《数控机床与编程技术》电子教案-2003

数控机床与编程技术培训教程内容 数控机床的组成 数控机床的工作原理 数控机床的机械结构特点 数控编程基础 数控车床编程 数控铣床编程 数控加工中心编程 自动编程 数控机床的操作课程安排 总学时：70学时，理论54学时实验16学时 考核：100分=平时成绩20分+期末考试80分平时成绩20分：考勤5分+作业5分+实验10分期末考试80分：笔试40分+上机操作40分课程基本要求掌握数控机床的组成及结构特点掌握数控车床的手工编程掌握数控铣床的手工编程掌握数控机床的基本操作，能够独立完成零件的编程与加工了解加工中心的编程与操作掌握Master-CAM零件造型及后置处理方法，能通过自动编程独立完成零件的编程与加工第一章概论 数控机床的组成及工作原理 数控机床的分类 数控机床加工的特点 数控机床的应用范围第一节数控机床的组成及工作原理零件加工程序程序载体输入装置数控装置伺服驱动装置辅助控制装置检测反馈装置机床本体第一节数控机床的组成及工作原理计算机数控系统机床键盘计算机数控装置测量装置输入输出设备机床I/O电路和装置操作面板主轴伺服单元主轴驱动装置进给驱动装置进给伺服单元PLC辅助控制机构进给传动机构主运动机构第一节数控机床的组成及工作原理CNC装置(CNC单元)CNC装置是数控机床的核心部件。 组成：计算机系统、位置控制板、PLC接口板，通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件。 作用：根据输入的零件加工程序进行相应的处理（如运动轨迹处理、机床输入输出处理等），然后输出控制命令到相应的执行部件(伺服单元、驱动装置和PLC等)，所有这些工作是由CNC装置内硬件和软件协调配合，合理组织，使整个系统有条不紊地进行工作的。第一节数控机床的组成及工作原理1.操作面板操作面板的是操作人员与机床数控装置进行信息交流的工具。组成：按钮站、状态灯、按键阵列（功能与计算机键盘一样）和显示器；。它是数控机床特有的部件。第一节数控机床的组成及工作原理2.控制介质与输入输出设备 控制介质 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 零件加工程序的媒介 输入输出设备CNC系统与外部设备进行交互装置。交互的信息通常是零件加工程序。即将编制好的记录在控制介质上的零件加工程序输入CNC系统或将调试好了的零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应的控制介质上。表1控制介质和输入输出设备表 控制介质 输入设备 输入设备 穿孔纸带 纸带阅读机 纸带穿孔机 磁带 磁带机或录音机 磁盘 磁盘驱动器第一节数控机床的组成及工作原理3.通讯现代的数控系统除采用输入输出设备进行信息交换外，一般都具有用通讯方式进行信息交换的能力。它们是实现CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的基本技术。采用的方式有：串行通讯（RS-232等串口）、自动控制专用接口和规范（DNC，MAP等）网络技术（internet，LAN等）。第一节数控机床的组成及工作原理4.CNC装置(CNC单元)CNC装置是数控机床的核心部件。 组成：计算机系统、位置控制板、PLC接口板，通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件。 作用：根据输入的零件加工程序进行相应的处理（如运动轨迹处理、机床输入输出处理等），然后输出控制命令到相应的执行部件(伺服单元、驱动装置和PLC等)，所有这些工作是由CNC装置内硬件和软件协调配合，合理组织，使整个系统有条不紊地进行工作的。第一节数控机床的组成及工作原理伺服单元、驱动装置和测量装置 伺服单元和驱动装置 主轴伺服驱动装置和主轴电机 进给伺服驱动装置和进给电机 测量装置 位置和速度测量装置。以实现进给伺服系统的闭环控制。 作用保证灵敏、准确地跟踪CNC装置指令： 进给运动指令：实现零件加工的成形运动（速度和位置控制）。 主轴运动指令，实现零件加工的切削运动（速度控制）第一节数控机床的组成及工作原理PLC(ProgrammableLogicController)、机床I/O电路和装置 PLC：用于控制机床顺序动作，完成与逻辑运算有关的开关量I/O控制，它由硬件和软件组成； 机床I/O电路和装置：实现开关量I/O控制的执行部件，即由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等电器组成的逻辑电路； 功能： 接受CNC的M、S、T指令，对其进行译码并转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应开关动作 接受操作面板和机床侧的I/O信号，送给CNC装置，经其处理后，输出指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作。第一节数控机床的组成及工作原理7.机床 机床：数控机床的主体，是实现制造加工的执行部件。 组成：由主运动部件、进给运动部件（工作台、拖板以及相应的传动机构）、支承件（立柱、床身等）以及特殊装置（刀具自动交换系统工件自动交换系统）和辅助装置（如排屑装置等）。第二节数控机床的分类按加工工艺分类按控制系统的功能水平分类按伺服装置的功能水平分类按数控机床的档次分类 第二节数控机床的分类一.按加工工艺分类普通数控机床：如：数控车床、数控铣床、数控磨床、数控钻床等等加工中心：带刀库和自动换刀装置如：车削中心、加工中心 其它：三坐标测量机、机械手（工业机器人）、自动绘图机等第二节数控机床的分类二.按控制系统的功能特点分类 点位控制的数控机床 点位-直线控制的数控机床 轮廓控制的数控机床第二节数控机床的分类二、按控制功能分类1.点位控制数控系统 仅能实现刀具相对于工件从一点到另一点的精确定位运动； 对轨迹不作控制要求； 运动过程中不进行任何加工。 适用范围：数控钻床、数控镗床、数控冲床和数控测量机。第二节数控机床的分类二、按控制功能分类2.轮廓控制数控系统 具有控制几个进给轴同时谐调运动(坐标联动)，使工件相对于刀具按程序 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 的轨迹和速度运动，在运动过程中进行连续切削加工的数控系统。 适用范围：数控车床、数控铣床、加工中心等用于加工曲线和曲面零件的机床。现代的数控机床基本上都是装备的这种数控系统。第二节数控机床的分类三.按伺服系统的特点分类按数控系统的进给伺服子系统有无位置测量装置可分为开环数控系统和闭环数控系统，在闭环数控系统中根据位置测量装置安装的位置又可分为全闭环和半闭环两种。 开环控制的数控机床 半闭环控制的数控机床 闭环控制的数控机床第二节数控机床的分类开环控制的数控机床特点：结构简单，步进驱动、步进电机，无位置速度反馈第二节数控机床的分类半闭环控制的数控机床特点：精度较高，采用交流或直流伺服驱动及伺服电机，有角位移、角速度检测装置，结构紧凑特点：精度高，采用交流或直流伺服驱动及伺服电机，有直线位移、速度检测装置，价格贵，调试困难第二节数控机床的分类闭环控制的数控机床第二节数控机床的分类四、按联动轴数分2轴联动（平面曲线）3轴联动（空间曲面，球头刀）4轴联动（空间曲面）5轴联动及6轴联动（空间曲面，端铣刀）。联动轴数越多数控系统的控制算法就越复杂。五.按控制系统的功能水平分类第三节数控机床加工特点 加工精度高 对加工对象的适应性强 自动化程度高，劳动强度低 生产效率高 良好的经济效益 有利于现代化管理第四节数控机床的应用范围 多品种小批量生产的零件 形状结构比较复杂的零件 需要频繁改型的零件 价值昂贵，不允许报费的关键零件 需要最少周期的急需零件 批量较大精度要求高的零件第二章数控机床的机械结构特点第二章数控机床机械结构的特点 对数控机床机械结构的要求 数控机床的主传动及主轴部件 数控机床的进给运动及传动机构 自动换刀装置 其它辅助装置第一节对数控机床机械结构的要求 提高机床的动、静刚度 减少机床的热变形 减少运动副的摩擦，提高传动精度 提高机床的寿命和精度保持性 自动化的机构，宜人的操作性 安全防护和宜人的造型第一节对数控机床机械结构的要求一.提高机床的静、动刚度 合理选择支承件的结构形式 合理的结构布局 采用补偿变形的措施 合理选用构件的材料第一节对数控机床机械结构的要求二.减少机床热变形的措施 减少机内发热 改善散热和隔热条件 合理设计机床的结构与布局 进行热变形补偿第一节对数控机床机械结构的要求三.减少运动副的摩擦 采用滚动导轨或静压导轨 采用贴塑滑动导轨 用滚珠丝杠代替滑动丝杠 采用无间隙滚珠丝杠传动和无间隙齿轮传动以提高传动精度第二节数控机床的主传动系统 数控机床的主传动系统概述主运动系统是指驱动主轴运动的系统，主轴是数控机床上带动刀具和工件旋转，产生切削运动的运动轴，它往往是数控机床上单轴功率消耗最大的运动轴。 主传动系统的作用：①传递动力，传递切削加工所需要的动力②传递运动，传递切削加工所需要的运动；③运动控制，控制主运动运行速度的大小、方向和起停。