９.１ＣＡＤ/ＣＡＭ自動編程９.１.１自動編程的基本概念自動編程是指使用計算機編程軟件(ＣＡＤ/ＣＡＭ軟件)編制數(shù)控加工程序的工作過程。自動編程的優(yōu)點是效率高、程序正確性好。自動編程由計算機及ＣＡＤ/ＣＡＭ軟件代替人來完成復(fù)雜的坐標計算和程序的書寫工作,它可以解決許多手工編程無法完成的復(fù)雜零件的編程問題。隨著計算機輔助設(shè)計(ＣＡＤ)的普及,以及ＣＡＭ軟件協(xié)議功能的增強,可將已設(shè)計完成的零件圖讀入ＣＡＭ軟件,經(jīng)處理后生成數(shù)控加工所需的程序,大大節(jié)省了時間。下一頁返回９.１ＣＡＤ/ＣＡＭ自動編程實現(xiàn)自動編程的方法主要有語言式自動編程和圖形交互式自動編程兩種方式。語言式自動編程是通過高級語言的形式,表示出全部加工內(nèi)容,計算機采用批量處理方式,一次性處理、輸出加工程序。圖形交互式自動編程采用人機對話的處理方式,利用ＣＡＤ/ＣＡＭ軟件功能生成加工程序。ＣＡＤ/ＣＡＭ軟件編程的過程為:圖樣分析、零件分析、造型、后置處理生成加工程序、程序模擬校驗、程序傳輸和零件加工。計算機輔助設(shè)計及制造與數(shù)控機床加工結(jié)合,是現(xiàn)代數(shù)控機床技術(shù)應(yīng)用的主流,能夠達到非常理想的加工效果。上一頁下一頁返回９.１ＣＡＤ/ＣＡＭ自動編程９.１.２ＣＡＸＡ數(shù)控車ＸＰＣＡＸＡ是北京北航海爾軟件有限公司(原北京華正軟件工程研究所)面向我國工業(yè)界推出的自主開發(fā)的、中文界面、三維復(fù)雜形面ＣＡＤ/ＣＡＭ軟件。ＣＡＸＡ包括ＣＡＸＡ電子圖板、ＣＡＸＡ機械制造工程師等軟件。ＣＡＸＡ數(shù)控車軟件是專為數(shù)控車床設(shè)計的自動化編程軟件,它能根據(jù)不同的數(shù)控系統(tǒng)生成數(shù)控車床的編程指令文件,其軟件界面如圖９.１－１所示。１.數(shù)控加工的基本概念１)用ＣＡＸＡ數(shù)控車實現(xiàn)加工的過程上一頁下一頁返回９.１ＣＡＤ/ＣＡＭ自動編程(１)須配置好機床,這是正確輸出代碼的關(guān)鍵;(２)看懂圖紙,用曲線表達工件;(３)根據(jù)工件形狀,選擇合適的加工方式,生成刀具軌跡;(４)生成Ｇ代碼,傳輸給機床。２)輪廓輪廓是一系列首尾相接曲線的集合,

如圖９.１－２所示。在進行數(shù)控編程,交互指定待加工圖形時,常常需要用戶指定毛坯的輪廓,用來界定被加工的表面或被加工的毛坯本身。如果毛坯輪廓是用來界定被加工表面的,則要求指定的輪廓是閉合的;如果加工的是毛坯輪廓本身,則毛坯輪廓也可以不閉合。上一頁下一頁返回９.１ＣＡＤ/ＣＡＭ自動編程３)毛坯輪廓針對粗車,需要制定被加工體的毛坯。毛坯輪廓是一系列首尾相接曲線的集合,

如圖９.１－３所示。４)機床參數(shù)數(shù)控車床的一些速度參數(shù),包括主軸轉(zhuǎn)速、接近速度、進給速度和退刀速度,如圖９.１－４所示。主軸轉(zhuǎn)速是切削時機床主軸轉(zhuǎn)動的角速度;進給速度是正常切削時刀具行進的線速度(ｒ/ｍｍ);接近速度為從進刀點到切入工件前刀具行進的線速度,又稱進刀速度;退刀速度為刀具離開工件回到退刀位置時刀具行進的線速度。上一頁下一頁返回９.１ＣＡＤ/ＣＡＭ自動編程這些速度參數(shù)的設(shè)定一般依賴于用戶的經(jīng)驗,原則上講,它們與機床本身、工件材料、刀具材料、工件的加工精度和表面粗糙度要求等有關(guān)。速度參數(shù)與加工效率密切相關(guān)。５)刀具軌跡和刀位點刀具軌跡是系統(tǒng)按給定工藝要求生成的對給定加工圖形進行切削時刀具行進的路線,如圖９.１－５所示,

