控加工基礎2Pro/ENGINEERWildfire數控加工教程第1章Pro/ENGINEER數控加工基礎本章提要本章主要介紹Pro/ENGINEER數控加工的基礎知識，內容包括數控編程以及加工工藝基礎、Pro/ENGINEER數控部分的安裝說明、Pro/ENGINEER系統配置和Pro/ENGINEER數控加工操作界面等。1.1數控加工概論數控技術即數字控制技術（NumericalControlTechnology用計算機以數字指令方式控制機床動作的技術。重要的一壹要求較高，更突出了NC加工制造技術的優點。數控加工技術集傳統的機械制造、計算機、信息處理、現代控制、傳感檢測等光機電技術于一壹泛應用給機械制造業的生產方式及產品結構帶來了深刻的變化。第1章Pro/ENGINEER數控加工基礎3近年來，由于計算機技術的迅速發展，數控技術的發展相當迅速。一壹個國家綜合國力和工業現代化水平的重要標志。1.2數控編程簡述數控編程一壹般可以能夠但是可是程序很長，則比較適合于自動編程。序的全部過程。其主要任務是計算加工走刀過程中的刀位點（CutterLocationPointCLCL可以能夠還仍能解決手工編程無法解決的許多復雜形狀零件的加工編程問題。Pro/ENGINEER數控模塊提供了多種加工類型用于各種復雜零件的可以能夠選擇合適的加工類型。加工程序、輸入數控系統、程序檢驗及試切。（1）分析圖樣及工藝處理。在確定加工工藝過程時，編程人員首還仍擇最短的加工路線，選擇合適的對刀點和換刀點，以減少換刀次數。4Pro/ENGINEERWildfire數控加工教程（2）數值處理。根據圖樣的幾何尺寸、確定的工藝路線及設定的標系與和編程坐標系不一壹的零件的輪廓加工，需要計算出幾何元素的起點、終點及圓弧的圓心，兩倆還仍需要計算刀具中心運動根據要求的精度計算出各個節點的坐標值。（3）編寫加工程序。確定加工路線、工藝參數及刀位數據后，編程人員可以能夠還仍現在當下大部分的機床已經直接采用自動編程。（4）輸入數控系統。即把編制好的加工程序，通過某種介質傳輸一壹CAM生成的數控加工程序可以能夠通過數據接口直接傳輸到數控系統中。（5）程序檢驗及試切。程序必須經過檢驗和試切才能正式使用。可以能夠采用模擬刀具切削過程程序段的運行方式進行加工，監視加工狀況，調整切削參數和狀態。從以上之上內容看見一壹刀具以及切削參數的選擇等方面的知識。第1章Pro/ENGINEER數控加工基礎51.3數控機床1.3.1數控機床的組成數控機床的種類很多，但是可是任何一壹種數控機床都主要由數控系統、伺服系統和機床主體三大部分以及輔助控制系統等組成。1．數控系統數控系統是數控機床的核心，是數控機床的“指揮系統，其主要統發出控制信號。現代數控系統通常是2．伺服系統兩倆控機床的伺服系統中，常用的位移執行機構有步進電動機、電液馬達、兩倆者均帶有光電編碼器等位置一壹靈敏而準確的跟蹤指令功能。3．機床主體6Pro/ENGINEERWildfire數控加工教程還仍包括AutomaticToolsChanger，ATC自動托盤交換裝置（AutomaticPalletChanger，APC臺等，它是整臺機床的基礎和框架。加工中心則還仍應具有ATC，有的還仍有雙工位APC與和損監控系統、機床與和工件精度檢測系統、補償裝置和其他附件等。1.3.2數控機床的特點科學技術和經濟的不斷發展，數控機床應運而生了。20世紀50年代，美國麻省理工學院成功地研制出第一壹臺數控銑床。1970年首次展出了第一壹CNC1.3.1所示就是CNC數控銑床，圖1.3.2所示是數控加工中心。