第八章 机械CADCAM技术.ppt

机械CAD/CAM技术 山东理工大学机械工程学院 第八章 数控编程和仿真 第一节 概述 第二节 数控编程 第四节 图形交互式自动编程 第三节 数控语言自动编程 第五节 应用MASTERCAM系统进行数控加工编程 第六节 数控加工仿真 1952年世界上第一台数控机床在麻省理工学院研制成功。 1954年世界上第一个自动编程语言——APT语言诞生 二十世纪六十年代初期，数控机床更广泛地应用于工业生产中，操作更加容易，功能更加强大。 1976年，第一台计算机数控（CNC）机床问世，它具有存储功能，响应速度更快。 数字控制（简称数控）是指在数控机床上使用数字编码指令（数字或字母）对机床部件进行控制的一种方法。 第一节 概述 1．概念 数控加工是用数控装置或计算机代替人工操作机床进行自动化加工的一种方法。 2．加工的过程 首先设计出零件的图纸，根据零件图进行工艺规程设计，然后编制出数控程序并生成刀位数据文件，经后置处理器进一步处理后，数控指令以穿孔纸带的形式输入机床的数控系统。数控系统对输入的指令进行处理后，把它们转化成输出信号，用来控制各个机床部件，进行数控加工。这样，机床就会在指令的控制下加工出合格的零件。当加工对象改变时，不需要重新调整机床，只要更换一个新的控制介质（如穿孔纸带）就可以加工新的零件。 一、 数控加工的特点 3．数控加工的特点： 1）加工精度高 2）生产效率高 3）自动化程度高 4）工件成本低 5）生产准备时间短 6）加工范围广 7）有利于实现CAD系统、CAPP系统、CAM系统的集成。 4．数控加工应用 适用于形状比较复杂、中批或中批以下生产类型、要求重复精度高以及在普通机床或自动机床和仿形机床上加工需要复杂工装的零件。 对形状比较简单、批量较大的产品，采用数控加工就不合算，应该采用其它自动化机床 1．点对点控制 也称为点位控制，通常适用于不关心刀具相对于工件的运动轨迹的场合，比如钻孔、冲压以及直线铣削等。这种方法只强调到达指定点时的坐标精度，至于在指定点之间运动的路径和速度则无关紧要。 2．轮廓控制 又称连续控制（continuous path），在这种方法中，刀具相对于被加工工件严格精确的运动轨迹和速度意义重大，而且各方向上的运动、加速或减速必须协调同步，才能加工形状复杂的零件，绝大多数数控车床、数控铣床、数控磨床、焊接机床和加工中心均属此类。 二、 数控系统的类型 3．自适应控制 可以根据切削环境地变化，自动对切削参数作相应的改变，使其更加适应新的环境，自适应一词由此而得。比如，机床可以根据刀具的钝化程度、机床温升以及振动，自动调节切削用量。 三、插补方法 1．插补 为了加工出工件规定的表面形状，需要对走刀轨迹进行插补，即插补出刀位点。 2．线形插补（或称直线插补） 机床的运动部件（刀具或工作台）可以沿三个不同的方向以不同的速率从起始点运动到终点。从理论上讲，只要直线段长度足够小，用线形插补的方法可以加工出任意复杂的外形轮廓。但是形状越复杂，要求的精度越高，则插补直线段越小，运算次数和产生的刀位点的数据也越多，效率就越低。 3．圆弧插补 使刀具按规定的圆弧进给，这时需要给定终点坐标、圆心坐标和圆的半径及刀具运动的方向（顺时针方向或逆时针方向）。 4．其它的插补方法 抛物线插补和三次曲线插补是比较常用方法，而三次曲线插补中，三次B-样条曲线插补应用较为广泛。这些方法的突出特点是拟和精度比线形插补和圆弧插补高。 1．直接数字控制 1）概念 它由一台中央主机直接对多台机床进行控制。在这种系统中，操作者通过远程终端访问主机，多台机床可共用一台主机，由主机对这几台加工机床直接实施检测和控制。 2）特点 主机出现故障，所有机床将被迫停机等待。 2．计算机数字控制 1）概念以微机或微处理器作为控制机床和其它设备的中心部件，一台微机只控制一台机床或设备 2）特点 数控编程可远程脱机进行，也可在机床微机上直接编程，通过加工仿真确保数控程序的正确性。数控程序被载入机床微机后，操作者可以随时对程序进行修改，机床微机中可储存多个零件的数控加工程序。 四、 NC/CNC/DNC 第二节 数控编程 一、 数控编程基础 1．数控机床的坐标系统 在数控机床上，为了保证刀具相对于工件的正确运动，按规定的程序加工工件，必须有一个确定的坐标系。 我国1982年颁布了JB3051-82数控机床坐标和运动方向的命名标准 机床上，传递切削力的主轴规定为Z坐标轴，当机床没有主轴时，则选垂直于工件装夹面的轴为主