数控机床加工及编程

数控机床加工及编程（精选十篇）

数控机床加工及编程 篇1

一、企业数控技术岗位群对毕业生能力要求

通过对一些企业和毕业生的广泛调研, 受访企业三个数控技术岗位群 (操作员、程序员、维护员) 中需求程度较高的能力依次为:第一, 各岗位群应具备的专业能力———识图绘图能力, 普通机加工知识, 数控机床操作加工能力;第二, 各岗位群的关键能力———数控机床维护/调试能力、电脑软件编程能力、手工编程能力、数控加工工艺知识;第三, 各岗位群发展的关键能力———计算机应用能力、社交协调能力、管理能力;第四, 要有良好的职业道德和积极的劳动态度, 责任心要强, 敬业精神要好, 团队精神很重要。这些能力要求中的数控机床操作加工能力, 数控机床维护/调试能力、手工编程能力是通过数控机床编程及加工实训教学这门课来培养的, 而目前的数控机床编程及加工实训教学达不到要求, 原因是实训教学这个环节存在如下问题。

二、高职院校数控机床编程及加工实训教学存在的问题

高职院校培养的方向是拥有一技之长的一线技术工人, 技能的培养应该是职业学院的重点, 故实践教学的建设应是专业建设中的重中之重。目前, 职业院校的实训教学存在以下问题:实训教学建设目标不明确;实训教学结构体系不完整;实训教学项目组成不系统;实训教学手段不多样;实训教学考核评价方法不科学。综上所述, 实践教学质量全凭指导教师的责任心, 实践教学的成果依赖于学生的自觉性和悟性, 组织管理跟不上, 实践教学的质量难以保证。根据实践教学和理论教学的经验和教训, 可以对数控实训教学模式进行一定的研究和尝试。

三、数控机床编程及加工实训教学改革途径

1. 明确实训教学目标。

以就业为导向, 以服务为宗旨, 以学生的综合职业能力发展为根本, 以为企业培养大批高素质的数控技术技能型人才为目标。在现有数控实训教学的基础上, 通过强化师资队伍建设, 加大实训设备投入力度, 结合现代加工的特点, 不断补充、规划教学内容, 推动实训工作进一步向前的发展, 从而大力培养与工厂零距离的实用的技能型人员。

2. 完善实训教学结构体系。

实践教学体系改革是以建立与理论教学体系既相对独立又相互渗透的结构体系为重点, 以利于强化学生的专业技术应用能力的培养为目标。 (1) 以科学发展观重组实验、实训、实习等实践教学内容, 实验教学独立授课, 使实验与工程实践教学内容既相互融合又相对独立。 (2) 将课程设计、认识实习、生产实习、专业设计等实践性环节重新整合成新的既相互独立又相互关联的实践性教学体系。按照设定的教学目标和要求建立模块化、分层次、一体化的教学模式。 (3) 以产学合作为基础、以工作过程为导向进行实训课程开发的研究。根据高素质高技能型人才成长的规律, 构建以综合职业能力为本位, 以项目任务为驱动的模块化、层次化、综合化和柔性化的多种实训课程模式, 优化数控技术专业课程结构。

3. 系统实训教学项目。

(1) 由于数控设备种类多, 所采用的系统多样化, 各个学校难以满足多品种, 多系统的需要, 造成实训教材与现有实训条件的不适应。通过该项目的实施, 编写符合高职学院的数控实训教材, 使所开设的实训项目与实训条件相符合。 (2) 将实训教学环节直接对应数控职业资格证书考试培训, 将以往的职业资格考试题目作为培训项目纳入日常教学, 按职业资格鉴定标准规定进行课目考试。 (3) 教学中应该完成一定数量的企业项目。这些项目与企业接轨, 为企业解决了问题, 学生也学到了各种技能, 提高了解决问题的能力。

4. 多样化教学手段。

(1) 模块式教学。突破了传统的教学方法, 以系统论、信息论和控制论为基础, 以具体岗位工作任务为一个模块, 划分成各个不同的工作项目, 确定明确的教学和评价方法, 建立起以职业岗位需求为体系的实验培训模式, 在培训者学习动机最强烈的时候, 用最短的时间和最有效的方法, 使学生掌握某项技能。数控机床编程及加工实训教学的目标是使学生全部达到中级工技能水平, 使部分优秀学生达到高级工技能水平。围绕这一总目标, 将数控机床编程及加工实训教学内容划分为三个模块:基础实训模块、模拟实训模块、实际操作实训模块。 (2) 项目式教学。项目学习法是一种教和学的模式, 它集中关注某一学科的中心概念和原则, 旨在把学生融入有意义的任务完成的过程中, 让学生积极地学习、自主地进行知识的建构, 以提高学生的综合能力为目标。

5. 制定具体考核标准。

对学生的实训成绩制定具体考核标准, 实行量化管理实训考核是整个实训过程中的重要环节。对检查学生实训的效果, 促进学生实际技能的提高具有重要促进作用。

四、数控机床编程及加工实训教学改革意义

1. 推动校企合作, 打造“订单式”人才培养模式。

职业教育走校企合作的道路, 建立学校和企业合作进行人才培养的机制, 按企业的生产任务和要求制定教学计划和培养目标, 学生全方位接触公司的生产产品, 进行实际操作, 实现与企业的零距离接触, 胜任岗位技能要求, 以这种方式达到校企合作, 形成学校、学生、企业三赢局面。

2. 推动“双师型”师资队伍的建设。

根据对数控铣床及加工中心技术的教学需求进行实战培训, 重点放在工艺技术、程序编制等方面的学习与提高。

3. 推动数控技术实训基地的建设。

在数控实训中心建设中, 应优先满足教学与培训要求, 用有限的资金合理配置数控技术实验实训设备, 包括数控模拟培训软件, 这样才能使更多的学生有更多的接受数控加工技能基本训练的机会。

随着形势的发展变化, 如何与时俱进, 本着高职教育以服务为宗旨, 就业为导向, 走产学合作发展之路;不断提高教育教学质量, 办出让人民满意的高职教育则是我们需要研究与实践的永恒课题。

摘要：企业的需求是职业院校确定数控人才培养目标的根本依据。职业教育只有面向市场, 以就业为导向, 才会有出路。学校根据企业提出的培养目标, 进行实际操作, 这样进行校企合作, 以达到学校、学生、企业三赢局面。

关键词：数控机床,实训教学,研究

参考文献

[1]王伟中, 楼建勇.《数控机床编程与操作》实训课程教学研究与实践[J].职业, 2008, (29) .

[2]刁希莲, 金山, 李付君, 等.数控技术专业数控机床编程与加工实训课程教改的探讨[J].大众科学·科学研究与实践, 2007, (3) .

[3]陈选政.数控仿真系统在数控实习训练教学中的应用[J].教育界, 2010, (12) .

数控机床加工及编程 篇2

3总结

综上所述，良好的课程建设对提升教师队伍、改善合理的教学内容和教学条件、改革教学方法和手段、使得学生职业能力发展方面都起到了积极作用，在实施过程中应合理安排每个环节，使各种方法手段在教学活动中都能发挥应有的效果。

参考文献:

[1]宋芳，崔海伟.浅谈《数控加工编程与操作》课程教学改革与实践[J].科技经济市场，2010，(07)：145-146.

