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1、CAXA制造工程師教程制造工程師教程11第1章數(shù)控加工技術(shù)概述1.1數(shù)控加工的特點數(shù)控加工的特點數(shù)控加工，也稱之為NC（NumericalContl）加工，是以數(shù)值與符號構(gòu)成的信息，控制機床實現(xiàn)自動運轉(zhuǎn)。數(shù)控加工經(jīng)歷了半個世紀的發(fā)展已成為應用于當代各個制造領(lǐng)域的先進制造技術(shù)。數(shù)控加工的最大特征有兩點：一是可以極大地提高精度，包括加工質(zhì)量精度及加工時間誤差精度；二是加工質(zhì)量的重復性，可以穩(wěn)定加工質(zhì)量，保持加工零件質(zhì)量的一致。也就是說加工零

2、件的質(zhì)量及加工時間是由數(shù)控程序決定而不是由機床操作人員決定的。數(shù)控加工具有如下優(yōu)點：（1）提高生產(chǎn)效率；（2）不需熟練的機床操作人員；（3）提高加工精度并且保持加工質(zhì)量；（4）可以減少工裝卡具；（5）可以減少各工序間的周轉(zhuǎn)，原來需要用多道工序完成的工件，用數(shù)控加工可以一次裝卡完成，縮短加工周期，提高生產(chǎn)效率。（6）容易進行加工過程管理；（7）可以減少檢查工作量；（8）可以降低廢、次品率；（9）便于設(shè)計變更，加工設(shè)定柔性；（19）容易實現(xiàn)

3、操作過程的自動化，一個人可以操作多臺機床；（11）操作容易，極大減輕體力勞動強度隨著制造設(shè)備的數(shù)控化率不斷提高，數(shù)控加工技術(shù)在我國得到日益廣泛的使用，在模具行業(yè)，掌握數(shù)控技術(shù)與否及加工過程中的數(shù)控化率的高低已成為企業(yè)是否具有競爭力的象征。數(shù)控加工技術(shù)應用的關(guān)鍵在于計算機輔助設(shè)計和制造（CADCAM）系統(tǒng)的質(zhì)量。如何進行數(shù)控加工程序的編制是影響數(shù)控加工效率及質(zhì)量的關(guān)鍵，傳統(tǒng)的手工編程方法復雜、煩瑣，易于出錯，難于檢查，難以充分發(fā)揮數(shù)控機床

4、的功能。在模具加工中，經(jīng)常遇到形狀復雜的零件，其形狀用自由曲面來描述，采用手式編程方法基本上無法編制數(shù)控加工程序。近年來，由于計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，計算機的圖形處理功能有了很大增強，基于CADCAM技術(shù)進行圖形交互的自動編程方法日趨成熟，這種方法速度快、精度高、直觀、使用簡便和便于檢查。CADCAM技術(shù)在工業(yè)發(fā)達國家已得到廣泛使用。近年來在國內(nèi)的應用也越來越普及，成為實現(xiàn)制造業(yè)技術(shù)進步的一種必然趨勢。1.2數(shù)控機床數(shù)控機床20世紀40年

5、代末，美國開始研究數(shù)控機床，1952年，美國麻省理工學院（MIT）伺服機構(gòu)實驗室成功研制出第一臺數(shù)控銑床，并于是1957年投入使用。這是制造技術(shù)發(fā)展過程中的一個重大突破，標志著制造領(lǐng)域中數(shù)控加工時代開始。數(shù)控加工是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)，這一發(fā)明對于制造行業(yè)而言，具有劃時代的意義和深遠的影響。世界上主要主要工業(yè)發(fā)達國家都十分重視數(shù)控加工技術(shù)的研究的發(fā)展。我國于是1958年開始研制數(shù)控機床，成功試制出配有電子數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床，1965年開始

6、批量生產(chǎn)配有晶體管數(shù)控系統(tǒng)的三坐標數(shù)控銑床。經(jīng)過幾十年的CAXA制造工程師教程制造工程師教程13用Inter網(wǎng)的今天，零件數(shù)據(jù)往往通過測量或通過標準數(shù)據(jù)接口傳輸?shù)确绞降玫?。?）確定粗加工、半精加工和精加工方案。（3）生成各加工步驟的刀具軌跡。（4）刀具軌跡仿真。（5）后置輸出加工代碼。（6）輸出數(shù)控加工工藝技術(shù)文件。（7）傳給機床實現(xiàn)加工。1.4數(shù)控編程系統(tǒng)數(shù)控編程系統(tǒng)數(shù)控加工機床與編程技術(shù)兩者的發(fā)展是緊密相關(guān)的。數(shù)控加工機床的性能提

7、升推動了編程技術(shù)的發(fā)展，而編程手段的提高也促進了數(shù)控加工機床的發(fā)展，二者相互依賴?，F(xiàn)代數(shù)控技術(shù)下在向高精度、高效率、高柔性和智能化方向發(fā)展，而編程方式也越來越豐富。數(shù)控編程可分為機內(nèi)編程和機外編程。機內(nèi)編程指利用數(shù)控機床本身提供的交互功能進行編程，機外編程則是脫離數(shù)控機床本身在其他設(shè)備上進行編程。機內(nèi)編程的方式隨機床的不同而異，可以“手工”方式逐行輸入控制代碼（手工編程）、交互方式輸入控制代碼（會話編程）、圖形方式輸入控制代碼（圖形編程

8、），甚至可以語音方式輸入控制代碼（語音編程）或通過高級語言方式輸入控制代碼（高級語言編程）。但機內(nèi)編程一般來說只適用于簡單形體，而且效率較低。機外編程也可以分成手工編程、計算機輔助APT編程和CADCAM編程等方式。機外編程由于其可以脫離數(shù)控機床進行數(shù)控編程，相對機內(nèi)編程來說效率較高，是普遍采用的方式。隨著編程技術(shù)的發(fā)展，機外編程處理能力不斷樣強，已可以進行十分復雜形體的靈敏控加工編程。在20世紀50年代中期，MIT伺服機構(gòu)實驗室實現(xiàn)了

9、自動編程，并公布了其研究成果，即APT系統(tǒng)。60年代初，APT系統(tǒng)得到發(fā)展，可以解決三維物體的連續(xù)加工編程，以后經(jīng)過不斷的發(fā)展，具有了雕塑曲面的編程功能。APT系統(tǒng)所用的基本概念和基本思想，對于自動編程技術(shù)的發(fā)展具有深遠的意義，即使目前，大多數(shù)自動編程系統(tǒng)也在沿用其中的一些模式。如編程中的三個控制面：零件面（PS）、導動面（DS）、檢查面（CS）的概念：刀具與檢查面的ON、TO、PAST關(guān)系等等。隨著微電子技術(shù)和CAD技術(shù)的發(fā)展，自動編

10、程系統(tǒng)也逐漸過渡到以圖形交互為基礎(chǔ)的與CAD集成的CADCAM系統(tǒng)為主的編程方法。與以前的語言型自動編程系統(tǒng)相比，CADCAM集成系統(tǒng)可以提供單一準確的產(chǎn)品幾何模型，幾何模型的產(chǎn)生和處理手段靈活、多樣、方便，可以實現(xiàn)設(shè)計、制造一體化。雖然數(shù)控編程的方式多種多樣，毋庸置疑，目前占主導地位的是采用CADCAM數(shù)控編程系統(tǒng)進行編程。1.5CADCAM系統(tǒng)系統(tǒng)20世紀90年代以前，市場是銷售的CADCAM軟件基本上為國外的軟件系統(tǒng)。90年代以后