UGNX6數(shù)控加工基礎教程ppt第一章.ppt

1、第一章 數(shù)控加工基礎,重點內容： 1 數(shù)控機床的基本概念 2 數(shù)控編程的基本指令和方法 3 數(shù)控加工的工藝和工序設計 4 UG CAM系統(tǒng)的概念,1.1數(shù)控加工概述,數(shù)控加工就是指采用數(shù)字信息對零件加工過程進行定義，并控制機床進行自動化加工的方法。,1.2 數(shù)控加工的流程,完成數(shù)控加工首先需要對零件進行分析，按照格式編制數(shù)控程序，之后在數(shù)控機床上進行加工，將毛坯加工成指定的零件模型，其一般流程如下：,1.3 數(shù)控加工的特點,數(shù)控加工技術相比傳統(tǒng)機床加工是一種先進的加工手段，其特點如下： 1： 高質量，高效率。 2：柔性強，高度自動化。 3：能夠加工復雜形狀的零件 。 4：有利于實現(xiàn)高度集成化的

2、現(xiàn)代生產管理。,2.1 數(shù)控加工坐標系,數(shù)控加工坐標系是進行數(shù)控編程和加工的重要基礎，其基礎坐標系是笛卡爾坐標系。另外數(shù)控機床在設計、制造和使用過程中涉及到幾種不同的坐標系，分別是機床坐標系，工件坐標系，絕對坐標系和相對坐標系，附加坐標系等。,2.1數(shù)控加工坐標系,1 笛卡爾坐標系:由17世紀法國哲學家、數(shù)學家雷內笛卡爾（15961650）提出。其基本原理是：它用XY坐標定義一個平面二維點，用XYZ坐標定義空間的三維點 。 為了統(tǒng)一數(shù)控機床的坐標系以便于數(shù)控機床的設計與制造，保證同類數(shù)控機床零件加工程序的通用性以便于數(shù)控機床的廣泛應用，國際標準化組織與1974年制訂了數(shù)控標準ISO841，規(guī)定

3、數(shù)控機床標準坐標系采用右手笛卡爾坐標系。,笛卡爾坐標系的使用原理如下圖所示。,通常在命名數(shù)控機床坐標系時，總是假定工件不動，刀具相對于工件運動，則坐標系用XYZABC表達；若刀具不動，工件相對于刀具運動，則相應的坐標系用XYZABC來表達，兩種坐標系中的正運動方向正好相反 。,2.1數(shù)控加工坐標系,2 機床坐標系: 是機床上固有的坐標系，并設有固定的坐標原點，稱機床零點或機械零點 ，該坐標系與機床的位置檢測系統(tǒng)相對應，是數(shù)控機床的基準 。常見數(shù)控機床坐標系如下圖所示。,2.1數(shù)控加工坐標系,3 工件坐標系: 可以任意設置，它是為編程和加工方便由編程人員在編制零件數(shù)控加工程序時設置的 ，一般以工

4、件圖樣上某一固定點為原點，按平行于各裝夾定位面設置各坐標軸，按工件坐標系中的尺寸計算刀具加工軌跡并編程。加工時，通過對刀和坐標系偏置等操作建立起工件坐標系與機床坐標系的關系，將工件坐標系置于機床坐標系中。,工件坐標系的原理如上圖所示，其中XOY為機床坐標系，XO1Y1為工件坐標系。數(shù)控裝置則根據(jù)兩個坐標系的相互關系將加工程序中的工件坐標系坐標轉換成機床坐標系坐標，并按機床坐標系坐標對刀具的運動軌跡進行控制。,2.1數(shù)控加工坐標系,2.1.4絕對坐標系和相對坐標系,絕對坐標系是指刀具運動軌跡上所有點的坐標值，是從某一固定坐標原點計量的坐標系。相對坐標系（又稱增量坐標系）是指刀具運動軌跡的終點坐標

5、相對于起點計量的坐標系，絕對坐標系和相對坐標系是為了編程方便而采用的 ，其原理如下圖所示。,2.1數(shù)控加工坐標系,5附加坐標系： 如果機床在主坐標系XYZABC的坐標運動之外還有與之平行的坐標運動，則可分別用U、V、W、P、Q、R來指定相應的坐標軸，構成附加坐標系UVWPQR，附加坐標系一般僅在大型數(shù)控機床上會出現(xiàn)。,2.2 數(shù)控機床坐標系的指定,數(shù)控機床坐標系是進行數(shù)控編程的基礎，其坐標系的具體情況與機床的種類有關，下面介紹一般的分類方法： 1 Z軸及其方向： 對于有主軸的機床如車床、銑床、鉆鏜床等，Z軸與主軸軸線平行；對于沒有主軸的機床如刨床等，或多主軸機床，如龍門式輪廓銑床等，Z軸與工件