[2]王丹.浅谈数控加工编程与操作课程项目化教学评价[J].河南科技，2014，(19)：276-277.

数控机床加工及编程 篇3

【关键词】数控加工 工艺分析 加工方案

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2016）06B-0084-03

随着我国制造业快速发展，数控机床已经普遍装配到各生产一线。它具有适应性强、加工精度高、尺寸一致性好、生产效率高、容易实现复杂形状及曲面零件的加工、有利于生产管理的现代化等优点。在数控车床的零件加工中，加工工艺分析、零件的加工顺序和程序编辑是影响加工质量和加工效率的关键因素。不管是手工编程还是软件编程，在编辑程序前都需要对零件图进行加工工艺的分析、拟定加工顺序和装夹方案、合理选用刀具和车削参数，处理好零件的加工工艺问题（如装夹位置、加工路线等）。这样才能有效地提高数控机床的利用率，改善零件加工质量。

对于数控、模具等机械类专业的学生来讲，毕业后大多将从事数控加工、模具制造、机械制造等行业。所以学好数控技术对以后从事机械加工相关的工作有着重要的意义。

一、数控编程的方法

数控机床编程常用到的有两种方法：第一种是手工编程；第二种是使用编程软件编程。这两种程序的编辑方法都有各自优点和缺点，加工范围也有所不同。手工编辑的程序比较简单精炼、容易读懂、程序修改方便，相对简单的零件就比较适合用手工编程，遇到相对复杂的曲面零件，手工编程就难以编程了。软件自动编程是指使用计算机编程软件来编制数控加工程序，软件编程具有效率高、不易出错、操作可靠安全的特点，对于复杂的曲面零件加工程序也能较容易编写，缺点是软件编程编写的程序比较长、不够简短，另外，由于受到软件本身的限制，有些情况下走刀路径不是很合理，加工时间比较长。所以，不同的零件加工编序要选择合适的编程方式。

二、零件加工工艺分析

以下面的零件加工为例，对零件加工工艺进行分析。

（一）零件图

见图1-1

（二）工艺性分析

如图1-1所示，工件的加工形面较多，有圆柱、圆弧、外槽、外螺纹、倒角等。加工时，要考虑工件的变形及调头后工件的找正等问题。由于工件左端有外槽和螺纹，加工时要考虑到它比右端受力大，但左端Φ40mm外圆长度尺寸较长，可用作加工右端的夹位。故先加工左端，然后夹左端Φ40mm外圆，来加工右端锥面及圆弧等。这样，就可以避免工件调头加工时由于夹紧力不够大而容易导致掉落的现象发生。

（三）数值处理

除圆锥小端直径外，其他编程基点已知。圆锥小直径由以下公式可求：

（D-d）/L=C

式中，D——大端直径（mm）

d——小端直径（mm）

L——圆锥长度（mm）

C——锥度比

圆锥小径计算：

（30-d）/25=0.2

（30-d）=25×0.2

30-d=5

d=30-5

d=25

经计算得知，圆锥小径为 25 mm。

（四）毛坯选择

材料：45#圆钢

尺寸：Φ55 mm×120 mm

（五）零件的装夹方案

在制订加工工艺规程时，很关键的一点是要选择正确的零件的定位基准。定位基准不仅会直接影响到零件的位置精度，而且还会对零件各个外圆的加工顺序产生影响，因此，要想更好地保证零件的加工精度就要选择合理的定位基准。这样做不但能简化零件的加工工序，而且也会提高零件的加工生产效率。

该零件的装夹夹具可用三爪自定心卡盘，三个卡爪可以同步运动且能自动定心，对于装夹要求不高的工件加工来说，可以不用找正。三爪自定心卡盘装夹容易装夹工件，装夹速度快，但相比四爪卡盘来说，它夹紧力小，不适合装复杂形状的零件。在调头装夹时，要用磁性表座对工件进行找正，并加垫铜皮，以防夹伤已经加工好的零件表面，详见表2-1。

（六）工件零点选择

工件零点设定在工件右端面中心处，详见表2-1。

（七）确定加工方案

加工高精度的零件，一般分为粗车加工、半精车加工和精车加工的精度控制方式。第一步先夹持毛坯35 mm处车左端轮廓，车 Φ52 mm的外轮廓长度，车至 75 mm，车 Φ40 mm、Φ30 mm、切退刀槽和外圆槽、车M 30×2 的螺纹。第二步调头找正车圆锥面、Φ30 mm的外轮廓、R4 的圆弧。

该典型轴加工顺序如表2-1零件加工工艺简卡所示：

三、刀具、车削用量的选用

（一）数控刀具的选用

数控车刀的选用和车削用量的参数设定是数控车加工工艺中的重要内容，两者会影响产品的生产效率和零件的加工质量，所以要考虑：（1）车刀要能方便安装和调整；（2）要有较高的刚性、高的耐用度和可靠性；（3）要有较高的自动换刀及重复定位精度。在满足加工要求的前提下，应尽量少垫垫刀片，且车刀长度要尽量短，以提高车刀的刚性。

（二）车削用量的选用

数控车床的切削用量选用原则为，（1）粗车切削要以提高产品的生产效率为主，一般尽量取较大的吃刀量；（2）半精车切削和精车切削时，应根据粗车加工后的加工余量来确定吃刀量。实际加工参数可以查看所用机床的说明书和切削用量手册来确定，同时也要根据加工经验来定。

1.车削的吃刀深度 t 。在数控车床、工件装夹和车刀刚度的允许下，t 可以跟加工余量相同，这样能有效地提高生产效率。

2.进给速度v（mm/r）。进给速度的提高能提高产品生产效率，一般地，粗车为（0.2-0.5）mm/r，精车为（0.05-0.1）mm/r。

3.主轴转速 n（r/min）。一般地，粗车为（600-1000）r/min，精车为（1200-15000）r/min。

四、工艺文件

（一）零件加工刀具卡

用数控车床加工零件的加工刀具卡如表2-2，表2-3所示。

（二）零件加工工艺卡

用数控车床加工零件的工艺卡如表2-4所示。

五、程序编辑

（一）手工编程见表2-5及表2-6

利用手工编程方法进行编程加工时，其编程见表2-5及表2-6。

六、计算机自动编程介绍

计算机软件自动编程是以计算机辅助设计（CAD）建立起来的零件几何模型作为基础，以计算机辅助制造软件（CAM）为手段，通过零件图形交互方式生产加工刀迹轨迹和加工程序的方法，称为计算机软件自动编程，简称自动编程。这种编程的方法通常使用于曲面或曲线和形状比较复杂的零件编程加工，而数控车自动编程软件常用的有“CAXA数控车”和 “Mastercam”等，在此不作具体的介绍。通过对本零件的加工，可掌握工件加工的一些常用的步骤和流程，并从中学会分析零件图纸、制订加工工艺、选择正确的加工路线、合理选择刀具和切削用量、软件编程，为以后工作打下坚实的基础。