与进给伺服系统相比，它具有转速高、传递的功率大等特点，是数控机床的关键部件之一，对它的运动精度、刚度、噪声、温升、热变形都有较高的要求。数控机床对主运动系统的要求 动力功率高由于对高效率的要求日益增长，加之刀具材料和技术的进步，大多数NC机床均要求有足够高的功率来满足高速强力切削。一般NC机床的主轴驱动功率在3.7kW～250kW之间 调速范围宽除了功率方面的要求外，还应使主轴转速具有足够大的调整范围。调速范围是指最高转速与最低转速之比，即Rn=nmax/nmin 控制功能多样化 性能要求高　　　　　　 　　　　主传动功率 机床主传动的功率N可根据切削功率Nc与主运动传动链的总效率η由下式来确定N=Nc/η 数控机床的加工范围一般都比较大，切削功率可以根据有代表性的加工情况，由其主切削力Pz按下式来确定调速范围宽 在主运动系统中调速范围有恒扭矩、恒功率调速范围之分，如图所示，在基本转速(额定转速nc)以下是恒转速调速范围，通过调整电枢电压来实现，在nc以上是恒功率调速，通过调磁调速。而且现在恒功率调速范围尽可能大，以便在尽可能低的速度下，利用其全功率(在低速时往往由于电流的限制，只能进行恒扭矩调速。因为加工一些难加工材料所需求的转速范围相差很大，例如，钛需要低速加工，而铝合金材料却需要高速加工，而采用齿轮变速箱扩大变速范围的方法已不能满足要求。调速范围宽 主运动为旋转运动的机床，主轴转速n(r/min)由切削速度v(m/min)和工件或刀具的直径d(mm)来确定　　　　　　　　　　　　　　 对于数控机床，为了适应切削速度和工件（或刀具）直径的变化，主轴的最低和最高转速可根据下式确定　　　　　　　　　　　　数控机床的主传动变速方式 无级变速 分段无级变速 内置电动机主轴变速（电主轴） 有级变速（机械变速）现代数控机床均采用交流主轴电机及交流变频驱动装置，下图为主轴输出特性曲线控制功能多样化由于NC机床的种类繁多，不同的机床对主轴功能有不同的要求。 NC车床车螺纹时要求有同步控制功能； 加工中心为了能进行自动换刀需要主轴准停功能； NC车床和NC磨床在进行端面加工时，为了保证端面加工的粗糙度要求，要求接触点处的线速度为恒值，需要恒线速切削功能； 还有些NC机床有C轴控制功能性能要求高对主轴电机的性能要求如下： 电机抗过载能力强，要求有较长时间(1～30min)和较大倍数的抗过载能力； 在断续负载下，电机转速波动要小； 速度响应要快，升降速时间要短； 电机温升低，振动和噪音小； 可靠性高，寿命长，维护容易； 体积小，重量轻，与机床联接容易普通电机—机械变速系统—主轴部件配置方式该配置方式是一种传统的配置方式，它能够满足各种切削运动转矩输出的要求，但变速范围不大，由于是有级变速使切削速度的选择受到限制，而且该配置的结构较复杂，所以现在仅有少数经济型数控机床采用该配置，其他已很少采用。变频器—交流电机—1～2级机械变速—主轴部件配置方式特点： 变频电机经一对齿轮变速后，再通过二联滑移齿轮传动主轴，使主轴获得高速段和低速段转速。 优点是能够满足各种切削运动的转矩输出，且具有大范围的速度变化能力； 具有结构简单、安装调试方便，且在传动上能满足转速与转矩的输出要求； 调速范围及动力特性相对于交、直流主轴电机系统而言要差一些； 主要用于经济型或中低档数控机床上。交、直流主轴电机—主轴部件配置方式特点： 电机经同步齿形带传动主轴 电机是性能更好的交、直流主轴电机，变速范围宽，最高转速可达8000r/min 在传动上能基本能满足目前大多数数控机床的要求，易于实现丰富的控制功能 结构简单、安装调试方便，可满足现在中高档数控机床的控制要求 对于越来越高的速度的需求，该配置方式已难以满足电主轴 这种电机由三个基本部分组成：空心轴转子、带绕组的定子、速度检测元件。空心轴转子，它既是电机的转子，也是主轴，中间是空心的，用于装夹刀具或工件；带绕组的定子，它和其他电机相似。这种电机构成了较简单的主运动部件。 它不仅可以使转速提高，若在其内应用较先进的轴承（如陶瓷轴承、磁悬浮轴承等）而且可使主轴部件结构紧凑、重量轻、惯量小，可提高启动、停止的响应特性，利于控制振动和噪声。转速高，目前最高可达200000r/min。它的出现大大简化了主运动系统结构，实现了所谓的“零传动”，因而使传动精度大大提高，由于它具有上述特点，在高速数控机床大量采用。 在目前也存在着一些缺点，主要是电机运转产生的振动和热量将直接影响到主轴，因此，主轴组件的整机平衡、温度控制和冷却是内装式主轴电机的关键问题。电主轴结构图电主轴外观图三位液压拨叉作用原理图啮合式电磁离合器加工中心典型主轴部件数控机床的主轴部件 组成：主轴部件由主轴的支承、安装在主轴上的传动零件及装夹刀具或工件的附件组成。 主要作用：①夹持工件或刀具实现切削运动；②传递运动及切削加工所需要的动力。 机床对其主轴部件的主要要求有：　　①主轴的精度要高。精度包括运动精度(回转精度、轴向窜动)和安装刀具或夹持工件的夹具的定位精度(轴向、径向)。　　②部件的结构刚度和抗振性。　　③运转温升不能太高以及较好的热稳定性。　　④部件的耐磨性和精度保持能力。对数控机床除上述要求外，在机械结构方面还应有：　　①刀具的自动夹紧装置。　　②主轴的准停装置。　　③主轴孔的清理装置等进给传动系统装置 概述进给系统机械传动结构是进给伺服系统的重要组成部分，它是实现成形加工运动所需的运动及动力的执行机构。它主要由传动机构、运动变换机构、导向机构、执行件组成。如下图所示。其中常用的传动机构有传动齿轮和同步带；运动变换机构有丝杠螺母副、蜗杆齿条副、齿轮齿条副等；导向机构有滑动导轨、滚动导轨、静压导轨、轴承等。 数控机床对进给运动的要求减少摩擦阻力提高传动精度和刚度消除传动间隙减小运动件的惯量进给传动系统装置进给传动系统装置 对进给传动系统装置的要求：由于机械传动结构的刚性、制造精度、摩擦阻尼特性等，对执行件运动特性和运动精度有重要影响，因此进给伺服系统对机械传动机构提出了较高的要求，主要有：①摩擦力小，尤其是动静摩擦系数之差要小，故广泛采用如滚动摩擦等摩擦力较小的传动件及导轨；②传动精度和刚度要高，要求消除传动间隙，并进行适当的预紧。以增加传动系统刚度；③运动惯量要小，尽可能减小运动部件质量，以提高响应速度。进给传动系统装置 齿轮传动及齿轮消隙　齿轮传动在伺服进给系统中的作用是：改变运动方向、降速、增大扭矩、适应不同丝杠螺距和不同脉冲当量的配比等。当在伺服电机和丝杠之间安装齿轮（直齿、斜齿、锥齿等）时，必然产生齿侧间隙，造成反向运动的死区，必须设法消除。目前消除齿侧间隙普遍采用双片齿轮结构，如下图（a），将一对齿轮中的大齿轮分成1、2两部分，并分别与螺钉3、8固定，再将弹簧4与3、8联接起来，这样齿轮的1、2两部分的齿轮自然错开，达到自动消除齿侧间隙的目的。图（b）为斜齿轮传动消隙结构。它是将一个斜齿轮分成两个薄片3、4，且在其中加一垫片2，改变垫片2的厚度，薄片3、4的螺旋线就会错位，分别与宽齿轮1的齿槽左、右侧面贴紧，消除了间隙。键联接消隙 当齿轮与轴联接时，键两侧的间隙也必须设法消除，其措施如下图。图（a）为双键消除间隙，用紧定螺钉顶紧。图（b）将其中一个键灌环氧树酯，但不易拆卸维修。联轴节 　由于伺服电机性能的提高，目前许多场合都采用伺服电机与丝杠直接相联，由于伺服系统对传动精度要求较高，因而对联轴节也提出了较高的要求，主要有无间隙、传动中弹性变形小、高速传动平稳、稳定可靠等。图是较典型的联轴节的结构形式。　　图（a）用锥销联接，为防止振松，用螺母加弹簧垫圈锁紧。图（b）将锥销放在侧边，故可承受较大的剪切力。图（c）为套筒中心线上互为90°的两个锥销。套筒联接尺寸小、转动惯量小。图（d）为十字滑块联轴节，接头槽口需研配，适于负载较小的传动。图（e）是现在广泛采用的直接联接电机轴和丝杠的弹性无键联轴节。这种联轴节的工作原理是：联轴节的左半部装在电机轴上，当拧紧螺钉2时，件3和件6相互靠近，挤压内锥环4、外锥环5，使外锥环内径缩小，内锥环外径胀大，使件6与电机轴1形成无键联接。右半部也同样形成无键联接。左半部通过弹性钢片组8两个对角孔与螺栓10、球面垫圈7、9相联。图中表明球面垫圈9与右半部件16没有任何联接关系。同样，弹簧钢片组8的另两个对角孔，通过球面垫圈17、18、螺栓19与右半部的件16联接，垫圈18与件6也没有任何联接关系。这样依靠弹性钢片组对角联接（即弹性）传递扭矩，且与电机轴和丝杠都无键联接。滚珠丝杠螺母副 丝杠螺母副是运动变换机构，其功用是将旋转运动变换成直线运动。按丝杠与螺母的摩擦性质分类：①滑动丝杠螺母副，主要用于旧机床的数控化改造、经济型数控机床等；②滚珠丝杠螺母副，广泛用于中、高档数控机床；③静压丝杠螺母副，主要用于高精度数控机床、重型机床。 工作原理　　　丝杠（螺母）旋转，滚珠在封闭滚道内沿滚道滚动、迫使螺母（丝杠）轴向移动，从而实现将旋转运动变换成直线运动。滚珠丝杠螺母副 滚珠循环方式　　　滚珠丝杠螺母副的滚珠循环方式常用的有两种：滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称为外循环；始终与丝杠保持接触的称内循环。