数控自动编程实训报告(付有清)

1、数控自动编程实训报告 班级： 2013春机械制造与自动化 学号： * 姓名： 付 有 清 指导教师： 赵 兴 科 实习单位： 经贸学院数控车间数控自动编程实训报告学号：94 姓名：付有清1、 引言数控加工程序的编制方法除了手工编制程序外，还可利用软件编制程序即自动编程。自动编程也称为计算机辅助编程，这种程序编制的大部分工作甚至全部工作由计算机完成。如完成坐标值计算、编写零件加工程序单，或者进行工艺处理。自动编程的程序可以通过计算机或机床进行刀具运动轨迹模拟检查，编程人员可以及时检查程序是否正确，并及时修改。自动编程大大减轻了编程人员的劳动强度，提高几十倍乃至上百倍效率，同时解决了手工编程无法解

2、决的许多复杂零件的编程难题。工作表面形状越复杂，工艺过程越烦琐，自动编程的优势越明显。自动编程即利用电脑和软件将绘制的图形生成机器能识别的程序。数控自动编程是从零件图纸到获得合格的数控加工程序的过程，其任务是计算加工中的刀位点。刀位点一般为刀具轴线与刀具表面的交点。CAM编程是当前最先进的数控加工编程方法，它利用电脑以人机交互图形方式完成零件几何形状的绘制、轨迹生成与加工仿真到数控程序生成全过程，操作过程形象生动，效率高、出错概率低、容易简便，而且还可以通过软件的数据接口共享已有的CAD设计结果，实现CAD/CAM集成一体化，实现无图纸设计制造。这些也适应了现代工业产品形状复杂的零件加工、多轴

3、加工、高速加工需要。自动编程主要涉及两大模块，即CAD/CAM。因此在涉足自动编程之前，我们首先应理解CAD/CAM这两个构成自动编程的基本概念以及其用途。“CAD”计算机辅助设计，英文全称(Computer Aided Design)。能设计制作出既满足设计使用要求又适合CAM加工的零件模型。CAD系统是一个高效的设计工具，具有参数化设计功能，三维实体模型与二维工程图形应能相互转换并关联，CAD可分为自动设计和交互设计两类。实际上,几乎没有纯粹的自动设计或纯粹的交互设计软件，好的软件能根据产品对象恰当地处理自动设计和交互设计的配合。另外，开放型的结构不仅便于用户进行二次开发，同时也使软件系统

4、本身能够不断地扩充与完善。一个好的CAD/CAM软件与其它CAD/CAM 软件的兼容性是非常重要的，软件所带的图形文件接口，要能支持多种图形文件转换，能从其它系统读取图形文件，或将本系统的图形文件传送到其它系统。 “CAM”计算机辅助制造，英文全称(Computer Aided Manufacturing)。是指应用计算机来进行产品制造的统称，即利用计算机辅助完成从原料到产品的全部制造过程，在制造过程中的某些环节应用计算机，包括直接制造过程和间接制造过程，主要包括计算机辅助工艺过程设计和计算机辅助加工两部分。 当前，计算机辅助加工大多是指机械加工，而且是数控加工，它的输 入信息是零件的工艺路线

5、和工序内容，输出的是加工刀具的运动轨迹(刀位文件)和数控程序。如今CAD/CAM软件技术广泛应用于机械产品、模具制造等企业的数控编程及加工，目前基本取代了传统的手工编程方式，更重要的是将CAD/CAM软件当作工具，进行合理的数控工艺规划与数控编程，以实现高质量和高效率的数控加工。在现代激烈的市场竞争下，高质量、高效益、多品种、小批量的柔性生产方式已成为企业的主要生产模式，传统的加工设备和制造方法已难于适应市场竞争的要求。因此，从20世纪70年代开始,以电子信息技术为基础的数控技术得以迅速发展和广泛应用，数控机床有效地解决了复杂、多品种、小批量的产品加工问题，适应了各种机械产品更新换代快的需要，

6、取得了明显的效益。 随着数控技术的发展，数控加工已经应用到各个领域之中，在数控加工过程中，加工程序的编制也越来越得到重视。因此CAD/CAM技术对数控加工领域来说显得越来越重要了。一个完整的CAD/CAM软件系统是由多个功能模块组成的，如三维绘图、图形编辑、曲面造型、数控加工、有限元分析、仿真模拟、动态显示等。这些模块以工程数据库为基础，进行统一管理。这样既保持了底层数据的完整性和一致性， 实现了数据共享，又节约了系统资源和运动时间。一般来说 , 数控加工技术涉及数控机床加工工艺和数控编程技术两方面 , 数控编程是目前 CAD/ CAM 系统中最能明显发挥效益的环节之一 . 对于复杂零件,特别