【参考文献】

[1]李一民.数控机床[M].南京：东南大学出版社，2005

[2]眭润舟.数控编程与加工技术[M].北京：机械工业出版社，2006（第一版）

数控机床加工及编程 篇4

《数控机床编程及操作》是数控技术专业的核心专业课程, 是针对数控技术专业职业岗位中核心岗位职业——数控机床操作工、数控程序员、数控工艺员要求而开设的重要专业课程之一。目前, 根据《数控机床操作工国家职业标准》对应核心职业能力的培养, 在内容选取上, 普遍实行的是通才教育模式, 即数控车、数控铣、加工中心都要进行学习, 使得每位学生对于三种机床操作都具有一定的基础, 然而使得学生在毕业后不能直接胜任职业岗位, 往往还要在企业培训或师傅的带领下才能胜任岗位;在专业课程体系中, 该课程在《工程图学》、《机械制造基础》、《数控加工工艺》等课程之后实施教学, 同时也是《数控机床操作与加工实训》、《数控中级认证强化实训》等课程的前导课程, 该课程建设中已经取得了阶段性成果, 我系《数控加工编程及操作》校内精品课程网站已成功上线, 也受到了广大师生的一致好评, 然而在课程资源、教学实施手段等方面与省级精品课程建设标准上还有一定差距, 为此我们将继续推进对该课程建设。

2 建设目标与建设项目

为了切实推行机电工程专业群建设和学院的教学改革, 实现优质教学资源共享, 进一步提高教育教学质量和课程建设水平, 将加大课程建设力度保证课程建设持续发展。以省级精品课程为标准, 在通过合理的教学内容安排、科学的教学方法实践、先进的教学手段来培养高素质的技术人才。在教学方法上以调动学生积极性为目的, 充分强调理论与实践并重, 重视在实践中培养学生的动手能力和创新能力, 力求具有鲜明的教学特点和显著地教学效果。深化课程改革, 构建以任务为导向的模块化课程体系、以社会化考证和行业认证为主的专业考核体系和以用人单位反馈为主的能力素质考评体系。不断改革教学方法和教学手段, 加快推进教学资源库建设和自主学习网络平台, 进一步强化“双师型”师资队伍, 提高师资水平(见表1)。

3 保障措施

为了确保在规划期内将我校《数控加工编程及操作》课程建成省级精品课程标准要建立严格的工作制度。坚持每期期初召开一次领导小组和工作小组全会, 研究部署课程建设工作, 每月进行一次检查, 每季度召开一次调度会, 解决课程建设中遇到的具体问题, 期末进行检查总结。在精品课程建设中, 要让课程建设指导委员会当好参谋, 唱好主角。要严格落实工作制度确保项目建设在制度的规范下实施。建立项目建设监督机制。要实行领导监督, 群众监督, 课程建设指导委员会监督;要坚持全程监督, 全面监督, 让课程建设在监督机制的制约下进行, 确保精品课程建设质量;建立奖惩机制, 学校把精品课程建设纳入相关责任人年度考核内容, 与政治、经济待遇挂钩, 实行奖惩;确保项目经费能确保按时足额到位, 课程建设专项经费要具有严格的计划性、监控性, 不仅能投入到位, 还能产生良好的效益。

建设项目安排:

摘要：为了加强高职院校高技能人才培养工作。落实《高技能人才队伍建设中长期规划 (2010-2020年) 》和《国家高技能人才振兴计划实施方案》要求, 结合各院校“十二五”专业建设目标, 大力推进专业课程建设工作势在必行。高职课程建设应从职业教育的特点入手, 按职业岗位的要求培养学生必需的知识和能力。以知识应用为主线, 能力培养为核心, 对课程进行内容优化和整合, 系统科学地构建知识模块。同时注重师资水平与教学资源库的建设。

关键词：课程,建设,规划

参考文献

数控车床编程加工工艺处理 篇5

数控车床集电信号，机械操控，液压控制，微电子技术的综合载体，其工作原理是该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，数控车床有一个专门的操作平台，供程序员进行编程处理，要按照编码把要加工的工件详细信息输入进数控机床里，通过微电子芯片进行运算，指定机床的加工方案，一台数控车床，要想应用首先是设定程序加工程序，拿过来一个零件样本，通过人工分析，确定加工的方式方法，选择道具与夹具，然后确定刀的走向以及路线，深浅等等，编程人员要对零件样本进行检查，确定几何形状，尺寸及工艺要求进行分析，并且结合数控机床使用的基础知识，如数控机床的规格、性能、数控系统的功能等，确定加工方法和加工路线。只有这样才能做出符合规格，精密度高的零件。

2.2 数控车床加工工艺处理和数控车床编程

数控车床编程首先分为四步，第一步是：明确加工工艺的过程。要通过专业的数控车床编程人员对示例工件进行该有的分析，确定工件是由什么几何图形组成，是由什么材料制成，选择什么刀具，选择什么样的夹具，从哪下刀，刀的走线，线的深浅等等都要通过一个优秀的数控车床的编程人员来事先设定好的，所以一个工件是否能制造成功，编程人员的经验是非常重要的。第二步是：精确的测量值计算，在经过了第一个步骤以后，编程人员要运用测量工具，测量刀的走位，以及刀是以什么中心运动的，只有这样才能获取到刀位的测量数据。一般的数控系统里会提供一些常规的集合图形的数据，如圆形，直线型等等，但是注意在加工，如果刀工轨迹有误的话，工件指定不合乎规格，如果这种不合乎规格的工件，流入市场会给人民生命财产安全造成隐患，所以一定要有检测员检测，否则难以完成。第三步，编制加工程序和校验方法，经过以上两个步骤以后，便可以写程序来加工工件了，编写程序编制人员使用数控系统程序指令，按照数控车床厂家规定的程序格式输入，程序录入人员，必须对该机床的功能了如指掌，对代码程序也要非常熟悉，才能完成工件制作程序的设定工作。第四步骤 序检验及试切削，在系统中输入以编写好的程序，在正式发表之前检验。通常可采用机床空运转的方式来检查。

3结论

社会进步发展，工业水平也不断发展，所以数控车床的应用于众多的工厂，在生产中，现在很多工作都讲究自动化，从工厂到银行，从学校到研究院各个都讲究办公自动化，那么什么是自动化，就是一切尽量通过电脑，机械来完成生产，安装等一系列的工作，自动化的特点就是工件精度高准、确性高，节省人力，工作效率高，自动化系统有着非常深远的意义。自动化系统不仅能够提升传统制造水平，而且能够满足高技术发展要求。由于数控机床的参与，大大节省了人力，使产品得到了质的飞跃，工业水平是衡量一个国家的标准，在工业发达的国家，包括美国，英国，德国等，其应用是非常广泛的，我国还处在发展中阶段，所以工业水平有待提高。

参考文献

[1]李艳霞.数控机床及应用技术.人民邮电出版社，1992-.

[2]严建红.数控机床原理及应用.2版，机械工业出版社，-.

