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有关cnc相关概念和基础知识-初学者应该看看

UGCAD视频网 / 2012-11-27
摘要:有关cnc相关概念和基础知识-初学者应该看看

CAD (Computer Aided Design,简称CAD)计算机辅助设计
CAM (Computer Aided Manufacture)计算机辅助制造
CAPP Computer Aided Process Planning,简称CAPP。计算机辅助工艺规程设计
CAE (Computer Aided Engineering,简称CAE) 计算机辅助工程分析
ERP (Enterprise resource plan)企业资源计划
PDM产品数据管理 Product Data Management以产品为中心,通过计算机网络和数据库技术,把企业生产过程中所有与产品相关的信息和过程集成起来进行管理的技术。
BPR (Business Process Reengineering企业流程再造):从根本上的重新考虑并彻底重新设计业务流程,以实现在关键的业绩上,如成本、质量、服务和响应速度,取得突破性的进展。
BOM物料清单 (Bill of Materials)它是一种描述装配件的结构化的零件表,其中包括所有的子装配件、零件、原材料的清单,以及制造一个装配件所需物料的数量,如工时、材料、设备、工装、车间等。

MRP 物料需求计划(Material Requirement Planning)的简称。MRP是一种将库存管理和生产进度计划结合为一体的计算机辅助生产计划管理系统。它以减少库存量为目标,统筹地为制造业管理者提供满足生产计划需要的物资供应手段。

MRPII 制造资源计划(Manufacturing Resource Planning)的简称。是在物料需求计划(MRP)的基础上发展起来的。它不仅编制产品和零部件的生产进度计划、物料采购计划,而且还可以直接从系统获得各种财务信息如销售收入、库存资金占用量和产品成本等。是一个覆盖企业全部生产资源的管理信息系统。
SCM 供应链管理(Supply Chain Management)的简称。供应链由供应商、制造工厂、分销网络、客户等环节组成。供应链管理是对供应链上 “物流”、“资金流”、“信息流”,还有 “增值流”和“工作流”的管理。

CRM 客户关系管理(Customer Relation Management)的简称。自动化并改善与管理销售、营销、客户服务和支持等领域的客户关系有关的商业流程。
有限元分析 将物体划分成有限个单元,这些单元之间通过有限个节点相互连接,单元看作是不可变形的刚体,单元之间的力通过节点传递,然后利用能量原理建立各单元矩阵;在输入材料特性、载荷和约束等边界条件后,利用计算机进行物体变形、应力和温度场等力学特性的计算,最后对计算结果进行分析,显示变形后物体的形状及应力分布图。

数字控制,简称数控 指用离散的数字信息控制机械等装置的运行NC(Numerical Control)
CNC (Computer Numerical Control,计算机数控),指用计算机作为一般数控系统中的控制装置
B2C 一种企业对个人的电子商务方式,它利用计算机网络使消费者直接参与经济活动
B2B 一种企业对企业的电子商务方式,企业与企业间的订货、销售、发货等全部交易行为均以电子商务的方式进行

企业信息化 企业以企业流程(优化)重组为基础,在一定的深度和广度上利用计算机技术、网络技术和数据库技术,控制和集成化管理企业生产经营活动中的所有信息,实现企业内外部信息的共享和有效利用,以提高企业的经济效益和市场竟争能力。
电子商务 (Electronic Commerce) 是指对整个贸易活动实现电子化。从涵盖范围方面可以定义为:交易各方以电子交易方式而不是通过当面交换或直接面谈方式进行的任何形式的商业交易;从技术方面可以定义为:电子商务是一种多技术的集合体,包括交换数据(如电子数据交换、电子邮件)、获得数据(共享数据库、电子公告牌)以及自动捕获数据(条形码)等。 指的是利用信息技术来处理商务活动的系统。还可以有其它的名称,如电子商业(Electronic Business)、网络贸易(Net Commerce)、Internet商务、Eeb商务、Web购物等,称统电子商务。
并行工程 并行工程的实质是在产品的设计阶段就充分地预报该产品在制造、装配、销售、使用、售后服务以及报废、回收等环节中的“表现”,发现可能存在的问题,及时地进行修改与优化。
虚拟制造 虚拟制造(Virtual manufacturing,也译作“拟实制造”),它是虚拟现实(Virtual reality)技术(也译作“幻真”技术或“灵境”技术)在制造中的应用。虚拟现实技术是借助于多媒体计算机的声像技术及先进的传感技术,虚构一种场景,给人以身临其境的“真实”感受。