6、裝夾面（即工作臺面）的法線平行。使刀具遠離工件或使工件尺寸增大的運動方向為Z軸的正方向。 Z軸比較易于確定，一般應該首先確定Z軸的方向。 2 X軸及其方向： X軸一般位于與主軸軸線垂直或與工件裝夾面平行的水平面內，在工件旋轉的機床上，如車床等，X軸垂直于主軸軸線且平行于橫向滑板，使刀具遠離工件或使工件尺寸增大的運動方向為X軸的正方向。在刀具旋轉的機床上，若主軸是水平的，如臥式銑床等，則逆著Z軸正向由刀具。（主軸）向工件看，X軸的正向指向右邊；若主軸是垂直的，如立式銑床等，則由刀具向立柱看，X軸的正向指向右邊。,數(shù)控車床和數(shù)控銑床的坐標系示例,3 Y軸及其方向： Y軸及其方向可在已經確定好Z軸和

7、 X軸的基礎上，按右手定則來確定。,若機床除有X 、Y、 Z的主要直線運動坐標外，還有平行于它們的坐標運動，可分別建立相應的第二輔助坐標系U、V、W坐標及第三輔助坐標P、Q、R坐標，如下圖所示。,4附加坐標,2.3 數(shù)控編程的基本指令格式,數(shù)控機床加工過程中的動作，都是在加工程序中用指令的方式予以規(guī)定的。這些指令描述了工藝過程的各種操作和運動特征，這些指令包括準備功能G和輔助功能M指令、F進給功能、S主軸轉速功能、T功能等。國家標準GB/T8870-1988中華人民共和國國家標準目錄及信息總匯對零件加工程序的結構與格式做了相應規(guī)定。國內外很多廠商都發(fā)展了具有自己特色的數(shù)控系統(tǒng)，對標準中的代碼功

8、能進行了功能上的延伸，或作了進一步定義，因此，在編程時必須仔細閱讀具體機床的編程指南。,2.3.1數(shù)控加工程序段,數(shù)控加工程序段是組成程序的基本單元，它由若干個程序字（或稱功能字）組成，用來表示機床執(zhí)行動作某一個動作或一組動作。 程序段的格式有兩種： 一是固定格式的程序，很少采用。 二是為可變程序段格式， 應用最廣泛。其格式為：,其中，N為程序號字；G為準備功能字；X、Y、Z為尺寸字；F為進給功能字；S為主軸轉速功能字；T為刀具功能字；M為輔助功能字。,下面舉一個簡單的例子來說明： 例如： O1000 程序號 N0010G92X100.0Y100.0；N0020G00X30.0S1000M03

9、T01；N0030G01X0.0Y10.0F100； 程序內容N0040N0100M02； 程序結束 程序內容是整個程序的主要部分，由若干程序段組成。,2.3.2數(shù)控程序指令及代碼,（1）程序段序號字（Sequence number） 用來表示程序從啟動開始操作的順序，即程序段執(zhí)行的順序。它用地址碼“N” 和后面的幾位數(shù)字表示。 例如 N0010 ，N0020。 （2）準備功能字（Preparatory function or G-function） 準備功能字以地址符G為首，后跟二位數(shù)字（G00G99）。這些準備功能包括：坐標移動或定位方法的指定；插補方式的指定；平面的選擇；螺紋、攻絲等固定

10、循環(huán)的加工指定；對主軸或進給速度的說明；刀具補償或刀具偏置的指定等。 （具體功能說明參考教材）,（3）尺寸字（Dimension word） 尺寸字是用來給定機床各坐標軸位移的方向和數(shù)據(jù)的。它由各坐標軸的地址代碼“十” “一”符號和絕對值（或增量值）的數(shù)字構成。尺寸字安排在G功能字的后面。尺寸字的地址代碼，對應進給運動為：X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R；對于回轉運動的地址代碼為：A、B、C、D、E。此外，還有插補參數(shù)字（地址代碼）：I、J和K等。 例如程序段： N0010G92X100.0Y100.0； X，Y和后面的數(shù)字表示坐標位移的方向和大小。 （4）進給功能字（Feed functi

11、on or Ffunction） 進給功能字用來指定刀具相對工件運動的速度。速度的單位一般為：mm/min。當進給速度與主軸轉速有關時，如車螺紋、攻絲等，使用的單位為mm/r。進給功能字由地址代碼“F”和其后面的若干位數(shù)字構成。 例如語句： N0030G01X0.0Y10.0F100； “F100”就表示為進給速度為100mm/min或者100mm/r。,（4）進給功能字（Feed function or Ffunction） 進給功能字用來指定刀具相對工件運動的速度。速度的單位一般為：mm/min。當進給速度與主軸轉速有關時，如車螺紋、攻絲等，使用的單位為mm/r。進給功能字由地址代碼“F”

