数控自动编程实训报告（付有清） - 图文

重庆广播电视大学经贸学院

数 控 自 动 编 程 实 训 报 告

班级： 2013春机械制造与自动化

学号： ***120140**** 姓名： 付 有 清 指导教师： 赵 兴 科 实习单位： 经贸学院数控车间

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数控自动编程实训报告

学号：1351201409294 姓名：付有清 一、引言

数控加工程序的编制方法除了手工编制程序外，还可利用软件编制程序即自动编程。自动编程也称为计算机辅助编程，这种程序编制的大部分工作甚至全部工作由计算机完成。如完成坐标值计算、编写零件加工程序单，或者进行工艺处理。自动编程的程序可以通过计算机或机床进行刀具运动轨迹模拟检查，编程人员可以及时检查程序是否正确，并及时修改。自动编程大大减轻了编程人员的劳动强度，提高几十倍乃至上百倍效率，同时解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。工作表面形状越复杂，工艺过程越烦琐，自动编程的优势越明显。

自动编程即利用电脑和软件将绘制的图形生成机器能识别的程序。数控自动编程是从零件图纸到获得合格的数控加工程序的过程，其任务是计算加工中的刀位点。刀位点一般为刀具轴线与刀具表面的交点。CAM编程是当前最先进的数控加工编程方法，它利用电脑以人机交互图形方式完成零件几何形状的绘制、轨迹生成与加工仿真到数控程序生成全过程，操作过程形象生动，效率高、出错概率低、容易简便，而且还可以通过软件的数据接口共享已有的CAD设计结果，实现CAD/CAM集成一体化，实现无图纸设计制造。这些也适应了现代工业产品形状复杂的零件加工、多轴加工、高速加工需要。

自动编程主要涉及两大模块，即CAD/CAM。因此在涉足自动编程之前，我们首先应理解CAD/CAM这两个构成自动编程的基本概念以及其用途。

“CAD”计算机辅助设计，英文全称(Computer Aided Design)。能设计制作出既满足设计使用要求又适合CAM加工的零件模型。CAD系统是一个高效的设计工具，具有参数化设计功能，三维实体模型与二维工程图形应能相互转换并关联，CAD可分为自动设计和交互设计两类。实际上,几乎没有纯粹的自动设计或纯粹的交互设计软件，好的软件能根据产品对象恰当地处理自动设计和交互设计的配合。另外，开放型的结构不仅便于用户进行二次开发，同时也使软件系统本身能够不断地扩充与完善。一个好的CAD/CAM软件与其它CAD/CAM 软件的兼容性是非常重要的，软件所带的图形文件接口，要能支持多种图形文件转换，能从其它系统读取图形文件，或将本系统的图形文件传送到其它系统。

“CAM”计算机辅助制造，英文全称(Computer Aided Manufacturing)。是指应用计算机来进行产品制造的统称，即利用计算机辅助完成从原料到产品的全部制造过程，在制造过程中的某些环节应用计算机，包括直接制造过程和间接制造过程，主要包括计算机辅助工艺过

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程设计和计算机辅助加工两部分。

当前，计算机辅助加工大多是指机械加工，而且是数控加工，它的输 入信息是零件的工艺路线和工序内容，输出的是加工刀具的运动轨迹(刀位文件)和数控程序。

如今CAD/CAM软件技术广泛应用于机械产品、模具制造等企业的数控编程及加工，目前基本取代了传统的手工编程方式，更重要的是将CAD/CAM软件当作工具，进行合理的数控工艺规划与数控编程，以实现高质量和高效率的数控加工。

在现代激烈的市场竞争下，高质量、高效益、多品种、小批量的柔性生产方式已成为企业的主要生产模式，传统的加工设备和制造方法已难于适应市场竞争的要求。因此，从20世纪70年代开始,以电子信息技术为基础的数控技术得以迅速发展和广泛应用，数控机床有效地解决了复杂、多品种、小批量的产品加工问题，适应了各种机械产品更新换代快的需要，取得了明显的效益。

随着数控技术的发展，数控加工已经应用到各个领域之中，在数控加工过程中，加工程序的编制也越来越得到重视。因此CAD/CAM技术对数控加工领域来说显得越来越重要了。一个完整的CAD/CAM软件系统是由多个功能模块组成的，如三维绘图、图形编辑、曲面造型、数控加工、有限元分析、仿真模拟、动态显示等。这些模块以工程数据库为基础，进行统一管理。这样既保持了底层数据的完整性和一致性， 实现了数据共享，又节约了系统资源和运动时间。

