數控編程加工實習總結范文第1篇
基于工作過程開設的《數控加工編程》課程是現代機械制造類專業的核心專業課程。通過學習該課程, 學生不僅應掌握數控機床加工的編程知識和編程技能, 而且要在提升專業能力的同時提升方法能力和社會能力, 以便更快、更好地適應就業后工作崗位的要求。
分析課程知識結構有利于提高課程教學的質量?；诠ぷ鬟^程的課程, 其內容強調職業工作的整體性, 而不是缺乏有機聯系的知識點或技能點;其學習過程強調工作過程的完整性而不是學科完整性, 強調將專業能力培養與方法能力培養融為一體, 避免學生學習的內容零散、孤立、無法有效應用。應通過分析課程的知識結構, 建立一種以工作過程為主線索, 兼顧知識的系統性的課程知識結構構架, 使各個知識點或技能點之間有明確的關系, 使知識結構既具有相對完整性和穩定性, 同時又具有開放性, 使得學生學到的知識可以實際應用, 學到的技能便于發展和擴充。
教師剖析課程的知識結構, 能夠指導自己的教學工作。學生自主地構建關于加工和編程的知識結構, 不僅能獲得一定的知識、技能和經驗, 而且還能找到獲取編程知識和技能的有效途徑與方法, 提升自我檢查、自我評價、自我改進的能力。因此, 教學過程能充分體現學生的主體性, 有利于提高學生的職業能力, 拓展學生的發展空間。
分析課程知識結構有利于提高課堂學習的效率。學習和掌握課程知識的過程也是學生已有知識、技能與新課程內容結構同構的過程。教師應通過分析課程的知識結構, 明確各個知識點之間的內在邏輯聯系, 更合理地安排教學內容及其順序, 采取更為優化的教學策略。組織好了的學習材料, 能使學生識記容易、理解充分、應用得心應手, 便于學生更迅速、全面、合理地構建工作過程所需的知識構架。教師在諳熟課程結構的基礎上, 尋求課程知識結構與學生知識結構之間的同構, 能有效引導學生的主體活動, 使學生以較低的時間和精力成本, 建構起加工和編程的知識框架。
《數控加工編程》課程知識結構與學生已有知識結構對比分析
數控加工的基本工作過程可概括為:分析零件圖→分析加工工藝性→根據現有條件擬定加工工藝→編寫數控加工程序→仿真加工。這些工作包含既前后相續, 又交叉關聯的兩個部分:工藝和編程。一方面, 我們要先確定加工方法、順序、工藝, 然后編寫程序、操作機床進行加工。工藝的內容反映在程序中并通過程序來實現。某些工藝要素, 如機床、工裝等的變化, 會直接影響程序的編制。另一方面, 在考慮編程的方便性等因素時, 也有可能修改工藝。因此, 在課程教學過程中, 要綜合應用工藝和編程兩方面的知識。
在學習此課程之前, 學生基本都學習了制圖、材料、機械制造基礎、加工工藝基礎、計算機應用基礎等課程, 并進行了鉗工、車工、銑工等的實訓。因而, 在學習數控加工、走刀路線、程序編輯等知識時, 學生已經具備了一定的加工工藝基礎知識和操作經驗。但是他們畢竟少有實踐應用, 實際加工經驗還很不足, 工藝知識常常成為學生學習編程的一個薄弱環節。事實也證明, 學生在工藝方面的知識不足和經驗欠缺往往成為編程的最大障礙。況且, 學生先修課程的掌握程度不一。因此, 在制定和實施教學方案時要有彈性, 要留有余地。
按設備和加工方法分類, 數控加工編程可分成車床編程和銑床 (加工中心) 編程。這兩者有聯系也有區別。在學生學習過程中, 兩者可以互為促進, 也可能互相干擾。例如, 對銑床加工基本移動指令的掌握可以比較順利地從車床加工指令遷移過來, 但換刀指令、補償指令、固定循環指令等在學生初學時, 又常常容易混淆。因此, 在教學時要加強對比。
各部分知識之間存在縱向的關系, 也存在橫向的關聯, 可將所有知識都納入一個工作任務中, 得到有組織的課程知識結構圖。以車床加工編程為例, 如圖1所示, 框格和框格之間的線段表示課程所需學習的知識及其類屬關系, 帶箭頭的線段表示知識應用過程, 虛線框和虛線箭頭線段表示工作內容和工作流程。
圖1表示了數控車床加工編程的知識內容、知識應用, 以及與崗位工作過程的關系, 比較清楚、直觀地反映了某部分知識在整個知識結構中的位置及與其他知識的關系。
教師可將圖中的各部分一層一層地往下細分, 以備不同教學階段使用;也可以進一步添加其他先修課程的知識等, 用來檢查本課程的學生預備狀態并鞏固已學的相關知識。如果橫向并列擴展, 可得到銑床和加工中心的知識應用圖。在教學過程中, 呈現于學生的知識結構圖應伴隨學生知識結構的不斷延展而細化和豐富, 并應根據需要進行調整、修正。
從學習的心理過程看, 課程中的學習可分為符號學習、概念學習、智慧技能學習、學習技能學習等。如果沿著這一維度去豐富知識結構圖, 則按照心理學的原理, 可將課程知識歸為兩大類:陳述性知識和程序性知識, 前者涉及事實、概念、規律、原理等, 后者涉及經驗、策略等。例如, 數控編程指令代碼的符號、名稱和指令格式等屬于簡單的陳述性知識, 而編程指令的使用條件、適用范圍、程序優化規則等屬于復雜的陳述性知識。陳述性知識解決“是什么”和“為什么”的問題。編程的步驟、方法、程序范式等則屬于程序性知識, 要用到陳述性知識而成為智慧技能, 在解決“怎么做”和“怎樣做更好”的問題中, 培養學生的專業技能和學習能力。
《數控加工編程》課程知識結構分析的應用
對課程知識的結構剖析, 可以得到課程在不同階段、不同層次的知識結構圖, 不僅可用來幫助教師進行教學規劃, 同時也能幫助學生有效學習。
教師應根據對課程知識結構的分析結果, 選擇適當的學習材料并將其合理整合到學生的學習過程中, 針對學生已有的知識結構、心理特點, 有的放矢地設計教學過程。
總體看, 課程知識結構的分析既體現出知識的系統性、工作過程的有序性, 也體現出這兩者之間的相互影響。教學設計首先就要注意從全局著眼, 在教學中要注重前后內容的連貫性、完整性, 將這種思路貫穿教學的各個階段、落實到每一堂課。學習過程宜采用“問題引導、任務驅動”的教學法, 體現工作過程的完整性。這種邏輯關聯, 使得學生在完成一項項工作任務中, 在一次次的學習過程中, 學習的每一個知識、每一項技能都像自然生長出來一樣鮮活而有生命力。