12、和其后面的若干位數(shù)字構成。 例如語句： N0030G01X0.0Y10.0F100； “F100”就表示為進給速度為100mm/min或者100mm/r。 （5）主軸轉速功能字（Spindle speed function or Sfunction） 主軸速度功能字用來指定主軸速度，單位為r/min，它以地址符S為首，后面附加指定的數(shù)值。,（6）刀具功能字（Tool function or Tfunction） 該功能也稱為T功能，它由地址碼“T”和后面的若干位數(shù)字構成。刀具功能字用于更換刀具時指定刀具或顯示待換刀號。 如 M06 T01 ； 表示1號刀進入換刀位置。 （7）輔助功能字（Mis

13、cellaneous function or Mfunction） 該功能也稱為M功能 ，常用的M代碼有以下幾個： M00程序停止；M01計劃停止 ； M03、M04、M05分別使主軸正轉、反轉和停轉 M06換刀指令 ； M30程序結束。相似于M02，但M30可使程序返回到開始狀態(tài)。,2.3.3常用準備功能指令,準備功能指令即是G代碼，是與插補有關的準備性工藝指令，根據(jù)設備的不同，G代碼也會有所不同。 常用的G代碼功能如下： （1）快速點定位指令G00 ； （2）直線插補指令G01 ； （3）圓弧插補指令G02、G03 ； （4）絕對坐標與增量坐標指令G90、G91 (5) G92：坐標系設定

14、 ； （6）G53G59浮動原點（編程原點偏置）,1 數(shù)控加工工藝內容 2 數(shù)控加工工藝分析 3 數(shù)控加工工序設計與規(guī)劃,3 數(shù)控加工工藝設計,3.1 數(shù)控加工工藝內容,數(shù)控加工工藝主要包括如下幾個方面： （1）選擇并確定進行數(shù)控加工的零件及內容； （2）對被加工零件的圖樣進行工藝分析，明確加工內容和技術要求 。 （3）設計數(shù)控加工工序 ； （4）分配數(shù)控加工中的容差 ； （5）數(shù)控加工工藝技術文件的定型與歸檔 。,3.2 數(shù)控加工工藝分析,工藝分析是數(shù)控加工編程的前期工藝準備工作，無論是手工編程還是自動編程，在編程前均需對所加工零件進行工藝分析。數(shù)控加工工藝性分析涉及面很廣，諸如零件的材料、

15、形狀、尺寸、精度、表面粗糙度及毛坯形狀、熱處理要求等，歸納起來，主要包括產品的零件圖樣分析與結構工藝性分析兩部分。 1 數(shù)控加工零件的工藝性分析 首先熟悉零件在產品中的作用、位置、裝配關系和工作條件，充分考慮編程的可能性與方便性，然后對圖樣進行分析。對零件的尺寸標注，技術要求和材料進行分析。,2 零件的結構工藝性分析 零件的結構工藝性分析是指所設計的零件在滿足使用要求的前提下制造的可行性和經濟性。良好的結構工藝性，可以使零件加工容易，節(jié)省工時和材料。需要注意一下幾點： （1）零件的內腔和外形最好采用統(tǒng)一的幾何類型和尺寸。 （2）內槽圓角不應太小 。 （3）應采用統(tǒng)一的基準定位。 （4）著重提高

16、工藝效率。,3 .3數(shù)控加工的工序設計與規(guī)劃,數(shù)控加工工序設計的主要任務是擬定本工序的具體加工內容、定位夾緊方式以及刀具運動軌跡，選擇刀具、夾具、量具等工藝裝備，為編制加工程序做好充分準備。 （1）工序的劃分通常有兩種不同的原則，即工序集中原則和工序分散原則。 （2）走刀路線是刀具在整個加工工序中相對于零件的運動軌跡，它不但包括了工步的內容，也反映出工步的順序。 （3）選擇數(shù)控加工刀具 。 （4）夾緊與定位方案的確定。 （5）確定切削用量,4 UG CAM系統(tǒng),4.1 CAM系統(tǒng)簡述 CAM（Computer Aided Manufacturing）系統(tǒng)，即計算機輔助制造系統(tǒng) 。是一項利用計算機軟件、硬件協(xié)助人完成產品的設計與制造的技術 。一個典型的CAM系統(tǒng)由兩部分組成：計算機輔助編程系統(tǒng)和數(shù)控加工設備 。其組成如下圖所示。,4.2 UG NX CAM功能簡介 Unigraph