數控加工編程(一種機械加工)

《數控加工編程》是2009年北京航空航天大學出版社出版的圖書，作者劉堅。該書介紹了數控加工、數控編程、手工編程和自動編程的相關知識。

基本介紹

• 中文名：數控加工編程
• 作者：劉堅
• 發行時間：2009年
• 是否出版：是
• 出版方：北京航空航天大學出版社

基本介紹

1、數控加工：

2、數控編程：從分析零件的工作圖開始，到加工出合格產品的全過程。

3、手工編程：編程過程全部或大部分由手工完成的編程方法稱為手工編程。

4、自動編程：編程過程全部或大部分由計算機完成的編程方法稱為自動編程。

內容和步驟

手工編程

手工編程過程的框圖，如圖所示：

1、分析零件圖樣

2、確定工藝過程

3、數值計算：編程誤差一般為加工允許誤差的1/5～1/10

4、編寫零件加工程式

5、製作控制介質

6、程式校驗、首件試切

1、熟悉圖紙

1）投影、形狀、尺寸及技術要求

2）工具機選擇

2、確定工藝過程

（1）確定工藝基準和夾緊的方式

（2）制定合理的工藝路線和合理安排各工步的順序

（3）合理地選擇刀具和刀柄的類型與規格

（4）合理地選擇切削用量（S，F，t）

（5）擬定出工藝路線和刀具卡

在機制工藝中：先粗後精、先面後孔、先基準後其它 數控加工的特點：a 以刀具為中心； b 一次裝夾，粗精加工全部完成（力、熱對粗精加工的影響很大）

合理選擇切削用量：

（1）粗加工：效率優先

精加工：精度優先，兼顧效率

（2） 餘量

如： 粗銑----半精銑----精銑

0.6-0.8 0.2-0.4 mm

粗鏜----半精鏜----精鏜

0.4-0.6 0.1-0.2 mm

*有關速度確定：如圖所示：

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典型刀具卡片：如圖所示：

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3、數值計算

（1）計算基點的坐標值

（2）計算節點的坐標值

（3）輔助計算

注意事項：

1）編程的誤差△P=（1/10-1/5）零件公差

ΔP=f（ Δ a， Δ b， Δ c）

Δ a：逼近的誤差 Δ b：插補的誤差 Δ c：圓整的誤差

2）中間運算精確到0.000001

最後的結果精確到0.001

4、編寫加工程式

方法選擇

原則：簡單零件→手工編程

複雜零件→自動編程

5、仿真與試切

目的：

加工程式在數控工具機上進行模擬仿真，通過則只說明加工程式的語法、格式、結構沒有問題。

試切成功：用鋁坯或別的易切材料進行試切，通過精度檢驗才能說明加工程式沒有問題。所以，試切成功是檢驗加工程式正確與否的依據。

手工編程優缺點：

優點:主要用於點位加工（如鑽、鉸孔）或幾何形狀簡單（如平面、方形槽）零件的加工，計算量小，程式段數有限，編程直觀易於實現的情況等。

缺點:對於具有空間自由曲面、複雜型腔的零件，刀具軌跡數據計算相當繁瑣，工作量大，極易出錯，且很難校對，有些甚至根本無法完成。

手工編程舉例：

數控鑽床編程舉例

圖紙分析工藝處理

鑽孔——攻絲，確定“對刀點O”和“換刀點C”

加工路線：對刀點O—A—B—C（換刀）—B—A—O

脈衝當量： δ=0.01mm/脈衝

切削參數(S)：鑽孔880r/min，攻絲170r/min

進給速度(F)：鑽孔0.125mm/r=0.125×880=110mm/min

空行程600mm/min

攻絲1.75mm/r= 1.75 × 170=297.5mm/min

如圖所示：

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數學計算

O（0，0），A（+85，+72）

B（+195，+50），C（+293，+50）

編程：如圖所示：

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自動編程

利用通用的微型計算機及專用的自動編程軟體，以人機對話方式確定加工對象和加工條件自動進行運算和生成指令。

常用自動編程軟體

UG

CATIA

PRO / E

CIMATRON

MasterCAM

DELCAM

CAXA製造工程師

EdgeCAM

（1）UG

Unigraphics 是美國Unigraphics Solution公司開發的一套集CAD、CAM、CAE 功能於一體的三維參數化軟體，是當今最先進的計算機輔助設計、分析和製造的高端軟體，用於航空、航天、汽車、輪船、通用機械和電子等工業領域。