遵循知識和技能學習從易到難、從簡單到復雜的過程, 在安排學習任務時, 應從單一項目, 到綜合項目, 設定學習情境。如對車床數控編程, 應從直徑單調遞增的圓柱面、圓錐面的簡單階梯軸加工, 到帶凹槽的階梯軸加工, 再到圓弧面軸類加工、螺紋面的軸類加工;從軸類加工, 到盤類加工;從軸類, 到兼有內外面的套類零件的加工;從加工直線、圓弧構成的回轉體, 到應用宏程序加工沒有加工指令的橢圓、拋物線回轉面等。隨著任務的難度增加, 學生也經歷了編程與操作從需借助外力, 到能獨立完成, 從生疏, 到熟練, 進而熟能生巧的過程。
學習過程不完全等同于工作過程, 有時不妨尋求避難就易、迂回曲折、螺旋上升的方式。例如, 學生在加工經驗不足的情況下, 對工藝問題往往“視而不見”, 不考慮工件材料、生產批量、現有條件、設備型號、工件裝夾等。對于某些學生來說, 一下子考慮太多的工藝參數難度太大, 那么, 允許他們暫時“繞道而行”, 經驗積累到一定程度后再按生產實際要求去修改工藝和程序, 也是一種切入任務、分步驟地達成課程目標的途徑。
知識結構分析可以清晰地提示我們在學習過程的不同階段要采用不同的教學策略。在學生知識儲備不足的學習初期階段, 如學習編程基礎知識時, 采用替代式教學策略效率高, 儲備知識有限和學習策略不佳的學生可以獲得學習成功。在具備一定基礎后, 采用產生式的教學策略, 如在應用編程和仿真階段, 學生自己安排和控制學習活動, 在一定范圍內自選任務, 靈活調節完成時間, 能使得學習更具主動性, 思考更加深入, 并產生、改善具有個性特征的學習策略, 提高學習能力。
在學習編程的開始階段, 要熟悉常用編程代碼的符號和名稱, 屬于學習簡單的陳述性知識, 主要是符號表征學習和事實學習, 學習難點不是理解, 而是如何記住?？梢圆捎脧褪?、聯想、組織歸類等方法, 通過檢查和預先告知要檢查, 提示學生注意鞏固。
開始學習車床或加工編程后, 需要掌握編程指令的格式、含義、適用范圍和應用方法, 這些更多涉及概念和命題。如果學生能充分理解指令的含義和應用, 則有助于記住指令的格式。而在不同應用背景下指令格式亦會有變化, 這是學生在學習到一定階段后較容易出現的難點。如G41X50Y50D01中隱含的G00或G01的意義等。教師要優選學習材料, 在實例精講的基礎上, 根據不同工作條件, 設計多樣化的變式練習, 并及時反饋, 使學生能比較順利地掌握概念, 并應用于編程過程中。
學習編程到一定階段后, 概念越來越多, 知識之間互相干擾的情況也越來越多, 要注意經常對材料進行組織、對比?？梢圆捎昧薪Y構提綱、畫樹形圖、填表等方法來理清概念關系。碰到先后兩種相似材料的學習易于相互干擾的時候, 還可采用對先前的材料過度學習的策略。
應根據知識類型的不同, 采用不同的教學手段和方法。比如, 對陳述性知識, 采用結合實例、講授為主的方法, 配合各種記憶策略, 輔以練習和討論, 強調其對實操的指導意義。而對程序性知識, 以示范講授、實訓操作法為主, 輔以小組合作、討論, 強調應用知識, 不僅知其然, 還要知其所以然。
從學生角度看, 學生參與課程知識結構的分析, 有助于將新的知識融入自己原有的知識結構, 并檢查、評價自己已有知識結構的合理性、完善性, 監控和調節自己的學習過程, 建構更為合理的知識結構, 使學習和思考更具積極性與主動性, 從而促進學習技能進步。教師應指導學生自主畫出知識的應用關系圖, 幫助其明確任務要求, 了解問題背景, 迅速切入問題實質, 從而應用相關知識、規則、策略去解決生產實際中的加工編程問題, 進而在變化的情境中也能適當地應用規則和策略, 提出問題、分析問題、解決問題。這是一種有效提升學生職業能力的途徑。
學習過程和工作過程一樣是一個動態變化的過程。應根據課程的知識結構特點, 從宏觀, 到微觀, 從時間分配, 到內容安排, 從教學策略的更替, 到教學手段和方法的選擇, 全面調控教學過程。學習進程表現出進度的快與慢, 知識呈現的難與易, 要求的強與弱, 呈現時的直接明了與迂回曲折, 漸變與突變, 教與學, 思與做, 程序的讀與寫、寫與改, 編程與仿真操作, 個人學習與小組討論或師生互動, 學習與評價、反饋與改進, 乃至教師語速大小、音量高低, 學生情緒起伏、注意力集中與否等等。課程知識結構分析能幫助我們把握住這種種的關聯和變化, 就像譜寫一首曲子, 是連續而不是支離破碎的。我們完全可以期望學生將來能把現在所學知識、技能、方法遷移到其他數控系統加工編程的學習中。
摘要：《數控加工編程》課程知識結構的關聯性體現在工作過程的有序性和學科知識的系統性上?？紤]學生學習的心理過程, 這種結構要與學生的知識結構同化。本文分析了該課程的知識結構構成, 探討了進行這種結構分析對教學過程的影響。
關鍵詞：數控加工編程,課程知識結構,教學設計
參考文獻
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數控編程加工實習總結范文第2篇
關鍵詞：UG,自動編程,數控車床
數控機床的編程方法分為手工編程和自動編程。從零件圖樣分析、工藝處理、數據計算、編寫程序單、輸入程序到程序校驗等各步驟主要由人工完成的編程過程稱為手工編程。自動編程也稱為計算機輔助編程,即程序編制工作的大部分或全部由計算機完成。自動編程工具分為語詞式自動編程工具和圖形交互式自動編程工具,當今主流的自動編程工具為圖形交互式自動編程工具。目前,數控銑削加工中普遍采用UG或Master/CAM自動編程,而數控車削加工中主要采用手工編程的方法,手工編程效率低,準確性差,本文討論了基于UG自動編程的數控車削加工方法,UG的數控車模塊包含鉆孔、鉸孔,車外圓、內孔、螺紋、切斷等操作,用UG的車削模塊可自動生成數控車床的NC程序,UG產生NC程序的步驟為:零件建模→創建程序→創建刀具→創建方法→創建幾何體→創建操作→生成刀具軌跡→生成NC程序。
