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对于数字的输入,有些系统可省略小数点,有些系统则可以通过系统参数来设定是否可以省略小数点.而大部分系统小数点则不可省略。对于不可省略小数点编程的系统,当使用小数点进行编程时,数字以毫米(英制为英寸)、角度以度为输入单位,而当不用小数点编程时,则以机床的最小输人单位作为输入单位。
以上3组数值表示的坐标值均为50 mltl,5n 0与50 OoO从数学角度上看两者相差了l ooo倍。因此,在进行数控编程时,无论哪种系统,为保证程序的正确性,最好不要省略小数的输入。此外,脉冲当量为o 00l一的系统采用小数点编程,其小数点后的位数超过四位时,数控系统按四舍五人处理。例如,当输人xso.1234时,经系统处理后的数值为xso 123。
G21/G20
坐标功能字是使用公制还是英制,多数系统用准备功能字来选择,FANuc系统采用G2l/G20来进行公、英制的切换,其中G21表示公制,而G20则表示英制。
G17/G18/G19
当机床坐标系及工件坐标系确定后,对应地就确定了3个坐标平面,即xy平面、z卫平面和"平面(图lo—l—7),可分别用c代码c17(丑y平面)、G18(ZX平面)和G19(髓平面)选择这3个平面。
在F'ANtfc车床系统及部分国产系统中,直接以地址符x、z组成的坐标功能字表示绝对坐标,而用地址符u、w组成的坐标功能字表示增量坐标。绝对坐标地址符x、z后的数值表示工件原点至该点间的矢量值,增量坐标地址符u、w后的数值表示轮廓上前一点到该点的矢量值。
数控编程实例
1.根据图样要求、毛坯及前道工序加工情况,确定工艺方案及加工路线 1)以底面为定位基准,两侧用压板压紧,固定于铣床工作台上 2)工步顺序 ① 钻孔 φ20㎜。 ② 按 O’ABCDEFG 线路铣削轮廓。 2.选择机床设备 根据零件图样要求,选用经济型数控铣床即可达到要求。故选用华中Ⅰ型( ZJK7532A 型)数控钻铣 床。 3.选择刀具 现采用 φ 20㎜的钻头,定义为 T02,φ5㎜的平底立铣刀,定义为 T01,并把该刀具的直径输入刀具参 数表中。 由于华中Ⅰ型数控钻铣床没有自动换刀功能,按照零件加工要求,只能手动换刀。 4.确定切削用量 切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定,详见加工程序。 5.确定工件坐标系和对刀点 在 XOY 平面内确定以 0 点为工件原点, Z 方向以工件表面为工件原点,建立工件坐标系,如图 3-24 所示。 采用手动对刀方法把 0点
在加工程序中,绝对尺寸指令和增量尺寸指令有两种表达方法。
绝对尺寸指机床运动部件的坐标尺寸值相对于坐标原点给出。 增量尺寸指机床运动部件的坐标尺寸值相对于前一位置给出。
1、用G功能字指定
G90指定尺寸值为绝对尺寸。
G91指定尺寸值为增量尺寸。
这种表达方式的特点是同一程序段中只能用一种,不能混用;同一坐标轴方向的尺寸字的地址符是相同的。
2、用尺寸字的地址符指定
绝对尺寸的尺寸字的地址符用 X、Y、Z
增量尺寸的尺寸字的地址符用 U、V、W
这种表达方式的特点是同一条程序段中绝对尺寸和增量尺寸可以混用,这给编程带来很大方便。
预置寄存指令是按照程序规定的尺寸字的值通过当前刀具所在位置来设定加工坐标系的原点,不产生机床运动。
编程格式 G92 X~Y~ Z~
X、Y、Z的值是当前刀具位置相对于加工原点位置的值。
注意:这种方式设置的加工原点是随刀具当前位置(起始位置)的变化而变化的。
坐标平面选择指令是用来选择圆弧插补的平面和刀具补偿平面的。
G17表示选择 XY平面
G18表示选择 ZX平面
G19表示选择 YZ平面
一般,数控车床默认在ZX平面内加工,数控铣床默认在XY平面内加工。
快速点定位指令控制刀具以点位控制的方式快速移动到目标位置,其移动速度由参数来设定。指令执行开始后,刀具沿着各个坐标方向同时按参数设定的速度移动,最后减速到达终点。注意:在各坐标方向上有可能不是同时到达终点。刀具移动轨迹是几条线段的组合,不是一条直线。例如,在FANUC系统中,运动总是先沿45度角的直线移动,最后再在某一轴单向移动至目标点位置。编程人员应了解所使用的数控系统的刀具移动轨迹情况,以避免加工中可能出现的碰撞。
