣，精铣，钻、扩、铰等工步。所需刀具不超过二十把刀。故选国产XH714型立式加工中心即可满足上述要求。该机床工作台尺寸为400mm800mm,X轴行程为600mm,Y轴行程为400mm,Z轴行程为400mm,主轴端面到工作台距离为125525mm,定位精度和重复定位精度分别为0.02mm和0.01mm。刀库容量为18把。工件在依次装夹中即可完成铣、钻，扩、铰等工步的加工。2.5刀具的选择 所需的刀具有平面铣刀，中心钻、扩孔钻、铰刀。其规格根据加工尺寸选择。上表面粗铣时铣刀直径应选小一些，以减小切削力矩，但不能太小，以免影响加工效率；上表面精铣时铣刀直径应大一些，以减小接刀痕迹，但要考虑到刀库允许装刀直径（XH714型加工中心的允许装刀直径无相邻刀具直径为150mm,有相邻刀具直径为80mm）也不能太大。刀柄柄部根据主轴锥孔和拉紧机构选择。XH714型加工中心锥孔为ISO40。具体所选刀具及刀柄见刀具卡片2.6编制加工工艺一、加工方法选择 上表面用铣削方法加工，因其表面粗糙度值为1.6，故采用粗铣，精铣的加工方案。内腔的内壁的粗糙度要求与上表面相同加工方案与上表面相同。直径为12mm的孔小于35mm,故不能够铸造出来，为达到IT7级精度和粗糙度只值，故采用钻、扩、铰的加工方案。二、确定装夹方案 该零件结构简单，四个侧面较光整加工面与不加工面之间的位置精度要求不高，但内腔要与件1配合的，故形状精度要求较高由机床保证，四个孔的位置精度要保证好只能在一次装夹中完成，采用通用虎钳从侧面夹紧，以底面和两侧面定位。三、确定加工顺序按照先面后孔，先粗后精的原则确定具体的加工顺序为先粗铣，精铣上表面及内腔，后加工4个直径为 12mm的孔。具体的加工顺序见工艺卡片数控加工刀具卡片产品名称或代号零件名称零件图号序号刀具号刀具加工表面备注规格名称数量刀长(mm)1T0180面铣刀1120面铣削上表面H01=1002T0210平铣刀1120铣削深6mm的内腔H02=100D21=5.5D22=53T038平铣刀1120铣削深11mm的内腔H03=100D31=4.5d35=44T0414平铣刀1120铣削深5mm的槽H04=100D41=7.5d42=75T038平铣刀1120铣削深7mm的槽H03=100D31=4.5d32=46T0511钻头1120加工11mm的孔7T0611.85扩孔钻头1120扩11.85mm的孔8T0712铰刀 1120铰12mm的孔单位名称南通职业大学产品名称或代号零件名称零件图号数 控 铣 削工 艺 分 析工序号程序编号夹具名称使用设备车间数控中心工步号工 步 内 容刀具号刀具规格(mm)主轴转速(r/min)进给速度(mm/min)背吃刀量(mm)备注1粗铣上表面T01800753自动2精铣上表面T011200500.2自动3粗铣深6mm的内腔T028001005自动4精铣深6mm的内腔T021200501自动5粗铣深11mm的内腔T038001004自动6精铣深11mm的内腔T0312002001自动7粗铣深5mm的槽T028001004自动8精铣深5mm的槽T021200501自动9粗铣深7mm的槽T038001003自动10精铣深7mm的槽T031200501自动11钻11mm的孔T048001005.5自动12扩11.85mm的孔T051000500.425自动13铰12mm的孔T061200250.075自动数控加工工序卡片上两表中转速计算公式为n=1000v/dv切削速度d刀具直径进给速度,背吃刀量参考刀具切削用量F=f*z*n27 FANUC编程(a) 宏程序的介绍 在 编 程工作中，我们经常把能完成某一功能的一系列指令像子程序那样存人存储器，用一个总指令来代表它们，使用时只需给出这个总指令就能执行其功能所存人的这一系列指令称作用户宏程序本体，简称宏程序。这个总指令称作用户宏程序调用指令。在编程时，编程员只要记住宏指令而不必记住宏程序。 用户宏程序与普通程序简要对比 普通程序 用户宏程序只能使用常量可以使用变量,并给变量赋值常量之间不可以运算变量之间可以运算程序只能顺序执行,不能跳转程序运行可以跳转宏程序变成特点是:具有灵活性、通用性、和智能性等特点（b）点坐标如下；A(20,15)B(10,25) C(-10,25)D(-20,15) E（-20,-15)F(-10,-25) G(10,-25)H(20,-15)I(0,40)J(-34.642,34.7585)K(-45,20.499)L(-45,-20.499)M(-34.642,-34.7585)N(0,-40)O(53.18,-53.8)P(61.25,-60)Q(77.5,-60)R(77.5,-47.35)S(63.42,-38)T(63.42,38)U(77.5,47.35)V(77.5,60)W(61.25,60)X(53.18,53.8)Y(-49.5,60)Z(-49.5,55)a(-67.5,37)b(-72.5,37)c(-72.5,60)d(-72.5,-37)e(-67.5,-37)f(-49.5,-55)g(-49.5,-60)h(-72.5,-60)四个孔的圆心坐标分别为（20，25）（20，-25）（-20，25）（-20，-25）（c）程序如下：O0001;N1 G54G90G00X0Y0Z200N2 T01M06 （换1号刀）N3 G43Z50H01 （建立正向长度补偿H01=100）N4 Z5N5 S800M03 （转速800，主轴正转）N6 X120Y30N7 G1Z0.5F40 （开始粗铣上表面）