平阳CATIA培训2024/12/13 9:07:34
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定义
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。 [1]
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。
编程步骤
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
优点
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。
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二、加工工艺问题
刀具磨损过快
问题:在CNC编程加工过程中,刀具磨损过快,可能是什么原因?
解答:刀具磨损过快可能有多种原因。一是切削参数设置不合理,例如切削速度过高、进给量过大或者切削深度太深。以铣削加工为例,如果切削速度超过了刀具材料所能承受的合理范围,刀具的切削刃会因为高温和高压力而迅速磨损。二是刀具的选择不当,比如加工硬度过高的材料时,使用了不适合的刀具材质或者刀具类型。三是加工过程中的冷却润滑不良,如果冷却液没有充分到达刀具和工件的切削区域,会导致切削温度过高,加速刀具磨损。
加工精度不达标
问题:加工出来的零件精度达不到要求,如何排查原因?
解答:首先要检查编程中的数据是否正确,包括尺寸计算、坐标设定等。例如,如果在编程时工件坐标系的原点设置错误,会导致加工出来的零件尺寸偏差。其次,要检查机床的精度,如机床的坐标轴是否存在间隙、导轨是否磨损等。这些机床本身的精度问题会直接影响零件的加工精度。另外,加工工艺参数也会影响精度,如切削力过大可能会使零件发生变形,从而影响精度。所以要检查切削参数(如进给量、切削深度等)是否合理。
三、软件操作问题
UG软件中模型无法正常显示
问题:在使用UG软件进行编程时,有时模型无法正常显示,怎么办?
解答:可能是软件显示设置的问题。可以检查视图显示模式,尝试切换不同的显示模式(如线框模式、实体模式、着色模式等),看是否能够正常显示模型。如果还是不行,可能是模型本身存在问题,例如模型有损坏或者数据丢失。这时可以尝试重新导入模型或者检查模型的创建过程,看是否存在错误操作。
Mastercam软件中刀具路径生成失败
问题:在Mastercam软件中生成刀具路径时失败,是什么原因?
解答:可能是加工参数设置不合理,如切削参数(切削速度、进给量等)超出了机床或者刀具的能力范围。也可能是几何模型存在问题,例如模型有重叠面、破面等情况。需要仔细检查模型的几何形状,修复存在的问题。另外,软件版本问题或者与计算机系统的兼容性问题也可能导致刀具路径生成失败,这时可以尝试更新软件版本或者检查计算机系统是否满足软件的运行要求。
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编写CNC程序
确定编程坐标系:根据零件的形状和加工要求,确定编程坐标系的原点位置。通常可以选择零件的某个特征点作为原点,如零件的中心、某个角点或者某个孔的中心等。例如,在加工一个矩形零件时,可以选择零件的左下角顶点作为编程坐标系的原点,这样在编写程序时,所有的坐标值都是相对于这个原点而言的,方便计算和编程。
编写G - code和M - code指令
G - code指令编写:按照加工工序和刀具路径规划,编写G - code指令来控制刀具的运动。从刀具的快速定位(G00命令)开始,到直线切削(G01命令)、圆弧切削(G02和G03命令)等操作,逐步编写指令。例如,在加工一个圆形零件的外轮廓时,首先使用G00命令将刀具快速移动到接近圆形轮廓的起始点,然后使用G01命令切入到零件材料中,接着使用G02或G03命令按照圆形轨迹进行切削,最后再使用G01命令切出零件材料。
M - code指令编写:在程序中适时插入M - code指令,以控制机床的辅助功能。如在加工开始前,使用M03命令启动主轴,并设置合适的主轴转速(如M03 S1000);在加工过程中,如果需要使用冷却液,则使用M08命令打开冷却液;加工结束后,使用M05命令停止主轴旋转,M09命令关闭冷却液等。
程序调试与优化
程序调试
空运行调试:在将程序实际应用于加工之前,先进行空运行调试。即让机床按照程序指令模拟运行,但刀具不进行切削动作。通过空运行,可以检查程序中是否存在语法错误、刀具路径是否合理(如是否存在刀具与工件或夹具发生碰撞的可能性)等问题。例如,如果在空运行过程中发现刀具在某个位置突然快速移动到一个不合理的位置,可能是G - code指令中的坐标值编写错误或者是程序逻辑错误导致的。