1 軸的車削工藝分析
圖1所示是某軸的零件圖,工件材料為45鋼,毛抷尺寸為d50mm×115mm的棒料。該零件包含車外圓、切槽、車螺紋等操作,該零件的加工基本上體現了UG數控車模塊的功能。其加工工藝簡述如下:
工序1:采用手動車削兩端面保證108mm的長度。
工序2:夾左端車右端外形。
工步1:粗車螺紋M16×1.5段的外圓、d22undefined軸段、圓錐段、d300 -0.021軸段及球Sd46±0.125的右半部分。
工步2:精車螺紋M16×1.5段的外圓、d22undefined軸段、圓錐段、d300 -0.021軸段及球Sd46±0.125的右半部分。
工步3:切槽2×d21和3×d13.8,切刀寬2mm。
工步4:車螺紋M16×1.5。
工序3:夾右端車球Sd46±0.125的左半部分。
工步1:粗車球Sd46±0.125的左半部分。
工步2:精車球Sd46±0.125的左半部分。
2 創建工序2(夾左端車右端外形)的刀軌
2.1 建立零件三維模型
在進行程序編制之前,首先要得到該零件的數字模型,UG實體建模提供了草圖設計、特征建模等模塊,并且可以用布爾運算及編輯變量等參數工具進行三維模型的建立。這里通過繪制二維草圖后,建立“回轉”特征,再用“特征操作”完成螺紋模型來建立三維零件模型,如圖2所示。
2.2 創建加工
通過創建程序、創建刀具、創建幾何體、創建操作來創建這個零件的加工。
a) 創建程序
單擊工具條打開創建程序對話, 在下拉菜單中選擇類型為turning,輸入名稱為GONGBU01(粗車),單擊“確定”, 為工序2的工步1創建一個程序名GONGBU1。
同樣為工序2的其他工步創建程序名,它們分別為 GONGBU02(精車),GONGBU03(切槽),GONGBU04(車螺紋)。
b) 創建刀具
單擊工具條,為工序2的每個工步創建刀具,其名稱為OD_75_R_GONGBU01(菱形刀片機夾車刀,用于粗車) ,OD_55_R_GONGBU02(菱形刀片機夾車刀,用于精車),OD_GROOVE_L_GONGBU03 (刀寬為2mm的切斷刀,用于切槽),OD_THREAD_L_GONGBU04 (螺紋車刀)。
車削該軸的車床為前置刀架,在創建刀具時,通過調整“刀具視圖”為右視圖,“旋轉角度”為270°來設置模擬刀具為前置。設置刀具半徑的為0,這樣最后出來的NC程序中的坐標點才符合尺寸要求,否則UG將會自動在程序中進行刀尖半徑補償,由刀具的跟蹤點來確定刀軌輸出位置。
c) 創建幾何體
1) 創建加工坐標系:單擊“操作導航器”按鈕,并將“操作導航器”,切換到“幾何視圖”,雙擊按鈕,彈出如圖3所示MCS主軸對話框。
單擊,在彈出對話框中設置“類型”為,選擇“原點”為“坐標原點”,選擇工作坐標系的xc軸為加工坐標系的zm軸,選擇工作坐標系的yc軸為xm軸,并單擊反向圖標,由此建立加工坐標系(xm,zm),如圖5所示,即數控編程的工件坐標系。
2) 定義車加工橫截面:單擊菜單“工具”→“車加工橫截面”,彈出如圖4所示車加工橫截面對話框。單擊按鈕,選擇整個軸實體,單擊按鈕,選擇“確定”,出現一個 “虛線三角形”即為車加工橫截面,如圖5所示。
3) 創建部件邊界:打開“操作導航器”,雙擊“TURN_WORKPIECE”結點,彈出“Turn Bnd”對話框中,單擊“指定部件邊界”按鈕,彈出“部件邊界”對話框。單擊“成鏈”按鈕,彈出“成鏈”對話框,在繪圖區的車削加工橫截面上,先選擇外側最左邊的線段,再先選擇內側最左邊的線段,可生成部件邊界。
4) 創建毛坯邊界:雙擊圖標,再單擊“指定毛坯邊界”,單擊圖標,把毛柸尺寸長度設置為:d50mm×108mm。
d) 創建操作
單擊工具條,彈出創建操作對話框,在操作子類型中選擇ROUGH_TURN_OD(粗車);程序設置為:GONGBU01;刀具設置為OD_75_R_GONBXU01;幾何體設置為:TURNING_WORKPIECE;方法設置為:LATHE_ROUGH;名稱設置為:ROUGH_TURN_OD_GONGXU01,由此創建工序2的粗車削操作ROUGH_TURN_OD_GONGXU01。類似地創建工序2的精車操作FINISH_TURN_OD_GONGBU02、切槽操作GROOVE_OD_GONGBU03、車螺紋操作THREAD_OD_GONGBU04。通過刀軌可視化得到軸通過工序2的加工后的仿真結果如圖6所示。
3 創建工序3(夾右端車球左半部分)的刀軌
打開文中2所述軸的三維模型后,另存為PART02,打開零件PART02,進入到“建模”模塊,利用“鏡像體”特征將軸鏡像,再將原來的軸隱藏,保存PART02并進入加工模塊,在創建工序以前,要先刪除工序2的所有操作。其它創建刀軌的步驟與文中2所述類似。通過工序3的加工后的仿真結果如圖7所示。
4 創建后置處理器
在完成以上的工作后,就可以通過上面所產生的刀具軌跡文件生成機床能夠識別的NC程序。但是由于機床類型很多,差異較大,在生成程序之前,要根據不同型號的機床創建與之對應的后處理器。在UG中,后處理器是通過后置處理構造器來進行編制和修改的。下面以華中HNC21T為例,創建其后置處理器。
1) 啟動UG/Post Builder程序。選擇[開始]、[程序]、[UG NX6.0]、[加工工具]、[后處理構造器]啟動UG/Post Builder,開始創建后處理程序。
2) 創建新的后處理文件。名稱設定為“HNC21T”,輸出單位控制為mm,機床類型設置為車床,控制器選擇“一般”。