滚珠丝杠螺母副的每个循环称为一列，每个导程称为一圈。 外循环　　下图为常用的一种外循环方式，这种结构是在螺母体上轴向相隔2.5圈或3.5圈螺纹处钻两个孔与螺旋槽相切，作为滚珠的进口与出口。再用弧形铜管插入进口和出口内，形成滚珠返回通道，由弯管的端部来引导滚珠；这种弯管由两半合成，采用冲压件，工艺性好。　　外循环方式制造工艺简单、应用广泛，但螺母径向尺寸较大，因用弯管端部作挡珠器，故刚性差、易磨损，噪音较大。外循环的工作圈数是2.5圈或3.5圈，1～2列。滚珠丝杠螺母副 内循环　图为滚珠内循环方式，它采用圆柱凸键反向器实现滚珠循环，反向器的圆柱部分嵌入螺母内，端部开有反向槽2，反向槽靠圆柱外圆面及其上端的凸键1定位，以保持对准螺纹滚道方向。在一个螺母上沿螺纹周向错开120°，轴向错开（t为导程），装三个反向器，形成三圈滚珠循环。内循环螺母结构紧凑，定位可靠，刚性好，不易磨损，反回滚道短，不易产生滚珠堵塞，摩擦损失小。缺点是结构复杂、制造较困难。内循环的工作圈数是3列。滚珠丝杠螺母副 滚珠丝杠螺母副的特点　1。传动效率高达85%～98%，是普通滑动丝杠的2～4倍，　2。摩擦阻力小:静摩擦阻力及动静摩擦阻力差值小，采用它是提高进给系统灵敏度、定位精度和防止爬行的有效措施之一；　3。传动精度高，可消除传动间隙，实现无间隙传动；　4。由于效率高，无自锁能力，故对于垂直使用的情况，应增加自锁装置。滚珠丝杠副的选用 选用要点　　应该根据机床的精度要求来选用滚珠丝杠副的精度，根据机床的载荷来选定丝杠的直径，并且要验算丝杠扭转刚度、压曲刚度、临界转速与工作寿命等。 精度等级的选择　　滚珠丝杠副的精度将直接影响数控机床各坐标轴的定位精度。普通精度的数控机床，一般可选用D级，精密级数控机床选用C级精度的滚珠丝杠副。丝杠精度中的导程误差对机床定位精度影响最明显。而丝杠在运转中由于温升引起的丝杠伸长，将直接影响机床的定位精度。通常需要计算出丝杠由于温升产生的伸长量，该伸长量称为丝杠的方向目标。用户在定购滚珠丝杠时，必须给出滚珠丝杠的方向目标值。滚珠丝杠副的选用 结构尺寸的选择　　滚珠丝杠副的结构尺寸主要有：丝杠的名义直径D0、螺距t、长度L、滚珠直径d0等，尤其是名义直径与刚度直接相关，直径大、承载能力和刚度越大，但直径大转动惯量也随之增加，使系统的灵敏度降低。所以，一般是在兼顾二者的情况下选取最佳直径。 有关资料推荐： 名义直径D0对于小型加工中心采用32、40（mm），中型加工中心选用40、50(mm)，大型加工中心采用50、63(mm)的滚珠丝杠，但通常应大于L/30--L/35； 螺距t：t越小，螺旋升角小，摩擦力矩小，分辨率高，但传动效率低，承载能力低，应折中考虑； 丝杆长度L：一般为工作行程+螺母长度+（5～10）；滚珠直径d0越大，承载能力越高，尽量取大值。一般取d0=0.6t； 滚珠的工作圈数、列数和工作滚珠总数对丝杆工作特性影响较大；当前面三项确定后，后两项也确定了，一般不用用户考虑。滚珠丝杠副的选用 验算　　当有关结构参数选定后，还应根据有关规范进行扭转刚度、临界转速和寿命的验算校核： 刚度验算　　丝杠属细长杆，受扭矩会引起扭转变形，从而“吃掉”若干输入的位置指令，致使执行间的输出不到位，这些被“吃掉”的输入称为失动量。刚度验算就是校验丝杠在额定轴向（扭转）载荷作用下，执行件的失动量。失动量的计算方法如下：　　　滚珠丝杠副的选用 临界转速验算　　对于数控机床来说，滚珠丝杠的最高转速是指快速移动时的转速。因此，只要此时的转速不超过临界转速就可以了。应校核丝杠轴的转速与丝杠自身的自振频率是否接近，如果很接近，会导致强迫共振，影响机床正常工作。应根据有关计算公式进行的校核。 寿命验算　　滚珠丝杠副的寿命，主要是指疲劳寿命。在工程计算中，采用"额定疲劳寿命"这一概念，它指一批尺寸、规格、精度相同的滚珠丝杠，在相同条件下回转时，其中90%不发生疲劳剥落的情况下运转的总转数。也可用总回转时间或总走行距离来表示。可根据有关经验公式校核，应保证总时间寿命Lt≥20000(h)。如果不能满足这一条件，而且轴向载荷已由工作要求所决定不能减小，则只有选取直径较大，即额定动载荷较大的丝杠，以保证　　　Lt≥20000(h)。　滚珠丝杠的支承结构 　　滚珠丝杠的主要载荷是轴向载荷，径向载荷主要来自于卧式丝杠的自重。由于滚珠丝杠的轴向刚度对位移精度的影响很大，因此，如何从利用支撑结构来提高滚珠丝杆的轴向刚度是至关重要的。　　美国CINCINNATI10HC卧式加工中心的Z坐标（立柱水平方向移动）的滚珠丝杠支承采用一端固定，一端自由的结构形式如图5-19（a），固定端采用四个接触角为60°的推力角接触球轴承，两个同向、面对面安装，加上预紧，轴向刚度和承载能力都很高。该固定端连同伺服电机都安装在支架2上。丝杠的另一端自由悬伸，滚珠丝杠螺母4固定在底座3上。可视为一种辅助支承。工作时，伺服电机12带动滚珠丝杠5旋转，并推动支架和重达5吨的立柱1（包括主轴箱和刀库）沿Z方向运动。滚珠丝杠的制动　滚珠丝杠副的传动效率高但不能自锁，用在垂直传动或高速大惯量场合时需要制动装置。目前常见的有机械式和电气式两种。　　电气方式制动是采用电磁制动器，而且这种制动器就做在电机内部。图为FANUC公司伺服电机带制动器的示意图。机床工作时，在制动器线圈7电磁力的作用下，使齿轮8与内齿轮9脱开，弹簧受压缩，当停机或停电时，电磁铁失电，在弹簧恢复力作用下，齿轮8、9啮合，齿轮9与电机端盖为一体，故与电机轴联接的丝杠得到制动，这种电磁制动器装在电机壳内，与电机形成一体化的结构。滚珠丝杠螺母副 滚珠丝杠螺母副的安装一般要求　　滚珠丝杠螺母副在安装时首先应满足以下要求：①滚珠丝杠螺母副相对工作台不能有轴向窜动；②螺母座孔中心应与丝杠安装轴线同心；③滚珠丝杠螺母副中心线应平行于相应的导轨;④能方便地进行间隙调整、预紧和预拉伸。　 预紧　　　　滚珠丝杠螺母副的预紧是使两个螺母产生轴向位移（相离或靠近），以消除它们之间的间隙并施加预紧力，预紧目的是消除运动间隙,提高运动精度及传动刚度。滚珠丝杠副的轴向间隙的消除和预紧 轴向间隙：指丝杠和螺母无相对转动时，丝杠和螺母之间最大轴向窜动。除了结构本身的游隙之外，还包括在施加轴向载荷之后弹性变形所造成的窜动。 预紧消隙的方法：1修磨垫片厚度2用锁紧螺母消隙3齿差式调整双螺母消隙特点：调整方便，不能精确调整修磨垫片消隙齿差式调整螺距P左螺母齿数Z1右螺母齿数Z2同向各转一个齿调整量为：△=P（1/Z1-1/Z2）特点：能精确调整间隙数控机床的导轨 对数控机床导轨的要求：摩擦系数小、运动平稳、噪声低、传动灵活、精度高 常用导轨类型： 滚动导轨：滚动导轨块 直线滚动导轨 静压导轨： 滑动导轨：贴塑导轨数控机床的导轨 直线滚动导轨数控机床的导轨 贴塑导轨：数控机床的导轨 静压导轨第四节刀具、刀库及自动换刀装置 数控机床对刀具的要求 数控机床所用刀具的材料及其选择 数控机床用刀具类型 自动换刀系统的组成原理 刀库与刀具管理 刀具交换装置数控机床对刀具的要求 适应高速切削要求。高速度、大进给是数控加工的特点，数控机床的刀具必须具有良好的切削性能。 高的可靠性 较高的尺寸耐用度。刀具在两次调整之间所能加工出合格零件的数量，称为刀具的尺寸耐用度。 高精度。为适应数控机床加工的高精度和自动换刀的要求，刀具及其装夹结构也必须有很高的精度，以保证它在机床上的安装精度和重复定位精度。 可靠的断屑及排屑措施 刀具的调整、更换方便、快速而且精确 符合 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化、模块化、通用化及复合化数控机床刀具材料的性能、种类刀具材料的性能 较高的硬度和耐磨性。刀具切削部分的硬度必须高于工件材料的硬度，刀具材料的硬度越高耐磨性就越好。 足够的强度和韧性。以抵抗切削过程中的冲击和振动 较高的耐热性。是指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性和强度及韧性的性能，是衡量刀具材料切削性能的主要标志 较好的导热性刀具材料的种类 高速钢：通用型高速钢、高性能高速钢、粉末冶金高速钢 硬质合金：硬质合金的硬度和耐磨性都很高，其切削性能比高速钢高得多，刀具耐用度可提高几倍到几十倍；但抗弯强度和冲击韧性较差。 涂层刀具：涂层刀具是在韧性较好的硬质合金刀具基体上，涂覆一薄层耐磨性高的难熔金属化合物。 陶瓷刀具：陶瓷刀具材料是在陶瓷基体上重添加各种碳化物、氮化物、硼化物和氧、氮化物等并按一定生产工艺制成的。它具有很高的硬度、耐磨性、耐热性和化学稳定性等独特的优越性，在高速切削范围以及加工某些难加工材料，特别是加热切削法方面，包括涂层刀具在内的任何高速钢和硬质合金刀具都无法与之相比。数控车床所用刀具数控车床所用刀具数控镗铣床所用刀具自动换刀装置 概述自动换刀系统应该满足换刀时间短，刀具重复定位精度高，刀具储存数量足够，结构紧凑，便于制造、维修、调整，应有防屑、防尘装置，布局应合理等要求。同时也应具有较好的刚性，冲击、振动及噪声小，运转安全可靠等特点。 组成：自动换刀系统由刀库、选刀机构、刀具交换机构(如机械手)、刀具在主轴上的自动装卸机构等部分组成。