数控加工工艺与编程 课件 第13章 数控车铣复合加工编程基础

第三篇：高级数控加工工艺与编程第十三章数控车铣复合加工编程基础《数控加工工艺与编程》教学课件第13章/共16章第十三章数控车铣复合加工编程基础|本章内容▪•概述▪13.1车铣复合件的UG三维建模▪13.2车铣复合件数控加工UG软件编程第十三章数控车铣复合加工编程基础|学习目标▪掌握概述▪掌握车铣复合件的UG三维建模▪掌握车铣复合件数控加工UG软件编程结合教材与实训，逐节学习并完成思考题。•概述第三篇·高级数控加工工艺与编程第十三章数控车铣复合加工编程基础|•概述▪【知识目标】▪建立数控加工计算机辅助编程的基本知识；▪理解软件车铣复合加工中毛坯、半成品与工件模型间的关系；▪【能力目标】▪能够使用三维建模软件实现零件的三维建模；▪能够使用计算机辅助数控加工软件进行数控加工工步编程；第十三章数控车铣复合加工编程基础|•概述（续）▪能够对程序仿真验证；▪能够配置后置处理器，并生成数控加工程序文件。▪【素质目标】▪建立车铣复合加工编程的观念；▪培养数字化加工编程的思维方法。13.1车铣复合件的UG三维建模第三篇·高级数控加工工艺与编程第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.1车铣复合件的UG三维建模13.1.1草图绘制（二维码）▪一般的，UG三维建模是将零件的具有特征的一个面，先绘制其二维草图，再通过拉伸、回转、扫掠等方法生成三维物体。草图绘制方法具体可见第二篇中级数控加工案例。▪当草图绘制过程中，会出现线条移动现象，此时是没有对草图进行尺寸约束。点击“自动判断尺寸”按钮，依次点击两条线段，输入尺寸。照此方法，完成其他尺寸的标注。如图13-1所示。▪从图13-1中可以看出，标注过的尺寸，前面会显示出P加一个数字，表示该尺寸是确定的▪图中的所有线段，点击拖动都不能移动，标志该图形的自由度已经被完全限制，如果可以移动，表示图中尺寸没有标注完全▪绘制圆弧时，在大致位置处，画出一个圆形（半径任意），如图13-2所示。双击直径尺寸，输入直径为20，回车，显示出P15=20。第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.1车铣复合件的UG三维建模第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.1车铣复合件的UG三维建模13.1.1草图绘制（二维码）▪选择“约束”按钮（线会变成绿色），选择圆和圆下面的线段，点击“相切”。同样，将圆和圆左侧线段设置为相切，如图13-3所示。第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.1车铣复合件的UG三维建模第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.1车铣复合件的UG三维建模13.1.1草图绘制（二维码）▪相切处会有一个相切的标志。按“Esc”退出“约束”操作。选择“快速修剪”按钮，剪掉多余的线，如图13-4所示。第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.1车铣复合件的UG三维建模图13-3圆与线段设置相切第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.1车铣复合件的UG三维建模2.1.2特征建模与三维模型保存（二维码）▪当对回转体零件进行三维建模时，除了可以拉伸特征外，还可以选择【旋转】特征。▪点击“旋转”按钮，选择曲线：选择刚刚绘制的这一条封闭曲线；指定矢量：选择Z轴或与Z轴共线的线段；输入回转范围：0度到360度。如图13-5所示。第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.1车铣复合件的UG三维建模图13-4剪切多余线段第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.1车铣复合件的UG三维建模2.1.2特征建模与三维模型保存（二维码）▪注意：如果曲线不是封闭的曲线，系统会报错，这时候要双击部件导航器中刚刚绘制的草图，修改好即可。▪若如与另外的实体进行布尔运算，需要画出草图，如图13-6所示。▪选择“拉伸”按钮。选择曲线—选择刚刚绘制的这条封闭曲线，指定矢量—系统自动指定为垂直于这条曲线的矢量，限制—输入开始为-50，结束时50，布尔—菜单中选择“减去”，如图13-7所示。▪绘制本草图时，很多线段的起点、终点都是系统可以自动捕捉到的，因此系统自动添加了约束，只有有限个尺寸需要限制▪如果系统没有自动捕捉并添加约束，要自己在“约束”按钮中一一添加，直到图形完全固定为止▪如若隐藏部分特征，可以在部件导航器中，右击选择，隐藏。第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.1车铣复合件的UG三维建模图13-5旋转封闭曲线13.2车铣复合件数控加工UG软件编程第三篇·高级数控加工工艺与编程第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程13.2.1车铣复合加工的特定及编程前的准备工作▪在进行车铣复合加工之前，需要进行一些特定的准备工作和编程。▪1.零件设计与工艺规划：首先需要进行零件的设计，确定加工的形状、尺寸和表面精度要求。然后根据零件设计，制定加工工艺方案，包括选择适当的刀具、切削参数和加工顺序等。▪2.机床准备：对加工机床进行必要的检查和维护，确保各个部件运转正常，润滑充足，刀具夹持装置稳固可靠。▪3.工件夹持：根据零件的形状和加工要求，选择合适的夹持方式，确保工件在加工过程中稳定固定，避免产生振动和变形。▪4.刀具选择和安装：根据工艺方案选择合适的刀具，安装到车铣复合加工机床上，并进行刀具长度、半径等参数的校准和调整。▪5.编程准备：根据工艺方案，编写车铣复合加工的数控程序。这包括确定刀具路径、切削速度、进给速度等加工参数，并进行数控编程，生成加工程序。第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程（续）13.2.1车铣复合加工的特定及编程前的准备工作（续）▪6.程序调试：在实际加工之前，对编写的加工程序进行调试和验证，确保加工路径和参数设置正确，避免出现碰撞或其他加工质量问题。第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程13.2.2粗加工编程方法（二维码）▪1.【型腔铣加工子类型】▪创建工序时，选择“类型”为“milconour”，可以选择多种子类型，如图13-8所示，以下操作子类型属于型腔铣的子类型▪各种类型的说明见表13-1▪不同子类型的加工对象选择、切削方法、加工区域判断将有所差别第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程13.2.2粗加工编程方法（二维码）图标中文含义说明