3) 在“機床”選項中設置機床基本參數,將“軸參數”設置為“直徑編程”,其他選項保持默認。在“程序和刀軌”選項中設置“程序起始序列”下的“程序開始”,修改,刪除其中的G71;繼續在“程序和刀軌”選項中設置“操作起始序列”下的“自動換刀”,刪除,并且修改,刪除“H01 M06”;在“刀軌”選項下的“運動”中將“車螺紋”改成“G32 X Z F”,在“程序結束序列”中將“M02”改為“M30”, 其他均保持默認。
4) 將創建好的后處理文件“HNC21T”保存到“E:UG_6.0UG6MACHresourcepostprocessor”路徑下。修改后處理模板文件 “template_post.dat”, 將創建好的后處理文件“HNC21T”添加到模板文件 “template_post.dat”中。其操作步驟為:首先依次單擊“應用程序”、“編輯模板后處理數據文件”,然后,單擊“Browse”,按照路徑選擇template_post.dat文件,再單擊“New”,在彈出圖框中選擇剛保存的“HNC21T”文件,單擊OK,在彈出的對話框,選擇“是”即可完成后處理器的編制。
5 生成NC程序代碼
啟動UG/Post 。在“part”中選擇文2和3所創建的刀具軌跡文件,在“post”選擇”HNC21T”這個文件.單擊OK,完成NC程序的生成。工序3的第二工步(精車球Sd46±0.125的左半部分)的NC程序如下:
6 結語
基于UG的自動編程并在數控車床上完成了該軸的車削加工,結果表明加工精度符合圖樣要求,避免了手工編程中繁瑣的基點、節點計算,編程效率高、正確性高,特別適用于復雜零件的數控編程。
參考文獻
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數控編程加工實習總結范文第3篇
1 橢圓的基本方程
圖1所示橢圓長半軸為a、短半軸為b, 則橢圓方程式為。
在數控車床上根據工件坐標系的建立方法, 我們將X軸轉變為Z軸, 將Y軸轉變為X軸, 就將數學模型和編程的工件坐標系建立了聯系。如圖2所示, 橢圓方程改變為:
若在上述方程中已知橢圓上某點P的X坐標值為X1, 則通過上述方程可計算出該點的Z坐標值, 即。因此對橢圓上的任意點只要知道X或Z坐標中的一個值就可以通過方程計算出另一個值, 所以橢圓上各點的坐標都可以求出來。
2 數控車床加工曲線輪廓的機理
在數控車床加工時, 刀具的運動軌跡是折線, 而不是光滑的曲線, 只能沿折線軌跡逼近所要加工的曲線運動。實際上是以脈沖當量為最小位移單位通過X、Z軸交替插補進行的, 由于脈沖當量很小, 所以加工表面仍有較好的質量及表面光潔度, 所以我們將橢圓分為足夠多的小段直線來加工, 關鍵只要找出橢圓上各點的坐標值, 問題就解決了。因此結合上述兩點內容, 我們可以將橢圓上各點的X坐標值或Z坐標值中的一個設為可變化的參數, 從加工起點開始, 只要使其按一定規律改變參數值 (遞增或遞減) , 那么通過公式即可計算出另一坐標值, 則加工點不斷繼續, 當參數達到最終值時, 加工即達到終點, 橢圓曲線也就加工完成了。
3 利用宏程序編制基本的橢圓曲線
在上述橢圓中若以AB段為例進行編程, 若以X坐標值為自變量, 將其設為#1參數, 則從A點到B點的X坐標由0逐漸增大每走一步增加0.1 mm, 一直變化到b即到達終點。編程時采用直徑編程則程序中的X值應為2×#1設為#3, #4為該點的Z坐標值, 程序編制如下 (基本程序) :
4 橢圓平移后的編程方法
4.1 上下平移
如圖3所示, 若將坐標原點沿X軸進行上下平移, 則只需對基本程序中#3即X坐標值作偏移修改。設橢圓中心向上移動距離為e, 即橢圓上各點的X值都增大2e, 那么#3=2×#1+2e;若橢圓中心向下移動距離為e, 即橢圓上各點的X值都減小2e, 那么#3=2×#1-2e;程序中其余部分不必修改。
4.2 左右平移
如圖4所示, 若將坐標原點沿Z軸進行左右平移, 則只需對基本程序中#4即Z坐標值作偏移修改。設橢圓中心向左移動距離為e, 即橢圓上各點的Z值都減小e, 那么#4=a×SQRT[1-#1×#1/b×b]-e;若橢圓中心向右移動距離為e, 即橢圓上各點的Z值都增大e, 那么#4=a×SQRT[1-#1×#1/b×b]+e;程序中其余部分不必修改。
若橢圓中心上下及左右均有平移則應對X、Z2個坐標值同時作修改。
5 凹橢圓曲線的編程
如果掌握了凸橢圓的編程方法之后, 凹橢圓的編程也就迎刃而解了, 基本原理是相同的就是對X坐標值進行修改。圖3所示橢圓上半部分各點的X坐標為2e+#3, 而下半部分各點的X坐標為2e-#3, 其余都相同。
6 不同起點或終點的部分橢圓曲線
利用宏程序編程最主要的是選定合適的參數作為自變量, 要明確該參數變化的起始值和最終值。一般要選擇所給圖樣中容易得到坐標值的參數, 所以要視具體條件來定義和終點判別, 可以是X值也可以是Z值, 若橢圓采用極坐標方程還可以取圓心角作為自變量參數。
例如圖5所示零件加工其中橢圓部分 (設毛坯余量已大部分切除) 可按以下方法編制程序:
圖中橢圓的X坐標經歷由大變小再由小變大的兩次變化規律, 若要以X坐標為自變參數則要編兩段循環才能完成, 所以在上述程序中我們將Z坐標值作為自變量參數, 其起點、終點坐標值容易獲得且變化趨勢單一穩定從26.46到-26.46, 是否到達終點, 判斷也較清晰。
綜上所述, 只要掌握基本橢圓的編程方法, 搞清楚平移橢圓的移動特征, 將移動量在橢圓上各點的X、Z坐標值中體現出來, 那么不管它如何變化, 我們都能很順利的編制出橢圓的加工程序了。
摘要：要掌握橢圓的編程方法必須先理解橢圓的數學模型即方程式, 在此基礎上理解數控車床加工曲線的實質, 然后利用宏程序來找到橢圓上各點的坐標值, 依次加工出連續的各點, 若橢圓的中心發生了平移則只需視具體情況對各點的坐標值進行統一的調整, 就解決了正橢圓的編程問題。
關鍵詞：方程,基準橢圓,平移橢圓,凹橢圓曲線
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數控編程加工實習總結范文第4篇