圖1.3.1數控銑床圖1.3.2加工中心第1章Pro/ENGINEER數控加工基礎7數控機床自問世以來得到了高速發展，并且逐漸為各國生產組織和與和具有以下主要特點：可以能夠一壹般能完成鉆一壹可以能夠在一壹次裝可達到±0.005mm動量）一壹般為0.001mm，高精度的數控系統可達0.0001mm。一壹批加工零件尺寸的統一壹性，而且產品質量能得到保證，廢品率也大為降低。高效率。機床自動化程度高，工序、刀具可自行更換、檢測。一壹一壹般一壹般不需要使用專用夾具和一壹般的數控銑床生產率，并且減少了工件的裝夾誤差。8Pro/ENGINEERWildfire數控加工教程作，可大大減輕勞動強度。與和CADCAD/CAM一壹體化系統，它是FMS、CIMS等現代制造技術的基礎。一壹般是普通機床也大大高于普通機床。1.3.3數控機床的分類數控機床的分類有多種方式。1．按工藝用途分類還仍可以能夠在一壹一壹次裝夾就可以能夠可以能夠完成所有回轉體零件的加工。2．按機床數控運動軌跡劃分點位控制數控機床（PTP）：指在刀具運動時，只控制刀具相對于第1章Pro/ENGINEER數控加工基礎9兩倆床、數控沖床和數控點焊設備，還仍可以能夠用在數控坐標鏜銑床上。還仍要保證刀具運動是一壹還仍要進行切削加一壹般用于加工矩形和臺階形零件。輪廓控制數控機床（CP兩倆個還仍要控制加工過程中的位移速度，還仍兩倆一壹形，并且一壹以上之上的數控銑或加工中心。3．按伺服系統控制方式劃分開環控制是無位置反饋的一壹以其加工精度及穩定性差，但其結構簡單、價格低廉，控制方法簡單，對于精度要求不高、且功率需求不大的地方，還仍是比較適用的。為這種系統未將絲杠螺母副和齒輪傳動副等傳動裝置包含在閉環反饋與和沒有閉環高，調試比閉環方便。閉環控制系統是對機床移動部件的位置直接用直線位置檢測裝置與和輸入指令10Pro/ENGINEERWildfire數控加工教程向減少誤差的方向移動，直到差值符合精度要求為止。這類控制系統，可以能夠由于閉環伺服系統復雜和成本高，故適用于精度要求很高的數控機床，如超精密數控車床和精密數控鏜銑床等。4．按聯動坐標軸數劃分（1）兩倆軸聯動數控機床。主要用于三軸以上之上控制的機床，其中任意兩倆2.5軸1.3.3一壹2.5軸坐標加工的刀心軌跡為變化不大以及精度要求不高的粗加工。（2XYZ1.3.4可以能夠還仍必須具備三軸聯動功能。圖1.3.3兩軸聯動圖1.3.4三軸聯動第1章Pro/ENGINEER數控加工基礎11（3）四軸聯動數控機床。除了同時控制X、Y、Z三個直線坐標軸還仍1.3.5在三坐標聯動的機床上用圓頭銑刀按行切法加工時，不但生產效率低，而且表面粗糙高。若采用圓柱銑刀周邊切削，并且用四坐標銑床加工，即除三個直角坐標運動外，為保證刀具與和工件型面在全長始終貼合，刀具還仍應繞O1（或O2（圖中Y）需做附加運動，其編程計算較為復雜。圖1.3.5四軸聯動（4）五軸聯動數控機床。除了同時控制X、Y、Z三個直線坐標軸還仍同時控制圍繞這些直線坐標軸旋轉的ABC坐標軸中的兩倆可以能夠被定位在空間的任何位置。螺旋槳是五軸聯動加工的典型零件之一壹如圖1.3.6Ri的圓柱面上與和葉面的交線MN為螺旋線12Pro/ENGINEERWildfire數控加工教程的一壹部分，螺旋角為φi，葉片的徑向葉形線（軸向剖面）的傾角α為后傾角。螺旋線聯動MN用極坐標加工方法并且以折線段逼近。逼近C和ZZX（改變Ri一壹可以能夠提高生產率并且與和曲還仍應當相對于坐標A和坐標B還仍ZCXAB編程計算很復雜，程序量較大。Z圖1.3.6五軸聯動1.3.4數控機床的坐標系一壹一壹個數控編程員和操作一壹統規范化及簡化數控編程，ISO對數控機床的坐標系系統做了若干規定。關于數控機床坐標和運動方向命名的詳細內容，可參閱JB/T第1章Pro/ENGINEER數控加工基礎133051—1999的規定。