UG軟體在CAM領域處於領先的地位，產生於美國麥道飛機公司，是飛機零件數控加工首選編程工具。

優點：

1.提供可靠、精確的刀具路徑

2.能直接在曲面及實體上加工

3.良好的使用者界面，客戶也可自行化設計界面

4.多樣的加工方式，便於設計組合高效率的刀具路徑

5.完整的刀具庫

6.加工參數庫管理功能

7.包含二軸到五軸銑削、車床銑削、線切割

8.大型刀具庫管理

9.實體模擬切削

10.泛用型後處理器等功能

11.高速銑功能

12.CAM客戶化模板

套用舉例：如圖冊所示：

建模（零件圖紙）

加工程式生成（工藝、數控系統）

（2）Catia

Catia是法國達索（Dassault）公司推出的產品，法制幻影系列戰鬥機、波音737、777的開發設計均採用Catia。

CATIA 據有強大的曲面造型功能，在所有的CAD三維軟體位居前列，廣泛套用於國內的航空航天企業、研究所，以逐步取代UG成為複雜型面設計的首選。

CATIA具有較強的編程能力，可滿足複雜零件的數控加工要求。目前一些領域採取CATIA設計建模，UG編程加工，二者結合，搭配使用。

（3）Pro/E

Pro/E 是 美國 PTC （參數技術有限公司）開發的軟體，是全世界最普及的三維 CAD/CAM （計算機輔助設計與製造）系統。廣泛用於電子、機械、模具、工業設計和玩具等民用行業。具有零件設計、產品裝配、模具開發、數控加工、造型設計等多種功能。

Pro/E在我國南方地區企業中被大量使用，設計建模採用PRO-E ，編程加工採用MASTERCAM 和 CIMATRON 是目前通行的做法。

（4）Cimatron

CimatronCAD/CAM系統是以色列Cimatron公司的CAD/CAM/PDM產品，是較早在微機平台上實現三維CAD/CAM全功能的系統。該系統提供了比較靈活的用戶界面，優良的三維造型、工程繪圖，全面的數控加工，各種通用、專用數據接口以及集成化的產品數據管理。

CimatronCAD/CAM系統在國際上的模具製造業備受歡迎，國內模局製造行業也在廣泛使用。

（5）Mastercam

Mastercam是美國CNC公司開發的基於PC平台的CAD/CAM軟體，它具有方便直觀的幾何造型 Mastercam提供了設計零件外形所需的理想環境，其強大穩定的造型功能可設計出複雜的曲線、曲面零件。

Mastercam具有較強的曲面粗加工及的曲面精加工的功能，曲面精加工有多種選擇方式，可以滿足複雜零件的曲面加工要求，同時具備多軸加工功能。由於價格低廉，性能優越，成為國內民用行業數控編程軟體的首選。

（6）DELCAM

FeatureCAM是美國DELCAM公司開發的基於特徵的全功能CAM軟體，全新的特徵概念，超強的特徵識別，基於工藝知識庫的材料庫，刀具庫，圖示導航的基於工藝卡片的編程模式。全模組的軟體，從2~5軸銑削，到車銑複合加工，從曲面加工到線切割加工，為車間編程提供全面解決方案。 DELCAM軟體後編輯功能相對來說是比較好的。

近年來國內一些製造企業正在逐步引進，以滿足行業發展的需求，屬新興產品。

（7）CAXA製造工程師

CAXA製造工程師是北京北航海爾軟體有限公司推出一款全國產化的CAM產品，為國產CAM軟體在國內CAM市場中占據了一席之地。 作為我國製造業信息化領域自主智慧財產權軟體優秀代表和知名品牌，CAXA已經成為我國CAD/CAM/PLM業界的領導者和主要供應商。

CAXA製造工程師是一款面向二至五軸數控銑床與加工中心、具有良好工藝性能的銑削/鑽削數控加工編程軟體。該軟體性能優越，價格適中，在國內市場頗受歡迎。

（8）EdgeCAM

EdgeCAM是英國Pathtrace公司出品的具有智慧型化的專業數控編程軟體，可套用於車、銑、線切割等數控工具機的編程。針對當前複雜三維曲面加工特點，EdgeCAM設計出更加便捷可靠的加工方法 ，目前流行於歐美製造業。英國路徑公司正在進行中國市場的開發和運作，為國內的製造業的客戶提供更多的選擇。

數控加工仿真軟體

VERICUT是美國CGTECH公司出品的一種先進的專用數控加工仿真軟體。VERICUT 採用了先進的三維顯示及虛擬現實技術，對數控加工過程的模擬達到了極其逼真的程度。不僅能用彩色的三維圖像顯示出刀具切削毛坯形成零件的全過程，還能顯示出刀柄、夾具,甚至工具機的運行過程和虛擬的工廠環境也能被模擬出來，其效果就如同是在螢幕上觀看數控工具機加工零件時的錄像。

編程人員將各種編程軟上生成的數控加工程式導入VERICUT中，由該軟體進行校驗，可檢測原軟體編程中產生的計算錯誤，降低加工中由於程式錯誤導致的加工事故率。目前國內許多實力較強的企業，已開始引進該軟體來充實現有的數控編程系統，取得了良好的效果。

總結

隨著製造業技術的飛速發展，數控編程軟體的開發和使用也進入了一個高速發展的新階段，新產品層出不窮，功能模組越來越細化，工藝人員可是在微機上輕鬆地設計出科學合理並富有個性化的數控加工工藝，把數控加工編程變得更加容易、便捷。