数控加工实践报告地方法.docx
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数控加工实践报告地方法
数控加工实践报告
学院:
机械学院
专业:
机械设计制造及其自动化
班级:
2012级10班
姓名:
喻郁淋
学号:
20122441
指导教师:
刘英
目录
一.数控综合实践的目的2
二.数控综合实践的内容2
1.MDT零件三维实体建模2
2.CAM零件数控加工工艺7
3.快速原型制造软件仿真14
4.零件MasterCAM加工过程19
三、论文21
1.前言21
2.后置处理原理21
3.后置处理系统设定的前提条件22
4.后置处理的主要任务22
5.MasterCAM的后置处理技术22
6.结束语23
参考文献23
一.数控综合实践的目的
1.熟悉三维建模(MDT);
2.了解CAD/CAM及数控加工的基本原理和方法;
3.了解快速原型制造的基本原理及方法;
4.熟悉网络化设计与制造的基本思想及方法;
5.掌握零件从CAD、CAM到数控加工的完整过程及零件从CAD建模到快速制造出原型零件的全过程。
二.数控综合实践的内容
1.MDT零件三维实体建模
1.1MDT的工作环境
零件、部件环境:
当用户启动MDT时,系统会首先进入该工作环境,用户也可以通过执行“文件(File)→新部件文件(New)”命令进入零件、部件环境。
在此环境下可以进行多个零件的装配。
单一零件环境:
一般新零件建模时,都要在单一零件环境下设计,此时只需选择“新零件文件(New Part File)”,就能开始创建一个零件。
1.2轮四槽座的实体造型
建模时应注意以下几点:
①毛坯尺寸为110mm×80mm×40mm;
②工件顶面中心点为坐标原点(X0,Y0,Y0);
③数控加工时只提供Φ10端铣刀和R3球头铣刀;
④工件高度小于30mm;
⑤工件尺寸不应超出毛坯范围;
⑥孔或槽的尺寸应大于10mm;
⑦曲率半径应大于3mm。
零件分析:
零件四槽槽座主要由三部分组成。
考虑到毛坯尺寸为110mm×80mm×40mm,以及孔的尺寸应大于10mm,故选取通孔直径均为10mm,同时考虑到工件高度小于30mm,选取整体高度25mm,边长为80mm的长方体。
1.3具体步骤如下:
1)建立工作平面:
2)设定草图平面及创建绘图窗口
3)在草图平面上绘制边长80mm正方形,采用拉伸特征,输入25mm作为拉伸距离,得到如下所示图形:
4)选取圆柱上表面作为工作平面,绘制边长为20mm的正方形,将正方形反向拉伸切削15mm后得到如下图形:
5)选取上表面为工作平面,绘制半径为5mm的圆形,选择拉伸的操作方式为切削,得到通孔,如下图所示:
6)再次选取上表面为工作平面,绘制半径为6mm的圆,并且进行切削拉伸,得到如下图形:
7)然后对三个边进行倒角,圆角半径为3mm,得到如下图形:
8)采用阵列命令得到如下图形:
9)选取上表面为工作平面,绘制20*15mm矩形,绘制半径为10mm半圆,并采取拉伸切削命令得到下图:
10)然后进行阵列得到下图:
11)然后选取上表面为工作平面,绘制半径5mm圆,以及半径6mm圆,切削拉伸,得到下图为最后的MDT零件:
2.CAM零件数控加工工艺
2.1CAM上机操作步骤如下:
1)用MILL9程序打开IGES文件,启动MILL9,导入建立的槽轮三维模型
2)删除多余的非Surface构图元素,并调整为适应屏幕大小:
3)移动模型,直至工件的顶面中心点的坐标为(X0,Y0,Z0)
4)画出粗加工边界:
5)设定毛坯,毛坯尺寸为110mm×80mm×40mm
6)设置粗加工刀具参数
7)进行粗加工仿真如下:
8)同理,设置精加工刀具参数:
10)进行一次粗加工,两次精加工仿真结果如下:
11)加工完成,导出NC程序
.
