Unit 3 数控编程 一个数控程序包括一个使数控机床执行某种操作的指导方向,加工是最普遍的应用工序。编程也许是由内部机构完成,或者车间, 或者从外部消息提供者购买。此外,编程还可以手动或者计算机辅助完成。 程序包括指令和命令,几何指令适合于工具和工件之间的相对运动,加工指令适合于主轴转速,进给,换倒,等等,移动指 令适合于各种插补和工具或者工件的缓慢或快速运动。转换命令适合于冷却液,主轴旋转,主轴旋转方向,工具转换,工件进给, 工件夹紧等的开关状态。 手动编程。手工零件编程首先要计算工具 工件和工作台之间的尺寸关系,根据零件的工程图样,和加工操作执行的顺序 这样就准备好了一个程序单,它包括执行特殊操作所必须的信息,例如:切削工具,主轴转速,进给,切削深度 ,切削液, 功率和工具与工件相对位置和移动。 根据这些信息,一个零件程序就完成了。通常先会用纸带检验和调试这个程序。根据是否常 用,带可能是用很耐用的聚酯薄膜做成的。 手动编程可以被一些熟知和特殊加工工序的人使用 ,而且能够理解,读懂和修改零件程序。因为他们熟悉机床工具和工艺流 程的性能。 然而,这些工作是很冗长,耗时,和不经济的,所以,手工编程多被在简单的点到点应用。 (
  2)计算机辅助编程。计算机辅助零件编程包括使零件角,边缘,和面 上的点协调的特殊符号的编程语言。编程语言是沟通 电脑和涉及字符的用途。编程人员用这种语言描述加工零件,而由计算机将零件程序转换为数控机床的执行指令。多种语言有不 同的特点和应用在商业上很有用。 所用的第一种语言是像英语一样的计算机程序指令在 19 世纪 50 年后开始兴起并命名为 APT (自 动编程工具) 。这种语言在它的扩展形式中,还是在点到点和路径连续编程中应用最广泛的。 复杂的零件现在用基于图形和计算机辅助编程。创建一个道具路径多半是在一个类似 CAD 软件的绘图环境中完成。加工代码 是通过软件自动生成的。 在加工前,程序要校对,要么通过在监视器上观看模拟过程,要么在廉价的材料(如 铝 木头蜡或者塑料)上校验。胜于在 实际的材料精确完成零件。 相比手动编程方法,计算机辅助编程有以下重要的优势: @ 比用字符语言相对简单 @ 减少编程时间。编程时能提供许多与规格参数相关的数据和工序容易修改。比如功率速度进给工具形状 刀具长度补偿刀 具磨损,偏差 和冷却液的应用。 @ 减少在手动编程中可能出现的人为事故。 @ 能方便改变 加工顺序或 从一台机床到另一台机床。 @ 更低的耗费 因为编程所需的时间很短。 @ 编程语言的应用不仅保证了零件的质量,而且允许快速生成加工指令。此外,为了确保程序功能如预期的一样,模拟可以 在远程电脑终端 完成。这种方法避免了调试程序时没有必要的重要机械装置被占用。 为什么选用这种特殊的数控编程语言主要依据是下面的原因: @职员在加工制造设备方面的技能等级 @零件的复杂性 @设备的样式和电脑的有用性 @在编程时所用的时间和成本 因为数字控制涉及关于工件材料和加工参数的数据的插入,编程务必要由熟知制造编程相关方面的操作人员或程序员完成。 在生产开始前,程序应该校对,或者通过监视器的 CRT 显示屏观看该过程或 在廉价材料上面制作零件,例如 铝 木头 或塑料, 胜于在指定的材料上完成零件。 数控零件编程语言 从 1956 年最初的麻省理工学院对数控编程系统的研究, 数控编程语言大概已经发展超过 100 种。 大多数语言发展是针对 特殊的需求和机械加工,其他则经过时间的考验没有保留下来。然而,也有许多语言沿用至今。在这些部分中 ,我们重新看待那 些一般认为很重要的。. APT(自动编程工具 )APT 语言是麻省理工学院在数控编程系统研究中的产物。它的发展是从 1956 年 6 月开始的,并且大 约在 1959 年这是第一种用于生产的(编程语言) ,今天它是在美国应用最广泛的语言。虽然最初的预期是希望成为外形修整语言,