型腔铣标准型腔铣，适合各种零件的粗加工

插铣以钻削方法去除材料的铣削加工

拐角粗加工清理角落残料的型腔铣

剩余铣以残料材料为毛坯的型腔铣

深度轮廓铣切削方式为沿着轮廓的型腔铣

深度加工拐角清洗角落部位的等高轮廓铣第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程13.2.2粗加工编程方法（二维码）▪1）【型腔铣】▪型腔铣的加工特征是刀具路径在同一高度内完成一层切削，遇到曲面时将绕过，下降一个高度进行下一层的切削。系统按照零件在不同深度的截面形状计算各层的刀具轨迹。▪型腔铣可用于大部分零件的粗加工，以及直壁或者斜度不大的侧壁精加工。通过限定高度值，型腔铣可用于平面的精加工以及清角加工等。▪在型腔铣与平面铣操作中，切削模式决定了用于加工切削区域的走刀方式。型腔铣中共有7种可用的切削方式，如图13-9所示。图13-9型腔铣中的切削方式▪（1）往复式切削:往复式切削的刀轨在切削区域内沿平行直线来回加工，往复式切削方法顺铣、逆铣交替产生，移除材料的效率较高。▪（2）单向切削:创建平行且单向的刀位轨迹。第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程（续）13.2.2粗加工编程方法（二维码）（续）▪（3）单向带轮廓铣:与单向切削类似，但是在下刀时将下刀在前一行的起始点位置，然后沿轮廓切削到当前行的起点进行当前行的切削，切削到端点时，沿轮切削到前一行的端点。使用该方式将在轮廓周边不…▪（4）跟随周边:通过对切削区域的轮廓进行偏置产生环绕切削的刀轨。跟随周边切削方式适用于各种零件的粗加工。▪（5）跟随部件:通过对所有指定的部件几何体进行偏置来产生刀轨。跟随部件相对于跟随周边而言，将不考虑毛坯几何体的偏置。▪（6）摆线:摆线加工通过产生一个小的回转圆圈，从而避免在切削过程中全刀切入时切削材料量的过大。摆线加工适用于高速加工，可以减少刀具负荷。▪（7）轮廓切削:用于创建一条或者指定数量的刀轨来完成零件侧壁或轮廓的切削。可以用于敞开区域和封闭区域的加工。轮廓切削加工方式通常用于零件的侧壁或者外形轮廓的精加工或者半精加工。▪2）【拐角粗加工】第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程（续）13.2.2粗加工编程方法（二维码）（续）▪拐角粗加工是以前面开粗中使用的刀具作为参考刀具来计算刀路，如图13-10所示。适用于形状较为复杂，且凹角比较多的图形开粗后使用。▪通过型腔铣开粗刀路仿真后分析，如果残料比较多，可以进行清残料。而UGNX12.0清残料的方法有两种:拐角粗加工和剩余铣。也就是我们经常说的二次粗加工。第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程表13-1型腔铣的子类型第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程13.2.2粗加工编程方法（二维码）▪3）【剩余铣】▪剩余铣是自动以前面操作残余的部分材料作为毛坯的一种加工方法▪适用于形状较为复杂，且凹角比较多的图形开粗后使用，如图13-11所示▪它与拐角粗加工都属于二次粗加工的方法，开粗后进行下一步程序加工选择这两种方法的其中一种▪4）【深度拐角加工】▪深度加工拐角只沿轮廓侧壁加工清除前一刀具残留的部分材料，而且可以设置切削区域和陡峭限制，特别适合用于垂直方向的清角加工。第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程（续）13.2.2粗加工编程方法（二维码）（续）▪2.【平面铣加工子类型】▪创建工序时，选择“类型”为“millplanar”(平面铣)，可以选择多种操作子类型，如图13-12所示▪不同子类型的切削方法、加工区域判断将有所差别▪各种子类型的说明见表13-2第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程13.2.2粗加工编程方法（二维码）图标中文含义说明