根據螺紋分類方法,按牙型分有三角螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋、矩形螺紋、圓弧螺紋等。所謂圓弧螺紋是牙型截面為圓弧的螺紋。因此在球面上加工的三角螺紋不能說成“圓弧螺紋”。
筆者在生產中遇到了牙底、牙頂均為圓弧截面的螺紋的加工。如圖1所示,該零件是在內孔中加工導程為6mm的圓弧螺紋,牙頂、牙底圓弧半徑均為3mm,深度27mm,材料45鋼,調質HRC25～28。在普通車床上用成形刀加工,勞動強度大,生產效率低,平均每班加工5～6只,表面質量差,尺寸控制較難而且容易出現廢品。根據探索,已確定了該螺紋的編程方法,方便地解決了加工的技術難點。本文以FANUC0i系統的數控車為例對編程進行探討,為生產中解決圓弧螺紋的加工提供參考依據。
2 編程思路
利用數控系統的宏程序功能,計算出牙頂和牙底圓弧上點的坐標,再過這些點用螺紋加工指令加工出螺旋線,多條螺旋線最終形成螺旋面完成加工。
3 圖紙分析及編程
如圖2,牙底圓弧加工范圍60°～120°,牙頂加工范圍-60°～120°,牙底和牙頂圓弧螺旋線加工軸向位置錯開3mm。
程序如下:(鏜孔程序段略)
4 刀具
采用自制刀桿;刃磨刀頭時注意刀尖角大小,角度太大出現過切,角度太小容易崩刀;刃磨后角8°～10°。
5 結語
該程序已在生產中通過驗證,加工零件完全達到圖紙要求,而且生產效率得到了很大提高,完全解決了用成形刀加工時刀具的耐用度不良的問題。
參考文獻
[1]袁鋒.數控車床培訓教程[M].機械工業出版社,2005.
數控編程加工實習總結范文第5篇
一、直槽編程實例與分析
(一)用于螺紋加工中退刀槽的兩種情況
1. 切槽刀寬與槽寬相等。這種情況,如圖1所示,對好切槽刀后,其程序如下:
QCJG1.MPF
N070 G90 G94
N080 T2切槽刀,刀寬5mm
N090 M03 S400
N100 G00 X40 Z-35左刀尖定位點
N110 G01 X30 F80按給定進給速度切到槽深
N120 G04 F2槽底暫停,光整
N130 G00 X100抬刀
N140 G00Z100返回換刀點
N150 M05
N160 M2
從程序中可以知道:實際切槽只需要三個步驟就能完成切槽加工。直線插補的進給速度,可以通過經驗或查表得到。這種加工方法是最簡單的切槽加工,在學習和實操練習中是最容易掌握的編程方法之一。
2. 切槽刀寬小于槽寬。
在實際操作中所提供的切槽刀具有限,尤其是目前常用的機夾刀具,往往會出現刀寬小于槽寬的情況。這時我們的程序會發生以下變化:
QCJG2.MPF
N070 G90 G94
N080 T2機夾切槽刀,刀片寬2mm
N090 M03 S400
N100 G00 X40 Z-32左刀尖定位點
N110 G01 X30 F80
N120 G04 F2
N130 G00 X40抬刀
N140 Z-33.5 Z向進給1.5mm
N150 G01 X30 F80
N160 G00 X40
N170 Z-35
N180 G01 X30 F80
N190 G00 X100抬刀
N200 G00Z100返回換刀點
N210 M05
N220 M2
(二)用于形狀相同的多處直槽加工
加工如圖2所示零件,毛坯直徑Φ32mm×80mm的棒料,材料為45鋼。一號刀(T01)為外圓車刀,已完成外圓加工,二號刀(T02)為切槽刀,刀寬2mm。這種切槽加工如使用常規程序會使程序內容繁長,而且不易檢查錯誤。使用簡化程序的方法調用子程序能很好解決上述問題。
程序如下:
QCJG4.MPF(主程序)
N070 G90 G94
N080 T02
N090 M03 S400
N100 G00 X32 Z-12
N110 L4 P1
N120 G00 Z-32
N130 L4 P1
N140 G00 Z-52
N150 G01 X0 F80
N160 G00 X40 M09
N170 G00 X100 Z100
N180 M05
N190 M2
L4(子程序)
N10 G01 X20 F80
N20 G00 X32
N30G91 G00 Z-8
N40 G90 G01 X20 F80
N50 G00 X32
N60 M30
二、斜槽的編程實例與分析
較小的斜槽(如梯形槽)一般用成形車刀車削完成。較大的梯形槽,通常先車直槽,然后用梯形刀直進法或左右切削完成;如槽深度淺也可以用尖刀或螺紋刀完成切削。
如圖3所示零件,已完成工件外輪廓精加工,圖中與Φ25mm的槽相連接的倒錐,它與軸線夾角為45°,考慮到外圓刀的副偏角小于45°,而尖刀(或螺紋刀)的副切削刃與工件軸線的夾角為60°,所以易采用60°的尖刀(T02)加工,程序如下:
QCJG5.MPF
T02選擇刀具(寬度4)
G90 G95 M03 S350 F0.1主軸正轉,轉速350r/min,進給量0.1mm/r
G00 X37 Z-45選擇起始位置
R100=35切槽起始點直徑35mm
R101=-45切槽起始點Z坐標-45
R105=5切槽方式
R106=0.1精加工余量0.1mm
R107=4切槽刀寬4mm
R108=2每次切入深度2mm
R114=10槽寬30mm
R115=5槽深25mm
R116=38.66切槽斜角38.66
R117=0槽沿倒角0
R118=0槽底倒角0
R119=1槽底停留時間
LCYC93
G00 X100退刀
Z100
M2程序結束
三、小結
以上兩種切槽加工的方法是我們在學習和工作生活中常用的方法。今后還會有更多的知識點等著我們去探究!最主要的是怎樣更好地掌握并學以致用。
摘要：切槽是數控車削加工中的一道重要加工工序。文章以西門子數控系統為例介紹幾種常用切槽方法。
關鍵詞：數控車削加工,切槽,西門子(SINUMERIK),數控系統
參考文獻
[1]杜國臣.數控機床編程[M].北京:機械工業出版社,2005.
