【正文】 另外也介紹了加工中心的裝夾定位。對(duì)刀點(diǎn)可選擇在零件的某點(diǎn)，如零件的定位孔中心，也可以選擇零件外某點(diǎn)，但必須與零件的定位基準(zhǔn)有一定得坐標(biāo)尺寸的關(guān)系，所示對(duì)刀點(diǎn)即使程序的起點(diǎn)，也可以是程序的終點(diǎn)。編程時(shí)首先應(yīng)選取好的對(duì)刀的位置。對(duì)刀點(diǎn)是數(shù)控加工時(shí)刀具相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)。刀位點(diǎn)是刀具上的一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，刀位點(diǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的軌跡就是上述介紹的加工路線。但許多數(shù)控機(jī)床參考點(diǎn)坐標(biāo)值設(shè)置為零，此時(shí)機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)也就是機(jī)床的參考點(diǎn)，機(jī)床坐標(biāo)系中的絕對(duì)坐標(biāo)值均顯示為負(fù)值 。機(jī)床參考點(diǎn)已由機(jī)床制造商測(cè)定后輸入數(shù)控系統(tǒng)，并記錄在機(jī)床說明書中，用戶不得改變。表明機(jī)床坐標(biāo)系自動(dòng)建立?；亓悴僮饔址Q為返回參考點(diǎn)操作。機(jī)床參考點(diǎn)對(duì)機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)是一個(gè)已知定值。（2）在成批生產(chǎn)時(shí)才考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。2．夾具的選擇數(shù)控加工的特點(diǎn)對(duì)夾具提出了兩個(gè)基本要求：一是保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對(duì)固定；二是要能協(xié)調(diào)零件與機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系。（2）盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后就能加工出全部待加工表面。 4. 切削深度與進(jìn)刀量進(jìn)行切削1．工件安裝的基本原則在數(shù)控機(jī)床上工件安裝的原則與普通機(jī)床相同，也要合理地選擇定位基準(zhǔn)和夾緊方案。刀具使用時(shí)間(壽命)要求長(zhǎng)，則應(yīng)采用較低的切削速度。工件材料硬度高低會(huì)影響刀具切削速度，同一刀具加工硬材料時(shí)切削速度應(yīng)降低，而加工較軟材料時(shí)，切削速度可以提高。高速鋼刀具耐高溫切削速度不到，碳化物刀具耐高溫切削速度可達(dá)以上，陶瓷刀具的耐高溫切削速度可高達(dá)。決定切削速度的因素很多，概括起來有： 1. 刀具材料。 切削速度快慢直接影響切削效率。影響切削條件的因素有：機(jī)床、工具、刀具及工件的剛性；切削速度、切削深度、切削進(jìn)給率；工件精度及表面粗糙度；刀具預(yù)期壽命及最大生產(chǎn)率；切削液的種類、冷卻方式；工件材料的硬度及熱處理狀況；工件數(shù)量；機(jī)床的壽命。 1）對(duì)大余量毛坯進(jìn)行階梯切削時(shí)的加工路線 2）分層切削時(shí)刀具的終止位置 確定切削用量與進(jìn)給量 在編程時(shí)，編程人員必須確定每道工序的切削用量。如必須用數(shù)控車床加工時(shí)，則要注意程序的靈活安排。這些都有賴于編程者實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn)的不斷積累與學(xué)習(xí)。上述原則并不是一成不變的，對(duì)于某些特殊情況，則需要采取靈活可變的方案。 在保證加工質(zhì)量的前提下，使加工程序具有最短的走刀路線，不僅可以節(jié)省整個(gè)加工過程的執(zhí)行時(shí)間，還能減少一些不必要的刀具消耗及機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)滑動(dòng)部件的磨損等。 (4) 走刀路線最短 確定走刀路線的工作重點(diǎn)，主要用于確定粗加工及空行程的走刀路線，因精加工切削過程的走刀路線基本上都是沿其零件輪廓順序進(jìn)行的。 (3) 先內(nèi)后外 對(duì)既要加工內(nèi)表面(內(nèi)型、腔)，又要加工外表面的零件，在制定其加工方案時(shí)，通常應(yīng)安排先加工內(nèi)型和內(nèi)腔，后加工外表面。