系統(tǒng)以圖形方式顯示。刀具軌跡由一系列有序的刀位點和連接這些刀位點的直線(直線插補)或圓弧(圓弧插補)組成。本系統(tǒng)的刀具軌跡是按刀尖位置來顯示的。６)加工余量上一頁下一頁返回９.１ＣＡＤ/ＣＡＭ自動編程車削加工是一個去除余量的過程,即從毛坯開始逐步除去多余的材料,以得到需要的零件。這種過程往往由粗加工和精加工構(gòu)成,必要時還需要進行半精加工,即需經(jīng)過多道工序的加工。在前一道工序中,往往需給下一道工序留下一定的余量。實際的加工模型是指定的加工模型按給定的加工余量進行等距的結(jié)果,

如圖９.１－６所示。７)加工誤差刀具軌跡和實際加工模型的偏差即加工誤差,用戶可通過控制加工誤差來控制加工的精度。上一頁下一頁返回９.１ＣＡＤ/ＣＡＭ自動編程用戶給出的加工誤差是刀具軌跡同加工模型之間的最大允許偏差,系統(tǒng)保證刀具軌跡與實際加工模型之間的偏離不大于加工誤差。用戶應(yīng)根據(jù)實際工藝要求給定加工誤差,如在進行粗加工時,加工誤差可以較大,否則加工效率會受到不必要的影響;而進行精加工時,需根據(jù)表面要求等給定加工誤差。在兩軸加工中,對于直線和圓弧的加工不存在加工誤差。加工誤差指對樣條線進行加工時用折線段逼近樣條時的誤差,

如圖９.１－７所示。８)干涉切削被加工表面時,如刀具切削到了不應(yīng)該切削的部分,則稱為出現(xiàn)干涉現(xiàn)象,或者叫作過切。上一頁返回９.２ＣＡＸＡ數(shù)控車ＸＰ應(yīng)用１.應(yīng)用實例已知毛坯尺寸為?６０ｍｍ×２１０ｍｍ,材質(zhì)為４５＃調(diào)質(zhì)鋼,根據(jù)零件圖９.２－１的尺寸,完成零件的車削加工造型(建模),生成加工軌跡,并根據(jù)ＨＮＣ－２１Ｔ系統(tǒng)要求進行后置處理,生成ＣＡＭ編程ＮＣ代碼。２.實訓目的(１)掌握ＣＡＸＡ數(shù)控車ＣＡＤ/ＣＡＭ軟件的應(yīng)用。(２)掌握程序編輯、輸入、校驗、修改的技能。(３)合理組織工作位置,注意操作姿勢,養(yǎng)成良好的操作習慣。下一頁返回９.２ＣＡＸＡ數(shù)控車ＸＰ應(yīng)用(４)提高量具使用的技能。(５)按圖要求完成工件的車削加工,理解粗車與精車的概念。３.實訓要求(１)嚴格按照數(shù)控車床的操作規(guī)程進行操作,防止人身、設(shè)備事故的發(fā)生。(２)分析零件圖,明確技術(shù)要求。(３)在自動加工前應(yīng)由實習指導(dǎo)教師檢查各項調(diào)試是否正確方可進行加工。(４)正確裝夾車刀。上一頁下一頁返回９.２ＣＡＸＡ數(shù)控車ＸＰ應(yīng)用(５)能判斷刀具是否磨損、切削參數(shù)選擇是否合理。(６)掌握用臺階軸進行質(zhì)量檢查及測量的方法。４.加工實例分析１)零件精度及加工方法分析(１)零件加工精度分析。該零件表面由外圓柱面、圓錐面、順圓弧、逆圓弧及外螺紋等表面組成,其中多個直徑尺寸有較高的尺寸精度和表面粗糙度要求。零件圖尺寸標注完整,符合數(shù)控加工尺寸標注要求;輪廓描述清楚完整;零件材料為４５＃調(diào)質(zhì)鋼,加工切削性能較好,無熱處理和硬度要求。上一頁下一頁返回９.２ＣＡＸＡ數(shù)控車ＸＰ應(yīng)用(２)加工方法分析。如圖９.２－１所示零件形狀較復(fù)雜,適宜采用ＣＡＭ軟件生成程序。工件加工中剛性較差,需要使用回轉(zhuǎn)頂尖作為輔助支撐,加工前將右端面加工好。各外圓柱面的尺寸,可以通過修改刀具磨損值的方式控制。２)制定加工方案、確定工藝路線加工順序按由內(nèi)到外、由粗到精、由近到遠的原則確定,在一次裝夾中盡可能加工出較多的工件表面。結(jié)合本零件的結(jié)構(gòu)特征,可先將外圓各表面粗、精加工完成,再加工螺紋。３)編程原點的確定上一頁下一頁返回９.２ＣＡＸＡ數(shù)控車ＸＰ應(yīng)用根據(jù)零件圖尺寸標注基準即設(shè)計基準,考慮對刀方便,將該零件工件坐標原點設(shè)在右端面與主軸中心線的交線處。４)數(shù)值計算本實例采用自動編程軟件編程,無特殊點位需計算。５)工件裝夾、定位及刀具的選用根據(jù)提供的零件材料,選用三爪自定心卡盤裝夾,外圓粗、精車刀選用９３°外圓車刀,刀片選擇刀尖角為３５°的菱形刀片;螺紋車刀選擇右旋外螺紋車刀桿,刀片選擇螺距為２ｍｍ的外螺紋刀片。６)確定加工參數(shù)上一頁下一頁返回９.２ＣＡＸＡ數(shù)控車ＸＰ應(yīng)用根據(jù)被加工表面質(zhì)量要求、刀具材料和工件材料,參考切削用量手冊或有關(guān)資料選取切削速度與每轉(zhuǎn)進給量,然后利用公式ｖｃ＝πｄｎ/１０００和ｖｆ＝ｎｆ,計算主軸轉(zhuǎn)速與進給速度(計算過程略)。背吃刀量的選擇因粗、精加工而有所不同。粗加工時,在工藝系統(tǒng)剛性和機床功率允許的情況下,盡可能取較大的背吃刀量,以減少進給次數(shù);精加工時,為保證零件表面粗糙度要求,背吃刀量一般取０.１~０.４ｍｍ較為合適。(本書給出的切削參數(shù)僅供教學參考。)７)確定加工步驟上一頁下一頁返回９.２ＣＡＸＡ數(shù)控車ＸＰ應(yīng)用(１)裝夾工件,材料伸出長度在１７２~１７４ｍｍ;(２)粗車外圓輪廓,留０.５ｍｍ精加工余量;(３)精車外圓各輪廓;(４)粗、精車螺紋;(５)測量。５.ＣＡＸＡ數(shù)控車零件建模１)繪制零件圖利用ＣＡＸＡ數(shù)控車ＸＰ軟件繪制零件圖,

