数控自动编程实训报告付有清.docx
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数控自动编程实训报告付有清
数控自动编程实训报告（付有清）
数
控
自
动
编
程
实
训
报
告
班级：
2013春机械制造与自动化
学号：
***120140****
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：
1351201409294姓名：
付有清
一、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（ComputerAidedDesign）。
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（ComputerAidedManufacturing）。
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。
AutoCAD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。
mastercam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mastercam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1.1
2）掌握：
曲线的编辑和几何变换方法（如图1.2所示，该图形为一个对称图形，绘制该类图形可以采用旋转、镜像等方式）。
图1.2
3）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2.1
2）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2.2
3．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3.1.1
2）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，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3.2.1
3）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3.3
4）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3.4
4．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4.1.1
2）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4.2
3）掌握：
精车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4.3
4）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4.4
5．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5.1.1
2）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5.2
3）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300~500r/min左右，进给率通常为0.01~0.05mm/r）.
图5.3
4）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5.4
6．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6.1.1
2）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6.2
3）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500~900r/min,）
图6.3
4）掌握：
典型零件的螺纹加工，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6.4
7．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mastercam中，孔加工的方法主要有：
钻孔、铰孔、锪孔、扩孔以及镗孔）。
图7.1
2）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7.2
3）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7.3
8．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mastercam中可对刀具路径进行编辑，主要有刀具路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8.1
2）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8.2
9．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9.1
2）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9.2
10．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，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10.2
3）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缆进行连接）。
四、实训的要求
通过这次CAD/CAM实训，要能够熟练地掌握mastercam软件的工具应用，能够运用mastercam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mastercam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mastercamx3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
重庆广播电视大学经贸学院CAD/CAM与数控仿真机房
八、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。
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
规格名称
数量
刀长/mm
刀尖半径/mm
1
T01
硬质合金900外圆车刀
1
130
0.3
粗车零件轮廓
自动
3
T03
硬质合金600外螺纹车刀
1
120
0.2
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
T01
25*25
500
200
2
自动
2
精车左端轮廓至圆锥收尾处
T01
25*25
900
180
0.5
自动
3
粗车外螺纹
T02
25*25
320
960
0.3
自动
4
精车外螺纹
T02
25*25
320
960
0.1
自动
5
粗车右端顺圆弧轮廓
T01
25*25
600
210
2
自动
6
精车右端顺圆弧轮廓
T01
25*25
1200
160
0.5
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，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/mm
1
T01
硬质合金900外圆车刀
1
130
0.3
车端面
自动
2
T01
硬质合金900外圆车刀
1
130
0.3
粗车零件外轮廓
自动
3
T01
硬质合金900外圆车刀
1
130
0.3
精车零件外轮廓
自动
4
T02
硬质合金外切槽车刀
1
130
0.25
车外槽
自动
5
T03
Ø5中心钻
1
80
钻中心孔
手动
6
T04
Ø25麻花钻
1
200
钻孔
手动
7
T05
硬质合金750内孔镗刀
1
150
0.2
粗镗内孔
自动
8
T05
硬质合金750内孔镗刀
1
150
0.2
精镗内孔
自动
9
T06
硬质合金内切槽刀
1
150
0.2
车内孔槽
自动
10
T07
硬质合金600内螺纹车刀
1
130
0.2
粗车内螺纹
自动
11
T07
硬质合金600内螺纹车刀
1
130
0.2
精车内螺纹
自动
编制
付有清
审核
批准
2014年06月09日
共1页
第1页
表8-4件二数控加工工序卡
单位名称
产品名称或代号
零件名称
零件图号
件二
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
车左端面
T01
25*25
500
200
1
自动
2
粗车左端轮廓至角度槽起始点
T01
25*25
500
200
2
自动
3
精车左端轮廓至角度槽起始点
T01
25*25
900
180
0.5
自动
4
粗车600角度槽
T02
25*25
450
120
0.5
自动
5
精车600角度槽
T02
25*25
600
80
0.25
自动
6
钻中心孔
T03
Ø5
300
手动
7
钻孔
T04
Ø25
220
手动
8
粗镗内孔
T05
25*25
450
180
1
自动
9
精镗内孔
T05
25*25
500
160
0.5
自动
10
车内孔槽
T06
25*25
300
80
0.6
自动
11
粗车内螺纹
T07
25*25
300
950
0.15
自动
12
精车内螺纹
T07
25*25
300
950
0.08
自动
编制
付有清
审核
批准
2014年06月09日
共1页
第1页
图8-2
图8-3
图8-4
图8-5
九、实训心得体会
经过这一学期的自动编程软件实训，个人觉得收获颇丰，学到了很多以前不曾接触到的知识、拓宽了眼界、增长了见识、革新了思维。
也切实的提升了自身的能力。
同时我也对数控自动编程这一概念有了一个较全新的认识，这一学期的自动编程软件学习，也将为我们将来迈出校门、踏入社会打下一定的实践基础。
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