编程格式 G00 X~ Y~ Z~
X、Y、Z的值是快速点定位的终点坐标值
例:从A点到B点快速移动的程序段为:
G90 G00 X20 Y30
直线插补指令用于产生按指定进给速度F实现的空间直线运动。
程序格式 G01 X~ Y~ Z~ F~
其中:X、Y、Z的值是直线插补的终点坐标值。
G02为按指定进给速度的顺时针圆弧插补。
G03为按指定进给速度的逆时针圆弧插补。
圆弧顺逆方向的判别:沿着不在圆弧平面内的坐标轴,由正方向向负方向看,顺时针方向G02,逆时针方向G03。
程序格式为:
XY平面:
G17 G02 X~ Y~ I~ J~ (R~) F~
G17 G03 X~ Y~ I~ J~ (R~) F~
ZX平面:
G18 G02 X~ Z~ I~ K~ (R~) F~
G18 G03 X~ Z~ I~ K~ (R~) F~
YZ平面:
G19 G02 Z~ Y~ J~ K~ (R~) F~
G19 G03 Z~ Y~ J~ K~ (R~) F~
其中:X、Y、Z的值是指圆弧插补 的终点坐标值;I、J、K是指圆弧起点到圆心的增量坐标,与G90,G91无关;R为指定圆弧半径,当圆弧的圆心角≤180度时,R值为正,当圆弧的圆心角>180度时,R值为负。
在零件轮廓铣削加工时,由于刀具半径尺寸影响,刀具的中心轨迹与零件轮廓往往不一致。为了避免计算刀具中心轨迹,直接按零件图样上的轮廓尺寸编程,数控系统提供了刀具半径补偿功能。
1、编程格式
G41为左偏刀具半径补偿,定义为假设工件不动,沿刀具运动方向向前看,刀具在零件左侧的刀具半径补偿。
G42为右偏刀具半径补偿,定义为假设工件不动,沿刀具运动方向向前看,刀具在零件右侧的刀具半径补偿。
G40 为补偿撤消指令
程序格式为:
G00/G01 G41/G42 X~ Y~ H~ 建立补偿程序段
…… 轮廓切削程序段
……
G00/G01 G40 X~ Y~ 补偿撤消程序段
其中:
G41/G42程序段中的X、Y值是建立补偿直线段的终点坐标值;
G40程序段中的X、Y值是撤消补偿直线段的终点坐标;
H为刀具半径补偿代号地址字,后面一般用两位数字表示代号,代号与刀具半径值一一对应。刀具半径值可用CRT/MDI方式输入,即在设置时,H~ = R。如果用H00也可取消刀具半径补偿。
2、工作过程
以下各图表示的刀具半径补偿的工作过程。其中,实线表示编程轨迹;点划线表示刀具中心轨迹;r等于刀具半径,表示偏移向量。
(1)刀具半径补偿建立时,一般是直线且为空行程,以防过切。以G42为例,其刀具半径补偿建立见。
(2)刀具半径补偿一般只能平面补偿,其补偿运动情况。
(3)刀具半径补偿结束用G40撤销,撤销时同样要防止过切。
应注意的是:
建立补偿程序段,必须是在补偿平面内不为零的直线移动。
建立补偿程序段,一般应在切入工件之前完成。
撤销补偿程序段,一般应在切出工件之后完成。
3、刀具半径补偿量的改变
一般刀具半径补偿量的改变,是在补偿撤销的状态下重新设定刀具半径补偿量。如果在已补偿的状态下改变补偿量,则程序段的终点是按该程序段所设定的补偿量来计算的。
4.刀具半径补偿量的符号
一般刀具半径补偿量的符号为正,若取为负值时,会引起刀具半径补偿指令G41与G42的相互转化。
5.过切
通常过切由以下两种情况:
(1)刀具半径大于所加工工件内轮廓转角时产生的过切。
(2)刀具直径大于所加工沟槽时产生的过切。
6.刀具半径补偿的其它应用
应用刀具半径补偿指令加工时,刀具的中心始终与工件轮廓相距一个刀具半径距离。当刀具磨损或刀具重磨后,刀具半径变小,只需在刀具补偿值中输入改变后的刀具半径,而不必修改程序。在采用同一把半径为R的刀具,并用同一个程序进行粗、精加工时,设精加工余量为△,则粗加工时设置的刀具半径补偿量为R+△,精加工时设置的刀具半径补偿量为R,就能在粗加工后留下精加工余量△,然后。在精加工时完成切削。
(八)、刀具长度补偿指令
使用刀具长度补偿指令,在编程时就不必考虑刀具的实际长度及各把刀具不同的长度尺寸。加工时,用MDI方式输入刀具的长度尺寸,即可正确加工。当由于刀具磨损、更换刀具等原因引起刀具长度尺寸变化时,只要修正刀具长度补偿量,而不必调整程序或刀具。