如圖９.２－２所示。上一頁下一頁返回９.２ＣＡＸＡ數(shù)控車ＸＰ應(yīng)用２)設(shè)置零件毛坯根據(jù)零件圖樣要求,設(shè)置零件毛坯后如圖９.２－３所示。３)加工參數(shù)設(shè)置(１)粗加工軌跡如圖９.２－４所示。(２)精加工軌跡如圖９.２－５所示。(３)螺紋車削軌跡如圖９.２－６所示。４)程序輸出根據(jù)華中數(shù)控系統(tǒng)指令,設(shè)置后處理程序,并生成加工程序。(加工程序略)上一頁下一頁返回９.２ＣＡＸＡ數(shù)控車ＸＰ應(yīng)用６.填寫數(shù)控加工工序卡片數(shù)控加工工序卡與普通加工工序卡很相似,所不同的是:工序簡圖中應(yīng)注明編程與對刀點,要有編程說明及切削參數(shù)的選擇等,它是操作人員進行數(shù)控加工的主要指導(dǎo)性工藝資料。工序卡應(yīng)按已確定的工步順序填寫。如果工序加工內(nèi)容比較簡單,也可采用如表９.２－１所示的數(shù)控加工工藝卡片的形式。７.傳輸軟件設(shè)置華中數(shù)控系統(tǒng)傳輸軟件界面如圖９.２－７所示。上一頁下一頁返回９.２ＣＡＸＡ數(shù)控車ＸＰ應(yīng)用加工前需根據(jù)機床傳輸參數(shù)設(shè)置好串口通訊軟件的相關(guān)參數(shù),并使機床處于接收狀態(tài),即數(shù)控機床處于ＤＮＣ狀態(tài)。各項準備做好后,單擊“發(fā)送Ｇ代碼”,選中欲輸送到機床的加工文件,打開即開始傳送文件。上一頁返回圖９.１－１軟件界面返回圖９.１－２輪廓示例返回圖９.１－３毛坯輪廓示例返回圖９.１－４數(shù)控車中各種速度示意(