.
.
.
3.快速原型制造软件仿真
3.1快速原型制造的原理
快速原型制造是综合利用CAD技术、数控技术、激光加工技术和材料技术实现从零件设计到三维实体原型制造一体化的系统技术。
它采用软件离散—材料堆积的原理实现零件的成形。
快速原型制造的具体过程如下:
首先利用高性能的CAD软件设计出零件的三维曲面或实体模型;再根据工艺要求,按照一定的厚度在Z向(或其他方向)对生成的CAD模型进行切面分层,生成各个截面的二维平面信息;然后对层面信息进行工艺处理,选择加工参数,系统自动生成刀具移动轨迹和数控加工代码;再对加工过程进行仿真,确认数控代码的正确性;然后利用数控装置精确控制激光束或其他工具的运动,在当前工作层(二维)上采用轮廓扫描,加工出适当的截面形状;然后铺上一层新的成形材料,进行下一次的加工,直至整个零件加工完毕。
可以看出,快速原型制造技术是一个由三维换成二维(软件离散化),再由二维到三维(材料堆积)的工作过程。
3.2快速原型制造软件仿真的基本过程
1)启动“RPProgram”软件后,加载模型,并进行适当的放大
2)进行模型分层,同时检查所有层的轮廓线形态,得到异常轮廓线的信息
3)进入轮廓编辑器,跳到异常轮廓线所在层,对异常轮廓线进行处理
4)再次检查轮廓线的完整性,确认无异常轮廓
5)进行基础支撑设置
6)进行人工支撑编辑,针对所选零件茶壶,选择适用于棱点特征及区域内部填充支撑:
十字支撑。
同时考虑到加支撑的四条基本原则,在需要支撑的层上添加支撑如下:
7)最终支撑效果如图所示:
8)进行工艺参数设置
9)对模型进行仿真如下图所示:
4.零件MasterCAM加工过程
4.1利用设计制造网络和加工中心完成零件的数控加工。
TV5立式加工中心操作步骤如下:
1)闭合车间电源总开关;开空气压缩机;
2)闭合加工中心配电空气开关;
3)闭合加工中心总开关,松“急停”按钮牛,按系统“POWER ON”,加工中心启动;
4)确认压缩空气压力、液压系统压力和自动润滑系统工作正常;
5)选HANDLE方式调整X、Y、Z轴离各自的机械零点至少50mm以上,调A轴的机械坐标为300°左右;
6)按Z、X、Y、A轴顺序回机械零点;安装毛坯,调用所需的刀柄;
7)安装Ф10mm端铣刀,用MDI方式按500rpm的转速启动主轴,检查刀具安装是否良好;
8)选HANDLE方式用“试切法”找到毛坯顶面中心店,将机床坐标系的X和Y坐标记录到工件坐标G59中,而工件坐标系G59的Z值为0;
9)选HANDLE方式移动Z轴直到铣刀切削到毛坯顶面以下约1~2mm,将机床坐标系的Z坐标值记录到刀补号H32中;
10)提升主轴,停转主轴;通过现场总线网络向DNC主控计算机中请粗加工NC程序,以DNC方式实现零件的粗加工;
11)用对刀块检测并记录刀具的长度,更换刀具为R3球头铣刀,再次检测并记录刀具的长度,计算刀长的变化,根据差值修正刀补号H32中的刀补值;
12)再次通过现场总线网络向DNC主控计算机申请0度平行精加工NC程序,以DNC方式实现零件的精加工;
13)为了提高零件的表面质量,再一次通过现场总线网络向DNC主控计算机申请90度平行精加工NC程序,最终完成零件加工;
14)从虎钳上卸下工件;关机。
4.2加工过程图片展示
4.3相关问题分析
1)Mastercam加工过程中预留量怎么确定?