7、是具有空间曲线、曲面的零件 ,如叶片、叶轮、复杂模具等,或者程序量很大的零件 , 数控编程通常采用自动编程系统 ,其在实现设计、加工自动化、提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用.后置处理是数控编程技术的关键技术之一 ,作为CAD/CAM系统与机械制造连接的纽带 ,后置处理直接影响自动编程系统的使用效果和零件的加工质量、效率以及机床的可靠运行 . 1980年IBM公司为解决 AP T 刀位原文件的处理推出了DAPP ( Design Aid for Post Processor )系统 ,系统提供给用户生成后置处理系统所需的一些程序和文件 ,如输入模块、输出模块、数据处理

8、模块等.该系统将一些计算、分析模块公共化、标准化的方法使后置处理系统向通用化发展迈进了一步.但它采用高级语言编写描述机床运转的程序,要求用户既熟悉数控知识 ,又具备较丰富的软件编程经验 , 因此给程序编写、修改和维护带来一定困难. 随着计算机技术的发展,编程系统向 CAD/CAM 一体化迅速发展。 2、 实训目的 在学习自动编程之前，首先应对自动编程软件有一定的了解，在这次CAD/CAM实训期间，主要围绕着master cam进行学习。因此，此处围绕着master cam 进行说明。master cam能够接受来自包括UG、Pro/E、CATIA、SIMATRON、Solid Works、Au

9、to CAD等常见的各种CAD/CAM系统在内的2D/3D文件格式，能完成从2D设计到3D设计及CAM编程的技术过程，适合于各种数控系统的机床，是将CAD和CAM集成在一起的一套比较完整的软件。master cam共包含5个模块：设计模块，用于被加工零件的造型设计；铣削模块，主要用于生成铣削加工刀具路径；车削模块，主要用于生成车削加工刀具路径；线切割模块，主要用于生成线切割加工刀具路径；雕刻模块，主要用于雕刻加工。使用master cam编程时，只要在CAD部分绘制零件的二维或三维图形后，便可在CAM中选择适当的加工模块(铣削加工、车削加工、线切割或雕刻加工)，根据工艺要求设计相应的刀具参数和

10、特性参数，生成刀具路径NCI文件，再通过后置处理程序生成NC文件，即数控机床能够识别的G代码，然后进行适当的编辑和修改，传输给数控机床，装上相应的刀具，便可加工各种不同类型的零件。0经过这次CAD/CAM,实训之后，应对自动编程这一概念产生一个深刻的认识，能够灵活地运用所学理论知识付诸于实践，有效地去解决实际当中遇到的问题。三、实训内容 数控车削的自动编程1基本图形的构建1）掌握：各种点和线的生成方法（如图1.1所示，在该图中分别运用了：绘点、绘线、绘圆、绘矩形、绘椭圆、绘制螺旋线、生成曲面、生成实体等命令进行了图素的创建）。图1.12） 掌握：曲线的编辑和几何变换方法（如图1.2所示，该图形

11、为一个对称图形，绘制该类图形可以采用旋转、镜像等方式）。图1.23） 掌握：能够进行典型零件的几何造型和加工造型（如图1.3所示为零件的几何模型，通过仿真加工，结果如图1.3.1所示）。 图1.3图1.3.1 2车削刀具的选择和参数设置1）车削刀具的选择的方法（如图2.1所示为车削刀具的选择）。图2.12） 掌握：车削刀具的参数设置（如图2.2所示为车削刀具的参数设置）。图2.23轮廓粗车加工1）掌握：内外轮廓的粗车方法；（如图3.1所示为车削零件内轮廓，图3.1.1所示为车削零件外轮廓）。图3.1图3.1.12） 掌握：正确进退刀的方法；（如图3.2所示为一典型轴类零件，由多重几何要素构成，

12、在加工时需要考虑各部分轮廓的走刀路线，避免发生碰撞，可采用斜向进刀，角度为-1350 ，设置方法如图3.2.1所示）。图3.2图3.2.13） 掌握：切削用量的正确选择；（如图3.3所示为切削用量的参数设置界面，可根据实际情况合理选择切削用量）。图3.34） 掌握：典型零件的粗车，生成粗车刀具轨迹。（如图3.4所示为一典型零件的粗车刀具轨迹）。图3.44轮廓精车加工1）掌握：内外轮廓的精车方法；（如图4.1所示为零件内轮廓的精车方法，图4.1.1所示为零件的外轮廓精车方法）。图4.1图4.1.12） 掌握：精车的进退刀方法；（如图4.2所示为精车时的进、退刀路线设置）。图4.23） 掌握：精车