而不管是刀具移動還仍向。為了編程方便，一壹律規定為工件固定、刀具運動。標準的坐標系是一壹1.3.7向為XYZ一壹方向為Z坐標，而工作臺的兩倆個運動方向分別為X、Y坐標。XYZ軸的旋轉軸為ABC1.3.8一壹般定在水平面上。圖1.3.9是典型的單立柱立式數控銑床加工運動坐標系示意圖。刀具沿與和地面垂直的方向上下運動，工作臺帶動工件在與和地面平行的平面內運動。機床坐標系的Z軸是刀具的運動方向，并且且刀具向上運動為正方向，即遠離工件的方向。當面對機床進行操作時，刀具相對工件的左右運動方向為X軸，并且工作臺帶動工件向左運動）時為XY＇表示工作臺相對于刀具的運動坐標軸，而以X、Y、Z表示刀具相對于工件的運動坐標軸，則顯然有X=-X、Y＇=-Y、Z=-Z。+++

+++B

+++圖1.3.7右手直角坐標系圖1.3.8旋轉坐標系圖1.3.9機床坐標系示意14Pro/ENGINEERWildfire數控加工教程1.4數控加工工藝概述1.4.1數控加工工藝的特點數控加工工藝與和與和還仍需要以下幾個特點。1．工藝內容具體、詳細數控加工工藝與和與和順序安一壹般無須工藝第1章Pro/ENGINEER數控加工基礎15并且可通過適時調整須事先設計和安排的內容。2．工藝要求準確、嚴密數控機床雖然自動化程度較高，但自適性差。它不能像通用機床在加工時根據加工過程中出現的問題，可以能夠自由地進行人為調整。一壹一壹直到加每一壹一壹定要3．應注意加工的適應性還仍要在基濟效益。4．可自動控制加工復雜表面與和普通加工沒有太大的差別。但是可是對于一壹與和一壹些曲線或曲面的加些方法不僅生產效率低，而且還仍16Pro/ENGINEERWildfire數控加工教程無法比擬的。5．工序集中一壹次裝夾中可以能夠完成多道工可以能夠輸量。6．采用先進的工藝裝備足數控加工中高質量、高效率和高柔性的要求。1.4.2數控加工工藝的主要內容可以能夠此，編程人員在編程之前，一壹定要先把工藝設計做好。概括起來，數控加工工藝主要包括如下內容：選擇適合在數控機床上加工的零件，并且確定零件的數控加工內容。分析零件圖樣，明確加工內容及技術要求。第1章Pro/ENGINEER數控加工基礎17定、工步的劃分、刀具的選取及切削用量的確定等。確定刀具軌跡。分配數控加工中的容差。處理數控機床上的部分工藝指令。數控加工專用技術文件的編寫。數控加工專用技術文件不僅是進行數控加工和產品驗收的依還仍為產品零件重復并且據的相關技術文件。一壹控銑床的工藝文件應包括如下內容。編程任務書。數控加工工序卡片。數控機床調整單。數控加工刀具卡片。數控加工進給路線圖。數控加工程序清單。18Pro/ENGINEERWildfire數控加工教程數控加工順序和加工要素，后者是刀具使用的依據。一壹制訂上述有關工藝文件。1.4.3數控工序的安排1．工序劃分的原則可以能夠一壹次裝夾應盡與和特點，常用的工序劃分有以下兩倆項原則。加工在一壹粗、精加工分開進行。對軸類或盤類零件，將各處先粗加工，一壹些箱體工件，為保證孔的加工精度，應先加工表面而后加工孔。一壹換另一壹一壹部位。況綜合考慮。2．工序劃分的方法第1章Pro/ENGINEER數控加工基礎19一壹次裝夾中應該盡可以能夠在一壹選擇哪一壹部分零件表面需要用數控機床加工。根據數控加工的特點，一壹般工序劃分可按如下方法進行：（1）按零件裝卡定位方式劃分工序分，如內形、外形、曲面或平面等。一壹般加工外形時，以內形定位；可以能夠根據定位方式的不同來劃分工序。（2）以同一壹把刀具加工的內容劃分工序一壹次安裝加工出很一壹道工序在一壹與和檢索也相應比較困難，因此程序不能太長，一壹道工序的內容也不能太多。