数控机床加工及编程 篇6

关键词：UG;建模;四轴加工;后处理

在机械设备及其零部件中，变螺距螺旋槽类零件十分常见，尤其在现代纺织传送机构中，变螺距螺旋槽能够起到改变传送速度和力矩的作用，如在化纤加弹机、倒筒机、络筒机、并纱机和包覆丝机等;变螺距螺旋槽零件加工品质的好坏严重影响着其在机械结构中所起的作用，因此对其加工尺寸精度、形状稳定性以及表面加工质量都有较高的要求;许多数控技术人员刚开始使用四轴机床加工变螺距螺旋槽时未能正确进行变螺距螺旋槽的参数化几何模型创建及选用合理的加工方法，造成加工失误或加工效率低下等现象。用UG参数公式方法进行变螺距螺旋槽几何建模具有快捷精确的特点，能够准确快速地进行加工，具体过程详细论述如下：

一、变螺距螺旋槽的参数化几何模型创建

UG的功能模块中具有专门针对变螺距螺旋槽形状的建模和加工方法。在UG中绘制普通的圆柱螺旋线及半径规律变化的螺旋线（如阿基米德螺旋线等），可以直接用“螺旋线”命令进行绘制，但该命令不能绘制变螺距螺旋线。绘制变螺距螺旋形状，必须用参数公式绘制变螺距螺旋线，变螺距螺旋槽是以变螺距螺旋线为导向线形成的扫掠特征，在UG8.0中，变螺距螺旋线的形状由起始圈螺距、终止圈螺距、螺旋线圈数和螺旋线半径四个参数所组成;用参数公式法可表达如下：

Start_pitch=10        /起始圈螺距

End_pitch=60         /终止圈螺距

Turns=6              /螺旋线圈数

R=25                 /螺旋线半径

mean_pitch=（Start_pitch+End_pitch）/2   /平均螺距

height=Turns*mean_pitch             /螺旋线高度

t=0           /系统变量（0变化到1）

xt=R*cos（360*Turns*t）    /X规律

yt=R*sin（360*Turns*t）    /Y规律

x=t*height

x1=0

x2=mean_pitch

x3=height-mean_pitch

x4=height

z1=0

z2=Start_pitch

z3=height-End_pitch

z4=height

zt1=（（（x-x2）*（x-x3）*（x-x4）/（（x1-x2）*（x1-x3）*（x1-x4））））*z1

zt2=（（（x-x1）*（x-x3）*（x-x4）/（（x2-x1）*（x2-x3）*（x2-x4））））*z2

zt3=（（（x-x1）*（x-x2）*（x-x4）/（（x3-x1）*（x3-x2）*（x3-x4））））*z3

zt4=（（（x-x1）*（x-x2）*（x-x3）/（（x4-x1）*（x4-x2）*（x4-x3））））*z4

zt=zt1+zt2+zt3+zt4

将该文件的exp格式文件从UG的“工具”→“表达式”中导入。再用“规律曲线”中的“根据方程”方法即得到所求变螺距螺旋线，如图1：

图1  由参数公式生成的变螺距螺旋线

得到变螺距螺旋线后，再运用“扫描”命令，最后通过“求和”命令，从而得到变螺距螺旋槽零件建模图（如图2）。

图2  变螺距螺旋槽零件建模图

二、UG中变螺距螺旋槽的四轴数控加工方法

（一）加工环境设置。UG加工环境是指我们进入UG的制造模块后进行编程作业的软件环境。UG 的CAM功能可以为数控铣、数控车、数控电火花线切削机编制加工程序，其中数控铣削模块中又分为平面铣、型腔铣和固定轴曲面轮廓铣等不同的加工类型。针对变螺距螺旋槽的几何形状特点，其中的可变轮廓曲面铣即是UG针对于变螺距螺旋槽的几何形状特点而设置的加工环境模块。针对此图中于较深的变螺距螺旋槽形状，UG可变轮廓铣削可以使用多个深度设置方法进行分层铣削，便于编程者合理设置切削参数。

图3  可变轴曲面轮廓铣

（二）坐标系设定。在确定了加工对象后UG可以让我们很方便地选择工件坐标系，此时需要注意安全设置选项中的安全距离设置;如图4和图5所示，如果参考CSYS坐标系不合理，可以通过旋转坐标选择正确的坐标系。我们选择起始圈螺距的起始点作为编程原点，同时选择好驱动面后注意切削方向和材料方向。

图4  加工坐标系设定

图 5  加工坐标系设定

三、程序编制过程：

（一）加工参数的设置。操作参数的设定是UG CAM编程中最主要的工作内容，在对话框中需设定加工几何对象、切削参数、控制选项等参数，还有一些选项需要通过二级对话框进行参数的设置。具体有以下几方面：

1、加工对象的定义：选择加工几何体、检查几何体、毛坯几何体、边界几何体、区域几何体、底面几何体等。

2、加工参数的设置：包括走刀方式的设定，切削行距、切深的设置，加工余量的设置，进退刀方式设置等。

3、工艺参数设置：包括角控制、避让控制、机床控制、进给率设定等。

图 6  切削步进参数设置

变螺距螺旋槽加工中进给和速度参数设置如下：

图7  非切削移动参数设定

选择侧曲面作为应用驱动几何体，指定驱动几何体，选择变螺距螺旋槽侧壁轴面圆柱面为限制面，指定切削区域，加工起点和终点如下图设置：

图 8  曲面加工起点设定

加工投影矢量设置为“刀轴”， 刀轴设置为“远离直线” 点击编辑参数→点和矢量，见下图：

图 9  刀轴控制设定

（二）加工刀路的生成。经过这些设置后，生成刀轨如下图：

图10  刀路轨迹

（三）另一侧面的变螺距螺旋壁曲面加工。通过UG/WAVE模块的曲面复制方法，复制修改驱动几何体。如图11和图12：

图11  UG/WAVE模块的曲面复制

图 12  另一侧变螺距螺旋壁

再生成另一侧的刀轨，如图12通过“后处理”命令，选择与机床相应的处理器，即可生成G代码。使用四轴加工，通过工作台A轴的旋转，刀路可以顺利生成。

图13  另一侧变螺距螺旋壁

四、后处理及四轴加工程序生成

四轴机床比三轴机床多了旋转轴，因此四轴机床的加工坐标系是四维坐标系。产生四轴加工程序需要使用UG/Post

Builder为四轴机床建造一个后处理，在完成了机床的控制系统种类选择后，根据变螺距螺旋槽加工需要分析机床结构，变螺距螺旋槽建模成型时的旋转轴为Y轴，其旋转平面为ZX平面;在如图14和15页面中，设定第四轴选择平面设为ZX，转轴字头按照机床系统设为A，公差为0.001，最小旋转角度为0.001，最大角度进给为1500，转轴方向为Normal-符合左手定则，转轴行程限制可设为-9999-9999;其余参数保持原有的三轴加工机床默认值，不作修改。

（一）UG/CAM 后置处理原理图

（二）UG/CAM作后置处理的方法。（1）在 Manufacturing

Operation Manager里 通过 Export生成  CLSF 文件。（2）Tool

Box CLSF  进入  CSLF Manager。（3）选 Postprocess  进入数控后处理菜单 NC Postprocessing。（4）指定机床数据文件 MDFA

Specify。（5）设置  NC Output   成为   File 。（6）指定 输出的NC文件名   Output  File。（7）Postprocess后处理，生成 NC 代码  *.