在一般情況下，特別是在粗加工時(shí)，通常安排離對(duì)刀點(diǎn)近的部位先加工，離對(duì)刀點(diǎn)遠(yuǎn)的部位后加工，以便縮短刀具移動(dòng)距離，減少空行程時(shí)間。這時(shí)，加工刀具的進(jìn)退刀位置要考慮妥當(dāng)，盡量不要在連續(xù)的輪廓中安排切 和切出或換刀及停頓，以免因切削力突然變化而造成彈性變形，致使光滑連接輪廓上產(chǎn)生表面劃傷、形狀突變或滯留刀痕等疵病。其中，安排半精加工的目的是，當(dāng)粗加工后所留余量的均勻性滿足不了精加工要求時(shí)，則可安排半精加工作為過渡性工序，以便使精加工余量小而均勻。 (1) 先粗后精 為了提高生產(chǎn)效率并保證零件的精加工質(zhì)量，在切削加工時(shí)，應(yīng)先安排粗加工工序，在較短的時(shí)間內(nèi)，將精加工前大量的加工余量(如圖34中的虛線內(nèi)所示部分)去掉，同時(shí)盡量滿足精加工的余量均勻性要求。只有 樣，才能使所制定加工方案合理，從而達(dá)到質(zhì)量?jī)?yōu)、效率高和成本低的目的。 加工方案又稱工藝方案，數(shù)控機(jī)床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路線等內(nèi)容。例如：對(duì)于一些位置精度要求較高的各孔加工時(shí)，應(yīng)特別關(guān)注各孔加工順序的安排，若安排不當(dāng)， 就有可能把坐標(biāo)軸的反向間隙帶入行程中，會(huì)直接影響各孔之間的位置精度。7．同向行程為提高數(shù)控機(jī)床的定位精度，刀具應(yīng)盡量采用同向( 或單向) 趨近定位點(diǎn)和加工點(diǎn)的方法，以減少機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)( 如絲桿間隙)對(duì)定位精度的影響。由于零件、刀具、機(jī)床這一工藝系統(tǒng)在加工過程中暫時(shí)處于動(dòng)態(tài)平衡彈性變形狀態(tài)下, 若忽然進(jìn)給停頓, 切削力會(huì)明顯減小，就會(huì)失去原工藝系統(tǒng)的平衡，使刀具在停頓處留下劃痕( 或凹痕) 。對(duì)于一些不重要的部位，盡可能使用同一把刀具完成同一個(gè)工位的多道工序加工。當(dāng)一把刀具完成加工的所有部位后，盡可能為下道工序作些預(yù)加工。5．減少換刀在數(shù)控加工中，應(yīng)盡可能按刀具進(jìn)入加工位置的順序集中刀具，即在不影響加工精度的前提下，減少換刀次數(shù)，減少空行程，節(jié)省輔助時(shí)間。因?yàn)殂娤鲿r(shí)切削力較大,零件易變形，待其恢復(fù)變形后再鏜孔，有利于保證孔的加工精度。4．先面后孔通常，可按零件加工部位劃分工序，一般先加工簡(jiǎn)單的幾何形狀，后加工復(fù)雜的幾何形狀；先加工精度較低的部位,后加工精度要求較高的部位；先加工平面，后加工孔。根據(jù)零件特征，盡可能減少裝夾次數(shù)。3．一次定位對(duì)于一些在加工中易因重復(fù)定位而產(chǎn)生誤差的零件，應(yīng)采用一次定位的方式按順序進(jìn)行換刀作業(yè)。精銑時(shí)應(yīng)盡量采用順銑方式，以保證零件表面質(zhì)量。尤其是對(duì)于精度要求較高的加工表面，在粗、 精加工工序之間，零件最好擱置一段時(shí)間，使粗加工后零件的變形得到較為充分的恢復(fù)，再進(jìn)行精加工， 這樣有利于提高加工精度。而對(duì)于某一加工表面,則應(yīng)按粗加工、半精加工、精加工順序完成。粗精分開若零件(單件) 的全部表面均由數(shù)控機(jī)床加工，工序的劃分一般按先粗加工，后半加工，最后精加工，依次分開進(jìn)行；即粗加工全部完成之后再進(jìn)行半精加工、 精加工。同時(shí)不能影響加工精度，先短后精 。在確定加工路線時(shí)，應(yīng)綜合考慮最短加工路線和保證加工精度兩者的關(guān)系。 1．工序劃分的原則與加工路線為了充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的優(yōu)勢(shì),提高生產(chǎn)效率和保證加工質(zhì)量，數(shù)控加工編程中應(yīng)遵循工序最大限度集中的原則，即零件在一次裝夾中力求完成本臺(tái)數(shù)控機(jī)床所能加工的全部表面。即刀具從對(duì)刀點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)起，直至結(jié)束加工程序所經(jīng)過的路徑，包括切削加工的路徑及刀具引入、返回等非切削空行程。