[2]胡濤,朱國文.數控車床編程與操作基礎[M].武漢:華中科技大學出版社,2001.
數控編程加工實習總結范文第6篇
高效加工是在保證零件加工品質的條件下,通過優化加工過程和提高材料去除效率來提高加工效率、降低制造成本的一種高性能加工技術,它能夠大幅度地提高加工效率和品質,并降低生產成本[1,2]。高速加工是通過提高切削速度和進給速度來提高零件的加工品質和效率,而高效加工則包括高效率、高效益和高效能等更廣泛的內涵。高速加工是實現高效加工的一種重要的加工方法,但高效加工并不僅限于提高切削速度和進給速度,它涉及到機床設計和制造技術、刀具和夾持系統制造技術、高效在線測量技術、數控編程技術、加工工藝技術、生產控制管理、制造資源管理等諸多相關的硬、軟件技術。高效、高速數控加工具有提高生產率、減少切削力、提高加工精度和表面品質、降低生產成本等優點,適合薄壁零件、脆、硬性材料的加工。歐、美、日等國家正逐漸把該項技術應用到醫用修復體的快速制作上。
三角網格模型已經在離散幾何造型、數控加工編程、計算機仿真、快速原型制造等許多領域中得到了廣泛的應用。三角網格曲面能夠較好地表示醫用修復體等復雜曲面的表面特征,在數控加工中的刀具軌跡計算、刀具干涉檢驗、切削仿真等方面,通常也都是將連續曲面模型轉換為三角網格曲面模型后再進行處理[3]。高效加工數控編程技術是高效加工中關鍵的軟件支撐技術?，F有的三角網格曲面的刀軌規劃方法主要是截平面法。Jun等[4]通用截平面和三角網格模型等距面求交的方法來計算刀位點,在等距處理過程中,分別對三角片、邊、頂點進行等距處理,并通過求交、裁剪和過渡處理得到無自交的等距面。Tang等[5]提出了適用于球頭刀、平底刀、環形刀三種常用銑刀的局部偏置模型的構造方法,采用截平面法計算三軸加工刀具軌跡。孫玉文等[6]采用截平面和網格邊界插值曲線求交的方法來計算刀觸點,在網格精度較低的情況下能夠獲得較高的加工精度。但是,現有的三角網格曲面數控編程方法不完全適應復雜網格曲面高效、高速加工的需要,現有的方法在以下幾個方面存在不足:1) 刀軌生成方式比較單一,相鄰刀軌間存在著重復加工;2) 刀軌路線和模型邊界不一致,刀軌方向的變化比較頻繁;3) 刀軌中包含大量的小直線段,生成的數控程序量較大;4) 采用恒定的、保守的進給速度進行加工,加工效率不高。
1 復雜網格曲面高效加工數控編程策略
高速加工編程主要強調刀軌的光滑連續,避免加工方向突變,在加工時采用高主軸轉速、高進給速度和較小的切削寬度和深度進行切削,但較小的切削寬度會減少材料的去除效率,從而對加工效率產生負面影響;同時,當網格曲面具有復雜的表面形態時,這就使得在切削過程中不能使用太高的進給速度。對復雜網格曲面采用高速加工能夠保證良好的加工品質,但加工過程是否高效還需進一步研究。另一方面,現有的高效加工采用高主軸轉速、較高的進給速度和較大的切削深度的方法來提高加工效率,但在復雜網格曲面的加工中,特別是在形體微小且為脆性材料的口腔修復體的加工中,由于加工時的刀具直徑較小(粗加工通常為d 2 mm,精加工通常為d 1 mm),如果采用較大的切削深度,而且在較高的進給速度條件下,則很有可能造成刀具的斷裂和工件脆裂。復雜網格曲面高效加工的數控編程應該在高主軸轉速、較高進給速度、較大切削寬度和較小切削深度的條件下,研究刀具軌跡生成、切削參數選取以及相關的優化技術和方法。因此,復雜網格曲面高效加工數控編程應遵循以下幾個方面的策略。
1.1 規劃滿足精度條件、路徑長度較短的刀具軌跡
在一定的加工條件下,刀具軌跡長度將對加工效率產生直接的影響,因此,應當選用適當的刀軌生成方式,保證刀具具有較大的切削寬度,減少相鄰刀軌之間的重復加工,生成具有較短路徑長度的刀具軌跡。等殘留高度刀軌的長度較小,在加工時可獲得均勻的殘留高度、較好的表面品質和較高的加工效率,研究復雜網格曲面等殘留高度刀軌生成方法能夠有效提高復雜網格曲面的加工效率和品質。
Suresh等[7]首先提出了參數曲面的等殘留高度刀軌生成方法。在已知一條刀具軌跡時,通過數值迭代的方法計算相鄰的刀軌,使得相鄰刀軌間的殘留高度相等,該方法生成的刀軌長度較短,加工效率較高,但存在迭代計算復雜、不易收斂等問題。Lee等[8]將參數曲面轉化為三角網格曲面后生成了網格曲面等殘留高度刀軌,該方法在三角網格曲面的等距面上采用一系列約束曲面迭代計算無干涉的刀具軌跡;但該方法生成的刀軌中有較多的刀位點位于三角片內部,存在著冗余的刀位點,且該方法需要解決可能存在的等距面的自交問題。徐金亭等[9]針對截平面法刀軌與邊界不一致的問題,提出一種網格曲面等殘留高度刀軌生成方法,該方法首先對網格曲面局部區域進行精確擬合,然后在對網格模型的邊界輪廓進行等殘留偏置的基礎上,重新計算離散的刀位點,在此基礎上生成了網格曲面的等殘留高度刀軌;但是當網格模型中三角片數量較大時,該方法的計算量較大。作者提出了基于改進截平面法的復雜網格曲面等殘留高度刀軌生成算法[10]:首先在估算刀觸點軌跡線垂直方向曲率半徑的基礎上,計算刀觸點軌跡投影線并對其進行修正,去除其中冗余的投影點;然后由修正后的刀觸點軌跡投影線構造驅動表面,利用驅動表面和網格表面迭代計算刀觸點軌跡線;最后由刀觸點軌跡線計算無干涉的等殘留高度刀軌。