Ptp 文件。

（三）设置与四轴机床数据匹配的MDFA文件

图14  建立四轴后处理

图15  机床第四轴参数

至此四轴机床的后处理参数设定已经基本完成，保存并使用这个后处理，那么生成的NC程序只需修该程序头的格式就可以在机床上使用了。因此，充分地利用好UG软件的可变轮廓铣削方法可以快捷地加工变螺距螺旋槽，迅速准确完成变距螺旋槽零件的加工。

五、结束语

本文通过利用UG软件对变螺距螺旋槽的建模，运用仿真加工，结合四轴机床的后处理参数完成加工。在实际应用中，可以缩减程序编制与调试的时间，降低生产成本，还可以节省加工设备和现实资源的消耗，对企业有较好的借鉴意义。

参考文献：

[1]王秋鹏;UG技术在数控编程中的运用[J];电子设计工程;2012年20期

[2] 王国庆;UG NX7.5在数控加工中的实例应用[J];信息技术与信息化;2012年04期

数控机床加工及编程 篇7

关键词：项目化教学,数控加工,编程

教高[2006]16号文件《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》中指出:大力推行工学结合, 突出实践能力培养, 改革人才培养模式。要积极推行与生产劳动和社会实践相结合的学习模式, 把工学结合作为高等职业教育人才培养模式改革的重要切入点, 带动专业调整与建设, 引导课程设置、教学内容和教学方法改革。现将本门课程的项目化教学实施过程总结如下:

一、“项目化教学”改革的思路及特点

课程以FANUC系统为主组织内容。打破传统的学科型课程构架, 根据数控技术领域职业岗位群的需要, 以典型零件为载体, 以工学结合为切入点, 以工作过程为导向, 采用任务驱动模式, 把数控加工基础知识、数控车削编程与加工, 数控铣削编程与加工、加工中心编程与操作、职业技能考核综合训练等分解为相对独立、自成一体的教学模块, 并融工作过程、典型工作任务于各个教学模块中。数控加工编程及操作课程的项目化教程具有以下三个方面的特色:

1.把培养学生的数控编程与操作技能作为核心, 突出与实践技能相关的必备专业知识, 而有关理论知识的内容则以“必须、够用”为度。

2.以任务驱动模式教学, 在内容上力求做到理论与实际相结合, 按照循序渐进的要求, 由易到难。每个任务都以一个实际零件的加工任务为核心引出新的数控工艺知识和数控编程指令, 任务由简单到复杂, 由单一到综合, 具有很强的可操作性。

3.结合“双证通融”的人才培养模式, 把数控中级工的职业资格标准融入教材体系, 注重提高学生的实践能力和岗位就业竞争能力。

二、“项目化教学”在数控加工编程及操作中的应用

1.整体教学设计

本课程以训练学生数控机床编程及实际操作技能为目标, 将零件图知识、数控编程知识和数控加工等知识嵌入到各个工作任务中, 通过分析、讲解和演示典型零件设计、零件仿真加工进行课程实际教学。分三个环节: (1) 演示:将任务的案例进行分析、讲解和演示示范。 (2) 仿真加工:每个任务演示结束, 借助宇航数控仿真模拟教学软件完成零件的仿真加工, 熟悉机床在基本操作, 掌握机床对刀等方法, 验证程序的正确性。 (3) 实操加工:全面运用所学习的知识和所掌握的技能, 选择手工编程方式, 利用数控机床完成零件的加工。

2.单元教学设计

通过本课程的学习, 使学生掌握数控机床的操作与零件的数控加工。通过做项目, 包括上机演示、数控程序仿真和数控加工实际操作, 提高学生主动学习的积极性, 激发学生的学习热情和兴趣, 提高教学质量和学生实际编程加工水平。教学分为5个模块, 每个模块按照由简入难的认知规律安排若干任务。每个任务理论指导2-4学时, 实践指导4-8学时。以任务2.3成型曲面的编程与加工为例:

3.确立项目, 引入任务

教师依据学生特点和学校教学资源, 以“必须、够用”为原则选择项目。如下所示:

(1) 任务分析:

教师和学生一起分析引入的任务, 确定加工部位、尺寸要求、精度要求、工艺安排等。

(2) 知识学时

根据任务分析, 确定完成任务所需要的知识。进行相关知识在学习。

(3) 任务实施

在储备了相关知识后, 开始进行任务的知识, 借助仿真教学软件, 操作机床完成毛坯大小设置、刀具选择、对到操作、程序输入、仿真加工等几个步骤。使得学生掌握与加工相关的知识。

(4) 知识拓展

在这个环节上拓展一些相关的知识, 增加学生在认识领域。

(5) 思考练习

教师提供练习提, 让学生依据所学知识自己练习, 进一步的加深对所学内容的理解。

教学总结及成果介绍

三、教学总结

在尝试了近两年的项目化教学过程中, 让学生带着任务去学习, 明显感觉到学生的积极性提高了。项目化教学实现了理实一体的教学模式, 在教学评价系统中, 我们注重过程, 不再但看学生的理论成绩, 注重学生个人素养的培养, 合作学习能力的培养。

成果介绍

以“数控加工编程及操作”项目式教学为契机, 形成了一系列的教学成果。

1.专业老师在各大刊物发表相关论文10余篇

2.“数控机床编程与操作项目教程”第一版于2012年由机械工业出版社正式出版, 第二版正在积极筹备中。

数控机床加工及编程 篇8

数控加工自动编程系统在航天、造船、建筑机械、汽车模具与制造等机械领域中的普遍应用, 让企业大大缩短了产品的加工时间, 提高了产品的加工质量和加快了产品的更新换代速度, 所以在竞争激烈的大经济环境下, 发展出效率更高、质量更好的自动编程系统, 必将是人们未来不断追求完美目标。

1 自动编程系统的优势

相对于传统的手动编程, 自动编程以其强大的灵活性和简便性被越来越多的行业和人员所接受, 并且仍在被不断改良, 自动编程优于手动编程主要体现在以下几个方面。

(1) 数学运算处理能力强。对于手工编程难以完成的, 像空间曲面零件以及程序量很大的零件自动编程就轻松多了。

(2) 能快速、自动生成数控程序。对非圆曲线的轮廓加工, 手工编程会因为节点数过多程序段很大而使编程进度慢且容易出错, 自动编程在完成计算刀具运动轨迹之后, 会在极短时间内自动生成数控程序且不会出错。