现今的 APT 版本能过用于 定位和连续路径编程并且 连续路径编程可多达五轴。 AUTOSPOT(国际商业机器公司)它是由 IBM 发展来的,第一次引进是在 1962 年是为了 PTP 编程。今天的 AUTOSPOT 版本也可 以用于外形修整。 COMPACT II .这是来自制造数据系统的一个有用数据包, (MDSI) ,该公司由密歇根州 安.阿伯创建。在许多特征上数控语 言类似于 SPLIT. MDSI 用分时方式 租借了 COMPACT II 系统成为它的用户。零件编程员用一个远程终端将程序输入一个 MDSI 电 脑 ADAPT 。一些零件编程语言直接基于 APT 程序。ADAPT 就是其中之一,它是 IBM 在气压收缩的情况下发展来的。它本打算是 提供很多 APT 功能而非利用显著的小型计算机。ADAPT 没有 APT 功能多,但是可以用于定位和外形修整方面工作提供编程程序。 EXAPT(--)是在德意志发展的,大约从 1964 年开始并且它是以 APT 语言为基础的。有三个版本:EXAPT 1??针对定位设 计的(钻削和直接铣削) ;EXAPT2??对对车削设计的和针对有限轮廓修整操作设计的。其中 EXAPT 一个重要的特点就是它尝试自 动调节为最佳的进给和速度。 APT 不仅仅是一种数控语言;它还是一种基于 APT 语句进行推算生产切削位置的电脑程序。 在 ATP 语言中有四种类型的语句: @几何语句,这些定义几何元素包括工件,有时被叫做定义语句。 @动作语句,它通常用来描述切削的路径 @后处理语句:它应用于一些特种机械工具和控制系统,通常指定进给 速度 和开动机械功能。 @辅助语句:这些混合语句通常用于识别工件 刀具 偏差 等等 铣床和车床的 CNC 编程像其它机械的编程过程一样。这要求对编程语言完全了解。用于数铣和数车的语言常常涉及一些 G 代码,该过程的应用对铣床和加工中心提供了一个 G 代码应用的很好实例。因为它包含了所有数控操作里的%
  75. 以下是编程指令的五中类型和 应用于数铣编程的技术。 (
  1) @动作指令 @返回参考点 (
  2) (
  3) (
  4) (
  5) 例 3-1 在图
  3.1 中是写一个 G 代码程序切削路径解释。以 9 英寸没分钟的切削速度(IPM) @绝对坐标系统 @切削到 C 点 @ 快速移动到 A 点 @切削到 A 点 @直线插补 以 9 英寸每分钟切削从 A 点到 B 点 @工件坐标补偿 @ 普通固定循环 基本指令。以下指令代码和功能用于编写不复杂零件的数控程序。 @平面选择 @位置系统设定 @单位指令 @工件坐标设定 @主轴速度设定和控制 @辅助功能 @刀具的选择和转换 @刀具直径补偿 @特殊固定循环 @进给的选定和输入 @刀具长度补偿取消 @定义用户固定循环
补偿和取消补偿。以下指令用于定义工件坐标系,执行直径补偿,和刀具不同长度补偿。 固定循环 以下三种类型的程序通过单短程序代码,为一系列重复加工操作提供了方法。 宏程序和子程序编程。现代数控控制器支持基本的电脑编程句法,包括定义变量,算法操作,和执行 逻辑选择用于定义零件几何算法。 先进的编程功能。这些一般叫做用户定义控制。
一个简单的 G 代码编程说明的例子 怎么样用数控编程 G 代码。
注意到在先前的例子中一些指令在用过以后仍然有效。例如 X
  1.0 如果 X 的距离没有改变的话没有必要重复 N
  15, 同样的原因 Y 额距离也没有必要像 N20 那行一样。 进给速度也不用在 N20 和 N25 行重复 因为切削速度没有改变。 与手动编程相对的自动编程 数控机械的编程遵照两种形式: 手动编程和 CAM 软件支持生成代码。例如 3-1 是一个手动编程的例子,以一个待铣零 件的图样开始,程序员编写的 G 代码顺序致使机械刀具覆盖预定路径。CAM 用后处理程序生成数控代码目的是直接得到 G 代码程 序在所选机械上运行。CAM 软件和后处理程序是两个范畴。一种类型,CAM 大师和智能 CAM,是单机和根据来自主要 CAM 供应商图 样文件工作的。第二种类型,通过 CAD 供应商发展来的。是与 CAD 程序集成并且作为部分 CAD/CAM 集成设计软件。