13、切削用量的正确选择；（如图4.3所示为精车时的切削用量设置界面，可根据需要自行设定）。图4.34） 掌握：典型零件的精车加工，生成精车刀具轨迹。（如图4.4所示为一典型轴类零件的精加工轨迹）。图4.45切槽加工1）掌握：内外切槽加工方法；（如图5.1所示为内切槽，图5.1.1所示为外切槽）。图5.1图5.1.12） 掌握；切槽加工的进退刀方法；（如图5.2所示为切槽的进退刀路线设定界面，在设定进退刀路线时，应视槽的轮廓而进行设置）。图5.23） 掌握：切槽加工切削用量的正确选择；（如图5.3所示为切槽加工切削用量的设定界面，在进行切槽加工时，主轴转速通常在300500r/min左右，进给率通常

14、为0.010.05mm/r）.图5.34） 掌握：典型零件的切槽加工，生成切槽刀具轨迹。（如图5.4所示为一典型零件的切槽加工刀具轨迹）。图5.46螺纹加工1）掌握：内外螺纹加工方法；（如图6.1所示为仿真加工的内螺纹，图6.2所示为仿真加工的外螺纹）。图6.1图6.1.12） 掌握：螺纹加工的进退刀方法；（如图6.2所示为进行螺纹加工时的进退刀参数设定界面，可以根据实际情况进行设定）。图6.23） 掌握：螺纹加工切削用量的正确选择；（如图6.3所示为螺纹加工切削用量的设置，在加工螺纹时，螺纹的导程也就是加工螺纹时的进给率，主轴转速通常为500900r/min,）图6.34） 掌握：典型零件的

15、螺纹加工，生成螺纹刀具轨迹。（如图6.4所示为一典型轴类零件的螺纹加工刀具轨迹）。图6.47钻孔加工1）掌握：孔加工方法（如图7.1所示为一个进行仿真加工后的孔类零件，在master cam 中，孔加工的方法主要有：钻孔、铰孔、锪孔、扩孔以及镗孔）。图7.12） 掌握：孔加工的刀具参数设置（如图7.2所示为钻孔刀具的参数设置界面，可根据所要加工的零件特征进行相对应的修改）。图7.23） 掌握：零件孔加工方法，生成孔加工刀具轨迹。（如图7.3所示为一典型孔类零件的刀具轨迹）。图7.38刀具路径的编辑与几何变换1）掌握：刀具路径的编辑方法（在master cam中可对刀具路径进行编辑，主要有刀具路

16、径镜像和刀具路径旋转以及刀具路径转换三种方式，还可以进行刀具路径的修剪。如图8.1所示为对刀具路径进行镜像）。图8.12） 掌握：刀具路径的参数修改方法（如图8.2所示为对刀具路径的参数进行修改）。图8.29后处理参数设置和数控程序1）掌握：后处理的参数设置（如图9.1所示为后处理参数设置界面）。图9.12） 掌握：常用后处理的方法（如图9.2所示为运用后处理生成的NC代码，在实际加工中，可根据所使用的机床类型进行加工程序的输出参数设置）。图9.210仿真加工或实际机床演示1）掌握：仿真软件的使用（如图10.1所示为一款常用仿真软件斯沃数控的启动界面，图10.1.1所示为该软件的初始运行界面，

17、图10.1.2所示为零件仿真加工界面）。 图10.1图10.1.1图10.1.2 2）掌握：数控车床的基本操作方法（如图10.2所示为当前国内使用比较广泛的华中HNC-21T型数控车床，其主要操作步骤为打开机床主电源按下机床绿色启动按钮成功启动进入系统操作界面旋回急停按钮使机床进入正常工作状态按下操作面板上的回参考点按钮进行机床回零操作新建零件加工程序（可直接手工输入，也可连接计算机进行NC代码的传输）运行刀路模拟安装工件以及刀具试切工件以确定工件坐标按下循环启动按钮开始零件的自动加工）。图10.23） 了解：数控系统与计算机之间的通讯方法（要实现数控系统与计算机之间的通讯，通常采用专用通信电

18、缆进行连接）。4、 实训的要求通过这次CAD/CAM实训，要能够熟练地掌握master cam软件的工具应用，能够运用master cam软件快速的进行二维平面图形的绘制、生成三维实体、进行仿真模拟加工。学会曲线、曲面的编辑方法。掌握三维实体的构建技巧，能够使用master cam 软件进行加工参数的合理设置，学会运用刀具路径的编辑和转换。五、主要实训软件(如图5-1所示为master cam x3软件的图标，图5-2所示为该软件的启动界面)。图5-1图5-2六、 实训的时间实训时间：一学期。时间的具体期限为： 2014年 3月 20日 2014年6月 20日 七、 实训的地点重庆广播电视大学