一般来说 , 数控加工技术涉及数控机床加工工艺和数控编程技术两方面 , 数控编程是目前 CAD/ CAM 系统中最能明显发挥效益的环节之一 . 对于复杂零件,特别是具有空间曲线、曲面的零件 ,如叶片、叶轮、复杂模具等,或者程序量很大的零件 , 数控编程通常采用自动编程系统 ,其在实现设计、加工自动化、提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用.后置处理是数控编程技术的关键技术之一 ,作为CAD/CAM系统与机械制造连接的纽带 ,后置处理直接影响自动编程系统的使用效果和零件的加工质量、效率以及机床的可靠运行 .

1980年IBM公司为解决 AP T 刀位原文件的处理推出了DAPP ( Design Aid for Post Processor )系统 ,系统提供给用户生成后置处理系统所需的一些程序和文件 ,如输入模块、输出模块、数据处理模块等.该系统将一些计算、分析模块公共化、标准化的方法使后置处理系统向通用化发展迈进了一步.但它采用高级语言编写描述机床运转的程序,要求用户既熟悉数控知识 ,又具备较丰富的软件编程经验 , 因此给程序编写、修改和维护带来一定困难. 随着计算机技术的发展,编程系统向 CAD/CAM 一体化迅速发展。

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二、实训目的

在学习自动编程之前，首先应对自动编程软件有一定的了解，在这次CAD/CAM实训期间，主要围绕着master cam进行学习。因此，此处围绕着master cam 进行说明。

master cam能够接受来自包括UG、Pro/E、CATIA、SIMATRON、Solid Works、Auto CAD等常见的各种CAD/CAM系统在内的2D/3D文件格式，能完成从2D设计到3D设计及CAM编程的技术过程，适合于各种数控系统的机床，是将CAD和CAM集成在一起的一套比较完整的软件。

master cam共包含5个模块：设计模块，用于被加工零件的造型设计；铣削模块，主要用于生成铣削加工刀具路径；车削模块，主要用于生成车削加工刀具路径；线切割模块，主要用于生成线切割加工刀具路径；雕刻模块，主要用于雕刻加工。

使用master cam编程时，只要在CAD部分绘制零件的二维或三维图形后，便可在CAM中选择适当的加工模块(铣削加工、车削加工、线切割或雕刻加工)，根据工艺要求设计相应的刀具参数和特性参数，生成刀具路径NCI文件，再通过后置处理程序生成NC文件，即数控机床能够识别的G代码，然后进行适当的编辑和修改，传输给数控机床，装上相应的刀具，便可加工各种不同类型的零件。0

经过这次CAD/CAM,实训之后，应对自动编程这一概念产生一个深刻的认识，能够灵活地运用所学理论知识付诸于实践，有效地去解决实际当中遇到的问题。

三、实训内容 数控车削的自动编程 1．基本图形的构建

1）掌握：各种点和线的生成方法（如图1.1所示，在该图中分别运用了：绘点、绘线、绘圆、绘矩形、绘椭圆、绘制螺旋线、生成曲面、生成实体等命令进行了图素的创建）。

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图1.1

2）掌握：曲线的编辑和几何变换方法（如图1.2所示，该图形为一个对称图形，绘制该类图形可以采用旋转、镜像等方式）。

图1.2

3）掌握：能够进行典型零件的几何造型和加工造型（如图1.3所示为零件的几何模型，通过仿真加工，结果如图1.3.1所示）。

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图1.3

图1.3.1

2．车削刀具的选择和参数设置

1）车削刀具的选择的方法（如图2.1所示为车削刀具的选择）。

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图2.1

2）掌握：车削刀具的参数设置（如图2.2所示为车削刀具的参数设置）。

图2.2

3．轮廓粗车加工

1）掌握：内外轮廓的粗车方法；（如图3.1所示为车削零件内轮廓，图3.1.1所示为车削零件外轮廓）。

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图3.1

图3.1.1

2）掌握：正确进退刀的方法；（如图3.2所示为一典型轴类零件，由多重几何要素构成，在加工时需要考虑各部分轮廓的走刀路线，避免发生碰撞，可采用斜向进刀，角度为-1350 ，设置方法如图3.2.1所示）。