1.2 規劃過渡平緩、光滑連續的刀具軌跡
高效加工采用相對較高的進給速度,和高速加工類似,過渡平緩、光滑連續的刀軌能夠減少對機床的沖擊,使得刀具能夠以較高的進給速度進行加工,以獲得較高的加工效率。采用螺旋切削的方式進行刀軌規劃,則無需生成過渡刀軌且能夠避免刀軌方向的突變。Lee等[11]提出了一種參數曲面等殘留高度螺旋刀軌生成方法。采用參數曲面輪廓邊界等距的方法在曲面表面生成了一系列等距環,但在生成等距環的過程中存在著局部或全局自交、干涉等退化情況,該方法通過將有自交的等距環向平面內投影,在去除平面內等距環自交的基礎上得到無自交的空間等距環,進而生成等殘留高度螺旋刀軌,但其處理過程往往比較復雜。Sun等[12]利用三角網格曲面調和映射的方法生成網格曲面的等參數線環形刀軌,其生成的刀軌和加工曲面的邊界保持一致,避免了當加工曲面具有不規則邊界時,截平面法生成的一些短小刀軌和較多的過渡刀軌;但該方法生成的等參數線刀軌的刀觸點可能位于三角片內部,存在著冗余的刀觸點;為了保證切削平穩和加工效率,需要仔細設計環形刀軌間的過渡方式。
針對具有不規則邊界的復雜網格曲面,研究螺旋刀軌生成方法能夠實現復雜網格曲面的高效加工。采用網格曲面參數化的方法對復雜網格模型進行參數化,而不是將其分片擬合成NURBS曲面,這樣可以避免針對組合曲面進行刀軌規劃,避免在模型空間進行大量的求交計算;同時,還可以避免在生成環形和螺旋刀軌時輪廓等距環的自交和干涉處理。作者提出了復雜網格曲面參數螺旋刀軌生成算法(詳細實現方法作者已另文說明):首先在參數網格中的規劃環形參數線,然后在相鄰參數線的參數點之間進行“分組匹配”,依次計算初始和精確的對角參數螺旋線;在此基礎上生成了無干涉的參數螺旋刀軌。
1.3 生成具有較小數據量的數控代碼
較小的數控代碼量能夠提高數控系統的處理速度,減少數控系統頻繁的加減速控制,從而提高加工效率。因此,在數控編程時,在保證一定加工精度的條件下,去除直線刀軌中冗余的刀位點或采用樣條曲線(如圓弧樣條曲線、NURBS曲線)擬合離散的刀位點能夠有效減少刀位文件大小,生成簡短的數控程序代碼,減少數控系統負擔,從而提高加工效率和品質[13]。
圓弧樣條曲線是由多段圓弧段和直線段在滿足G1連續的條件下組合而成的曲線[14]。平面非圓曲線的圓弧擬合方法主要有[15]:三點法、曲率圓法、相切圓法、最小二乘法、圓弧樣條法、雙圓弧樣條法。對于復雜網格曲面,直接將現有的圓弧擬合方法用于數控加工時可能出現以下問題:1) 數控系統的圓弧插補半徑有一定的范圍,并不是所有的刀位點都需要采用圓弧擬合。對于近似位于直線上的刀位點,擬合得到的圓弧將會超出圓弧插補半徑的范圍。2) 現有的圓弧擬合方法只控制了離散數據點處的擬合偏差,而沒有控制擬合圓弧和離散數據點連線(即直線段刀軌)的偏差,將擬合圓弧直接用于數控加工可能會超出允許的加工誤差。
以較少的節點數量和控制頂點數量來擬合離散刀位點,可以獲得較小的數控程序量。趙吉賓等[16]采用最小二乘法來對離散數據點進行NURBS曲線擬合,采用二分法來確定最優的控制頂點數量和迭代次數。李建剛等[17]針對數控加工中的連續多段直線刀軌,以B樣條曲線擬合的最小二乘法為基礎,通過控制B樣條曲線段上的離散點到對應直線刀軌段的距離,將擬合后的曲線和原來直線刀軌的偏差控制在要求的范圍內。Park等[18]提出了用于B樣條曲線逼近的DOM(dominant points method)算法,算法擬合成的曲線的控制頂點數量小于傳統的最小二乘擬合方法,但在DOM算法中,數據點的參數值在整個曲線擬合過程中保持不變,這仍可能會導致較多的擬合次數和控制頂點。
作者提出了復雜網格曲面分段擬合圓弧樣條刀軌生成算法[19]:采用分段擬合的方法對初始刀位點進行擬合;通過“偏差映射”的方法對刀位點處的擬合精度進行了修正。還提出了復雜網格曲面IDOM法NURBS刀軌生成算法[20]:改進了DOM算法中的初始特征點選取和新特征點確定方法,并在擬合過程中對特征點參數進行了修正;在此基礎上生成了擬合精度較高、控制頂點較少的NURBS切削刀軌,并通過調節過渡刀軌的節點矢量和控制頂點,保證了整條刀軌的連續性。
1.4 規劃材料去除率較高的多軸加工刀軌
平底刀五軸端銑加工一直是多軸加工的研究熱點[21,22,23,24]。Jung[21]采用固定的刀具方位角,實現了平底刀五軸加工的等參數線刀軌,但未涉及刀具的干涉問題。Lee[22]利用計算刀具加工帶寬度的方法來確定相鄰刀軌間隔,在此基礎上,提出了一種參數曲面五軸加工的等殘留高度刀軌生成方法,但該方法中的刀具方位角保持不變。Lin等[23]提出了一種無局部干涉的五軸加工刀軌生成方法,該方法通過在兩個方向上(切削方向及其垂直方向)上進行曲率匹配來避免局部干涉,但沒有涉及全局干涉和材料去除效率問題。Rao等[24]對平底刀五軸加工局部干涉問題進行了深入的研究,以刀具掃掠面作為研究對象,推導了在任意方向上該掃掠面的曲率,并給出了平底刀加工中精確的有效切削半徑計算方法,證明了平底刀端銑加工不發生曲率干涉的充要條件是在垂直于切削方向上刀具的有效切削曲率大于加工曲面的法曲率。