由于各種機(jī)床使用的控制系統(tǒng)不同，所用的數(shù)控加工程序其指令代碼及格式也有所不同。軟件將自動(dòng)從圖形文件中提取編程所需的信息，進(jìn)行分析判斷、計(jì)算節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換為刀具位置數(shù)據(jù)，存入到指定的刀位文件中或直接進(jìn)行后置處理，生成數(shù)控加工程序，同時(shí)在屏幕上顯示出刀具軌跡圖形。(2) 刀具路徑的產(chǎn)生刀具軌跡的生成是面向屏幕上的圖形交互進(jìn)行的。1．自動(dòng)編程系統(tǒng)組成：數(shù)控語言、編譯程序(系統(tǒng)軟件）和通用計(jì)算機(jī)等三部分。4. 驗(yàn)證刀具軌跡；5. 數(shù)控程序制作；后置處理，針對(duì)使用的數(shù)控機(jī)床生成加工程序代碼內(nèi)容。自動(dòng)變成可以自動(dòng)生成刀位數(shù)據(jù)文件、刀具清單、操作報(bào)告、中間模型和機(jī)床控制文件。它是數(shù)控系統(tǒng)的一項(xiàng)重要功能，對(duì)數(shù)控機(jī)床的維修具有重要作用。當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，系統(tǒng)即出現(xiàn)報(bào)警，并有相應(yīng)報(bào)警信息出現(xiàn)。9. 自診斷功能。否則，只有將程序分成幾部分分別執(zhí)行，這種方法既操作繁瑣，又影響生產(chǎn)效率。數(shù)控銑床按照標(biāo)準(zhǔn)配置提供的程序存儲(chǔ)空間一般都比較小，尤其是中、低檔的數(shù)控銑床，大概在幾十K至幾百K之間。 8. 數(shù)據(jù)輸入/輸出及DNC功能數(shù)控銑床一般通過RS232C接口進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入及輸出，包括加工程序和機(jī)床參數(shù)等，可以在機(jī)床與機(jī)床之間、機(jī)床與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行(一般也叫做脫線編程)，以減少編程占機(jī)時(shí)間。數(shù)控銑床一般還有縮放功能，對(duì)于完全相似的輪廓也可以通過調(diào)用子程序的方法完成加工。 6. 鏡像加工功能鏡像加工也稱為軸對(duì)稱加工。對(duì)于大小不等的同類幾何形狀(圓、矩形、三角形、平行四邊形等)，也可以用參數(shù)方式編制出加工各種幾何形狀的子程序，在加工中按需要調(diào)用，并對(duì)子程序中設(shè)定的參數(shù)隨時(shí)賦值，就可以加工出大小不同或形狀不同的工件輪廓及孔徑、孔深不同的孔，這種程序也叫做宏程序。特別是在加工許多相同的孔時(shí)，應(yīng)用固定循環(huán)功能可以大大簡(jiǎn)化程序。 5. 固定循環(huán)功能利用數(shù)控銑床對(duì)孔進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸、锪和鏜加工時(shí)，加工的基本動(dòng)作是：刀具中心無切削快速到達(dá)孔位中心—慢速切削進(jìn)給—快速退回。此外，通過改變刀具半徑補(bǔ)償值的正、負(fù)號(hào)，還可以用同一加工程序加工某些需要相互配合的工件(如相互配合的凹凸模等)。3. 刀具半徑自動(dòng)補(bǔ)償功能使用這一功能，在編程時(shí)可以很方便地按工件實(shí)際輪廓形狀和尺寸進(jìn)行編程計(jì)算，而加工中可以使刀具中心自動(dòng)偏離工件輪廓一個(gè)刀具半徑，從而加工出符合要求的輪廓表面。2. 孔加工及螺紋加工可以采用孔加工刀具進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸、锪、鏜削等加工；也可以采用銑刀銑削不同尺寸的孔。 加工中心功能特點(diǎn)1. 銑削加工數(shù)控銑床一般應(yīng)具有三坐標(biāo)以上的聯(lián)動(dòng)功能，能夠進(jìn)行直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)，自動(dòng)控制旋轉(zhuǎn)的銑刀相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)進(jìn)行銑削加工。對(duì)加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起著保障作用。5．輔助裝置包括潤(rùn)滑、冷卻、排屑、防護(hù)、液壓、氣動(dòng)和檢測(cè)系統(tǒng)等部分。4．