数控加工技术教案-第7章

第七章计算机辅助数控程序编制技术,第一节计算机辅助数控程序编制技术概述一、计算机辅助数控程序编制的基本概念计算机辅助数控编程技术主要体现在两个方面，即用APT(AutomaticallyProgrammedTool)语言自动编程和用CAD(计算机辅助设计)/CAM(计算机辅助制造)一体化数控编程语言进行图形交互式自动编程,二、CAD/CAM集成数控编程系统的原理与应用1.CAD/CAM集成数控编程系统的原理CAD/CAM集成数控编程是以待加工零件CAD模型为基础的一种集加工工艺规划(ProcessPlanning)及数控编程为一体的自动编程方法,适用于数控编程的方法主要有表面模型(surfacemodel)和实体模型(solidmodel)基于表面模型的数控编程系统一般仅用于数控编程,典型的软件系统有MasterCAM、SurfCAM等基于实体模型的数控编程系统则不同，其实体模型一般都不是专为数控编程服务,为了用于数控编程往往需要对实体模型进行可加工性分析，识别加工特征(MachiningFeature)(加工表面或加工区域)，并对加工特征进行加工工艺规划,2.CAD/CAM集成数控编程系统的组成,CAD/CAM集成数控编程系统的组成,3.CAD/CAM集成数控编程系统的应用熟悉系统的功能与使用方法零件图及加工工艺分析几何造型:利用计算机辅助编程软件的图形绘制、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，在计算机内自动形成零件的图形数据文件，作为下一步刀位轨迹计算的依据刀具轨迹生成:刀具轨迹生成是面向屏幕上的图形交互进行的刀具轨迹验证后置处理:后置处理的目的是形成数控指令文件,第二节计算机辅助数控编程的几何造型,一、数控加工编程的曲线曲面几何基础从数学的角度来考虑，数控加工及数控编程理论实质上是曲线曲面几何学在机械制造业中的应用现代数控加工理论涉及到的曲线曲面几何基础包括：曲线、曲面的参数描述；曲线、曲面的几何形态分析-微分几何学基础；曲线、曲面的几何处理，包括求交、等距、投影等,二、几何造型1.二维几何图形的造型点位加工图形的生成直线圆弧轮廓图形的生成列表曲线的造型常用非圆平面曲线的造型2.三维几何造型三维几何造型系统,常用的三维几何造型系统,三维几何造型系统的类型a)线框模型b)表面模型c)实体模型,曲面的造型曲面造型较为复杂，在具体的计算机辅助编程软件中常用的技术有：截面线造型法回转曲面造型法型值点造型法边界线造型法扫描曲面造型法,第三节数控加工刀具轨迹的生成,一、二坐标数控加工刀具轨迹生成二维轮廓的加工在数控加工中最为常见，不仅一般的二维轮廓零件有计算机辅助编程的需求，一些具有三维复杂曲面的零件往往也需要采用计算机辅助编程来加工其中的某些二维轮廓二维轮廓加工中刀具轨迹的生成通常有三种情况:,1.点位加工刀具轨迹的生成2.外形轮廓加工刀具轨迹的生成3.型腔数控加工刀具轨迹的生成二、多坐标数控加工刀具轨迹生成可以实现多坐标点位，空间曲线、曲面等多种加工1.多坐标点位数控加工刀具轨迹计算,多坐标点位加工刀具轨迹示意图,2.曲面加工的刀具轨迹生成方法曲面加工刀具轨迹计算过程为：给定一张或多张待加工曲面，按导动规则约束生成刀具与被加工零件曲面的切触点曲线，由此切触点曲线按某种刀具偏置计算方法生成刀具轨迹曲线切触点曲线的生成方法参数线法:特点是切削行沿曲面的参数线分布,适用于网格比较规整的参数曲面的加工截面线法:用一组截面去截取加工表面，截得一系列交线。刀具与加工表面的切触点就沿这些交线运动，完成曲面的加工三坐标球形刀多面体曲面加工方法,3.曲面交线加工刀具轨迹生成曲面交线加工的典型情况是，刀具沿零件面和导动面的交线，以一定的步长控制方式走到检查面在三坐标数控加工中，曲面交线加工时刀具轴线不受其它临界线或边界约束面的影响。但对多坐标(主要指五坐标)数控加工来说，曲面交线加工中除了上述三个控制面外，还可能有其它临界线或边界约束面的约束曲面交线三坐标数控加工处理过程曲面交线五坐标数控加工处理过程,4.曲面间过渡区域加工刀具轨迹生成曲面间过渡区域加工是一种较为独特的区域加工方法，通常采用截平面法进行加工，亦可定义为过渡曲面后，再用参数线法进行加工.两曲面之间要求有过渡曲面，一方面是出于造型设计要求，另一方面来自加工工艺的要求,半径递减法加工过渡区域,5.裁剪曲面加工刀具轨迹生成曲面的裁剪通常分为两种情况：孔边界裁剪和岛屿边界裁剪,裁剪曲面的加工区域,6.曲面型腔加工刀具轨迹生成曲面型腔归纳起来有两大类：普通曲面型腔和带岛曲面型腔曲面型腔粗加工曲面型腔精加工7.叶轮通道加工刀具轨迹生成,叶轮气流通道的开槽加工,8.多坐标加工刀位计算原理(1)多坐标端铣:加工所选用的刀具包括球形刀、环形刀和端铣刀，前者可用于三坐标、四坐标及五坐标的加工，后两者只适用于五坐标数控加工球形刀与加工表面的关系:a三坐标加工b三坐标加工(刀尖接触)c五坐标加工,环形刀端铣数控加工基本原理图中R为环形刀的刀具半径，R1为环形刀的刀刃半径，Re=RR1(1-sin)为环形刀端铣加工的有效切削刀具半径。,(2)多坐标侧铣数控加工原理侧铣加工就是利用回转刀具(棒铣刀)的侧刃切削零件加工表面，所用的棒铣刀可为平底(圆柱形或锥形)、环形及球形鼓形刀与加工表面的微分几何拟合关系,第四节刀具轨迹编辑与验证,一、刀具轨迹编辑刀具轨迹编辑系统除了具有一般编辑器的图形显示、删除、复制、粘贴、插入、加载及存储等功能外，还有以下几个主要的刀具轨迹编辑功能：修剪(TRIM)几何变换转置处理反向处理刀位点的匀化处理编排处理,二、刀具轨迹验证1.显示法验证刀具轨迹显示验证加工表面与刀具轨迹的组合显示验证组合模拟显示验证2.截面法验证横截面验证纵截面验证曲截面验证3.加工过程动态仿真验证,第五节后置处理,一、概述将刀位文件转换成指定的数控机床能执行的数控程序，这一过程称为后置处理