数控自动编程及应用情况调研报告.docx

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数控自动编程及应用情况调研报告

HefeiUniversity

课程论文

PROJECT

题目：

课程论文

系别：

机械工程系

专业：

机械设计制造及自动化

学制：

四年

：

学号：

导师：

海

2015年12月04日

数控自动编程及应用情况调研报告

摘要:

数控技术在机械加工中是不可或缺的不分，其编程程序更是精简节约了在操作中的效率及误差。

其应用已广泛到各行业中，技术水平也在不断地提高。

关键词:

数控自动编程、应用情况

引言：

随着全球经济一体化的发展趋势,大批境外企业的涌入，中国正在逐步变成“世界制造中心”。

机械制造业传统的加工方式，已逐步被数控应用技术的加工方式所取代，从大批量的生产规模到单件小批的生产规模，数控加工均被广泛采用。

一丶自动编程的特点

使用计算机（或编程机）进行数控机床程序编制工作，即由计算机（或编程机）自动地进行数值计算，编写零件加工程序单，自动地打印输出加工程序单，并将程序记录到控制介质上。

数控机床的程序编制工作的大部分或全部由计算机（或编程机）完成的过程，即为自动程序编制。

自动编程是通过数控自动程序编制系统实现的。

自动编程系统由硬件及软件两部分。

硬件主要有计算机、绘图机、打印机及其他一些外围设备；软件即计算机编程系统，又称编译软件。

与手工编程相比，自动编程具有如下特点。

（１）数学处理能力强。

对轮廓形状不是由简单的直线、圆弧组成的复杂零件，特别是异形轮廓零件，以及几何要素虽不复杂，但数控机床程序量很大的零件，计算则相当繁琐，采用手工程序编制是难以完成的。

（２）能快速、自动生成数控程序。

自动编程在完成计算刀具运动轨迹之后，后置处理程序能在极短的时间自动生成数控程序，且该数控机床程序不会出现语法错误。

当然自动生成程序的速度还取决于计算机硬件的档次，档次越高，速度越快。

（3）后置处理程序灵活多变。

自动生成适用于不同数控机床的数控程序，它灵活多变，可以适应不同的数控机床。

（4）程序自检、纠错能力强。

自动编程能够借助于计算机在屏幕上对数控程序进行动态模拟，连续、逼真地显示刀具加工轨迹和零件加工轮廓，发现问题并及时修改，快速又方便。

二丶数控自动编程的应用

数控加工是一种可编程的柔性加工方法，数控机床正向着高速、高精、高柔性、复合化的方向发展，其费用相对较高，故适用于精度高，形状复杂的零件的加工。

通过对所设计的零件进行加工工艺分析，MasterCAM能绘制几何图形及建模，以合理的加工步骤得到刀具路径，通过程序的后处理生成数控加工指令代码。

1、数控铣零件加工工艺分析

如图1所示为加工的零件图，在运用MasterCAM软件对零件进行数控加工自动编程前，首先要对零件进行加工工艺分析，确定合理的加工顺序，在保证零件的表面粗糙度和加工精度的同时，要尽量减少换刀次数，提高加工效率，并充分考虑零件的形状、尺寸和加工精度，以及零件刚度和变形等因素，做到先粗加工后精加工;先加工主要表面后加工次要表面;先加工基准面后加工其他表面。

2、零件的几何建模

建立零件的几何模型是实现数控加工的基础，在进行零件的建模时，无需画出整个零件的模型来，只需要画出其加工部分的轮廓线即可，加工尺寸、形位公差及配合公差可以不标出，这样既节省建模时间，又能满足数控加工的需要;建模时，应根据零件的实际尺寸来绘制，以保证计算生成的刀具路径坐标的正确性;并可将不同的加工工序分别绘制于不同的图层，利用MasterCAM中图层的功能，在确定刀具路径时，加以调用或隐藏，以选择加工需要的轮廓线。

3、刀具的选择及参数设置。

在模具型腔数控铣削加工中，刀具的选择直接影响着零件的加工质量、加工效率和加工成本，因此正确选择刀具有着十分重要的意义。

在模具型腔铣削加工中，常用的刀具有平头立铣刀、圆角立铣刀、球头刀和锥度铣刀等。

（1）由于毛坯表面不平整，所以首先要进行表面粗加工，粗加工选用刀头直径为Φ37.5mm的面铣刀，转速为2000r/min，进给为800mm/min，采用平行切削的方法。