（3）以粗、精加工劃分工序根據零件的加工精度、剛度和變形等因素來劃分工序時，可按粗、一壹一壹允許將零件某一壹部分表面加工完后，再加工零件的其他表面。綜上所述，在劃分工序時，一壹定要根據零件的結構與和工藝性、來靈活協調。還仍位安裝與和20Pro/ENGINEERWildfire數控加工教程一壹般應按下列原則進行：要綜合考慮上道工序的加工是否影響下道工序的定位與和夾緊，中間穿插有通用機床加工工序等因素。先安排內形加工工序，后安排外形加工工序。在同一壹小的工序。在安排以相同的定位和夾緊方式或用同一壹把刀具加工工序與和挪動壓板次數。1.4.4加工精度與和之，兩倆實際幾何參數偏離理想幾何參數的程度（如圖1.4.1實際型面與和理論型面之間存在著一壹定的誤差。“加工精度”和“加工誤差是評定零件幾何參數準確程度這一壹個問題的兩倆個方面而已。一壹種加工方法所能達到的加工精度和表面粗糙度都是有一壹范圍之內即可，通常稱之為“經濟加工精度。刀具圖1.4.1加工精度示意圖第1章Pro/ENGINEER數控加工基礎21但是可是一壹一壹高，則加工成本相應地越高，生成效率則會相應地越低。藝系統的原始誤差主要有工藝系統的原理誤差、幾何誤差、調整誤差、與和變形引起的加工誤差以及工件內應力重新分布引起的變形等。刀軌是由圓弧和直線組成的線段集合近似地取代刀具的理想運動兩倆者之間存在著一壹與和一壹CAM軟件上通過設置公22Pro/ENGINEERWildfire數控加工教程帶的范圍。殘余高度是指在數控加工中相鄰刀軌間所殘留的未加工區域的高度，它的大小決定了加工表面粗糙度，同時決定了后續的拋光工作量，是評價加工質量的一壹個重要指標。在利用CAM軟件進行數控編程時，下，以最大的行間距生成數控刀軌是高效率數控加工所追求的目標。1.5高度與和安全高度Z軸一壹G00插補到下一壹一壹般情況下這個高一壹退回到這一壹高度。起止高度大于或等于安全高度，如圖1.5.1所示。刀兩倆G00工位置。如果刀具不是經過先快速再慢速的過程接近工件，而是以G00與和工件相性。但是可是慢，太長的慢速下刀距離將影響加工效率。快速進給抬刀切削第1章Pro/ENGINEER數控加工基礎23兩倆一壹樣雖然延長了加工時間，但是可是可以能夠防止兩倆區域之間有高于刀具移動路線的部分與和刀具碰撞事故的發生。一壹以便在加工時可以能夠通常使用不抬刀以提高加工速度。1.6走刀路線的選擇經過的路徑，包括切削加工的路徑及刀具引入、返回等非切削空行程。之一壹量，其次應考慮數值計算簡單、走刀路線盡量短、效率較高等。工序順序是指同一壹24Pro/ENGINEERWildfire數控加工教程與和安排一壹（1）對點位加工的數控機床，如鉆床、鏜床，要考慮盡可能使走刀路線最短，減少刀具空行程時間，提高加工效率。如圖1.6.1（a一壹但是可是對點位控制的數控機空程最短來安排走刀路線，以節省時間，如圖1.6.1（b）所示。（a）一般習慣（b）正確的走刀路線圖1.6.1走刀路線示意圖（2）應能保證零件的加工精度和表面粗糙度要求。一壹避免在工件的輪廓處直接退刀影響表面質量，如圖1.6.2所示。第1章Pro/ENGINEER數控加工基礎25兩倆1.6.3所示。圖1.6.2外輪廓銑削走刀路線圖1.6.3內輪廓銑削走刀路線兩倆一壹以保證母線的直線度，如圖1.6.4（a）所示。第二種走刀路線如圖1.6.4（b）所示，便于加工后檢驗，曲面的準確度較高，但程序較多。可以能夠延伸，球頭刀應由邊界外開始加工。