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图3.2

图3.2.1

3）掌握：切削用量的正确选择；（如图3.3所示为切削用量的参数设置界面，可根据实际情况合理选择切削用量）。

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图3.3

4）掌握：典型零件的粗车，生成粗车刀具轨迹。（如图3.4所示为一典型零件的粗车刀具轨迹）。

图3.4

4．轮廓精车加工

1）掌握：内外轮廓的精车方法；（如图4.1所示为零件内轮廓的精车方法，图4.1.1所

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示为零件的外轮廓精车方法）。

图4.1

图4.1.1

2）掌握：精车的进退刀方法；（如图4.2所示为精车时的进、退刀路线设置）。

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图4.2

3）掌握：精车切削用量的正确选择；（如图4.3所示为精车时的切削用量设置界面，可根据需要自行设定）。

图4.3

4）掌握：典型零件的精车加工，生成精车刀具轨迹。（如图4.4所示为一典型轴类零件的精加工轨迹）。

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图4.4

5．切槽加工

1）掌握：内外切槽加工方法；（如图5.1所示为内切槽，图5.1.1所示为外切槽）。

图5.1

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图5.1.1

2）掌握；切槽加工的进退刀方法；（如图5.2所示为切槽的进退刀路线设定界面，在设定进退刀路线时，应视槽的轮廓而进行设置）。

图5.2

3）掌握：切槽加工切削用量的正确选择；（如图5.3所示为切槽加工切削用量的设定界面，在进行切槽加工时，主轴转速通常在300~500r/min左右，进给率通常为0.01~0.05mm/r）.

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图5.3

4）掌握：典型零件的切槽加工，生成切槽刀具轨迹。（如图5.4所示为一典型零件的切槽加工刀具轨迹）。

图5.4

6．螺纹加工

1）掌握：内外螺纹加工方法；（如图6.1所示为仿真加工的内螺纹，图6.2所示为仿真

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加工的外螺纹）。

图6.1

图6.1.1

2）掌握：螺纹加工的进退刀方法；（如图6.2所示为进行螺纹加工时的进退刀参数设定界面，可以根据实际情况进行设定）。

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图6.2

3）掌握：螺纹加工切削用量的正确选择；（如图6.3所示为螺纹加工切削用量的设置，在加工螺纹时，螺纹的导程也就是加工螺纹时的进给率，主轴转速通常为500~900r/min,）

图6.3

4）掌握：典型零件的螺纹加工，生成螺纹刀具轨迹。（如图6.4所示为一典型轴类零件的螺纹加工刀具轨迹）。

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图6.4

7．钻孔加工

1）掌握：孔加工方法（如图7.1所示为一个进行仿真加工后的孔类零件，在master cam 中，孔加工的方法主要有：钻孔、铰孔、锪孔、扩孔以及镗孔）。

图7.1

2）掌握：孔加工的刀具参数设置（如图7.2所示为钻孔刀具的参数设置界面，可根据所

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要加工的零件特征进行相对应的修改）。

图7.2

3）掌握：零件孔加工方法，生成孔加工刀具轨迹。（如图7.3所示为一典型孔类零件的刀具轨迹）。

图7.3

8．刀具路径的编辑与几何变换

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1）掌握：刀具路径的编辑方法（在master cam中可对刀具路径进行编辑，主要有刀具路径镜像和刀具路径旋转以及刀具路径转换三种方式，还可以进行刀具路径的修剪。如图8.1所示为对刀具路径进行镜像）。

图8.1

2）掌握：刀具路径的参数修改方法（如图8.2所示为对刀具路径的参数进行修改）。

图8.2

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9．后处理参数设置和数控程序

1）掌握：后处理的参数设置（如图9.1所示为后处理参数设置界面）。

图9.1

2）掌握：常用后处理的方法（如图9.2所示为运用后处理生成的NC代码，在实际加工中，可根据所使用的机床类型进行加工程序的输出参数设置）。

图9.2

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10．仿真加工或实际机床演示

1）掌握：仿真软件的使用（如图10.1所示为一款常用仿真软件斯沃数控的启动界面，图10.1.1所示为该软件的初始运行界面，图10.1.2所示为零件仿真加工界面）。

图10.1

图10.1.1

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图10.1.2

2）掌握：数控车床的基本操作方法（如图10.2所示为当前国内使用比较广泛的华中HNC-21T型数控车床，其主要操作步骤为→打开机床主电源→按下机床绿色启动按钮→成功

启动进入系统操作界面→旋回急停按钮使机床进入正常工作状态→按下操作面板上的回参考点按钮进行机床回零操作→新建零件加工程序（可直接手工输入，也可连接计算机进行NC代码的传输）→运行刀路模拟→安装工件以及刀具→试切工件以确定工件坐标→按下循环启动按钮开始零件的自动加工）。