换刀方式：分为两大类由刀库和主轴的相对运动实现刀具交换。用这种形式交换刀具时，主轴上用过的刀具送回刀库和从刀库中取出新刀，这两个动作不能同时进行，选刀和换刀由数控定位系统来完成，因此换刀时间长，换刀动作也较多。由机械手进行刀具交换。由于刀库及刀具交换方式的不同，换刀机械手也有多种形式。刀具必须装在标准的刀柄内，我国TSG刀具系统规定了刀柄标准，有直柄及7∶24锥度的锥柄两类。分别用于圆柱形主轴孔及圆锥形主轴孔其结构如下图所示。图中3为刀柄定位及夹持部位，2为机械手抓取部位，1为键槽，用于传递切削扭矩，4为螺孔，用以安装可调节拉杆，供拉紧刀柄用。刀具的轴向尺寸和径向尺寸应先在调刀仪上调整好，才可装入刀库中。丝锥、铰刀要先装在浮动夹具内，再装入标准刀柄内。圆柱形刀柄在使用时需在轴向和径向夹紧，因而主轴结构复杂，圆柱柄安装精度高，但磨损后不能自动补偿。而锥柄稍有磨损也不会过分影响刀具的安装精度。在换刀过程中，由于机械手抓住刀柄要作快速回转，拔、插刀具的动作，还要保证刀柄键槽的角度位置对准主轴上的驱动键。因此，机械手的夹持部分要十分可靠，并保证有适当的夹紧力，其活动爪要有锁紧装置，以防止刀具在换刀过程中转动或脱落。柄式夹持：刀柄前端有V形槽，供机械手夹持用，目前我国数控机床较多采用这种夹持方式。如图所示为机械手手掌结构示意图。由固定爪7及活动爪1组成，活动爪1可绕轴2回转，其一端在弹簧柱塞6的作用下，支靠在挡销3上，调整螺栓5以保持手掌适当的夹紧力，锁紧销4使活动爪1牢固夹持刀柄，防止刀具在交换过程中松脱。锁紧销4要轴向压进，放松活动爪1，以便抓刀或松刀时手爪从刀柄V形槽中退出。法兰盘式夹持法兰盘式夹持，也称径向夹持或碟式夹持，如图所示在刀柄的前端有供机械手夹持用的法兰盘，图中所示为采用带洼形肩面的法兰盘供机械手夹持用。图（a）上图为松开状态，下图为夹持状态。采用法兰盘式夹持的突出优点是：当采用中间搬运装置时，可以很方便地从一个机械手过渡到另一个辅助机械手上去，如图（b）所示。法兰盘式夹持方式、换刀动作较多，不如柄式夹持方式应用广泛。以EV-810A立式加工中心为例，来说明自动换刀系统的工作原理。该自动换刀系统由盘式刀库和刀具交换装置组成。刀库安装在机床立柱的左侧，刀库容量为24把刀具，换刀机械手安装在刀库和主轴之间。机械手将刀具从刀库中取出送至机床主轴上，然后将用过的刀具送回刀库。其自动换刀动作过程简述如下：刀套下转90°：如图所示，刀库位于立柱左侧，刀具轴线在刀库中的安装方向在换刀前与主轴垂直，刀库将待换刀具5送到换刀位置，刀套4连同刀具5向下翻转90°，使刀具轴线与主轴轴线平行。 机械手转75°：下图所示K向视图为机械手的原始位置，换刀时机械手顺时针转75°，两手爪分别抓住刀库上和主轴3上的刀柄。 机械手拔刀：待主轴上自动夹紧机构松开刀具后，机械手下降，同时拔出主轴上和刀库上的刀具。刀具位置交换：机械手顺时针转180°，使主轴刀具与刀库刀具交换位置。 机械手插刀：机械手上升，分别将刀具插入主轴锥孔和刀库刀套中。机械手逆时针转75°：待主轴上自动夹紧机构夹紧刀具后，机械手逆时针转75°，回到原始位置。刀套上转90°：刀套带着换回的旧刀具向上翻转90°，准备下一次选刀。　　该机床使用回转式单臂双手机械手换刀。在自动换刀过程中，机械手要完成抓刀、拔刀、交换主轴上和刀库上的刀具、插刀和复位等动作，这些动作由气压系统来控制完成。这种自动换刀系统结构简单，换刀可靠，换刀动作也少，得到了广泛应用。　　　　　　　　　刀套下转90°机械手转75° 机械手拔刀刀具位置交换机械手逆时针转75°刀套上转90°主轴Z向定位、准停刀臂式换刀动作流程刀库和刀具管理刀库类型：数控机床上普遍采用盘式刀库和链式刀库。密集型的鼓刀库或格子式刀库虽然占地面积小，但由于结构的限制，很少用于单机加工中心。密集型的固定刀库目前多用于FMS中的集中供刀系统。盘式刀库：盘式刀库一般用于刀具容量较少的刀库链式刀库：一般刀具数量在30～120把时，多采用链式刀库盘式刀库链式刀库自动换刀的选刀方式 顺序选刀将刀具按预定工序的先后顺序插入刀库的刀座中，使用时按顺序转到取刀位置。用过的刀具放回原来的刀座内，也可以按加工顺序放入下一个刀座内。特点：不需要刀具识别装置，驱动控制也较简单，工作可靠。但刀库中每一把刀具在不同的工序中不能重复使用，为了满足加工需要只有增加刀具的数量和刀库的容量，这就降低了刀具和刀库的利用率。此外，装刀时必须十分谨慎，如果刀具不按顺序装在刀库中，将会产生严重的后果。这种方式现在已很少采用。 刀具编码方式：采用特殊的刀柄结构，对每把刀进行编码 刀座编码方式：永久性编码、临时性编码（钥匙编码）方式 任意选刀：软件选刀软件选刀方式ATC（自动换刀）控制和刀号数据表刀具识别与换刀1。刀具在刀库中任意放置，刀具编号可任意设定2。刀具表中刀具号与刀套号的对应关系应始终与刀具在刀库中的实际位置对应3。计算机通过查刀具表识别刀具4。换刀时，通过软件修改刀具表，使相应刀具表中的刀号与交换后的刀号一致。刀具交换装置的形式　 回转刀架换刀回转刀架换刀装置，常用于数控车床。可设计成四方、六方刀架或圆盘式轴向装刀刀架，并相应地安装四把、六把或更多的刀具。换刀流程如下： 更换主轴换刀 更换主轴箱换刀 更换刀库换刀 带刀库的自动换刀系统刀架抬起刀架转位刀架压紧转位油缸复位更换主轴换刀特点：结构复杂，主轴刚性差，适应切削力不大的场合。更换主轴箱换刀更换刀库换刀带刀库的自动换刀系统这类换刀装置由刀库、选刀机构、刀具交换机构及刀具在主轴上的自动装卸机构等四部分组成，应用最广泛。刀库可装在机床的工作台上、立柱上或主轴箱上，也可作为一个独立部件装在机床之外。特点：带刀库的自动换刀系统，整个换刀过程比较复杂。换刀时，根据选刀指令先在刀库上选刀，由刀具交换装置从刀库和主轴上取出刀具，进行刀具交换。这种换刀装置和转塔主轴头相比，由于机床主轴箱内只有一根主轴，在结构上可以增强主轴的刚性，有利于精密加工和重切削加工；可采用大容量的刀库，以实现复杂零件的多工序加工，从而提高了机床的适应性和加工效率。但换刀过程的动作较多，换刀时间较长。　工作台快速向右移动刀库空刀座对准主轴主轴箱下降、主轴松刀主轴箱上升、刀库回转主轴箱下降，主轴插刀主轴箱上升机床工作台快速向左返回工件复位1。刀库装在工作台上2。刀库装在立柱上工件上某一工序加工完，主轴准停，主轴箱返回换刀点准备换刀，刀库上的“新刀”按预定指令转到换刀位置上。机械手由图(a)的原始位置逆时针回转90°，到图（b）的位置，机械手的两卡爪同时抓住刀库中的“新刀”4与主轴中的“旧刀”3。　机械手沿轴向同时将刀具从主轴与刀库中拔出，图（c）。　机械手顺时针回转180",把"新刀"转到主轴处，"旧刀"转到刀库的换刀位置，图（d）。　机械手沿轴向将刀具同时装入主轴及刀库中，图（e）。　机械手顺时针回转90°，恢复原始水平位置，图（f）。　这种换刀装置换刀时间较短，刀库可储存较多的刀具，适用于加工较复杂的工件。3。刀库装在主轴箱上如图所示为刀库2装在主轴箱上方，刀库中刀具轴线与机床主轴轴线相差90°，不能用一个机械手1直接换刀。需通过刀具回转机构3先将刀具翻转90°，使其轴线与主轴轴线平行，再由机械手一端卡爪抓取回转机构上的刀具，另一端卡爪抓取主轴4上的刀具5，实现刀具的相互交换，从主轴上卸下的刀具只能由机械手送至刀具的回转机构中，然后反转90°送回刀库。4。刀库独立装在机床之外刀库的容量大、刀具较重或机床总体布局等原因，刀库也可作为一个独立部件，装在机床之外。如图所示，链式刀库置于机床左侧，通过机械手实现刀具的交换。　　　　　　　刀库远离机床这种换刀系统常常要附加运输装置，来完成刀库与主轴之间刀具的运输。机床左侧的链式刀库由四排刀链组成，双臂式交叉机械手要在四排刀链的任一排刀链上选择所需的刀具，所以机械手必需上下移动，并可停在四个换刀位置上取刀。为了能在刀库及主轴上装卸刀具，机械手回转架可回转180°，装刀手与卸刀手还必沿本身导轨作直线往复运动，以装卸刀具。第三章数控加工编程 什么是数控加工编程 数控编程的基础知识 数控加工的工艺特点 数控铣床编程 数控车床编程 数控加工中心编程什么是数控加工编程这是一个钻孔程序的实例，程序如下：P0001；程序名N10T01M06S1000M03；选择刀具，启动主轴N20G54G90G00Z10；建立工件原点，快移N30G81G99X20Y40Z2I-15F80；钻孔循环N40X40Y60；钻第二孔N50X60Y40；钻第三孔N60X40Y20；钻第四孔N70G80G00Z50M05M30；结束钻孔，程序结束程序格式：P××××N10T××M06S××××F××M03N20G54G90G00X-Y-Z-M08N30…………N100……M09N110M30/M02注：程序段由若干个指令字组成，如M03，X10等每个指令字由地址符和数字组成如G54，G——地址符程序内容： 程序的编号；如：P0001 工件的原点（编程原点）；如：G54 FST指令，即：进给速度、主轴转速、刀具指令 主轴启动、换刀；如：M03，M06 刀具的引进、退出（快进、快退）；如：G00Z10 刀具的运动轨迹；如：G01，G02 冷却液的开停；如：M08，M09 程序结束；如M02，M30编程步骤熟悉零件图确定加工工艺节点位置计算用机床识别的代码编程图形模拟首件试切修改，完成工艺分析与数值计算分析零件加工工艺： 确定加工机床、刀具与夹具； 确定零件加工的工艺线路、工步顺序； 切削用量（f、s、t）等工艺参数；数值计算：根据图纸尺寸及工艺线路的要求： 选定工件坐标系 计算零件轮廓和刀具运动轨迹的坐标值； 将坐标值按NC机床规定编程单位（脉冲当量）换算为相应的编程尺寸。