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    技術(shù)文章

    數(shù)控加工編程的概念方法原理步驟

    閱讀:87          發(fā)布時(shí)間:2020-8-11

    數(shù)控加工編程的概念,方法,原理,步驟

    數(shù)控加工工作過(guò)程:如下圖所示,在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí),要預(yù)先根據(jù)零件加工圖樣的要求確定零件加工的工藝過(guò)程、工藝參數(shù)和走刀運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù),然后編制加工程序,傳輸給數(shù)控系統(tǒng),在事先存入數(shù)控裝置內(nèi)部的控制軟件支持下,經(jīng)處理與計(jì)算,發(fā)出相應(yīng)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)指令信號(hào),通過(guò)伺服系統(tǒng)使機(jī)床按預(yù)定的軌跡運(yùn)動(dòng),進(jìn)行零件的加工。

    因此,在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí),首先要編寫零件加工程序清單,稱之為數(shù)控加工程序,該程序用數(shù)字代碼來(lái)描述被加工零件的工藝過(guò)程、零件尺寸和工藝參數(shù)(如主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度等),將該程序輸入數(shù)控機(jī)床的NC系統(tǒng),控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)與輔助動(dòng)作,完成零件的加工。

    數(shù)控編程:根據(jù)被加工零件的圖紙和技術(shù)要求、工藝要求等切削加工的必要信息,按數(shù)控系統(tǒng)所規(guī)定的指令和格式編制成加工程序文件,這個(gè)過(guò)程稱為零件數(shù)控加工程序編制,簡(jiǎn)稱數(shù)控編程。


    數(shù)控編程方法

    數(shù)控編程方法可以分為兩類:一類是手工編程,另一類是自動(dòng)編程。

    手工編程

    手工編程是指編制零件數(shù)控加工程序的各個(gè)步驟,即從零件圖紙分析、工藝決策、確定加工路線和工藝參數(shù)、計(jì)算刀位軌跡坐標(biāo)數(shù)據(jù)、編寫零件的數(shù)控加工程序單直至程序的檢驗(yàn),均由人工來(lái)完成。

    對(duì)于點(diǎn)位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的輪廓加工,幾何計(jì)算較簡(jiǎn)單,程序段不多,手工編程即可實(shí)現(xiàn)。如簡(jiǎn)單階梯軸的車削加工,一般不需要復(fù)雜的坐標(biāo)計(jì)算,往往可以由技術(shù)人員根據(jù)工序圖紙數(shù)據(jù),直接編寫數(shù)控加工程序。 但對(duì)輪廓形狀不是由簡(jiǎn)單的直線、圓弧組成的復(fù)雜零件,特別是空間復(fù)雜曲面零件,數(shù)值計(jì)算則相當(dāng)繁瑣,工作量大,容易出錯(cuò),且很難校對(duì),采用手工編程是難以完成的。

    自動(dòng)編程

    自動(dòng)編程是采用計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)的,需要一套專門的數(shù)控編程軟件,現(xiàn)代數(shù)控編程軟件主要分為以批處理命令方式為主的各種類型的語(yǔ)言編程系統(tǒng)和交互式CAD/CAM 集成化編程系統(tǒng)。

    APT是一種自動(dòng)編程工具(Automatically Programmed Tool)的簡(jiǎn)稱,是對(duì)工件、刀具的幾何形狀及刀具相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)等進(jìn)行定義時(shí)所用的一種接近于英語(yǔ)的符號(hào)語(yǔ)言。在編程時(shí)編程人員依據(jù)零件圖樣,以APT語(yǔ)言的形式表達(dá)出加工的全部?jī)?nèi)容,再把用APT語(yǔ)言書(shū)寫的零件加工程序輸入計(jì)算機(jī),經(jīng)APT語(yǔ)言編程系統(tǒng)編譯產(chǎn)生刀位文件(CLDATA file),通過(guò)后置處理后,生成數(shù)控系統(tǒng)能接受的零件數(shù)控加工程序的過(guò)程,稱為APT語(yǔ)言自動(dòng)編程。

    采用APT語(yǔ)言自動(dòng)編程時(shí),計(jì)算機(jī)(或編程機(jī))代替程序編制人員完成了繁瑣的數(shù)值計(jì)算工作,并省去了編寫程序單的工作量,因而可將編程效率提高數(shù)倍到數(shù)十倍,同時(shí)解決了手工編程中無(wú)法解決的許多復(fù)雜零件的編程難題。