19、经贸学院CAD/CAM与数控仿真机房8、 典型实训作品及其工艺分析过程（如图8-1所示为一对组合零件，也是比较典型的车削加工类零件，对于该类零件，需分两次装夹完成加工，在此先对件一进行刀具选用及工序安排，刀具卡及工序卡分别如表8-1、8-2所示。然后再对件二进行刀具选用及工序编排，刀具卡及工序卡分别如表8-3、8-4所示，进行仿真加工后的零件一如图8-2所示，8-3为零件加工程序。进行仿真加工后的零件二如图8-4所示，8-5为零件加工程序）。图8-1件一加工工艺分析如下：该零件由圆柱、圆锥、顺圆弧、单线螺纹等表面组成，圆锥面和外螺纹没有较严格的精度要求，顺圆弧表面要求表面粗糙度控制在Ra1.6

20、。工件材料为45#钢，无热处理和硬度要求。通过上述分析，可采取以下几点工艺措施：1) 对图样上给出的几个形状尺寸，因其无公差要求，故编程时不必取平均值，直接取其基本尺寸即可。2) 由于该零件的两端皆有轮廓要素需要进行车削加工，且左端圆柱表面需加工外螺纹，考虑到以上因素，在加工零件右端的顺圆弧时，为避免夹伤M28*1的外螺纹，在装夹时需采用内螺纹轴套进行辅助装夹。3) 该零件的最大径向尺寸为48mm，总长为50mm，在加工时选择50*50的45#钢作为毛坯，采用三爪自动定心卡盘进行夹紧。表8-1 件一数控加工刀具卡片产品名称或代号件一零件名称配合件零件图号01 序 号刀 具 号刀 具加工表面备注

21、规格名称数量刀长/mm刀尖半径/mm1T01硬质合金900外圆车刀11300.3粗车零件轮廓自动3T03硬质合金600外螺纹车刀11200.2车螺纹、精车零件轮廓自动编制付有清审核批准2014年06月 09 日共 1 页第 1页 表8-2 件一数控加工工序卡单位名称产品名称或代号零件名称零件图号件一配合件01工序号程序编号夹具名称使用设备车间001三爪自动定心卡盘华中HNC-21T经贸学院数车实训车间工步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速/（r*min-1）进给速度/（mm*min-1）背吃刀量/mm备注1粗车左端轮廓至圆锥收尾处T0125*255002002自动2精车左端轮廓至圆锥收尾处

22、T0125*259001800.5自动3粗车外螺纹T0225*253209600.3自动4精车外螺纹T0225*253209600.1自动5 粗车右端顺圆弧轮廓T0125*256002102自动6 精车右端顺圆弧轮廓T0125*2512001600.5自动编制付有清审核批准2014年06月 09日共 1页第 1页 件二加工工艺分析如下：1.零件图工艺分析该零件表面由内外圆柱面、圆锥面、顺圆弧、逆圆弧、内螺纹等表面构成，其中多个径向尺寸和轴向尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求，零件图尺寸标注完整，符合数控加工尺寸标注要求；轮廓描述清楚完整，零件材料为45#钢，切削加工性能较好，无热处理和硬度要

23、求。通过上述分析，采取以下几点工艺措施：1）零件图样上带公差的尺寸，因公差值较小，故编程时不必取其平均值，而取基本尺寸即可。2）左右两端面均为多个尺寸的设计基准，相应工序加工前，应先将两端面加工出来。3）由图纸得知，该零件右端需进行内孔加工，所以应首先车削加工出零件左端轮廓至600锥度槽收尾处，以方便调头加工时好夹持。由于该槽角度较大，槽底宽度仅为3mm，不适合使用外圆车刀进行加工，因而此处可使用切槽刀进行径向车削加工。该零件最大径向尺寸为48mm，零件全长为86mm。为符合零件精度要求，可选用90*50的45#钢作为毛坯。2.装夹方案加工内孔时以外圆定位，用三爪自动定心卡盘夹紧，加工外轮廓时

24、，先夹持零件右端加工出左端轮廓，然后再将零件调头加工出其余内外轮廓。3. 加工顺序及走刀路线加工顺序按先面后孔、先近后远、先粗后精的原则确定。在一次加工中尽可能加工出较多的工件表面，结合该零件的结构特征，可先加工出各外部轮廓，然后再进行内孔的加工。由于该零件为单件小批量生产，走刀路线设计不必考虑最短进给路线或最短空行程路线。表8-3 件二数控加工刀具卡片产品名称或代号件二零件名称配合件零件图号01 序 号刀 具 号刀 具加工表面备注规格名称数量刀长/mm刀尖半径/mm1T01硬质合金900外圆车刀11300.3车端面自动2T01硬质合金900外圆车刀11300.3粗车零件外轮廓自动3T01硬质合金900外圆车刀11300.3精车零件外轮廓自动4T02硬质合金外切槽车刀11300.25车外槽自动5T035中心钻180钻中心孔手动6T0425麻花钻120