坐标系建立的原则 刀具相对于静止的工件而运动的原则 标准右手直角坐标系，用X、Y、Z表示直线运动的三个方向 Z轴正方向为刀具远离工件的方向 用A、B、C表示分别绕X、Y、Z坐标轴的旋转运动，符合右手螺旋定则 平行于X、Y、Z坐标轴的符加轴为U、V、W及P、Q、R如何确定机床的坐标系1.先确定Z轴：⑴.主运动轴为Z轴⑵.多个主轴时，垂直于工件装夹平面的为主要主轴，平行于该轴方向的为Z轴⑶.无主轴时，垂直于工件装夹平面的方向为Z轴⑷.刀具远离工件的方向为Z轴正方向2.再确定X轴： 主轴（Z轴）带工件旋转的机床，如车床1.X轴分布在径向，平行于横向滑座2.刀具远离主轴中心线的方向为正向 主轴（Z轴）带刀具旋转的机床，如铣、钻、镗床1.X轴是水平的，平行于工件的装夹平面2.立式：主轴垂直布置,由主轴向立柱看，X轴的正方向指向右3.卧式：主轴水平布置,由主轴向工件看，X轴的正方向指向右3.最后按右手定则确定Y轴铣床坐标轴的分布车床坐标轴的分布双立柱龙门铣床的坐标系 对ZZ轴轴线在竖直方向且为双立柱的数控机床(如：龙门机床)，规定由刀具向左立柱看时，X坐标的正方向指向右边。参见右图。机床坐标系、机床零点和机床参考点 机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点也称为机床原点或机床零点在机床经过设计制造和调整后这个原点便被确定下来,它是固定的点。 数控装置上电时并不知道机床零点每个坐标轴的机械行程是由最大和最小限位开关来限定的。 机床参考点：机床上已知的确定的点。为了正确地在机床工作时建立机床坐标系通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床参考点作为测量起点，机床起动时通常要进行机动或手动回参考点以建立机床坐标系。 机床参考点可以与机床零点重合也可以不重合通过参数指定机床参考点到机床零点的距离。 机床回到了参考点位置也就知道了该坐标轴的零点位置找到所有坐标轴的参考点CNC就建立起了机床坐标系。工件坐标系、编程原点和对刀点 工件坐标系是编程人员在编程时使用的，编程人员选择工件上的某一已知点为原点称编程原点或工件原。 工件坐标系一旦建立便一直有效直到被新的工件坐标系所取代。 工件坐标系的原点选择要尽量满足编程简单、尺寸换算少、引起的加工误差小等条件，一般情况下以坐标式尺寸标注的零件，编程原点应选在尺寸标注的基准点；对称零件或以同心圆为主的零件，编程原点应选在对称中心线或圆心上；Z轴的程序原点通常选在工件的上表面。 对刀点是零件程序加工的起始点，对刀的目的是确定工件原点在机床坐标系中的位置。对刀点可与程序原点重合也可在任何便于对刀之处，但该点与程序原点之间必须有确定的坐标联系。可以通过CNC将相对于程序原点的任意点的坐标转换为相对于机床坐标系的坐标。 加工开始时要设置工件坐标系，用G92指令可建立工件坐标系。 用G54~G59指令可选择工件坐标系。数控铣床（加工中心）的坐标系及尺寸传递关系刀位点通过刀具尺寸（R、L）及刀具磨损补偿值（I、K）到刀柄相关点T刀柄（与主轴刀具相关点T主轴相重合），此点通过访问机床参考点建立了坐标尺寸关系，从机床原点通过G54-G59（或G92）得到了工件原点。绝对坐标编程和相对坐标编程定义 绝对坐标编程：工件所有点的坐标值基于某一坐标系（机床或工件）零点计量的编程方式 相对坐标编程：运动轨迹的终点坐标值是相对于起点计量的编程方式（增量坐标编程）。 图中A、B两点的编程值在绝对坐标编程中为：A（10，20）、B（25，50），在相对坐标编程中：A（0，0）、B（15，30）　  程序代码 准备功能G代码　功能：规定机床运动线型、坐标系、坐标平面、刀具补偿、暂停等操作。组成：G后带二位数字组成，共有100种（G00～G99）。有模态（续效）指令与非模态指令之分。示例：G01，G03，G41，G91，G04，G18，G54等。 辅助功能M代码　功能：控制机床及其辅助装置的通断的指令。如开、停冷却泵；主轴正反转、停转；程序结束等。组成：M后带二位数字组成，共有100种（M00～M99）。有模态（续效）指令与非模态指令之分。示例：M02，M03，M08等程序代码 FST功能代码：F：进给速度，单位：mm/min,mm/rS：主轴转速,单位：r/minT、D指令：指定刀具号和刀具长度、半径存放寄存器号指令。组成：T、D后跟两位数字，如T11、D02等。其中数字分别表示存放在库中的刀具号和刀具长度、半径补偿寄存器号。模态代码：代码一经定义，其功能一直保持有效，直到被相应的代码取消或被同组的代码所取代。 尺寸指令指定的刀具沿坐标轴移动方向和目标位置的指令X、Y、Z、U、V、W指令指定沿直线坐标轴移动方向和目标位置指令。组成：后带符号的数字组成。如X100、Y-340等，其中数字表示沿由字母指定的坐标轴运动的目标位置值,符号表示运动的方向。单位：mm、μm（公制）或inch（英制）。视用户选定的编程单位而定。　程序代码 A、B、C指令　　　指定沿回转坐标轴移动方向和目标位置指令　　　组成：后带符号的数字组成。如A100、C-340等，其中数字表示沿由字母指定的坐标轴运动的目标位置值,符号表示运动的方向。　　　单位：度°、弧度。视用户选定的编程单位而定。 I、J、K、R指令　　　圆弧插补圆心位置和半径指定指令　　　组成：后带符号的数字组成。如I10、J-34、R30等，其中带符号数字表示圆心位置和半径值。　　　单位：mm、μm（米制）或in（英制）。视用户选定的编程单位而定。程序代码 子程序名和子程序调用指令　用于给子程序命名和在主程序中调用该子程序，该指令的标准化程度不高，不同系统有不同的规定。组成：　①子程序名指令地址符（字母或符号，如O、%等）后带若干数字组成；　　②子程序调用指令地址符+调用子程序名部分+调用次数部分。示例：M98　P08　L12　（FANUC、华中数控系统） 程序段标号，程序段结束字符以及变量组成：　　①程序段标号指令　地址符N后带若干数字组成；　    ②程序段结束指令每一个程序段都应有结束符，它是数控系统编译程序的标志。常用的有：“*”、“；”、“LF”、“NL”、“CR”等，视具体数控系统而定。　　③变量：为简化编程有些系统还允许采用变量编程，从而可简化编程。它由地址符（字母或符号如#、R等）后带若干数字组成；　　数控加工程序的结构 程序的组成　一个完整的数控加工程序由程序名、程序体和程序结束三部分组成, 程序名　　程序名是一个程序必需的标识符。　　组成：由地址符后带若干位数字组成。地址符常见的有：“%”、“O”、“P”等，视具体数控系统而定。　　示例：国产华中I型系统“%”，日本FANUC系统“O”。后面所带的数字一般为4～8位。如：%2000 程序体　　它表示数控加工要完成的全部动作，是整个程序的核心。　　组成：它由许多程序段组成，每个程序段由一个或多个指令构成。 程序结束　　它是以程序结束指令M02或M30，结束整个程序的运行。数控加工程序的结构 程序段的格式　定义：程序段中指令的排列顺序和书写规则，不同的数控系统往往有不同的程序段格式。　目前广泛采用地址符可变程序段格式（字地址程序段格式）。数控加工程序的结构 地址符可变程序段格式的特点：　　　程序段中的每个指令均以字母（地址符）开始，其后再跟数字或无符号的数字。　　　指令字在程序段中的顺序没有严格的规定，即可以任意顺序的书写；　上段相同的摸态指令（包括G、M、F、S及尺寸指令等）可以省略不写。数控加工程序的结构 主程序、子程序　 有时被加工零件上，有多个形状和尺寸都相同的部位，若按通常的方法编程，则有一定量的连续程序段在几处完全重复的出现，则可以将这些重复的程序串，单独抽出来按一定格式做成一个称为子程序的独立的单元，在原程序中相应位置使用子程序调用指令即可，这一部分程序称为主程序。数控加工的工艺特点 工序、工步划分的原则1。保证精度的原则工序集中，粗精加工一次装夹下完成，先粗后精对箱体零件，先面后孔加工孔时，先定中心，再钻孔冷却液喷淋，减少热变形2。提高生产效率的原则减少换刀次数减少空行程 数控机床对刀具的要求：强度、刚度好、耐用度高、尺寸稳定、排屑性能好、安装调整方便数控加工工艺分析 选择合适的对刀点　对刀点（起刀点）：确定刀具与工件相对位置的点。　　对刀点可以是工件或夹具上的点，或者与它们相关的易于测量的点。如图所示的对刀点，当该工件安装到机床上以后，可通过该点采用“对刀”的办法来确定它和刀具的相对位置，或者说确定机床坐标系与工件坐标系的相对关系。数控加工工艺分析 刀位点：用于确定刀具在机床坐标系中位置的刀具上的特定点。数控加工工艺分析 对刀：就是使“对刀点”与“刀位点”重合的操作。　　