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刀具选择:选用五把刀具,T01为粗加工刀(90°外圆车刀),T02为中心钻,T03为精加工刀(90°外圆车刀),T05为切槽刀(刀宽为2㎜),T07为切断刀(刀宽为3㎜,刀具补偿设置在左刀尖处)。
编程要点:
对于不同的加工工序,编程时需要准确控制刀具的运动轨迹和切削参数。例如,在粗车外圆时,要根据不同的直径分多次进行粗车,并且要合理设置每次粗车的切削深度和进给速度。
在精车各外圆面时,要按照工艺要求的顺序进行倒角、车削外圆等操作,如精车φ16㎜外圆的程序段:
N0190 G01 X16 Z - 35 F60; 其中X16是外圆直径,Z - 35是长度方向坐标,F60是进给速度。
在切槽和切断操作时,要注意刀具的宽度补偿,以确保切槽和切断的尺寸精度。
二、盘类零件的编程实例
简单盘类零件
例如一个盘类零件,毛坯为φ55㎜×18㎜盘料,φ12 + 0.05㎜内孔及倒角和左右两端面已加工过,材料为45钢2。
工艺方案:采用阶梯切削路线编程法,刀具每次运动的位置都需编入程序。
刀具选择:根据加工要求选择合适的刀具,如外圆车刀等。
编程要点:
编程时要考虑盘类零件的特点,由于其直径较大而厚度相对较小,在切削力的控制上要更加谨慎。例如,在车削外圆时,要根据零件的尺寸和材料合理设置切削深度和进给速度,避免因切削力过大导致零件变形。
如果采用分层切削的方式,要准确计算每层的切削深度和刀具的移动轨迹,以保证加工精度。
复杂盘类零件
对于一些有特殊形状要求的盘类零件,如带有圆弧面、锥面等复杂形状的盘类零件。
工艺方案:需要详细分析零件的形状,确定合适的加工顺序。可能先加工平面,再加工外圆,最后加工特殊形状部分。
刀具选择:除了常规的外圆车刀、切槽刀等,可能还需要圆弧车刀等特殊刀具。
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编程方法
1. 手工编程
手工编程适用于简单零件的加工,通过手动计算和编写G - code指令。
2. 自动编程
自动编程利用计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)软件,通过软件自动生成G - code指令。这种方法适用于复杂零件的快速编程。
学习资源
在线课程:如Coursera、Udacity等平台提供的数控编程课程。
书籍:《数控编程基础》、《数控机床编程与操作》等教材。
实践项目:通过实际操作和练习,加深对数控编程的理解和应用。
实践建议
从简单开始:先学习基本的编程概念和指令,逐步掌握复杂零件的编程。
使用仿真软件:通过仿真软件进行模拟练习,减少实际操作的风险。
参与实习:在实际工作中学习和应用数控编程技能。
通过以上步骤,你可以逐步掌握数控编程的基础知识,并不断提升自己的编程能力。
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(二)编程步骤
分析零件图样、确定加工工艺过程:分析零件的材料、形状、尺寸、精度及毛坯形状和热处理要求等,确定正确的加工方法、定位夹紧以及加工顺序、所用刀具和切削用量等,即制定加工工艺。这是数控编程的一个重要环节,其主要目的是确定数控加工的工艺路线、切削用量以及工件的定位、夹紧等。例如,对于一个轴类零件,需要确定是先车外圆还是先加工内孔,采用何种刀具进行加工,以及每一步的切削用量(如切削深度、进给量、主轴转速等)等12。
建立工件坐标系:一般将程序原点设立在工件的右端面上(当然也可以根据实际情况选择其他便于计算和测量的位置)。建立工件坐标系后,所有的编程坐标都是相对于这个原点而言的。例如,在车削一个圆柱零件时,以右端面圆心为原点建立工件坐标系,那么圆柱面上各点的坐标就可以根据其相对于原点的位置进行计算。
编写程序单:
程序号:每个程序都有一个唯一的程序号,如O0020等。
程序的内容:通常由准备阶段(如工件坐标系的建立、选择刀具、主轴转动、快速定位等)、加工阶段(根据加工工艺编写具体的加工指令,如直线插补、圆弧插补等)和结束阶段(如程序结束指令M02或M30)组成。
以“;”号结束:这是数控程序格式的要求,在编写程序时要注意遵循。
数控车床编程新手注意事项
一、编程逻辑与格式
保持程序简洁直观:编写程序时应注意使程序简单、方便和直观。避免编写过于复杂和难以理解的程序逻辑,这样不仅便于自己检查和修改,也方便其他编程人员阅读和维护。例如,在选择加工路线时,尽量采用简洁的路径,减少不必要的空行程。
遵循程序段格式:要弄清程序段的基本格式,常用指令的格式、功能及用途。数控加工程序由一系列程序段构成,程序段又由指令字组成。基本的加工指令如G00、G01、G02、G03等的格式和使用条件需要熟练掌握。例如,G01指令的格式为G01 X_Z_F_,其中X和Z是目标点的坐标,F是进给速度,如果格式错误,程序将无法正确执行。