底壁加工切削底面和壁

带IPW的底壁加工使用IPW切削底面和壁

使用边界面铣削用平面边界或面定义切削区域，切削到底平面

手工面铣削切削垂直于固定刀轴的平面的同时，允许向每个包含手工切削模式的切削区域指派不同切削

平面铣移除垂直于固定刀轴的平面切削层中的材料

平面轮廓铣使用“轮廓”切削模式来生成单刀路和沿部件边界描绘轮廓的多层平面刀路

清理拐角使用2D处理中工件来移除完成之前工序所遗留材料使

精加工壁用“轮廓”切削模式来精加工壁，同时留出底面上的余量第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程13.2.2粗加工编程方法（二维码）▪1）【平面轮廓铣】▪使用“轮廓”切削模式来生成单刀路和沿部件边界描绘轮廓的多层平面刀路，如图13-13所示。平面轮铣是线加工方法，可以设置混合铣，减少提刀和移刀。第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程表13-2平面铣各子类型说明第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程13.2.2粗加工编程方法（二维码）▪2.【边界面铣削】▪用平面边界或面定义切削区域，切削到底平面，如图13-14所示。▪使用边界面铣削是一种特殊的平面铣加工，它以面或边界为加工对象，适合切削实体上的平面，如进行毛坏顶面的加工。第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程图13-13平面轮廓铣第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程13.2.2粗加工编程方法（二维码）▪3）【手工面铣削】▪切削垂直于固定刀轴的平面的同时允许向每个包含手工切削模式的切削区域指派不同的切削模式，如图13-15所示。第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程图13-14边界面铣削第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程13.2.3精加工编程方法（二维码）▪1.【深度轮廓加工】▪深度轮廓加工是使用垂直刀轴的平面切削对指定层的壁进行轮廓加工，还可以清理各层之间缝隙中遗留的材料，如图13-16所示▪深度轮廓加工通常用于陡峭侧壁的半精加工和精加工▪经过了型腔铣开粗和拐角粗加工后，预留量有0.4mm，使用D10刀采用深度轮廓加工进行整体半精加工第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程图13-15手工面铣削第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程13.2.3精加工编程方法（二维码）▪2.【平面铣】▪平面铣是一种2.5轴的加工方式,它在加工过程中产生在水平方向的XY两轴联动,而Z轴方向只在完成一层加工后进入下一层时才做单独的动作，如图13-17所示。▪平面铣的加工对象是边界，是以曲线/边界来限制切削区域的▪它生成的刀轨上下一致通过设置不同的切削方法，平面铣可以完成挖槽或者是轮廓外形的加工▪平面铣用于直壁的,并且岛屿顶面和槽腔底面为平面的零件的加工▪3.【固定轴曲面轮廓铣】第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程（续）13.2.3精加工编程方法（二维码）（续）▪固定轴曲面轮廓铣UGNX中用于曲面精加工的主要加工方式。其刀具路径由投影驱动点到零件表面而产生。▪固定轴曲面轮廓的主要控制要素为驱动图形，系统在图形及边界上建立一系列的驱动并将点沿着指定向量的方向投影到零件表面，产生刀轨，如图13-18所示。▪固定轴曲面轮廓通常用于半精加工或者精加工程序，选择不同的驱动方式，并设置不同的驱动参数，将获得不同的刀轨形式。第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程图13-17平面铣设置第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程13.2.3精加工编程方法（二维码）▪4.