自動(dòng)換刀系統(tǒng)換刀系統(tǒng)主要由刀庫、機(jī)械手等部件組成。3．?dāng)?shù)控系統(tǒng)加工中心的數(shù)控系統(tǒng)由CNC裝置、可編程控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及面板操作系統(tǒng)組成，它是執(zhí)行順序控制動(dòng)作和加工過程的控制中心。2．主軸部件主軸部件有主軸箱、主軸電動(dòng)機(jī)、主軸和主軸軸承等零部件組成。這三部分不僅要承受加工中心的靜載荷，還要承受切削加工時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)載荷。加工中心是高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品，工件裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同工序自動(dòng)選擇、更換刀具、自動(dòng)對(duì)刀、自動(dòng)改變主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量等，可連續(xù)完成鉆、鏜、銑、鉸、攻絲等多種工序，因而大大減少了工件裝夾時(shí)間、測(cè)量和機(jī)床調(diào)整等輔助工序時(shí)間，對(duì)加工形狀比較復(fù)雜，精度要求較高，品種更換頻繁的具有良好的經(jīng)濟(jì)效果。第2章 加工中心自動(dòng)編程及加工工藝 加工中心的定義加工中心，簡(jiǎn)稱CNC，是由機(jī)械設(shè)備與數(shù)控系統(tǒng)組成的使用于加工復(fù)雜形狀工件的高效率自動(dòng)化機(jī)床?；谝陨涎芯浚岢隽嗽贑AXA環(huán)境下，通過利用加工中心，研究復(fù)雜曲面數(shù)控加工技術(shù)研究的設(shè)想。(5)在FANUC 21i MB系統(tǒng)數(shù)控加工中心（喬福VMC 1300HD）上，通過加工具體曲面零件驗(yàn)證加工技術(shù)的可行性和科學(xué)性。(3) 研究了基于CAXA制造工程師環(huán)境下，加工中心粗、精加工復(fù)雜曲面時(shí)加工方法的選擇問題。本課題研究的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:(1) 研究了數(shù)控編程技術(shù)的發(fā)展、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)以及我國(guó)數(shù)控技術(shù)發(fā)展的基本評(píng)價(jià)。同時(shí)，通過自動(dòng)編程更好地滿足加工零件對(duì)程序的要求，提高加工質(zhì)量。總之，依靠傳統(tǒng)的加工方式對(duì)自由曲面的加工不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)條件下高效、高產(chǎn)以及高質(zhì)量的要求。(7) 品質(zhì)一流的刀具軌跡和加工質(zhì)量CAXA制造工程師中加工路徑的優(yōu)化處理使刀具軌跡更加光滑、流暢、均勻、合理,保證了工件表面的加工質(zhì)量。(5) 豐富的數(shù)據(jù)接口CAXA制造工程師是一個(gè)開放的CAD/CAM工具,提供了豐富的數(shù)據(jù)接口,保證了能與世界流行的CAD軟件進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換。(3) 卓越的工藝性與“知識(shí)加工”CAXA制造工程師可將某類零件的加工步驟、使用的刀具、工藝參數(shù)等加工條件保存為規(guī)范化的模板，形成標(biāo)準(zhǔn)的工藝知識(shí)庫。2. CAM制造工程師的功能(1) 實(shí)體與曲面完美結(jié)合CAXA制造工程師提供了特征實(shí)體造型技術(shù)，可用特征術(shù)語來描述設(shè)計(jì)信息，簡(jiǎn)便而準(zhǔn)確；提供了從線框到曲面的豐富的建模手段，具有強(qiáng)大的NURBS自由曲面造型功能；具有靈活的曲面實(shí)體造型功能，使曲面融入實(shí)體中，形成統(tǒng)一的曲面實(shí)體復(fù)合造型。CAXA制造工程師具有三維輪廓造型、刀具設(shè)置、機(jī)床設(shè)置、后置處理、生成程序、刀軌生成、后置處理等功能,使用方便、可靠。(2) CAD/CAM 的組成完善的CAD/CAM系統(tǒng)一般包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工程分析、工藝過程規(guī)劃、數(shù)控編程、工程數(shù)據(jù)庫以及系統(tǒng)接口等幾個(gè)部分。