答:
①对需要EDM加工的,预留0.3mm左右(有粗精工)或0.15mm左右(只有精工),如果底部是大面,则预留0.03-0.05mm;②对不需要EDM加工的,预留0.05mm左右,用作抛光余量。
2)加工过程中发现曲面加工出来的质量不怎么好,特别是大面,图上是旋转面,加工出来却变成一个一个的小片面,是什么原因?
答:
修改公差,在公差处用1:
1的方式可能会解决这个问题。
三、论文
MasterCAM的后置处理技术
摘要:
使用MasterCAM作为计算机辅助图形化编程软件一直存在后置处理的问题。
文章介绍了后置处理的原理,后置处理系统设定的前提条件以及后置处理的主要任务,同时较详细地介绍了MasterCAM的后置处理技术。
关键词:
数控加工技术,CAD/CAM,后置处理
1.前言
随着数控技术的不断发展,传统的手工编程已经无法满足先有加工要求,图形化自动编程软件由于能够大大提高数控编程效率,因而越来越受到生产实践的欢迎。
但是,图形化编程软件所生成的NC代码,都需要经过特定的后置处理设置,才能生成适应于特定数控系统的NC代码。
当今较为流行的几种CAM软件的后置处理系统,大致可分为专用后置处理系统和通用后置处理系统两种。
MasterCAM系统是基于微机平台最经济、最有效率CAD/CAM系统,它集CAD设计和CAM加工于一体,侧重于数控加工,在零件加工和模具制造中应用非常广泛。
它采用的是专用后置处理系统,软件本身提供了一定量的专用品牌数控系统的后置处理器,但是如果在使用过程中遇到非标准功能的数控系统、其它数控系统或特定结构的数控机床,则必须根据数控系统的程序格式、各种功能代码及格式、各种参数初始值和默认值的设置,修改数控系统和机床的数据文件,也称配置文件,生成所需的加工程序。
2.后置处理原理
数控机床加工程序可以通过手工编程或计算机自动编程来获得。
手工编程主要解决点位加工或几何形状不太复杂的零件编程。
对于复杂零件的加工或者零件虽不复杂、但程序量相对很大的零件,则采用自动编程系统,目前主要分成数控语言系统和CAD/CAM交互图形编程系统。
随着计算机技术的发展,后者成为自动编程系统的主流。
CAD/CAM系统是指系统的数控编程模块直接从CAD模块中获取代加工零件的几何信息,以人机交互方式确定走刀路线,通过输入切削参数、辅助功能等工艺信息,形成刀位源文件,再经后置处理,转换成具体数控机床的指令代码。
这类系统不需要编制零件加工的源程序,其流程如图1所示。
图1交互图形编程系统流程图
数控自动编程中,刀具轨迹计算过程为前置处理,前置处理产生刀位源文件CLF,将刀位源文件与具体的机床特性文件相结合,转换为适合于机床能够识别的加工程序过程为后置处理过程。
后置处理的主要任务有机床运动变换、非线性误差校验、进给速度校验、数控加工程序的生成。
后置处理流程图如图2所示:
图2后置处理流程图
3.后置处理系统设定的前提条件
虽然不同类型的数控系统之间和不同类型的数控机床之间的指令和程序段格式不尽相同,彼此之间有一定的差异,但它们之间具有一些共同特性,如数控程序皆由意义基本相同的地址符组成,并采用标准化的准备功能G代码和辅助功能M代码等,这些共同特性是通用后置处理系统设计的前提条件。
4.后置处理的主要任务
后置处理过程原则上是解释执行,即每读出刀位源文件中的一个完整的纪录(行),便分析该记录的类型,根据机床结构进行运动变换,将前置刀位轨迹变换并分解到机床各运动轴
上,获得各轴运动分量;对于多坐标加工,由于旋转运动的非线性和回转半径的放大作用,还需分别进行非线性运动误差的校验、进给速度的校验,再按机床控制指令格式转换成相应的程序代码,直到刀位文件结束。
5.MasterCAM的后置处理技术
在后置处理中,系统要完成机床运动变换、非线性运动误差校验、进给速度校验和数控加工程序生成等任务。