该操作是工件加工前必需的步骤，即在加工前采用手动的办法，移动刀具或工件，使刀具的刀位点与共建的对刀点重合。 选择对刀点的原则：①选在零件的设计基准或工艺基准上，或与之相关的位置上，以保证工件的加工精度。②选在对刀方便，便于测量的地方，以保证对刀的准确性。③选在便于坐标计算的地方，以简化和方便加工程序的编制。数控加工工艺分析 加工线路的确定　　加工线路是指加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹。对于不同的加工方法，有不同的考虑原则，简述如下： 孔类加工（钻孔、镗孔）：　　由于孔的加工属于点位控制，在设计加工线路时，要考虑孔的位置精度，即对位精度要求较高的孔，应该考虑采用单边定位的方法；另外，在满足精度要求的前提下，尽可能减少空行程，即要尽量使运动路线总和为最短。 车削或铣削：　　在采用这类加工工艺时，首先其加工线路的切入（出）段，应尽量从切向切入（出），以避免由于径向切入（出）时，刀具改变方向时速度的减慢，造成该处零件表面加工质量的降低。另外，设计的加工线路应考虑尽量减少程序段，应有利于工艺处理。数控加工工艺分析 如下图，在铣削带岛槽型零件时，为了避免刀具多次嵌入式切入，应正确选择加工路线。下图为加工槽型零件，内部有两个岛不加工，图中列出了两种不同的加工路线：图中（a）为行切法，刀具沿着与坐标轴线平行（或成一定角度）的方向作往复运动，除在开始下刀点有嵌入式切入以外，在两个岛周围有多处嵌入式切入，虚线两端表示刀具抬刀和下刀。图中（b）为环切加工法，采用这种方式加工可以减少嵌入式切入点，可以避免图a的现象，因此选用图（b）的加工路线为佳。　　　　　　　　数控加工工艺分析 空间曲面的加工　　对空间曲面的加工除考虑尽量减少加工线路外，还应考虑加工方法对零件表面粗糙度的影响以及加工过程中零件的受力变形对加工精度的影响。例如下面的曲面有三种加工方法：从减少加工线路和提高零件表面粗糙度考虑，方法C最好，但受到零件长度的限制；对于方法A和B，从加工线路的长度来看，两种方法差不多，但从加工过程中零件的受力情况来看，方法A要优于方法B，因为对于方法B当刀具到零件中间进行纵向加工时，零件可能会由于受力让刀而影响加工精度。 加工线路的选择应遵从的原则：　　①尽量缩短走刀路线，减少空走刀行程以提高生产率；　　②保证零件的加工精度和表面粗糙度要求；　　③保证零件的工艺要求；　　④利于简化数值计算，减少程序段的数目和程序编制的工作量。数控加工工艺分析 程序编制中的误差　　数控加工误差是由多种因素造成的，包括控制系统误差、机床进给系统误差、零件定位误差、对刀误差以及编程误差，其中影响较大的是进给误差和定位误差，因此允许的编程误差较小。通常为零件公差的10%～20%。一般数控机床，只具有直线插补和圆弧插补的功能。对于非圆曲线，只能用直线段或圆弧段来逼近零件轮廓，造成编程误差。如图所示。如果已知允许的编程逼近误差δ，则可以用弦高差法求出各点弦长L1，L2，L3等。允许弦长l可由下式求出，式中：l=AB弦长，δ＝mn允许逼近误差，ρ＝曲线A点处的曲率半径。数控加工工艺分析 对于曲面加工，当用行切法加工时，还应正确选取行距，以保证加工表面的粗糙度要求。如图采用球头刀加工曲面F，刀具01从点A移动行距AB到02的点B时，称为行距S，产生残留区域，其高度为H。假定曲面在A点处的曲率半径ρ(＝OA)，球头刀的半径为r,则可根据允许的残留高度H，求出编程中的加工行距的允许值S，计算公式如下：数控加工方法 平面孔系零件的加工方法　　这类零件的孔通常都有形状精度和位置精度（由数控机床保证）、尺寸精度（由刀具尺寸和数数控机床精度保证）的要求较高的零件，采用数控钻床或数控铣床、加工中心中的镗削功能加工。 旋转体类零件的加工方法　　对旋转体类零件采用数控车床或数控磨床加工。在车削零件时，毛坯多为棒料或锻坯，加工余量较大且不均匀，因此在规划其加工 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 时，应重点考虑合理选择粗车的加工线路。数控加工方法 对较难加工部位，要特别注意选择合理的加工方案，例如图(a)为陀螺转子示意图，其全部表面均采用数控车床加工，通常是先加工左边部分，再掉头加工右边部分，其中右边（图(a)中用红色圆圈框起来的部分）为较难加工部位，其局部放大图如图(b、c)所示，该部分为一喇叭口形，既深又窄，常用“小脚刀”加工，刀头半径一般在0.3mm左右，强度极差。若采用图(b)方法按矩形走刀线路加工，当处在轴向进刀时，成为不自由切削，切削力会陡增而且排屑不畅，极易引起崩刃。此时可采用图(c)方法按斜线走刀线路加工，由于没有单独的轴向进刀，切削条件大为改善，而且程序段数还可减少一半。实践证明，这种方案是行之有效的加工方法。数控加工方法 平面轮廓零件的加工方法：　　这类零件常用铣床加工。在编程时则应注意，为保证加工平滑，在加工线路中应增加切入和切出程序段，若加工的轮廓曲线是数控机床所不具备插补功能的曲线时，则应先采用数控机床所具备的插补线型（直线、圆弧）去逼近该零件的轮廓。数控加工方法 空间轮廓表面的加工方法　空间轮廓表面的加工可根据曲面形状、机床功能、刀具形状以及零件的精度要求，有不同加工方法：　三轴两联动加工——“行切法”。　　以X、Y、Z轴中任意两轴作插补运动，另一轴（轴）作周期性进给。这时一般采用球头或指状铣刀，在可能的条件下，球半径应尽可能选择大一些，以提高零件表面光洁度。该方法加工的表面光洁度较差。数控加工方法 三轴联动加工　　　下图为内循环滚珠螺母的回珠器示意图。其滚道母线SS'为空间曲线，可用空间直线去逼近，因此，可在具有空间直线插补功能的三轴联动的数控机床上进行加工，但由于编程计算复杂，宜采用自动编程。数控加工方法 四轴联动加工方法　　如右图所示的飞机大梁，其加工面为直纹扭曲面，若采用三坐标联动加工，则只能用球头刀，不仅效率低，而且加工表面粗糙，为此可采用如图所示的圆柱铣刀周边切削方式在四轴联动机床上进行加工，再加工过程中，除了X、Y轴联动形成大梁的基线，为了保证刀具与工件型面在全长上始终贴合，同时刀具还应作B轴摆动（绕Y轴旋转的运动），由于摆动运动，则需直线移动座标进行补偿，即可能进行X、Y、Z三个方向的补偿，所以需四轴联动。由于计算较复杂，故一般采用自动编程。数控加工方法 五轴联动加工：　　螺旋桨是典型零件，一般采用端铣刀加工，为了保证端铣刀的端面加工处的曲面的切平面重合，铣刀除了需要三个移动轴（X、Y、Z）外，还应作与螺旋角、后倾角相对应的摆动运动。并且还要作相应的附加补偿运动（摆动中与铣刀的刀位点不重合）。　　综上所述，叶面的加工需要五轴（X、Y、Z、A、B）联动，这种编程只能采用自动编程系统。数控加工的工艺特点 升降速曲线 注意：在升降速的过渡过程，伺服系统的刚度较差，当对运动距离要求严格时，此时刀具就不能接触工件进行切削工艺上应注意的几个问题 刀具引入、退出距离：2~10mm 加工螺纹时引入距离：3P（P-螺距）退出距离：2P 铣削轮廓时应切向切入，切向切出，避免法向切入法向切出 设计合理的切入、切出辅助轮廓 选择合理的加工路径以减少空行程，如：行切、环切、先行切再环切等圆孔铣削过渡圆弧切入切出零件程序的结构指令字的格式 一个指令字是由地址符(指令字符)和带符号如定义尺寸的字或不带符号如准备功能字G代码的数字数据组成的。 程序段格式程序的一般结构 一个零件程序必须包括起始符和结束符 一个零件程序是按程序段的输入顺序执行的而不是按程序段号的顺序执行的，但书写程序时建议按升序书写程序段号 华中世纪星数控装置HNC-21M的程序结构程序起始符%(或O)，符%(或O)后跟程序号 程序结束M02或M30 注释符括号()内或分号后的内容为注释文字辅助功能M代码 辅助功能由地址字M和其后的一或两位数字组成，主要用于控制零件程序的走向以及机床各种辅助功能的开关动作。 M功能有非模态M功能和模态M功能二种形式 非模态M功能(当段有效代码)只在书写了该代码的程序段有效 模态M功能(续效代码)：一组可相互注销的M功能，这些功能在被同一组的另一个功能注销前一直有效。 M功能还可分为前作用M功能和后作用M功能二类 前作用M功能在程序段编制的轴运动之前执行 后作用M功能在程序段编制的轴运动之后执行注：1、M00、M02、M30、M98、M99用于控制零件程序的走向是CNC內定的辅助功能，不由机床制造商设计决定，也就是说与PLC程序无关；2、其余M代码用于机床各种辅助功能的开关动作其功能不由CNC內定而是由PLC程序指定，所以有可能因机床制造厂不同而有差异，(表內为标准PLC指定的功能)请使用者参考机床说明书。CNC内定的辅助功能 程序暂停M00：当CNC执行到M00指令时将暂停执行当前程序以方便操作者进行刀具和工件的尺寸测量、工件调头、手动变速等操作。暂停时机床的主轴进给及冷却液停止，而全部现存的模态信息保持不变。欲继续执行后续程序重按操作面板上的循环启即可。M00为非模态后作用M功能。 程序结束M02 M02编在主程序的最后一个程序段中，当CNC执行到M02指令时机床的主轴、进给、冷却液全部停止，加工结束。 M02为非模态后作用M功能 程序结束并返回到零件程序头M30 M30和M02功能基本相同，只是M30指令还兼有控制返回到零件程序头(%)的作用。