(3) 后置处理程序灵活多变。前置处理可以通用化, 但后置处理相比前置处理工作量要小的多, 而且它灵活多变, 能适应不同的数控机床。

(4) 程序自检、纠错能力强。手工编程时, 书写笔误、算式错误、程序格式出错, 靠人工纠正费时又费力, 采用自动编程, 能自动纠正, 省时省力。

(5) 便于实现与数控系统通讯。自动编程系统通讯在无需再制备穿孔纸带等控制介质的条件下可以把自动生成的数控程序经通讯接口直接输入数控系统, 达到控制数控机床加工的目的, 不用担心数控系统内存不够大, 做到边输入, 边加工, 提高效率, 缩短周期。

2 数控加工自动编程系统的实现及技术分析

数控机床的自动编程是怎么实现的呢?机械数控专业出身的人都知道是用CAM (computer Aided Manufacturing, 计算机辅助制造) 软件实现的。像比较常用的mastcam系统。CAD/CAM系统自动编程首先是利用CAD模块生成相应的几何图形, 然后再采用人与机器相互交换的实时对话方式, 在指定被加工部位的计算机上自动输入相对应的加工几何参数, 计算机便经过在线的数学处理编程出数控加工程序, 同时刀具的加工轨迹便在计算机屏幕上已动态的形式被显示出来了。计算机数值控制 (简称数控) 是CAM的核心, 是它让将计算机系统应用于了制造生产中。早在1952年数控铣床就在美国麻省理工学院被研制成功, 那时候数控是由编码在穿孔纸带上的程序指令来控制机床的。此后发展出了一系列包括称之为“加工中心”的多功能机床在内的的数控机床, 通过数控程序指令的改变就能从刀库中自动转换和自动换刀, 完成连续的锐、钻、饺、攻丝等多道复杂工序, 流行的“柔性”一词就是对这种加工灵活性的褒奖。数控除了在机床应用以外, 在其它各种设备的控制上也应用甚广, 如火焰或等离子切割、数控焊接机器人、激光束加工仪器、自动绘图仪、油漆喷涂机器人、自动编织机、电脑绣花、自动雕刻机等, 数控机床是机、电、液、气、光五种元素高度一体化的智能产品。我们首先要用几何信息来描述刀具和工件间的相对运动和一些必要的工艺参数 (进给速度、主轴正反转、主轴转速、换补刀) 。然后在相应的磁盘、穿孔纸带、磁带等信息载体上利用数控系统读入将这些信息按一定的格式形成数控加工程序, 从而使数控机床动作生产加工零件。接下来介绍一下数控加工中心, 它比数控机床多了带有刀库和自动换刀装置。有了这些装置加工中心就能自动的换刀, 从而能连续地对工件的各个加工表面进行钻削、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、铣削等多种工序的加工。作为一种加工功能很强, 更加智能化机器, 它的主要功能还是体现在铣削功能上, 并不是所有的工件都适用于加工中心上, 当加工对象为形状复杂、工序多且繁琐、精度要求高的工件才适用于加工中心。而且在数控加工中心上加工的半成品大多属于平面类零件, 因为平面类的一般只须用3坐标数控铣床的两坐标联动就可以把它们加工出来。

3 数控自动化对未来工业发展的关键作用

新产品更新换代周期加快, 缩短产品研制生产周期以柔性与快速地响应市场需求也成为企业发展的方向。技术方面, 我国现代的三坐标加工数控系统已经比较成熟, 多轴加工在加工复杂形状零件的能力、质量和效率上有所欠缺。国际大环境下多轴联动的数控技术正一步一步成熟起来, 像瑞典的ABB机器人操作系统、松下焊接机器人、酷卡机器手都是多轴联动的数控自动化机器, 因为零件形状的复杂多变, 所以多轴加工编程较复杂, 要实现较通用的多坐标自动编程有较大难度。像工业机器手就采用了在线编程的技术, 用坐标系操作机器手后, 示教器上就显示出了对应的加工程序, 方便易学。

现代工业日益增多的复杂形状零件以及更加高精密的仪器设备, 使我们对数控自动编程技术提出了越来越高的要求, 开发研究复杂加工表面半成品以及多轴加工数控编程加工技术也成为相关研究人员研究的方向。数控机床向高速化方向发展也越来越明显, 优势在于不仅大幅度提高加工效率降低加工成本, 而且还提升了工件加工精度, 真正实现了高效、优质、低成本三大优势。为满足汽车、农机等行业的需求, 开发研究生产的一批高速、高效的响应的数控机床开发也受到市场的欢迎。

参考文献

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数控机床加工及编程 篇9

《数控加工编程及操作》课程培养目标是通过课程的学习, 使学生能够熟练掌握数控机床的操作方法, 能使用编程指令编写常见的回转体类及平面类零件程序, 并利用数控机床加工出合格的产品。与该课程相关的支撑课程有《数控编程仿真实训》《数控机床操作与加工实训》等课程。经过调查发现目前高职《数控加工编程及操作》课程普遍存在以下几个问题:

1. 教材内容多, 知识陈旧, 内容安排不系统。

作为培养数控技术人才重要载体的职业学校, 目前所开设的数控加工编程及操作课程和以编程加工为主的技能课程体系在教学内容的选择安排上已不能适应社会、企业对数控专业人才提出的培养要求。这是因为大部分课程内容只做“加法”, 不做“减法”, 导致了实用的关键的新内容加不进, 而在实际使用中基本被淘汰的内容还在花很大的力气讲。《数控机床编程及操作》作为职业技能培养的核心课程, 其对应的支撑课程应前后连贯相互支撑。这样的课程如:数控加工工艺、数控编程、数控编程仿真实训、CAD/CAM、机床操作与加工实训。然而这些内容在实际教学安排时由于受到教学计划的影响, 被分得支离破碎, 每一门课程的教学各自为战, 难于形成前后连贯的、系统的教学内容。

2. 课程的设置普遍重理论轻实践, 学生技能水平达不到企业要求。

课程的内容设置除了内容杂、安排不系统外, 该课程在教学过程中的设置形态常常表现为重理论轻实践, 或理论与实践教学分离。很多学校在安排教学时, 安排大量的时间在理论教学上, 而实际实践时间却非常短, 在实训过程中也通常表现只注重学科内容的教学, 而忽视了实践应用环节;另一方面, 由于受到教学设备、师资等数量的限制, 使得平均每个学生练习的时间很短, 难于形成熟练的操作技能。致使学生在校期间难以练就一项过硬技能, 毕业时不能直接上岗, 而仅能从事一些简单的体力劳动, 或者到工厂后需进行重新培训, 不能实现在校所学与就业岗位的无缝对接。数控机床的熟练操作与加工是该课程培养的最终目标, 所有内容安排都是为了培养学生突出的实践技能为目标的, 因此, 就造成了这样一种尴尬局面:一方面, 大量的大中专毕业生难以找到理想工作;另一方面, 企业难以招到急需的高技能人才。

3. 教学、评价手段单一不能展现学生主体性及个体差异性。

目前的教学手段大多是常规的灌输式教育, 基本的模式是教师在讲台讲, 学生在底下听, 至于学生收获多少、效率多高基本没人顾及。评价手段也比较传统, 理论通常采用考试的评价方式, 使得学生往往只会应付考试, 难以在实践过程中解决实际工艺问题。这就使得以课堂教学为主的教学方式、教学方法和以理论考试为主的评价方式, 以及教师的相对滞后的教育教学观念和缺乏良好学习习惯、认知水平偏低的学生等因素都制约着对学生综合职业能力的培养。