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图10.2

3）了解：数控系统与计算机之间的通讯方法（要实现数控系统与计算机之间的通讯，通常采用专用通信电缆进行连接）。

四、实训的要求

通过这次CAD/CAM实训，要能够熟练地掌握master cam软件的工具应用，能够运用master cam软件快速的进行二维平面图形的绘制、生成三维实体、进行仿真模拟加工。

学会曲线、曲面的编辑方法。掌握三维实体的构建技巧，能够使用master cam 软件进行加工参数的合理设置，学会运用刀具路径的编辑和转换。

五、主要实训软件(如图5-1所示为master cam x3软件的图标，图5-2所示为该软件的启动界面)。

图5-1

图5-2

六、 实训的时间

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实训时间：一学期。

时间的具体期限为： 2014年 3月 20日 —— 2014年6月 20日

七、 实训的地点

重庆广播电视大学经贸学院CAD/CAM与数控仿真机房

八、典型实训作品及其工艺分析过程（如图8-1所示为一对组合零件，也是比较典型的车削加工类零件，对于该类零件，需分两次装夹完成加工，在此先对件一进行刀具选用及工序安排，刀具卡及工序卡分别如表8-1、8-2所示。然后再对件二进行刀具选用及工序编排，刀具卡及工序卡分别如表8-3、8-4所示，进行仿真加工后的零件一如图8-2所示，8-3为零件加工程序。进行仿真加工后的零件二如图8-4所示，8-5为零件加工程序）。

图8-1

件一加工工艺分析如下：

该零件由圆柱、圆锥、顺圆弧、单线螺纹等表面组成，圆锥面和外螺纹没有较严格的精度要求，顺圆弧表面要求表面粗糙度控制在Ra1.6。工件材料为45#钢，无热处理和硬度要求。

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通过上述分析，可采取以下几点工艺措施：

1) 对图样上给出的几个形状尺寸，因其无公差要求，故编程时不必取平均值，直接取其基本尺

寸即可。

2) 由于该零件的两端皆有轮廓要素需要进行车削加工，且左端圆柱表面需加工外螺纹，考虑到

以上因素，在加工零件右端的顺圆弧时，为避免夹伤M28*1的外螺纹，在装夹时需采用内螺纹轴套进行辅助装夹。

3) 该零件的最大径向尺寸为48mm，总长为50mm，在加工时选择50*50的45#钢作为毛坯，采

用三爪自动定心卡盘进行夹紧。

表8-1 件一数控加工刀具卡片

产品名称或代号 序 号 1 3 编制 刀 具 号 T01 T03 付有清 规格名称 硬质合金900外圆车刀 硬质合金600外螺纹车刀 审核 件一 零件名称 刀 具 数量 1 1 批准 刀长/mm 130 120 刀尖半径/mm 0.3 0.2 粗车零件轮廓 车螺纹、精车零件轮廓 共 1 页 自动 自动 第 1页 配合件 零件图号 加工表面 01 备注 2014年06月 09 日 表8-2 件一数控加工工序卡

单位名称 产品名称或代号 件一 工序号 001 工步号 1 粗车左端轮廓至圆锥收尾处 2 精车左端轮廓至圆锥收尾处 3 4 5 粗车外螺纹 精车外螺纹 粗车右端顺圆弧轮廓

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零件名称 配合件 使用设备 华中HNC-21T 刀具规格/mm 主轴转速/（r*min-1） 零件图号 01 车间 经贸学院数车实训车间 进给速度/（mm*min-1） 200 背吃刀量/mm 2 自动 备注 程序编号 工步内容 夹具名称 三爪自动定心卡盘 刀具号 T01 25*25 500 T01 25*25 900 180 0.5 自动 T02 T02 T01 25*25 25*25 25*25 320 320 600 960 960 210 0.3 0.1 2 自动 自动 自动 重庆广播电视大学经贸学院 6 精车右端顺圆弧轮廓 T01 25*25 1200 160 0.5 自动 编制 付有清 审核 批准

2014年06月 09日 共 1页 第 1页

件二加工工艺分析如下： 1.零件图工艺分析

该零件表面由内外圆柱面、圆锥面、顺圆弧、逆圆弧、内螺纹等表面构成，其中多个径向尺寸和轴向尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求，零件图尺寸标注完整，符合数控加工尺寸标注要求；轮廓描述清楚完整，零件材料为45#钢，切削加工性能较好，无热处理和硬度要求。