后置处理采用解释执行的工作方式,即每读出刀位原文件中数据记录,便分析该记录的类型,根据机床进行运动变换,再按照机床控制指令格式转换成相应的程序代码输出。
后置处理流程如图3所示:
图3后置处理流程图
MasterCAM系统的后置处理由两部分文件组成,可执行文件和机床特性文件。
可执行文件是不容许用户进行修改的,铣床为Mp.dll文件,车床为Mpl.dll文件,线切割为Mpwirel.dll文件,机床特性文件是用ASCII代码编写的,其扩展名为pst,称为pst文件。
pst文件提供了更改NC代码的方法,以适用于选定的数控系统和机床,其内容包括:
机床类型(如铣床、车床、冲床、电火花机等)、坐标输出格式(坐标轴名、符号等)、G代码和M代码的分配、文件头数据、控制系统名、注释数据的输出等信息。
后处理器Mp文件和pst文件必须相互依赖才能正常工作,即Mp文件要按pst文件设置开关量,不能用于其它软件的后置处理器。
MasterCAM中刀位原文件是以nci为扩展名,称为nci文件,它是一个中间文件,以ASCII码编写,包含了完成一个零件加工并产生NC程序的所有必需信息。
结合pst文件设置,Mp文件对nci文件进行读取时,先完成对后置处理命令的处理,包括将后置处理命令转换成NC代码和确定机床运动模式,再处理移动信息,主要有:
计算移动距离、计算轮廓运动、将运动置于机床坐标下、进给速度计算等。
由于可执行文件对于同类机床的处理过程是相同的,而且是不允许修改的,即后置处理对nci文件的分析仅在第一次开发中进行,以后不需重复进行,因此MasterCAM的后置处理的任务是对pst文件进行修改和定制,以设置Mp文件的开关量。
对特定的数控系统和数控机床定制后置处理是相当复杂的,必须先掌握机床用户手册、机床原点和各坐标轴的行程、各轴进给速度、主轴转速范围、机床控制和编程手册、机床M代码和G代码、地址寄存器及格式要求等情况。
设计的一般方法是选取系统的pst文件,最好是同系列的,对其pst文件六个预先定义的后处理块进行设计,再订制组成基本模块的用户自定义处理块,接着修改或重新定义用户的自定义后处理块的变量。
6.结束语
以MasterCAM通用后置处理系统为基础,采用数控代码导向技术,对数控机床进行后处理程序定制,是解决数控机床后置处理一种可行的办法。
随着MasterCAM功能的不断加强,其后置处理也不断改进、完善,适应的数控系统和数控机床的种类大量增加,已能解决四轴、五轴数控机床的后置处理,但其缺陷也很明显:
后置处理太复杂,众多的变量、用户自定义后处理块需要使用者在pst文件中逐个寻找、修改或重新设计。
目前,Pro/E、caxa的制造工程师等软件后置处理的机床配置文件采用用户交互界面设置方式,操作比较方便,这些都值得MasterCAM借鉴。
参考文献
[1]邓奕,王文格.MasterCAM的后置处理研究与开发[J].湖南工程学院学报,2002(12).
[2]何国伟,吕强中.MasterCAM的后置处理研究[J].制造业信息化,2005
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78-80.
[3]许光君.基于MasterCAM的后置处理技术研究与实现[J].辽宁省交通高等专科学校学报,2007,9(3):
30-31.
[4]张玉峰.基于MasterCAM的后置处理程序在SIMENS系统中的应用[J].制造业信息化,2001
(1).
[5]肖善华,唐书林等.MasterCAM五轴后置处理关键技术研究[J].机床与液压,2002,40(16):
67-71.
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