【区域轮廓铣】▪区域轮廓铣是最常用的一种精加工操作方式▪区域轮廓铣允许指定一个切削区域来生成刀位轨迹，如图13-19所示▪区域铣削与边界驱动生成的刀轨类似，但是其创建的刀轨可靠性更好，并且有陡峭区域判断及步距应用于部件上功能，建议优先选用区域铣削第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程图13-18固定轴曲面轮廓铣设置第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程13.2.4程序的Vericut仿真检验（二维码）▪VERICUT数控加工仿真软件的作用是验证数控程序的正确性，减少零件首件调试风险，增加程序的可信度▪模拟数控机床的实际运动，检查潜在的碰撞错误，降低机床碰撞的风险▪优化程序，提高加工效率，延长刀具寿命▪仿真和实际加工对比，需要做些什么？▪1）分析工件确定的加工工艺（装夹方式、次数）；▪2）选择合适机床；第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程（续）13.2.4程序的Vericut仿真检验（二维码）（续）▪3）添加工装夹具，安装毛坯；▪4）设置刀具；▪5）对刀操作及刀补；▪6）导入程序仿真；▪程序进行VERICUT仿真时，要搭建好对应机床结构，并添加控制系统，建立刀具等。其操作过程见表13-3.第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程13.2.4程序的Vericut仿真检验（二维码）操作二维码1.首先根据机床结构，在VERICUT仿真软件中搭建机床结构，床身Base下面搭机床构建2.在Y轴上，添加X线性。创建X轴3.在X轴上，添加夹具和毛坯模型。创建夹具和毛坯4.同时，在Base上，添加Z线性。创建Z轴5.在Z线性上，添加主轴和刀具模型。创建主轴和刀具6.再分别添加模型文件，即完成了机床的初步搭建。创建模型7.后面，还需要指定工件坐标系，选取毛坯上表面中心位置。创建工件坐标系8.添加工作偏置，寄存器修改成54，添加到工件坐标系上。添加寄存器9.创建加工所需刀具，注意，刀具号要和机床实际加工以及编程的刀号一致。创建刀具参数10.建立好刀具后，在程序处，选择要仿真的程序，添加数控程序文件。导入数控程序11.程序仿真时，会调取相应的刀具。仿真加工第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程13.2.5后置处理器配置（二维码）▪UGNX12.0中，在生成了包括切削刀具位置及机床控制指令的加工刀轨文件后，由于刀轨文件不能直接驱动机床，必须处理这些文件，将其转换成特定机床控制器所能接受的数控程序，这个处理…▪在UGNX12.0软件中，一般是用NX后处理构造器(PostBuilder)进行后处理的▪NX后处理构造器可以通过图形交互的方式创建二轴到五轴的后处理器，并能灵活定义数控程序的格式、输出内容、程序头尾、操作头尾以及换刀等每个事件的处理方式▪利用后处理构造器建立后处理器文件的过程图13-20所示第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程表13-3数控加工程序的Vericut仿真验证过程第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程13.2.5后置处理器配置（二维码）▪Step1:进入NX后处理构造器工作环境，选择菜单【开始】——siemensnx12.0——后处理构造器，如图13-21。▪Step2:进入NX后处理构造器工作界面中，在菜单里选择【Option】，更改语言为中文简体，如图13-22。▪Step3:点击【新建】，弹出“新建后处理器”，用户可以在该对话框中设置后处理名称、输出单位、机床类型和控制器类型等，如图13-23。第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程图13-21后处理构造器图标第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程13.2.5后置处理器配置（二维码）▪Step4:点击【完成】，进入后处理器编辑窗口。