二、课程建设方案

1. 以省级精品课程为标准, 推动我校师资队伍建设。

随着高职课程改革的进行很多院校都有了自己的精品课程, 然而一些课程的设置大多呈“本科压缩型”或“中职放大型”, 这表明高职课程建设没有把握适度, 所以我们需在在“度”的把握上下功夫。内容的选择以“必须够用”为度, 有效删减不实用的理论知识, 以“强化技能”为核心, 增加实践时间, 强化实践过程控制。在课程建设上根据省级精品课程评审标准找出目前我校该课程在师资队伍、教学内容、教学条件、教学方法和手段、教学效果及创新特点上存在的差距。通过课程建设让更多的教师参与进来, 将所有教学人员有机地结合在一起, 相互取长补短;同时, 在课程的建设过程中, 参加教师必须承担双重角色:课堂上的讲师, 实践中的工程师, 培养提高实践与理论并重的教学理念, 为“双师素质”教师队伍建设打下坚实的基础, 从而推动学校整体教学水平的提高。

2. 以实用时效为原则, 精心设计课程内容。

《数控机床编程及操作》课程内容应以职业生涯为背景, 以培养数控技术领域高等技术应用性专门人才为根本任务、以适应社会需要为目标、以培养技术应用能力为主线设计学生的知识、能力、素质结构和培养方案;以“实用”为宗旨构建课程和教学内容体系;课程的建设, 不仅要重视针对某一岗位的职业能力, 还要关注在一定职业领域内可迁移的职业能力、职业态度和情感, 为学生的职业生涯发展奠定基础。以职业能力作为教学目标, 分解到教学任务的各部分, 落实到课程内部的行动化学习项目, 努力实现知识与应用、理论与实践、实用与时效的有机结合。

3. 以就业需求为导向, 开发项目化、任务化理论及实训教材。

从我校原有的《数控机床编程与操作》与《数控机床加工实训》教材中, 可以看出, 通常只强调和重视学科体系的系统性和完整性, 强调基础的重要性, 而在实践性教学的力度还不够大, 属于专业内容教育而不是职业特长教育, 基本脱离了职业教育的宗旨。高职教育不完全等同于普通高等教育, 因此在教材编写过程中, 应结合职业教育的特点, 编写出以职业技能及相关知识为内容的课题任务模块, 再以这些任务模块为基础进行整合, 以覆盖同一职业领域的具体要求。在编写过程中, 注重学生思维方式, 打破传统教材的模式, 做到精简、实用高度综合, 不求学科体系的宽泛, 但求实用。实训教材要通过对职业岗位核心职业活动、典型工作任务的分析, 开发以职业任务和工作过程为导向的生产化、项目化课题。使学生通过该阶段的学习能够领略实际生产的工作要求, 具备一定工作范围的综合职业能力, 努力建立学习与工作的联系, 发挥学生的主体作用, 真正实现在“学中做, 在做中学”。

4. 充分考虑学生的主体性, 根据个人特长实施因材施教。

所有教学方案的实施都是建立在以学生为主体的教与学的活动当中, 在执行时充分考虑学生的主体性与个体差异性。我校在实施教学时, 充分体现学生的主体地位, 在基础学习阶段, 安排相同课时在数控车和数控铣两种职业能力上;而在提高阶段, 学生可以根据个人特长和爱好自由选择数控车和数控铣;这样充分考虑了学生的主体性、自主性。经过一定时间的提高训练后, 学生对数控车和数控铣都有了充分的认识, 都具备了基本的考工条件, 而后让学生根据个人特长自由选择考试工种进行强化训练, 这样充分展示了学生的主体地位, 同时在考工结果上也获得了优异的成绩。

5. 充分利用信息化手段, 采用多样化的教学与评价方式。

在课程建设上应该充分利用网络平台, 实现教学信息展示与互动交流相结合的课程网站。通过网络平台为学生的学习提供多样化学习途径和条件, 学生随时可以通过上网实现自我学习, 提升学生兴趣, 有效地培养学生的自学能力。网络资源建设也具有服务教师的功能, 比如提供便于应用与下载的课程培养方案;教学计划和大纲;网络教案、多媒体环境的电子教案;教师授课授课录像;教师授课用例题和例题题解;师生学习交流互动等功能。在教学评价手段上应充分考虑学生主题性及个体差异性, 充分发挥学生主动性, 将评价手段由传统的考试转到学习过程和实践结果中来, 真正做到“学做统一”。

《数控加工编程及操作》课程建设对提升师资队伍、优化教学内容、改善教学条件、改革教学方法和手段、培养学生职业能力均起到了积极作用, 在实施过程中应合理安排每个环节, 使各种方法手段在教学活动中都能发挥应有的效果。

参考文献

数控机床加工及编程 篇10

叶轮类零件在军工、冶金、石化、矿山等许多行业中广泛应用,如风机、发动机叶轮、压缩机及水泵叶轮等。叶轮型面的设计以流体力学和空气动力学等理论为依据,构成符合上述理论的流动性曲面。叶轮曲面的精度难以通过一般的加工方法和手段达到,因此,加工精度和表面质量对叶轮性能参数有很大影响。普通叶轮多采用铸造成型后机械加工成型或叶片单独加工后将叶片与轮毂焊接的方法,如图1所示。由于叶轮工作面形状复杂,难以保证铸造精度,而后续的加工工艺过程复杂。如精度要求高的叶轮,从图纸到成品,一般都要经过多个工序。在光整加工方面,则是按照光学屏幕上放大了的截面图曲线经过普通砂带磨后由人工直接抛光到位,多个截面之间的平滑过渡不易保证,废品率高,抛光工人的劳动强度很大。抛光工人所做工作性质单一,技术含量不高。使叶轮曲面精度难以保证,表面质量差,难以达到设计要求。

近十多年的数控技术迅速发展和数控机床的广泛使用使我国的制造技术得到很大提高。特别是五坐标轴以上的数控机床逐渐装备到企业中,使得整体加工叶轮类零件成为可能。五坐标机床功能强大、加工效率高、质量好。五坐标数控加工中心在加工复杂曲面方面有独到之处,是数控加工领域研究热点。总之,由于整体叶轮结构的复杂性,其数控加工技术一直是制造业的难点。整体叶轮如图2。

整体铣削叶轮加工是指毛坯采用锻压件然后车削成为叶轮回转体的基本形状,在五轴数控加工中心上使轮毂与叶片在一个毛坯上一次加工完成,满足压气机叶轮产品强度要求,曲面误差小,动平衡时去质量较少,因此是较理想的加工方法。

2 五轴数控加工中心

五轴加工中心具有X、Y、Z三个移动坐标轴和两个转动坐标轴。最大的优势在于五个轴可以联动。对于安装于夹具上的工件来说,合成运动可使刀具在五轴的空间内任意控制,保证了切削曲面可加工到位,并避免了刀具对工件的误切削。比三、四轴加工中心具有更广的工艺范围和加工精度更高、质量更好。五轴加工中心特别适宜于具有大型复杂曲面零件的加工。