使用M30的程序结束后若要重新执行该程序只需再次按操作面板上的循环启动键。CNC内定的辅助功能 子程序调用M98及从子程序返回M99M98用来调用子程序M99表示子程序结束执行M99使控制返回到主程序子程序的格式：%****……M99在子程序开头必须规定子程序号以作为调用入口地址，在子程序的结尾用M99以控制执行完该子程序后返回主程序。调用子程序的格式：M98P_L_P—被调用的子程序号，L—重复调用次数主轴功能S进给功能F和刀具功能T 主轴功能S主轴功能S控制主轴转速，其后的数值表示主轴速度，单位为转/每分钟(r/min)；S是模态指令，S功能只有在主轴速度可调节时有效。 进给速度FF指令表示工件被加工时刀具相对于工件的合成进给速度。F的单位取决于G94(每分钟进给量mm/min)或G95(每转进给量mm/r)。当工作在G01、G02或G03方式下，编程的F一直有效直到被新的F值所取代；而工作在G00、G60方式下快速定位的速度是各轴的最高速度，与所编F无关。借助操作面板上的倍率开关，F可在一定范围内进行倍率修调。当执行攻丝循环G84、螺纹切削G33时倍率开关失效，进给倍率固定在100%。主轴功能S进给功能F和刀具功能T 刀具功能(T机能)T代码用于选刀，其后的数值表示选择的刀具号。T代码与刀具的关系是由机床制造厂规定的。在加工中心上执行T指令刀库转动，选择所需的刀具，然后等待直到M06指令作用时自动完成换刀。T指令同时调入刀补寄存器中的刀补值(刀补长度和刀补半径)。T指令为非模态指令，但被调用的刀补值一直有效直到再次换刀调入新的刀补值。 准备功能G代码一、概述：准备功能G指令由G后一或二位数值组成，它用来规定刀具和工件的相对运动轨迹、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作。G功能有非模态G功能和模态G功能之分：非模态G功能只在所规定的程序段中有效，程序段结束时被注销；模态G功能是一组可相互注销的G功能，这些功能一旦被执行则一直有效直到被同一组的G功能注销为止。模态G功能组中包含一个缺省G功能，上电时将被初始化为该功能。没有共同参数的不同组G代码可以放在同一程序段中而且与顺序无关，例如G90、G17可与G01放在同一程序段，但G24、G68、G51等不能与G01放在同一程序段。准备功能G代码二、有关单位的设定 尺寸单位选择G20G21G22格式：G20G21G22说明：G20英制输入制式，inchG21公制输入制式,mmG22脉冲当量输入制式,脉冲当量G20、G21、G22为模态功能可相互注销,G21为缺省值 进给速度单位的设定G94G95格式：G94[F_]G95[F_]说明：G94每分钟进给量G95每转进给量G94G95为模态功能可相互注销G94为缺省值准备功能G代码三、有关坐标系和坐标的指令 绝对值编程G90与相对值编程G91格式：G90G91说明：G90绝对值编程，终点坐标值是相对于编程原点的绝对坐标；G91相对值编程，终点坐标值是相对于本次运动起点的增量值，该值等于沿轴移动的距离。G90G91为模态功能可相互注销，G90为缺省值。 工件坐标系设定G92 格式：G92X_Y_Z_A_ 说明：刀具当前位置在工件坐标系中的坐标。 G92指令通过设定刀具起点（对刀点）与坐标系原点的相对位置建立工件坐标系，工件坐标系一旦建立绝对值编程时的指令值就是在此坐标系中的坐标值。在程序中写入G92可以建立新的工件坐标系。 G92只建立工件坐标系刀具并不产生运动建立工件坐标系转移原点G92X90Y100准备功能G代码 工件坐标系选择G54~G59格式：G54G55 说明 G54原点 坐标平面G17,G18,G19指令：G17、G18、G19分别表示规定的操作在XY,ZX,YZ坐标平面内 准备功能G代码 四.与控制方式有关的指令 　1。G00快速点定位 编程格式：G00XaYbZc；　　功能：指令刀具从当前点，以数控系统预先调定的快进速度，快速移动到程序段所指令的下一个定位点（a、b、c)。　　注意：①G00的运动轨迹不一定是直线，若不注意则容易干涉。②该指令不用指定运行速度。　 2.G01指令——直线插补指令　　　编程格式：G01XaYbZcFf；　　功能：指令多坐标（2、3坐标）以联动的方式，按程序段中规定的合成进给速度f，使刀具相对于工件按直线方式，由当前位置移动到程序段中规定的位置（a、b、c）。当前位置是直线的起点，为已知点，而程序段中指定的坐标值即为终点坐标准备功能G代码 3.G02,G03指令——圆弧插补指令　　　编程格式：G17G02(G03)XaYbRr(IiJj)Ff；　　　　　　　G18G02(G03)XaZcRr(IiKk)Ff；　　　　　　　G19G02(G03)YbZcRr(JjKk)Ff；　　G02：顺时针圆弧插补，G03：逆时针圆弧插补。　　顺、逆方向判别规则：沿垂直于圆弧所在平面的坐标轴的负方向观察，来判别圆弧的顺、逆时针方向。 圆心的位置通常有以下几种方法准备功能G代码 由圆心指向起点的向量在X,Y,Z轴上的分量用I,J,K表示 由起点指向圆心的向量在X,Y,Z轴上的分量用I,J,K表示 R表示法：用半径R带有符号的数值来表示：　　θAB≤180o：R≥0～R＝100；　　　　θ'BA＞180o：R＜0～R＝-100； 具体采用哪种方法，视具体的数控系统而定。　　　G00,G01,G02,G03是同组续效指令，缺省值G01。　本段终点若与上一段终点位置相同，即起点与终点最终没有相对位移，则可省略不写准备功能G代码 G40G41G42指令——刀具半径补偿指令　　　编程格式：G01(G02、G03)G41D__X__Y__；左刀补，沿加工方向看刀具在左边　　　　　　　G01(G02、G03)G42D__X__Y__；右刀补，沿加工方向看刀具在右边　　　　　　　G01(G02、G03)G40X__Y__；　刀具半径补偿注销   其中：D——偏置值寄存器选用指令，一般在数控系统中有多个这样的寄存器，如D00～D99。　　功能：编程时假定的理想刀具半径与实际使用的刀具半径之差作为偏置设定在偏置存储器D01～D99中。在实际使用的刀具选定后，将其与编程刀具半径的差值事先在偏置寄存器中设定，就可以实现用实际选定的刀具进行正确的加工，而不必对加工程序进行修改。使用这组指令，一方面可使得编程人员在编程中不必精确指定刀具半径，另一方面在加工过程中即使刀具失效而换刀或因刀具磨损使刀具半径变小，都不必修改程序，只需重新设定刀具偏置参数即可，因而方便了编程，简化了编程。这组指令是同组模态指令，缺省值是G40。准备功能G代码 G40、G44、G43指令——刀具长度补偿指令　编程格式：G01G43D__Z__；刀具长度正补偿　　　　　　　G01G44D__Z__；刀具长度负补偿　　　　　　　G01G40Z__；　刀具长度注销　　功能：编程时假定的理想刀具长度与实际使用的刀具长度之差作为偏置设定在偏置存储器D01～D99中。～D99中。在实际使用的刀具选定后，将其与编程刀具长度的差值事先在偏置寄存器中设定，就可以实现用实际选定的刀具进行正确的加工，而不必对加工程序进行修改。这组指令是同，缺省值是G40准备功能G代码 五。其它指令 G04——暂停指令　　　编程格式：G04X____或G04F____　　其中：X,F其后的数值表示暂停时间（ms），或是刀具、工件的转数，视具体数控系统而定。　　功能：可使刀具作短时的无进给运动　　用途：　　用于车削环槽、锪平面、钻孔等光整加工；　　用作时间匹配，对于那些动作较长的外部，或者为了使某一操作有足够的时间可靠的完成，可在程序中插入该指令。 G80、G81～G89——固定循环指令准备功能G代码 功能：在用NC机床上加工零件，一些典型加工工序，如钻孔、攻丝、深孔钻削、切螺纹等所完成的动作循环十分典型，将这些动作预先编好程序并存储在存储器中，并用相应的代码来指令。固定循环中的G代码所指令的动作程序，要比一般G代码所指令的动作要得多，因此使用固定循环功能，可以大大简化程序编制。具体指令的含义如下：　G80——取消固定循环　　G81——钻孔、中心孔　G82——扩孔　　　　　　G83——深孔　G84——攻丝　　　　　　G85～G89——镗孔　　　这组指令是同组模态指令，缺省值是G80准备功能G代码自动编程 一般认为，手工编程仅适用于3轴联动以下加工程序的编制，3轴联动（含3轴）以上的加工程序必须采用自动编程。据有关资料介绍，一般手工编程时间与加工时间之比平均为30:1，在数控机床不能开动的原因中，有20～30%是由于等待编程。 现在广泛使用的自动编程方式是交互式图形自动编程。 　  自动编程 一.自动编程的基本工作原理　　　　交互式图形自动编程系统采用图形输入方式，通过激活屏幕上的相应菜单，利用系统提供的图形生成和编辑功能，将零件的几何图形绘制到计算机上，完成零件造型。同时以人机交互方式指定要加工的零件部位，加工方式和加工方向，输入相应的加工工艺参数，通过软件系统的处理自动生成刀具路径文件，并动态显示刀具运动的加工轨迹，最终生成适合指定数控系统的数控加工程序。