（2）该模型的两外形和圆孔型腔的铣削加工都用刀头直径为Φ20mm的平头立铣刀加工，可以设置主轴转速为3600r/min，机床进给为1000mm/min。

走刀都为顺时针。

（3）在钻孔时，我们选用直径为Φ7.8mm的钻头打孔深17.5mm，转速1000r/min,进给为300mm/min.然后再用直径Φ8mm的绞刀绞孔深7mm。

转速为800r/min,进给200mm/min,加工完成。

（4）“工商”字的雕刻采用1.5mm的中心钻，转速为1500r/min,进给200mm/min,加工完成。

4、走刀方式和切削方式的确定

（1）走刀方式

在模具加工中，常用的走刀方式包括单向走刀、往复走刀和环切走刀三种形式。

此零件的刀具路径由一组封闭的环形曲线组成，加工过程中不提刀，采用顺铣或逆铣切削方式，是型腔加工常用的一种走刀方式。

（2）铣削方式

铣削方式的选择直接影响到加工表面质量、刀具耐用度和加工过程的平稳性。

在采用圆周铣削时，根据加工余量的大小和表面质量的要求，要合理选用顺铣和逆铣，一般地，粗加工过程中余量较大，应选用逆铣加工方式，以减小机床的震动；精加工时，为达到精度和表面粗糙度的要求，应选择顺铣加工方式。

在采用端面铣削时，应根据所加工材料的不同，选用不同的铣削方式。

5、刀具的切入与切出

在模具型腔数控铣削中，由于模具型腔的复杂性，往往需要多次更换不同的刀具才能完成对模具零件的加工。

在粗加工时，每次加工后残留余量形成的几何形状是在变化的，在下次进刀时如果切入方式选择不当，很容易造成栽刀事故。

在精加工时，切入和切出时切削条件的变化往往会造成加工表面质量的差异。

因此，合理选择刀具切入、切出方式具有非常重要的意义。

一般的MasterCAM软件提供的切入切出方式有刀具垂直切入切出工件、刀具以斜线切入工件、刀具以螺旋轨迹下降切入工件、刀具通过预加工工艺孔切入工件以及圆弧切入切出工件。

6、刀具路径模拟

在模具数控加工编程中，MasterCAM功能中生成刀具路径，根据二维视图，经过参数设置，生成刀具路径，通过刀具路径，我们可以预先知道数控铣削加工是否合理，这就利用了MasterCAM软件的优越性的体现。

7、实体验证

通过MasterCAM实体验证功能能够观察切削加工的过程，可用来检测工艺参数的设置是否合理，零件在数控实际加工中是否存在干涉，设备的运行动作是否正确，实际零件是否符合设计要求，这样提高了在实际加工中的安全性和可靠性。

8、自动编程的优越性。

通过计算机模拟数控加工，确认符合实际加工要求时，就可以使用MasterCAM的后置处理程序来生成NCI文件或NC数控代码,MasterCAM系统本身提供了百余种后置处理PST程序。

对于不同的数控设备，其数控系统可能不尽相同，选用的后置处理程序也就有所不同。

对于具体的数控设备，应选用对应的后置处理程序，后置处理生成的NC数控代码经适当修改，如能符合所用数控设备的要求，就可以输出到数控设备，进行数控加工使用，而很多模具型腔的数控加工无法用人工编程来实现，只能采用软件设计，自动编程的功能来实现大量的程序编写。

利用MasterCAM系统提供的零件加工模拟功能，能够观察切削加工的过程，可用来检测工艺参数的设置是否合理，零件在数控实际加工中是否存在干涉，设备的运行动作是否正确，实际零件是否符合设计要求。

同时在模拟加工中，系统会给出有关加工过程的报告。

这样可以在实际生产中省去试切的过程，缩短生产周期，可降低材料消耗从而降低产品成本，提高生产效率，从而取得良好的经济效益,大大降低了生产者的劳动强度，体现了MasterCAM在数控加工中的优越性，这是普通铣削加工做不到的。

结尾:

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。

数控技术在现代机械制造业中的应用越来越广，在提高工件的加工精度和生产效率方面更具有独特的优势。

因此，数控加工设备如数控车床、数控铣床、数控加工中心和数控线切割机床等的应用已日趋普及。

从大的产品如飞机、汽车的零件制造到小型产品如仪表零件加工以及在铁路方面的应用，数控技术越来越受到重视。

参考文献：

[1]顾京. 数控机床加工工艺程序编制. :

机械工业. 1999

[2] 红鸾主编. 数控机床加工程序的编制. :

机械工业. 2000