通过上述分析，采取以下几点工艺措施：

1）零件图样上带公差的尺寸，因公差值较小，故编程时不必取其平均值，而取基本尺寸即可。 2）左右两端面均为多个尺寸的设计基准，相应工序加工前，应先将两端面加工出来。 3）由图纸得知，该零件右端需进行内孔加工，所以应首先车削加工出零件左端轮廓至600锥度槽收尾处，以方便调头加工时好夹持。由于该槽角度较大，槽底宽度仅为3mm，不适合使用外圆车刀进行加工，因而此处可使用切槽刀进行径向车削加工。该零件最大径向尺寸为48mm，零件全长为86mm。为符合零件精度要求，可选用90*50的45#钢作为毛坯。 2.装夹方案

加工内孔时以外圆定位，用三爪自动定心卡盘夹紧，加工外轮廓时，先夹持零件右端加工出左端轮廓，然后再将零件调头加工出其余内外轮廓。 3.加工顺序及走刀路线

加工顺序按先面后孔、先近后远、先粗后精的原则确定。在一次加工中尽可能加工出较多的工件表面，结合该零件的结构特征，可先加工出各外部轮廓，然后再进行内孔的加工。由于该零件为单件小批量生产，走刀路线设计不必考虑最短进给路线或最短空行程路线。

表8-3 件二数控加工刀具卡片

产品名称或代号 序 号 1

件二 零件名称 刀 具 配合件 零件图号 加工表面 01 备注 刀 具 号 T01 规格名称 硬质合金900外圆车刀 数量 1 刀长/mm 130 - 26 - 1

刀尖半径/mm 0.3 车端面 自动 重庆广播电视大学经贸学院 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 编制 T01 T01 T02 T03 T04 T05 T05 T06 T07 T07 付有清 硬质合金900外圆车刀 硬质合金900外圆车刀 硬质合金外切槽车刀 ?5中心钻 ?25麻花钻 硬质合金750内孔镗刀 硬质合金750内孔镗刀 硬质合金内切槽刀 硬质合金600内螺纹车刀 硬质合金600内螺纹车刀 审核 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 批准 130 130 130 80 200 150 150 150 130 130 0.3 0.3 0.25 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 粗车零件外轮廓 精车零件外轮廓 车外槽 钻中心孔 钻孔 粗镗内孔 精镗内孔 车内孔槽 粗车内螺纹 精车内螺纹 共 1 页 自动 自动 自动 手动 手动 自动 自动 自动 自动 自动 第 1页 2014年06月 09 日 表8-4 件二数控加工工序卡

单位名称 产品名称或代号 件二 工序号 001 工步号 1 2 车左端面 粗车左端轮廓至角度槽起始点 3 精车左端轮廓至角度槽起始点 4 粗车600角度槽 5 精车600角度槽 T02 25*25 600 80 0.25 自动 T02 25*25 450 120 0.5 自动 T01 25*25 900 180 0.5 自动 T01 T01 25*25 25*25 程序编号 工步内容 夹具名称 三爪自动定心卡盘 刀具号 零件名称 配合件 使用设备 华中HNC-21T 刀具规格/mm 主轴转速/（r*min-1） 500 500 零件图号 01 车间 经贸学院数车实训车间 进给速度/（mm*min-1） 200 200 背吃刀量/mm 1 2 自动 自动 备注 - 27 - 1

重庆广播电视大学经贸学院 6 7 8 9 10 11 12 编制 钻中心孔 钻孔 粗镗内孔 精镗内孔 车内孔槽 粗车内螺纹 精车内螺纹 付有清 审核 T03 T04 T05 T05 T06 T07 T07 批准 ?5 ?25 25*25 25*25 25*25 25*25 25*25 300 220 450 500 300 300 300 180 160 80 950 950 1 0.5 0.6 0.15 0.08 共 1页 手动 手动 自动 自动 自动 自动 自动 第 1页 2014年06月 09日 图8-2

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九、实训心得体会

经过这一学期的自动编程软件实训，个人觉得收获颇丰，学到了很多以前不曾接触到的知识、拓宽了眼界、增长了见识、革新了思维。也切实的提升了自身的能力。

同时我也对数控自动编程这一概念有了一个较全新的认识，这一学期的自动编程软件学习，也将为我们将来迈出校门、踏入社会打下一定的实践基础。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/adjr.html