▪1.显示“机床”选项卡▪该选项卡用于设置机床的行程限制、回零坐标及插补精度等参数，如图13-24所示。▪图中所示的“机床”选项卡中的各选项说明如下：▪【输出圆形记录】区域：用于确定是否输出圆弧指令，选择“是”单选按钮，表示输出圆弧指令，选择“否”单选按钮，表示将圆弧指令全部改为直线插补输出。▪【线性输行程限制】区域：用于设置机床主轴X、Y、Z的极限行程。第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程（续）13.2.5后置处理器配置（二维码）（续）▪【回零位置】区域：用于设置机床回零坐标。▪【线性运动精度】区域：用于设置直线插补的精度值，机床控制系统的最小控制长度。▪【移刀进给率】区域：用于设置机床快速移动的最大速度。▪【初始主轴】区域：用于设置机床初始的主轴矢量方向。▪【镜像输出】区域：用于控制特定轴的镜像加工功能。▪【显示机床】：单击该按钮可以显示机床的运动结构简图。第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程（续）13.2.5后置处理器配置（二维码）（续）▪【默认值】：单击该按钮后，此页的所有参数将恢复默认值。▪【恢复】：单击该按钮后，此页的所有参数将变成本次编辑前的设置。▪2.“程序”选项卡▪该选项卡用于定义和修改程序起始序列、操作起始序列、刀轨事件(机床控制事件、机床运动事件和循环事件、杂项)、工序结束序列以及程序结束序列。第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程图13-24后处理器机床选项卡第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程图13-25所示的程序选项卡的部分选项说明如下：第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程13.2.5后置处理器配置（二维码）▪左侧的组成结构中包括数控程序中的四个序列和刀轨运动中的四种事件。▪【程序起始序列】:用于定义程序头输出的语句，程序头事件是所有事件之前的。▪【工序起始序列】:用于定义操作开始到第一个切削运动之间的事件。▪【刀径】:用于定义机床控制事件以及加工运动、钻循环等事件。▪【机床控制】:主要用于定义进给、换刀、切削液、尾架和夹紧等事件，也可区以用于模式的改变，如输出是绝对或相对等。▪【运动】:用于定义后处理如何处理刀位轨迹源文件中的GOTO语句。第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程（续）13.2.5后置处理器配置（二维码）（续）▪【现成循环】:用于定义当进行孔加工循环时，系统如何处理这类事件，并定义其输出格式。▪【杂项】:用于定义子操作刀轨的开始和结束事件。▪【工序结束序列】:用于定义退刀运动到操作结束之间的事件。▪【程序结束序列】:用于定义程序结束时需要输出的程序行，一个数控程序只有一个程序结束事件。▪3.“N/C数据定义”▪该选项卡可以定义数控数据的输出格式。第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程（续）13.2.5后置处理器配置（二维码）（续）▪（1）“块”选项卡：该选项卡用于定义表示机床指令的程序中输出哪些字地址，以及地址的输出顺序。行由词组成，词由字和数组成，如图13-26所示。▪（2）“文字”选项卡：该选项卡用于定义词的输出格式，包括字头和后面的参数的格式、最大值、最小值、模态、前缀及后缀字符等。▪（3）“格式”选项卡：该选项卡用于定义数据输出是整数或字符串。▪（4）“其他数据单元”选项卡：用于定义程序行序列号和文字间隔符、行结束符和消息始末符等数据。第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程图13-25后处理器程序选项卡第十三章数控车铣复合加工编程基础|13.2车铣复合件数控加工UG软件编程13.2.5后置处理器配置（二维码）▪4.“输出设置”选项卡▪用于定义数控程