并通过通讯接口，把数控加工程序送给机床数控系统完成加工。这种编程系统具有交互性好，直观性强，运行速度快，便于修改和检查，使用方便，容易掌握等特点。因此交互式图形自动编程软件已成为国内外流行的CAD/CAM软件所普遍采用的数控编程方法。在交互式图形自动编程系统中，需要输入二种数据以产生数控加工程序：零件几何模型数据和切削加工工艺数据。交互式图形自动编程系统实现了从图样－模型－数控编程和加工的一体化，它的三个主要处理过程是：零件几何造型、生成刀具路径文件、生成零件加工程序。自动编程 零件几何造型　 　　交互式图形自动编程系统（CAD/CAM），可通过三种方法获取和建立零件几何模型：　软件本身提供的CAD设计模块，其他CAD/CAM系统生成的图形，通过标准图形转换接口（例如STEP，DXFIGES，STL，DWG，PARASLD，CADL，NFL等），转换成本软件系统的图形格式。　三坐标测量机数据或三维多层扫描数据。自动编程 生成刀具路径　 在完成了零件的几何造型以后，交互式图形自动编程系统第二步要完成的是产生刀具路径。其基本过程为：　首先确定加工类型（轮廓、点位、挖槽或曲面加工），用光标选择加工部位，选择走刀路线或切削方式。　选取或输入刀具类型、刀号、刀具直径、刀具补偿号、加工裕留量、进给速度、主轴转速、退刀安全高度、粗精切削次数及余量、刀具半径长度补偿状况、进退刀延伸线值等加工所需的全　全部工艺切削参数。　软件系统根据这些零件几何模型数据和切削加工工艺数据，经过分析、计算、处理，生成刀具运动轨迹数据，即刀位文件CLF(CutLocationFile),并动态显示刀具运动的加工轨迹。刀位　位文件与采用哪一种特定的数控机床无关，是一个中性文件，因此通常称产生刀具路径的过程为前置处理。自动编程 后置处理　 　　后置处理的目的是生成针对某一特定数控系统的数控加工程序。由于各种机床使用的数控系统各不相同，例如有FANUC,SIEMENS,AB,GE等系统，每一种数控系统所规定的代码及格式不尽相同，为此，自动编程软件系统通常提供多种专用的或通用的后置处理文件，这些后置处理文件的作用是将已生成的刀位文件转变成合适的数控加工程序。早期的后置处理文件是不开放的，使用者无法修改。目前绝大多数优秀的CAD/CAM软件提供开放式的通用后置处理文件。使用者可以根据自己的需要打开文件，按照希望输出的数控加工程序格式，修改文件中相关的内容。这种通用后置处理文件，只要稍加修改，就能满足多种数控系统的要求。自动编程 模拟和通讯　系统在生成了刀位文件后模拟显示刀具运动的加工轨迹是非常必要和直观的，它可以检查编程过程中可能的错误。通常自动编程系统提供了一些模拟方法，下面简要介绍线架模拟和实体模拟基本过程：　　线架模拟中可以设置的参数有：①以步进方式一步步模拟或自动连续模拟；步进方式中按设定的步进增量值方式运动或按端点方式运动；②运动中每一步保留刀具显示的静态模拟或不保留刀具显示的动态模拟；③刀具旋转；④模拟控制器刀具补偿；⑤模拟旋转轴；⑥换刀时刷新刀具路径；⑦刀具轨迹涂色；⑧显示刀具和夹具等。　　实体模拟可以设置的参数有：①模拟实体加工过程或仅显示最终加工零件实体；②零件毛坯定义；③视角设置；④光源设置；⑤步长设置；⑥显示加工被除去的体积；⑦显示加工时间；⑧暂停模拟设置；⑨透视设置等。　　通常自动编程系统还会提供计算机与数控机床之间数控加工程序的通讯传输。通过RS232通讯接口，可以实现计算机与数控机床之间NC程序的双向传输（接受，发送和终端模拟），可以设置NC程序格式（ASCⅡ,EIA,BIN）,通讯连接口（COM1,COM2），传输速度（波特率），奇偶校验，数据位数，停止位数及发送延时参数等有关的通讯参数。自动编程 国内外典型CAM软件介绍　　1.Pro/Engineer软件　　Pro/Engineer软件是美国PTC公司于1988年推出的产品,它是一种最典型的基于参数化(parametric)实体造型的软件。可工作在工作站和Unix操作环境下，也可以在微机的Windows环境下运行。Pro/Engineer包含了从产品的概念设计，详细设计，工程图，工程分析，模具，直至　数控加工的产品开发过程。　Pro/EngineerCAD功能　　具有简单零件设计，装配设计，设计文档（绘图）和复杂曲面的造型等功能。具有从产品模　型生成模具模型的所有功能。可直接从Pro/E实体模型生成全关联的工程视图，包括尺寸标注，　公差，注释等。还提供三坐标测量仪的软件接口，可将扫描数据拟合成曲面，完成曲面光顺和修改，提供图形标准数据库交换接口，包括IGES、SET、VDA、CGM、SLA等。还提供Pro/E与CATIA软件的图形直接交换接口。　Pro/EngineerCAM功能提供车加工，2～5轴铣加工、电火花线切割，激光切割等功能。加工模块能自动识别工件毛　坯和成品的特征。当特征发生修改时，系统能自动修改加工轨迹。自动编程 UGNX软件　　UGNX软件是美国UnigraphicsSolutions公司的CAD/CAM/CAE产品。其核心parasolid提供强大的实体建模功能和无缝数据转换能力。UGNX提供用户一个灵活的复合建模，包括实体建模，曲面　建模，线框建模和基于特征的参数建模。UGII覆盖制造全过程，融合了工业界丰富的产品加工　经验，为用户提供了一个功能强劲的、实用的、柔性的CAM软件系统。UGNX可以运行在工作站和　微机，UGNX或Windows操作环境下。　UGNX的CAD功能　　　　提供实体建模、自由曲面建模等造型手段，提供装配建模、标准件库建模等环境。可建立和编辑各种标准的设计特征，例如孔，槽，型腔，凸台，导角和导圆等。能从实体模型生成完全相全相关的二维工程图。提供IGES,STEP等标准图形接口。还提供大量的直接转接器，如与CATIA，CADDS，I-DEAS，AutoCAD等CAD/CAM系统的直接高效地数据转换。具有有限元分析、机构分析模块，能对二维、三维机构进行复杂的运动学分析和设计仿真。自动编程 UGNX的CAM功能　　提供2～4轴车加工，具有粗车，多次走刀，精车，车沟槽，车螺纹和中心钻孔等功能。2～5轴或更高铣加工，型芯和型腔铣削。提供粗切单个或多个型腔，沿任意形状切去大量毛胚材料以及可加工出型芯的全部功能。对加工模具和冷冲模特别有用，支持线切割加工等。　　　  它还具有固定轴铣削功能、Cut清根切削功能、可变轴铣削功能、顺序铣切削功能、、切削　仿真(VERICUT)功能、EDM线切削功能、机床仿真功能（包含了整个加工环境、机床、刀具、夹具和工件，对数控加工程序进行仿真，检查相互间的碰撞和干涉情况）等。它还提供非均匀B样条轨迹生成器。可从NC处理器中直接生成基于NURBS的刀具轨迹数据。直接从UG的实体模型中产生新的刀具轨迹，其加工程序可比原来程序减少50%～70%，特别适用于高速加工。 除上述模块以外，UG还提供注塑分析、钣金设计、排样和制造、管路、快速成型转换等。自动编程 MasterCAM软件　　 MasterCAM是美国CNC公司开发的一套适用于机械设计、制造的运行在PC平台上的3DCAD/CAM交互式图形集成系统。它可以完成产品的设计和各种类型数控机床的自动编程，包括数控铣床（35～5轴）、车床（可带C轴）、线切割机（4轴）、激光切割机、加工中心等的编程加工。　　 产品零件的造型可以由系统本身的CAD模块来建立模型，也可通过三坐标测量仪测得的数据建　模，系统提供的DXF、IGES、CADL、VDA、STL，PARASLD等标准图形接口，可实现与其他CAD系统　的双向图形传输，也可通过专用DWG图形接口与AutoCAD进行图形传输。　　 系统具有很强的加工能力，可实现多曲面连续加工、毛坯粗加工、刀具干涉检查与消除、实　体加工模拟、DNC连续加工以及开放式的后置处理功能。自动编程 “CAXA制造工程师”软件　　“CAXA制造工程师”软件是由北京北航海尔软件有限公司开发的全中文CAD/CAM软件。　CAXA的CAD功能：　　提供线框造型、曲面造型方法来生成3D图形。采用NURBS非均匀B样条造型技术，能更精确的描述零件形体。有多种方法来构建复杂曲面。包括扫描、放样、拉伸、导动、等距、边界网格等对曲面的编辑方法有：任意裁剪、过度、拉伸、变形、相交、拼接等。可生成真实感图形。具有DXF和IGES图形数据交换接口。自动编程 CAXA的CAM功能　　支持车加工，具有轮廓粗车、精切、切槽、钻中心孔、车螺纹功能。可以用参数修改功能对轨迹的各种参数进行修改，以生成新的加工轨迹；支持线切割加工，具有快、慢走丝切割功能，可输出3B或G代码的后置格式；2～5轴铣加工，提供轮廓，区域，3轴和4～5轴加工功能。区域加工允许区域内有任意形状和数量的岛。可分别指定区域边界和岛的拔模斜度，自动进行分层加工针对叶轮、叶片类零件提供4～5轴加工功能。可以利用刀具侧刃和端刃加工整体叶轮和大型叶片，还支持带有锥度的刀具进行加工，可任意控制刀轴方向。此外还支持钻加工。　　系统还提供丰富的工艺控制参数，多种加工方式（粗加工、参数线加工、限制线加工、复　杂曲线加工、曲面区域加工、曲面轮廓加工）、刀具干涉检查、真实感仿真功能模拟加工、数控代码反读、后置处理功能。自动编程自动编程自动编程自动编程数控机床与编程技术