Unit 4 机加工与切削加工中心 本章介绍了在设计和计算机控制机床能力的重大发展,被称为机加工与切削中心机床,这些机器具有灵活性和多功能性,其 他机床没有,因此,成为机床的第一的选择。 机加工与切削加工中心 需要注意的是每台机器他的自动化程度有很多高,都要设计一种基本的加工样式进行加工。必须表明的是,在制造过程中 不同的表面用不同的加工方法进行加工。 例如,如图
  4.1 所示,这些零件有很多特征且这些零件所有的表面都要求不同种的加工方法加工,比如铣、端面车削、镗 钻、铰孔、以及攻丝来获得指定的公差和表面粗糙度。 传统上,一个零件的加工过程是从一台机床到另一台床直至零件加工完成。这是一种切实可行的制造方法,并且具有高度 的自动化。这就是生产流水线的原理。最常见的是应用于高容量或大批量的生产。生产流水线是由若干台机床按顺序排列在一起 组成的。这些零件,比如汽车发动机的箱体,从一个加工地点到另一个加工地点,并且每台机床都运用符合的加工方式进行加工, 工件会被输送到下一个机床进行下一步的加工。 但是,对于这些产品和生产情况,这种生产流水线是不可行的或不经济的,特别是当这些种类的产品在加工时需要迅速转 换加工方法。一个重要的概念,在 20 世纪 50 年代末期得到了发展,那就是机加工中心。一台机加工中心就是运用电脑控制机床 在工件的不同表面不同方向进行加工(如图
  4.
  2) ,通常工件是不动的,而切削工具进行旋转,比如铣和钻加工。 机加工中心的发展和计算机控制机床具有紧密的关系。通常,数字控制的机加工中心(车削加工中心)拥有两个转台带动 几把车削刀具进行车削、端面车削、镗孔和攻丝。 工件在加工中心里是被安放在托盘上或模块上,那样可以被移动并且可以进行不同方向的旋转和定位(如图
  4.
  3) 。当特定 的加工过程被完成后,工件不需要移动到另一台加床进行钻孔、铰孔、攻丝之类的附加加工。换句话说,工件和机床是被置于工 件上的。 当所有工序加工完之后,托盘和工件会自动离开,并且另一个托盘运用自动托盘变速器将工件进行定位和加工(如图
  4.
  4) 。 所有的传动机构都由计算机控制,并且托盘定位器有 10 到 30 秒的循环时间,托盘台能够使得多级托盘更好地服务于加工中心, 工具永阳能够被装备到不懂的自动化部件中,诸如上料与下料机构。 加工中心装备了可变程序的自动刀具变速器,依赖于这样的设计多达 200 把切削刀具能够被贮存在直线刀库,圆盘刀库或 链式刀库(刀具库) 。辅助刀具库的使用能够为特殊加工中心提供更多的刀具。这些刀具可以自动的任意选择到达机床主轴的最短 路线。刀具交换臂如图
  4.5 所示是一个普通的设计机构,它可以旋转来拾取指定的刀具(每把刀具都有自己的刀柄)并将刀具安 装到主轴上。 刀具通过直接连接在刀具夹持口上的编码标签、条形码或记忆芯片来标识。一次换刀时间在 5 到 10 秒钟,对于小的刀具可 以少于 1 至 2 秒,或重达 110 公斤的刀具长达 30 多秒钟。这种简单的刀具变换机制使得刀具的更换时间更快。 加工中心上也许同时装备有刀具的检验台,它可以为计算机数字控制系统提供对于在换刀和刀具磨损时的误差提供补偿。 接触式探针可以自动装入工具夹持口中,以确定工件的参考平面,以便对刀具设置进行选择,并对加工的部件进行在线检测。 图
  4.6 所示的若干个表面可以被联系起来,他们的相对位置可以被确定并储存在计算机软件的数据库中,这些数据稍后可 被用于编写刀具工作的路径的程序同时对刀具的长度和直径进行补偿,又可以为预先加工刀具的磨损提供补偿。 机加工与切削加工中心的种类 尽管这里有不同种类的刀具设计在加工中心中,两种最基本的种类垂直主轴和水平主轴;大部分的机器拥有上述两种轴线 的功能,在加工中心中最大的切削
 

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