计算机集成制造系统CIMS 计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System,简称CIMS)是现代信息技术条件下的新一代制造系统。它以计算机来辅助制造系统的集成,以充分的、及时的信息交流或信息共享将企业的设计、工艺、生产车间以及供销和管理部门集成一个有机的整体,使它们相互协调地运作,以确保企业的整体效益,提高企业的竞争能力和生存能力。
敏捷制造 (Agile Manufacturing,简称AM):指的是制造企业能够把握市场机遇,及时动态地重组生产系统,在最短的时间内(与其它企业相比)向市场推出有利可图的、用户认可的、高质量的产品。 以计算机网络将本地的、异地的,甚至异国的制造企业或制造资源(设备、产品设计或工艺规程)联成一个整体,为共同的目的,进行协调的努力。如果说,CIMS侧重于企业内部各部门、各环节之间的集成与信息交流,那么,敏捷制造则发展到企业之间的集成与信息交流。通过计算机网络联接起来的企业,被称为“Virtual Enterprise”有的中文文献上译为“虚拟企业”。

仿真制造 模仿生物的组织结构和运行模式的制造系统与制造过程称为“仿生制造”(Bionic Manufacturing)。人们在“仿生制造”中不仅是师法大自然,而且是学习与借鉴他们自身内秉的组织方式与运行模式。如果说制造过程的机械化、自动化延伸了人类的体力,智能化延伸了人类的智力,那么,“仿生制造”则是延伸人类自身的组织结构和进化过程。
绿色制造 绿色制造是一种综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式,其目标是使产品从设计、制造、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中,对环境的影响(负作用)最小,资源利用效率最高。绿色制造是可持续发展战略在制造业中的体现,换句话说,绿色制造是现代制造业的可持续发展模式。显然实施可持续发展战略与制造业的产业结构调整及企业的振兴与发展是密不可分的。
快速成型 是个由三维转换成二维(软件离散化),再由二维到三维(材料堆积)的工作过程。