    交互式CAD/CAM集成系統(tǒng)自動(dòng)編程是現(xiàn)代CAD/CAM集成系統(tǒng)中常用的方法,在編程時(shí)編程人員首先利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)或自動(dòng)編程軟件本身的零件造型功能,構(gòu)建出零件幾何形狀,然后對(duì)零件圖樣進(jìn)行工藝分析,確定加工方案,其后還需利用軟件的計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)功能,完成工藝方案的制訂、切削用量的選擇、刀具及其參數(shù)的設(shè)定,自動(dòng)計(jì)算并生成刀位軌跡文件,利用后置處理功能生成數(shù)控系統(tǒng)用的加工程序。因此我們把這種自動(dòng)編程方式稱為圖形交互式自動(dòng)編程。這種自動(dòng)編程系統(tǒng)是一種CAD與CAM高度結(jié)合的自動(dòng)編程系統(tǒng)。

    集成化數(shù)控編程的主要特點(diǎn):零件的幾何形狀可在零件設(shè)計(jì)階段采用CAD/CAM集成系統(tǒng)的幾何設(shè)計(jì)模塊在圖形交互方式下進(jìn)行定義、顯示和修改, 終得到零件的幾何模型。編程操作都是在屏幕菜單及命令驅(qū)動(dòng)等圖形交互方式下完成的,具有形象、直觀和高效等優(yōu)點(diǎn)。

    數(shù)控加工程序編程的內(nèi)容與步驟(一)

    數(shù)控編程過(guò)程的內(nèi)容

    正確的加工程序不僅應(yīng)保證加工出符合圖紙要求的合格工件,同時(shí)應(yīng)能使數(shù)控機(jī)床的功能得到合理的應(yīng)用與充分的發(fā)揮,以使數(shù)控機(jī)床能安全、可靠、高效地工作。數(shù)控加工程序的編制過(guò)程是一個(gè)比較復(fù)雜的工藝決策過(guò)程。一般來(lái)說(shuō),數(shù)控編程過(guò)程主要包括:分析零件圖樣、工藝處理、數(shù)學(xué)處理、編寫程序單、輸入數(shù)控程序及程序檢驗(yàn),典型的數(shù)控編程過(guò)程如圖所示。


    數(shù)控加工程序編程的內(nèi)容與步驟(二)

    數(shù)控編程步驟

    加工工藝決策

    在數(shù)控編程之前,編程員應(yīng)了解所用數(shù)控機(jī)床的規(guī)格、性能、數(shù)控系統(tǒng)所具備的功能及編程指令格式等。根據(jù)零件形狀尺寸及其技術(shù)要求,分析零件的加工工藝,選定合適的機(jī)床、刀具與夾具,確定合理的零件加工工藝路線、工步順序以及切削用量等工藝參數(shù),這些工作與普通機(jī)床加工零件時(shí)的編制工藝規(guī)程基本是相同的。

    1.確定加工方案 此時(shí)應(yīng)考慮數(shù)控機(jī)床使用的合理性及經(jīng)濟(jì)性,并充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的功能。

    2.工夾具的設(shè)計(jì)和選擇 應(yīng)特別注意要迅速完成工件的定位和夾緊過(guò)程,以減少輔助時(shí)間。使用組合夾具,生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短,夾具零件可以反復(fù)使用,經(jīng)濟(jì)效果好。此外,所用夾具應(yīng)便于安裝,便于協(xié)調(diào)工件和機(jī)床坐標(biāo)系之間的尺寸關(guān)系。

    3.選擇合理的走刀路線 合理地選擇走刀路線對(duì)于數(shù)控加工是很重要的。應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面:

    (1)盡量縮短走刀路線,減少空走刀行程,提高生產(chǎn)效率。

    (2)合理選取起刀點(diǎn)、切入點(diǎn)和切入方式,保證切入過(guò)程平穩(wěn),沒(méi)有沖擊。

    (3)保證加工零件的精度和表面粗糙度的要求。

    (4)保證加工過(guò)程的安全性,避免刀具與非加工面的干涉。

    (5)有利于簡(jiǎn)化數(shù)值計(jì)算,減少程序段數(shù)目和編制程序工作量。

    4.選擇合理的刀具 根據(jù)工件材料的性能、機(jī)床的加工能力、加工工序的類型、切削用量以及其它與加工有關(guān)的因素來(lái)選擇刀具,包括刀具的結(jié)構(gòu)類型、材料牌號(hào)、幾何參數(shù)。