3 叶轮加工特点及工艺方案分析

3.1 叶轮加工特点分析

(1)叶轮上有很多叶片,叶片数按轮毂直径大小不同而不同,叶片有长有短,叶片为空间曲面、扭曲程度高,并且有后仰的趋势,加工时刀具的相对摆动极易对相邻叶片产生切削干涉,因此刀具切削方向的选择尤其重要。另外,曲面需要分段加工,应注意保证加工表面的一致性;(2)叶片之间的流道相对较窄,加工空间较小,难以采用强度和刚性较好的大直径刀具;(3)叶片进气与出气边缘圆角曲率半径变化大,使刀具和夹具角度变化大;(4)为满足强度的需要,叶轮轮毂与叶片之间的过渡采用了变圆角方式,应十分注意刀具的选择;(5)叶片属于结构复杂的薄壁件、工艺刚性差,在工艺安排上需要考虑多工步反复加工叶片型面的措施,以防加工残余应力所带来的形变。(6)整体叶轮的材料一般有铝合金、不锈钢、钛合金等,因此在工艺安排上应尽量考虑因材料不同所带来的问题。

3.2 叶轮加工工艺方案分析

整体叶轮的数控加工工艺过程主要有6大步骤:(1)锻造毛坯;(2)数控车削粗加工出回转体形状;(3)五轴数控机床铣削加工叶片型面;(4)轮毂表面数控车削精加工;(5)叶片型面的光整加工(砂带磨削、手工抛光);(6)其间穿插多次热处理和检验工序。

其中,五轴数控机床铣削加工叶片型面工序由以下工步组成:(1)气道开槽粗加工;(2)气道扩槽粗加工;(3)叶片型面粗加工;(4)气流通道扩槽铣削半精加工;(5)叶片曲面的铣削半精加工;(6)气流通道扩槽铣削精加工;(7)叶片曲面的铣削精加工;(8)叶片及轮毂之间的清根铣削。

3.3 五轴铣削加工的几个关键工序分析

(1)开槽加工及切削方向的确定

叶轮的毛坯为回转体形状,叶片间的气道经粗加工开通,形成通道,为加工叶片做好准备。开槽加工中槽的位置宜选在气流通道的中间位置,多分为上下两个部分加工,应注意两部份刀路衔接问题。刀路平行于气流通道,并保证槽底与轮毂表面留有一定的加工余量。一般采用圆柱形玉米铣刀或圆柱形立铣刀铣削加工,由于气道宽度不等,所以在刀具直径方面应在下部宽阔处采用大直径刀具、上部狭窄处采用小直径刀具的方法,如图3所示。

(2)叶轮气道的扩槽粗加工及叶型粗加工

采用球头铣刀,扩槽及轮毂底面粗加工在一次加工中完成,且叶型的粗加工一并完成,可以提高工作效率。走刀方式与开槽加工方式相同。从开槽位置开始,从中心向外缘往两边叶片扩槽,扩槽加工要保证叶型为后续半精和精加工留有足够余量。考虑到生产效率,粗加工时走刀行宽应取大些。

(3)叶片曲面的半精、精加工

叶片曲面的半精、精加工采用球头铣刀。均采用侧刃切削方式,其中,半精加工采用如图4所示的环切方式,精加工采用图5所示的切入切出方式,以提高表面质量。应注意每次加工的背吃刀量不宜过大,可采用2到3次以上的分层铣削加工。考虑到被加工表面的加工质量,走刀行宽应取小些。

(4)叶片及轮毂之间的圆角清根采用多种球头铣刀,应注意刀具直径与圆角的匹配。

4 基于UGNX6.0的叶轮造型与加工编程

采用数控加工方法加工整体叶轮的CAD/CAM系统结构如图6所示。

五轴数控加工中心加工叶轮的数控编程方法如下。

(1)打开UG NX6.0,进入建模方式,根据叶片各截面型值点生成曲线,再由多条曲线光滑连接生成叶片曲面。对叶轮进行建模。

(2)进入加工方式界面,按创建程序-创建刀具-创建几何体(几何视图导航器)之编程点和毛坯-创建操作,进入可变轮廓铣加工(mill_multi_axis)方式。

(3)开槽时可变轮廓铣对话框设置:部件几何体设置为“几何体”;过滤方法设置为“面”,确定了几何体以面为加工基准;驱动方法设置为“表面积”,驱动曲面为轮毂气流底面。并在表面积对话框中设置“驱动曲面”和“切削方向”等参数;投影矢量设置为“垂直于驱动体”;轴设置为“朝向点”,点特征位置为轮毂气流底面;另外设置切削参数等项,完成开槽的刀路设置。

(4)叶片型面铣削时可变轮廓铣对话框设置:驱动方法设置为“表面积”,驱动曲面为叶片曲面;轴设置改为“侧刃驱动体”,选择合适的刀轴方向。其它设置与前面相似。

(5)当单个叶片的每一个加工程序完成后,可使用旋转复制功能生成其余叶片的同类加工程序。注意不可在单个叶片所有程序完成后再进行复制,否则加工顺序上违背了粗、中、精加工要分开的要求,造成过大残余应力。

5 叶轮数控编程实例

图2所示的小型汽轮机叶轮产品,直径ɸ300mm,高60mm,材料为铝合金。叶槽通道最小尺寸为30mm,叶片及轮毂之间的圆角为R3,在选择刀具时应特别注意。图7为叶轮毛坯。毛坯由定位轴定位,上面螺母压紧。定位轴安装于机床工作台上。

加工机床采用了立式五轴联动高速加工中心,数控机床主要参数X轴行程900mm,Y轴行程600mm,Z轴行程550mm。C轴旋转范围0°~360°,B轴摆动范围-90°~90°,40把刀位刀库,数控系统为SIEMENS 840D。表1、表2、表3分别为叶轮气流通道粗、半精、精加工参数表,表4为叶片与轮毂间的圆角清根加工参数。

图8为气道开槽刀路仿真。图9为叶片型面粗加工刀路仿真。图10为叶片及轮毂圆角清根刀路仿真。图11为叶轮3D仿真结果。

6 结语

本文对整体叶轮的加工工艺和编程方法进行了研究。一般的加工方法和三、四轴数控机床在加工叶轮曲面时,加工精度达不到要求。通过五轴数控机床和UG软件的配合,可以实现整体叶轮的铣削加工,在很大程度上提高了加工质量和生产效率,在五轴数控加工方法实施方面做出了有益的探索。

摘要：叶轮是典型的通道类曲面零件,不同加工方法所获得的加工精度和表面质量对叶轮的使用性能有很大影响。文中对整体叶轮加工工艺进行了分析,确定了数控五轴机床加工叶轮的工艺流程,并使用UG.60软件特有的可变轮廓铣削功能对加工刀路进行了编程,并进行了刀路轨迹仿真。

关键词：叶轮,曲面,五轴,数控加工

参考文献

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