如圖1.6.5（a）和圖1.6.5（b）所示，分別為用行切法加工和環1.6.5（c一壹與和零件輪廓的切點軌跡是一壹行一壹則是指刀具與和零件輪廓的切點軌跡是一壹圈一壹圖1.6.5（a）所示的方案在周邊留有大量的殘余，表面質量最差；圖1.6.5（b1.6.5（c1.6.5（b（a）橫向走刀（b）縱向走刀26Pro/ENGINEERWildfire數控加工教程（a）行切法（b）環切法（c）先行切后環切圖1.6.5凹槽的走刀路線工藝系統產生彈性變形并且可以能夠采用多次走刀的方法，精加工余量一壹般以0.2～0.5mm為宜。而且精銑時宜采用順銑，以減小零件被加工表面粗糙度的值。1.7對刀點與和換刀點的選擇第1章Pro/ENGINEER數控加工基礎27“對刀點，可以能夠在機床加工尺寸范圍內任意安裝，要正確執行加工程序，必須確定工件在機床坐標系的確切位置。置關系。對刀點是工件在機床上定位裝夾后，再設置在工件坐標系中。。與和工件及夾具發生干涉，以免損壞刀具或工件。圖1和能。Y′O′

X′對刀點圖1.7.1對刀點選擇示意圖28Pro/ENGINEERWildfire數控加工教程兩倆條相互垂直的輪廓邊的交點可以能夠可以能夠加一壹一壹定要與和零件的加工精度相適應。1.8輪廓控制可以能夠“（ToolSide）進行設置。（1）刀具在輪廓上（On如圖1.8.1（a）所示。（2）刀具在輪廓內（To（3壹（a）刀具在輪廓上（b）刀具在輪廓內（c）刀具在輪廓外圖1.8.1輪廓控制第1章Pro/ENGINEER數控加工基礎291.9Pro/ENGINEER數控加工操作界面首先進行下面的操作，打開指定文件：Step1.選擇下拉菜單命令，將工作目錄設置至D:\proe3.0_NC\work\ch01。Step2.選擇下拉菜單命令，打開文件volume_milling.mfg。打開文件volume_milling.mfg后，系統顯示如圖1.9.1所示的數控工作界面，下面對該工作界面進行簡要說明。右工具欄按鈕區、消息區、命令在線幫助區、圖形區及導航選項卡區。1．導航選項卡區30Pro/ENGINEERWildfire數控加工教程、。“模型樹并且以樹在活動裝配文件中，“模型樹”列表的頂部是組件，組件下方是每個元件零件的名稱；在活動零件文件中，“模型樹”列表的頂部是零件，零件下方是每個特征的名稱。若打開多個Pro/ENGINEER模型，則“模型樹”只反映活動模型的內容。“層樹”可以能夠有效地組織和管理模型中的層。“文件夾瀏覽器”類似于Windows的“資源管理器，用于瀏覽文件。“收藏夾”用于有效地組織和管理個人資源。“連接”用于連接網絡資源以及網上協同工作。2．下拉菜單區下拉菜單中包含創建、保存、修改模型和設置Pro/ENGINEER環境的一壹些命令。3．工具欄按鈕區工具欄中的命令按鈕為快速進入命令及設置工作環境提供了極大的方便，用戶可以能夠根據具體情況定制工具欄。看見還仍沒有處在發揮功能的環境中，一壹旦第1章Pro/ENGINEER數控加工基礎31其進入有關的環境，便會自動激活。導航選項卡區下拉菜單區頂部工具按鈕區菜單管理器右工具欄按鈕命令在線幫助區消息區智能選取欄圖1.9.1Pro/ENGINEER數控操作界面32Pro/ENGINEERWildfire數控加工教程1.9.2～圖1.9.9請務必將其記牢。數控專用按鈕如圖1.9.2所示，簡要說明如下：ABCD圖1.9.2數控專用工具欄按鈕A：調出制造信息對話框。B：調出制造參數樹。C：調出制造刀具管理器。D：調出工藝管理器。第1章Pro/ENGINEER數控加工基礎33與和文件操作有關的按鈕如圖1.9.3所示，各按鈕的說明如下：ABCDEF圖1.9.3工具欄按鈕1AB：打開文件。CDE一壹F與和圖形編輯有關的按鈕如圖1.9.4所示，各按鈕的說明如下：ABCDEFGHI圖1.9.4工具欄按鈕2A：撤銷前一壹個操作。B：恢復前一壹個被撤銷的操作。34Pro/ENGINEERWildfire數控加工教程C：復制。D