G43 为正补偿,即将Z坐标尺寸字与H代码中长度补偿的量相加,按其结果进行Z轴运动。
G44 为负补偿,即将Z坐标尺寸字与H中长度补偿的量相减,按其结果进行Z轴运动。
G49为撤消补偿。
编程格式
G01 G43/G44 Z~H~// 建立补偿程序段
…… // 切削加工程序段
……
G49 // 补偿撤消程序段
例:G01 G43 Zs H~
或 G01 G44 Zs H~
其中:
S 为Z向程序指令点;
H~ 的值为长度补偿量,即H~ =△。
H 刀具长度补偿代号地址字,后面一般用两位数字表示代号,代号与长度补偿量一一对应。刀具长度补偿量可用CRT/MDI方式输入。如果用H00则取消刀具长度补偿。
对于几何形状复杂的零件需借助计算机使用规定的数控语言编写零件源程序,经过处理后生成加工程序,称为自动编程。
随着数控技术的发展,先进的数控系统不仅向用户编程提供了一般的准备功能和辅助功能,而且为编程提供了扩展数控功能的手段。FANUC6M数控系统的参数编程,应用灵活,形式自由,具备计算机高级语言的表达式、逻辑运算及类似的程序流程,使加工程序简练易懂,实现普通编程难以实现的功能。
数控编程同计算机编程一样也有自己的"语言",但有一点不同的是,现在电脑发展到了以微软的Windows为绝对优势占领全球市场.数控机床就不同了,它还没发展到那种相互通用的程度,也就是说,它们在硬件上的差距造就了它们的数控系统一时还不能达到相互兼容.所以,当我要对一个毛坯进行加工时,首先要以我们已经拥有的数控机床采用的是什么型号的系统.
⑴UG
Unigraphics 是美国Unigraphics Solution公司开发的一套集CAD、CAM、CAE 功能于一体的三维参数化软件,是当今最先进的计算机辅助设计、分析和制造的高端软件,用于航空、航天、汽车、轮船、通用机械和电子等工业领域。
UG软件在CAM领域处于领先的地位,产生于美国麦道飞机公司,是飞机零件数控加工首选编程工具。
提供可靠、精确的刀具路径
能直接在曲面及实体上加工
良好的使用者界面,客户也可自行化设计界面多样的加工方式,便于设计组合高效率的刀具路径
完整的刀具库
加工参数库管理功能
包含二轴到五轴铣削、车床铣削、线切割
大型刀具库管理
实体模拟切削
泛用型后处理器等功能
高速铣功能
CAM客户化模板
Catia是法国达索(Dassault)公司推出的产品,法制幻影系列战斗机、波音737、777的开发设计均采用Catia。
CATIA 据有强大的曲面造型功能,在所有的CAD三维软件位居前列,广泛应用于国内的航空航天企业、研究所,以逐步取代UG成为复杂型面设计的首选。
CATIA具有较强的编程能力,可满足复杂零件的数控加工要求。一些领域采取CATIA设计建模,UG编程加工,二者结合,搭配使用。
⑶Pro/E是
美国 PTC (参数技术有限公司)开发的软件,是全世界最普及的三维 CAD/CAM (计算机辅助设计与制造)系统。广泛用于电子、机械、模具、工业设计和玩具等民用行业。具有零件设计、产品装配、模具开发、数控加工、造型设计等多种功能。
Pro/E在中国南方地区企业中被大量使用,设计建模采用PRO-E ,编程加工采用MASTERCAM 和 CIMATRON 是通行的做法。
CimatronCAD/CAM系统是以色列Cimatron公司的CAD/CAM/PDM产品,是较早在微机平台上实现三维CAD/CAM全功能的系统。该系统提供了比较灵活的用户界面,优良的三维造型、工程绘图,全面的数控加工,各种通用、专用数据接口以及集成化的产品数据管理。CimatronCAD/CAM系统在国际上的模具制造业备受欢迎,国内模具制造行业也在广泛使用。
美国CNC公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件,它具有方便直观的几何造型 Mastercam提供了设计零件外形所需的理想环境,其强大稳定的造型功能可设计出复杂的曲线、曲面零件。Mastercam具有较强的曲面粗加工及的曲面精加工的功能,曲面精加工有多种选择方式,可以满足复杂零件的曲面加工要求,同时具备多轴加工功能。由于价格低廉,性能优越,成为国内民用行业数控编程软件的首选。