    5.確定合理的切削用量 在工藝處理中必須正確確定切削用量。

    刀位軌跡計(jì)算

    在編寫NC程序時(shí),根據(jù)零件形狀尺寸、加工工藝路線的要求和定義的走刀路徑,在適當(dāng)?shù)墓ぜ鴺?biāo)系上計(jì)算零件與刀具相對(duì)運(yùn)動(dòng)的軌跡的坐標(biāo)值,以獲得刀位數(shù)據(jù),諸如幾何元素的起點(diǎn)、終點(diǎn)、圓弧的圓心、幾何元素的交點(diǎn)或切點(diǎn)等坐標(biāo)值,有時(shí)還需要根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算刀具中心軌跡的坐標(biāo)值,并按數(shù)控系統(tǒng)小設(shè)定單位(如 0.001mm)將上述坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量,作為編程的參數(shù)。

    在計(jì)算刀具加工軌跡前,正確選擇編程原點(diǎn)和工件坐標(biāo)系是極其重要的。工件坐標(biāo)系是指在數(shù)控編程時(shí),在工件上確定的基準(zhǔn)坐標(biāo)系,其原點(diǎn)也是數(shù)控加工的對(duì)刀點(diǎn)。

    工件坐標(biāo)系的選擇原則為: (1)所選的工件坐標(biāo)系應(yīng)使程序編制簡(jiǎn)單; (2)工件坐標(biāo)系原點(diǎn)應(yīng)選在容易找正、并在加工過(guò)程中便于檢查的位置; (3)引起的加工誤差小。

    編制或生成加工程序清單 根據(jù)制定的加工路線、刀具運(yùn)動(dòng)軌跡、切削用量、刀具號(hào)碼、刀具補(bǔ)償要求及輔助動(dòng)作,按照機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)使用的指令代碼及程序格式要求,編寫或生成零件加工程序清單,并需要進(jìn)行初步的人工檢查,并進(jìn)行反復(fù)修改。

    程序輸入 在早期的數(shù)控機(jī)床上都配備光電讀帶機(jī),作為加工程序輸入設(shè)備,因此,對(duì)于大型的加工程序,可以制作加工程序紙帶,作為控制信息介質(zhì)。近年來(lái),許多數(shù)控機(jī)床都采用磁盤、計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)等各種與計(jì)算機(jī)通用的程序輸入方式,實(shí)現(xiàn)加工程序的輸入,因此,只需要在普通計(jì)算機(jī)上輸入編輯好加工程序,就可以直接傳送到數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)中。當(dāng)程序較簡(jiǎn)單時(shí),也可以通過(guò)鍵盤人工直接輸入到數(shù)控系統(tǒng)中。

    數(shù)控加工程序正確性校驗(yàn) 通常所編制的加工程序必須經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的校驗(yàn)和試切削才能用于正式加工。當(dāng)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí),應(yīng)分析錯(cuò)誤的性質(zhì)及其產(chǎn)生的原因,或修改程序單,或調(diào)整刀具補(bǔ)償尺寸,直到符合圖紙規(guī)定的精度要求為止。

    計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控加工編程的一般原理

    如圖所示。編程人員首先將被加工零件的幾何圖形及有關(guān)工藝過(guò)程用計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的形式輸入計(jì)算機(jī),利用計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)控系統(tǒng)程序?qū)斎胄畔⑦M(jìn)行翻譯,形成機(jī)內(nèi)零件拓?fù)鋽?shù)據(jù);然后進(jìn)行工藝處理(如刀具選擇、走刀分配、工藝參數(shù)選擇等)與刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的計(jì)算,生成一系列的刀具位置數(shù)據(jù)(包括每次走刀運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)),這一過(guò)程稱為主信息處理(或前置處理);然后按照NC代碼規(guī)范和數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的要求,將主信息處理后得到的刀位文件轉(zhuǎn)換為NC代碼,這一過(guò)程稱之為后置處理。經(jīng)過(guò)后置處理便能輸出適應(yīng)某一具體數(shù)控機(jī)床要求的零件數(shù)控加工程序(即NC加工程序),該加工程序可以通過(guò)控制介質(zhì)(如磁帶、磁盤等)或通訊接口送入機(jī)床的控制系統(tǒng)。

    整個(gè)處理過(guò)程是在數(shù)控系統(tǒng)程序(又稱系統(tǒng)軟件或編譯程序)的控制下進(jìn)行的。數(shù)控系統(tǒng)程序包括前置處理程序和后置處理程序兩大模塊。每個(gè)模塊又由多個(gè)子模塊及子處理程序組成。計(jì)算機(jī)有了這套處理程序,才能識(shí)別、轉(zhuǎn)換和處理全過(guò)程,它是系統(tǒng)的核心部分。

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