CAM即計(jì)算機(jī)輔助制造，CAM技術(shù)主要是圍繞著數(shù)控編程技術(shù)開始發(fā)展的。 CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展概況目前，CAD/CAM技術(shù)已經(jīng)在許多領(lǐng)域中得到應(yīng)用，它不僅促使了生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變，同時(shí)也促進(jìn)了市場(chǎng)的發(fā)展，是當(dāng)今世界發(fā)展最快的技術(shù)之一。（2）我國(guó)數(shù)控技術(shù)面臨的主要問題盡管我國(guó)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過幾代人的不斷努力取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，但是國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)與國(guó)外數(shù)控系統(tǒng)相比，仍然存在著很大的差距。在國(guó)家的“八五”的后期和“九五”期間，即實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的研究，進(jìn)入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)階段。在此階段，由于改革開放和國(guó)家的重視，以及研究開發(fā)環(huán)境和國(guó)際環(huán)境的改善，我國(guó)數(shù)控技術(shù)的研究、 發(fā)以及在產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，初步建立起國(guó)產(chǎn)化體系。從1958年到1979年，由于國(guó)外的技術(shù)封鎖和我國(guó)的基礎(chǔ)條件的限制，數(shù)控技術(shù)發(fā)展較為緩慢。(4)重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢(shì)。開放式是指數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上，而向機(jī)床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對(duì)象(數(shù)控功能)，形成系列化，并實(shí)現(xiàn)滿足對(duì)特定用戶需求的不同產(chǎn)品。(2) 5軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展采用5軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來看，其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面:(1) 高速、高精加工技術(shù)及裝備效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。當(dāng)今，大力發(fā)展以技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國(guó)家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途徑。計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù),是集傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、電工電子控制技術(shù)、傳感與檢測(cè)技術(shù)和信息處理技術(shù)等技術(shù)于一體的綜合技術(shù)，是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)。到了 80 年代，在 CAD/CAM 體化概念的基礎(chǔ)上，逐步形成了計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)及并行工程(CE)的概念。自動(dòng)編程的產(chǎn)生使復(fù)雜曲面的數(shù)控加工成為現(xiàn)實(shí)。本文介紹使用CAXA制造工程師軟件對(duì)復(fù)雜曲面零件進(jìn)行自動(dòng)編程，使用VERICUT軟件對(duì)生成程序進(jìn)行仿真加工的過程，實(shí)踐表明具有加工效率高、精度高和成本低等優(yōu)點(diǎn)。常用的自動(dòng)編程軟件有 UG、Pro/ENGINEER、Catia