美国DELCAM公司开发的基于特征的全功能CAM软件,全新的特征概念,超强的特征识别,基于工艺知识库的材料库,刀具库,图标导航的基于工艺卡片的编程模式。全模块的软件,从2~5轴铣削,到车铣复合加工,从曲面加工到线切割加工,为车间编程提供全面解决方案。DELCAM软件后编辑功能相对来说是比较好的。
国内一些制造企业正在逐步引进,以满足行业发展的需求,属新兴产品。
CAXA制造工程师是北京北航海尔软件有限公司推出一款全国产化的CAM产品,为国产CAM软件在国内CAM市场中占据了一席之地。作为中国制造业信息化领域自主知识产权软件优秀代表和知名品牌,CAXA已经成为中国CAD/CAM/PLM业界的领导者和主要供应商。 CAXA制造工程师是一款面向二至五轴数控铣床与加工中心、具有良好工艺性能的铣削/钻削数控加工编程软件。该软件性能优越,价格适中,在国内市场颇受欢迎。
英国Pathtrace公司出品的具有智能化的专业数控编程软件,可应用于车、铣、线切割等数控机床的编程。针对当前复杂三维曲面加工特点,EdgeCAM设计出更加便捷可靠的加工方法 ,流行于欧美制造业。英国路径公司正在进行中国市场的开发和运作,为国内的制造业的客户提供更多的选择。
美国CGTECH公司出品的一种先进的专用数控加工仿真软件。VERICUT 采用了先进的三维显示及虚拟现实技术,对数控加工过程的模拟达到了极其逼真的程度。不仅能用彩色的三维图像显示出刀具切削毛坯形成零件的全过程,还能显示出刀柄、夹具,甚至机床的运行过程和虚拟的工厂环境也能被模拟出来,其效果就如同是在屏幕上观看数控机床加工零件时的录像。
编程人员将各种编程软上生成的数控加工程序导入VERICUTVERICUT中,由该软件进行校验,可检测原软件编程中产生的计算错误,降低加工中由于程序错误导致的加工事故率。目前国内许多实力较强的企业,已开始引进该软件来充实现有的数控编程系统,取得了良好的效果。
随着制造业技术的飞速发展,数控编程软件的开发和使用也进入了一个高速发展的新阶段,新产品层出不穷,功能模块越来越细化,工艺人员可是在微机上轻松地设计出科学合理并富有个性化的数控加工工艺,把数控加工编程变得更加容易、便捷。
PowerMILL是英国Delcam Plc公司出品的功能强大,加工策略丰富的数控加工编程软件系统。采用全新的中文WINDOWS用户界面,提供完善的加工策略。帮助用户产生最隹的加工方案,从而提高加工效率,减少手工修整,快速产生粗、精加工路径,并且任何方案的修改和重新计算几乎在瞬间完成,缩短85%的刀具路径计算时间,对2-5轴的数控加工包括刀柄、刀夹进行完整的干涉检查与排除。具有集成一的加工实体仿真,方便用户在加工前了解整个加工过程及加工结果,节省加工时间。
⒈分析零件图确定工艺过程
对零件图样要求的形状、尺寸、精度、材料及毛坯进行分析,明确加工内容与要求;确定加工方案、走刀路线、切削参数以及选择刀具及夹具等。
⒉数值计算
根据零件的几何尺寸、加工路线、计算出零件轮廓上的几何要素的起点、终点及圆弧的圆心坐标等。
⒊编写加工程序
在完成上述两个步骤后,按照数控系统规定使用的功能指令代码和程序段格式,编写加工程序单。
⒋将程序输入数控系统
程序的输入可以通过键盘直接输入数控系统,也可以通过计算机通信接口输入数控系统。
⒌检验程序与首件试切
利用数控系统提供的图形显示功能,检查刀具轨迹的正确性。对工件进行首件试切,分析误差产生的原因,及时修正,直到试切出合格零件。
虽然,每个数控系统的编程语言和指令各不相同,但其间也有很多相通之处.
手工编程是指编程的各个阶段均由人工完成。利用一般的计算工具,通过各种三角函数计算方式,人工进行刀具轨迹的运算,并进行指令编制。
这种方式比较简单,很容易掌握,适应性较大。使用于非模具加工的零件。
人工完成零件加工的数控工艺
分析零件图纸
制定工艺决策
确定加工路线
选择工艺参数
计算刀位轨迹坐标数据
编写数控加工程序单
验证程序
手工编程
刀轨仿真
主要用于点位加工(如钻、铰孔)或几何形状简单(如平面、方形槽)零件的加工,计算量小,程序段数有限,编程直观易于实现的情况等。
对于具有空间自由曲面、复杂型腔的零件,刀具轨迹数据计算相当繁琐,工作量大,极易出错,且很难校对,有些甚至根本无法完成。