合理选择坐标编程方式:根据零件的加工要求和尺寸标注方式,合理选择绝对坐标编程(G90)或相对坐标编程(G91),或者混合编程。如果零件尺寸是相对于某一固定原点标注的,可能使用绝对坐标编程更方便;如果是基于上一加工位置的相对尺寸,相对坐标编程可能更合适。二、加工参数确定
切削参数选择:包括切削速度、进给量和切削深度的选择。这些参数的选择需要综合考虑工件材料、刀具材料、加工精度要求等因素。例如,加工硬度较高的工件材料时,切削速度要适当降低,以避免刀具过度磨损;而对于精度要求较高的表面,进给量要选择较小的值,以获得较好的表面粗糙度。如果切削参数选择不当,可能会导致加工效率低下、刀具损坏或者加工质量不达标。
主轴转速确定:根据工件材料、刀具材料、加工直径等因素确定主轴转速。一般来说,加工大直径工件时,在保证切削线速度的前提下,可以适当降低主轴转速;而加工小直径工件时,为了维持合适的切削线速度,需要提高主轴转速。同时,还需要考虑机床的性能和刀具的允许转速范围,避免超出机床或刀具的极限值。
三、其他注意事项
刀具路径规划:确定合理的加工路线,尽量把路线上点的坐标值标示出来,这样在编程时才不容易出差错。在规划刀具路径时,要考虑避免刀具与工件、夹具发生碰撞,同时要优化刀具路径,减少空行程,提高加工效率。例如,在车削一个有内孔和外圆的零件时,要合理安排内孔和外圆的加工顺序,以及刀具的进退刀路径。
安全操作:在编写程序时,要始终牢记安全 。如果是初学者,最好在老师或有经验的人员指导下进行编程和操作。在首次模拟时,可按控制面板上的“机床锁住”按钮,进行程序的模拟运行,检查程序是否存在逻辑错误或可能导致危险的操作,如刀具碰撞、超行程等。同时,要严格按照数控车床安全操作规程进行操作。
数控车床编程入门实例
一、简单外圆车削实例
零件分析:假设要加工一个简单的轴类零件,其外圆直径为50mm,长度为100mm,材料为45号钢,毛坯为直径55mm的棒料。加工要求为车削外圆至尺寸精度要求,表面粗糙度为Ra3.2μm。
工艺规划:
刀具选择:选用外圆车刀,刀具号设为T01。
切削参数确定:根据45号钢的材料特性和加工要求,主轴转速设为S800r/min,进给量设为F0.2mm/r,切削深度设为ap = 2.5mm(分两次切削,每次切削深度1.25mm)。
加工顺序:先进行粗车,将外圆余量去除,然后进行精车,达到尺寸精度和表面粗糙度要求。
编程实现:
建立工件坐标系:以零件右端面圆心为原点建立工件坐标系。
粗车程序段:
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二、圆锥面车削实例
零件分析:加工一个圆锥台零件,大端直径为60mm,小端直径为40mm,圆锥长度为80mm,材料为铝合金,毛坯为直径65mm的棒料。
工艺规划:
刀具选择:同样选用外圆车刀,刀具号T01。
切削参数:主轴转速S1000r/min,进给量F0.15mm/r,切削深度ap = 2mm(分三次切削)。
加工顺序:先粗车圆锥面,再精车圆锥面。
编程实现:
建立工件坐标系:以右端面圆心为原点。
粗车程序段:数控车床编程软件推荐
一、Mastercam
功能特点:Mastercam是美国CNC Software Inc.公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件。它集二维绘图、三维实体造型、曲面设计、体素拼合、数控编程、刀具路径模拟及真实感模拟等多种功能于一身。具有较强的曲面粗加工及曲面精加工的功能,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。
优势: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。它能够有效地提高编程效率,特别是对于复杂零件的编程,其可视化的编程界面和丰富的刀具路径策略可以帮助编程人员快速生成高质量的数控程序。例如在加工复杂的模具零件时,Mastercam可以通过其强大的曲面加工功能准确地生成刀具路径,减少编程时间和错误。
二、UG(Unigraphics)
功能特点:UG 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。它提供可靠、精确的刀具路径,能直接在曲面及实体上加工,具有良好的使用者界面,客户也可自行设计界面,多样的加工方式便于设计组合高效率的刀具路径,还包含完整的刀具库、加工参数库管理功能,涵盖二轴到五轴铣削、车床铣削、线切割等多种加工类型,并且具有大型刀具库管理、实体模拟切削、泛用型后处理器等功能,还具有高速铣功能。
优势:在处理复杂的三维模型加工时具有很大的优势,其强大的CAD功能可以方便地进行零件的三维建模,然后直接基于模型进行数控编程。在航空航天等高端制造业
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