當采用平底刀進行多軸加工時,通常采用Sturz方法[25],即刀具傾斜角保持一定角度不變,側偏角設為0°。Sturz方法中的刀具傾斜角在不引起干涉的條件下應盡可能取小,但是該方法沒有考慮側偏角對刀具有效切削半徑的影響,生成的刀軌的加工效率不一定高[26]。因此,需要研究網格曲面基于最大材料去除率(maximal material removal rate, MMR)的平底刀五軸加工刀軌生成技術,以最大材料去除率、刀具無干涉為約束條件確定刀具方位角,同時保證刀軸矢量的連續平緩變化;在此基礎上生成具有較大材料去除率的、無干涉平底刀五軸加工刀軌。
1.5 選取可用于高效、高速加工的切削參數
切削寬度和深度在刀軌生成時確定,而主軸轉速和進給速度則可以在刀軌生成后進行調節和優化,因此,是否采用優化的進給速度是在刀軌生成后影響加工效率的關鍵因素。Ramón[27]等以刀具壽命和加工時間為優化目標,采用遺傳算法實現了切削參數的多目標優化。文獻[3]利用切削仿真系統來調節進給速度以獲得穩定的材料去除率,并根據機床特性對進給速度進行修正,實現了進給速度的可靠優化。Guzel等[28]通過切削力的模糊適應控制策略及CNC控制系統來調整進給速度,以獲得較高的材料去除率。Fussell等[29]通過建立瞬時銑削力模型來仿真瞬時銑削力,利用銑削力的約束條件控制加工過程中瞬時銑削力的變化,再運用優化策略對進給速度進行優化處理。這些方法主要針對刀位點處進給速度進行優化,對于復雜曲面的加工,刀觸點處的進給速度可能低于或高于編程速度,甚至超出機床的允許范圍,且現有方法優化后的進給速度變化比較頻繁。進給速度的頻繁變化會導致機床頻繁地加減速控制,從而影響機床切削運動的平穩性,對加工效率和品質產生不利影響。
作者提出了基于分段刀軌加減速過渡的自適應進給速度生成算法[30]:以刀觸點處進給速度和機床的運動特性為約束,對微段刀軌進行分段并規劃進給速度;采用S曲線加減速方式對相鄰刀軌段的進給速度進行過渡處理,實現了數控編程進給速度的自適應生成。
2 應用實例
以人類磨牙外表面模型的數控加工為例。圖1(a)為磨牙外表面三角網格模型,模型包含的點數為11 841,三角片數為23 449,邊界點數為231,包圍盒尺寸為12.62 mm×11.26 mm×2.63 mm。設數控編程時所允許的最大進給速度為vmax=1 500 mm/min,機床的最大法向加速度aNmax=0.06 m/s2,進給加速度amax=0.06 m/s2,加加速度jmax=0.7 m/s3。以CC截平面法[3] (CC法)、CL截平面法[3] (CL法)、等殘留高度法[10] (constant scallop, CS法)、圓弧樣條法[19] (arc spline, AS法)、參數螺旋法(parameter spiral, PS法)生成精加工刀軌,并通過基于分段刀軌加減速過渡的進給速度生成方法[30]進行優化處理。給定切削條件:刀具半徑0.5 mm,殘留高度0.005 mm,恒定進給速度600 mm/min。根據機床運動特性和S曲線加減速方式計算刀具運動時間作為仿真加工時間,以此來衡量不同方法刀軌的加工效率。圖1(b)～(f)為不同方法生成的磨牙外表面精加工刀軌;表1為不同方法刀軌進給速度優化前后的仿真加工時間及加工效率提高量。
分析表1中數據可以得到如下結論:
1) 加工效率和刀軌生成方式密切相關
在口腔修復體網格曲面的刀軌規劃中,CL法是目前使用的最主要的方法,且主要是采用恒定的進給速度進行加工。不同方法生成的刀軌具有不同的加工效率,作者提出的AS法、CS法和PS法生成的刀軌具有較高的加工效率,加工效率可平均提高25%以上。
2) 自適應進給速度優化方法能夠不同程度地提高不同刀軌的加工效率作者提出的自適應進給速度優化方法能夠使刀具在盡可能多的時間內保持勻速切削的條件下,提高刀軌的加工效率。平面內刀軌進給速度優化后的加工效率提高較大,其中AS法刀軌優化后的加工效率提高最大,可達12.8%?？臻g直線刀軌優化后的加工效率提高量較小,其中 CS法優化后的加工效率提高最大,CC法次之,PS法較小。
3) 不同方法的刀軌結合自適應進給速度優化方法能夠實現復雜網格曲面的高效加工以進給速度未優化的CL法刀軌為比較對象,采用AS法、CS法和PS法生成精加工刀軌,結合作者提出的自適應進給速度優化方法,能夠較大幅度地提高復雜網格曲面的加工效率,加工效率可平均提高32%以上。
3 結論
以復雜網格曲面的高效加工為主線,從刀軌規劃方式、數控程序量、多軸加工刀軸規劃和進給速度優化等方面闡述了現有方法的不足和應采取的數控編程策略。根據文中所研究的編程策略,提出并實現了復雜網格曲面等殘留高度刀軌生成方法、參數螺旋刀軌生成方法、樣條曲線擬合優化方法及基于分段刀軌加減速過渡的進給速度優化方法,通過這些刀軌生成和優化方法驗證了本文所研究策略的正確性和有效性。