三维造型 CAD的三维造型有三种层次的建立方法,即线框、曲面和实体,也就是分别对应于用一维的线,二维的面和三维的体来构造形体。

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CNC雕刻机在国内的发展上从最近的一两年才有较大的发展,相关加工厂和使用单位时刻以敏锐的眼光盯着厂家的动向,这也是身为雕铣机主机生产厂一点也不敢松懈的真正原因所在。
作为用户当然要选合适的设备,如果选型不当,不但不能赚钱反而令陷入为机器打工的苦涩局面。那么什么样的机床才是好机床
我们认为好机床的定义是这样的:
能够在短期内收回投资的机床才是好机床。
数控机床的设计使用寿命一般为7年,主要是数控方面的使用寿命为准,这样花钱和挣钱的比例关系将直接影响您的生意,所以仔细分析功能进行选型是有效投资的必要条件。
在国外很早就有雕铣机的名词(CNC engraving and milling machine),严格地讲雕是铣的一部分,是购买雕刻机还是购买数控铣式加工中心是经常要问自己的问题。另外,还有目前盛行的高速切削机床(HSC MACHINE)。
还是让我们首先搞清楚三个机型区别:
1、--数控铣和加工中心 用于完成较大铣削量的工件的加工设备
2、--数控雕铣机 用于完成较小铣削量,或软金属的加工设备
3、--高速切削机床 用于完成中等铣削量,并且把铣削后的打磨量降为最低 的加工设备
深入分析上述设备的结构可以帮我们做出正确的选择
一、--从机械角度
机床的机械分为两个部分,移动部分和不移动部分:工作台,滑板,十字花台等为移动部分,床座,立柱等为非移动部分
1、--数控铣加工中心:
非移动部分钢性要求非常好 移动部分钢性要求非常好
优点:能进行重切削; 缺点:由于移动部分同样庞大,牺牲了机床灵活性,对于细小的部分和快速进给无能为力。
2、--数控雕铣机
非移动部分钢性要求好 移动部分钢性要以灵活为前题下,尽可能的轻一些,同时保持一定的钢性。
优点:可进行比较细小的加工,加工精度高。对于软金属可进行高速加工; 缺点:由于钢性差所以不可能进行重切削。
3、--高速切削机床
非移动部分钢性要求非常好 移动部分钢性要求比较好,而且尽可能的轻巧。
优点:能进行中小量的切削(例一般φ10的平底刀,对于45号钢(300)深切深度以0.75为好);  缺点:正确使用下能发挥高效,低成本,使打磨量变为极少。不正确使用,马上就会使刀具的废品堆积如山。
如何从机械上做到上面又轻、刚性又好矛盾的要求,关键在于机械结构上的功夫。
1、--床体采用高低筋配合的网状架构,有的直接采用蜂巢的相接的内六角网状结构
2、--超宽的立柱和横梁,大家知道龙门式的结构由于其极好的对称性和极佳的钢性被高速切削设备 厂家一直做为首选结构。
3、--对于移动部分有与数控铣显著的不同之处是加宽了很多导轨与导轨之间的距离,以克服不良力矩的问题。
4、--从材料上讲一般采用了米汉那铸铁,也就是孕育铸铁,在浇注铁水时加入一定比例的硅(Si)从而改变了铁的内部结构,使之更加耐冲压,刚性上有显著提高。
5、--机床的刚性主要用于克服移动部分在高速移动时对非移动部分的强大冲击,所以导轨、丝杆要求粗一些,以及加强连接部分刚性
二、--从数控角度分析
1、--数控铣加工中心 对数控系统要求速度一般,主轴转速0~8000RPM左右
2、--雕铣机 要求高速的数控系统,主轴转速3000~30000RPM左右
3、高速切削机床 要求高速的数控系统以及极好的伺服电机特性,主轴转速1500~30000RPM左右
三、--编程软件上分析
从软件的角度上讲,数控铣加工中心,高速切削机床雕铣机都可以使用标准的CAD/CAM软件如: Mastercam Cimatron PE UG等。
铣床通常以为Cimatron 刀路 较好一点,新版的软件充分考究到刀具的每时每刻的切削量的均匀性,尤其是刀进入走出工作的一刻的速度和圆滑性,以及在拐点的跟随差算法问题(following Error),使结果和设计图形更加贴进,CAD部分刚大量采用直观的三维实体造型如SolidWorks等再通过IGS等转入CAM软件进行加工。
不过不用担心,CAD/CAM的发展速度远胜于机床的CNC的发展速度。
雕刻加工因其刀具的特殊性的有相当的细小的角度控制,用Type3为好。
四、--刀库自动换刀和全自动对刀要求
加工中心是一个体面的名词,但我觉得对刀库的要求一定要结合实际。
加工中心是为了完成多种工序于自动状态的数控设备,主要是对于一些固定的大批量的生产作业,如果我们加工一个很多孔、牙的箱体,而且要天天做差不多的(一批量最小2百个以上)那就一定选加工中心,对于模具行业和小批量生产单位千万不要动不动就上加工中心,因为见过太多的厂家买加工中心,当数控铣来使用,使用刀库对数控系统的成本上来讲很简单,但主轴和刀库、空压机以及各种刀柄等会增加成本,所以对于一台设备的差价大于10万元人民币,而且编程人员要头脑清醒。不然悲剧就会发生,问题也相对增多了不少。效率上如何,对于生产量同一品种不到一、二百个的工件尽量不要使用加工中心,效率太低。
有什么好办法提高效率,不使用刀库,又不会造成人为的换刀误差,只有全自动对刀系统,刀往上一装,一个按钮,机床自动对刀,直接加工,误差在0.001~.0.003μm内,与自动换时间来比,慢不了一点效率。如果是加工中心又无自动对刀装置机床与不带刀库,但是自动对刀的机床相比,实践中的效率后者远高于前者。又好请您注意自动对刀仪的最好品牌的价格如(Marposs)不过一万元左右,而且不太可能损坏,如此分析对于劳动力大把的国内模具加工,以及小批量工业零件的加工如果充分考虑资金的利用价值一定不应采用加工中心设备,另外,国内厂家的刀库基本上还很多问题。进口的也相当贵。(BT40的10把刀库不会低于10万人民币)。
五、高速切削设备的看法
精明的加工商一定会大量时间考虑机床的准备时间和人员的人为因素所造成的损失,我们永远记住不用在这方面提醒他们。而我们该做的是如何从机床的加工时间上来给他们更高的加工效率,以及进可能的降低他们的打磨时间。甚至零打磨。高速切削设备的闪亮登场是让加工商砰然心动的事件。先不要考虑其昂贵的造价(150万左右),单从使用上讲我认为一定是那句老话:它对有些人来讲是一块香香的肉,对另外一些人来讲是剧毒的毒药,日本人以及欧洲人不遗余力的宣传高速切削的好处而让人采用他们的设备。当然有些不实用的做法。在数控机床行业8年内实战经验告诉我他们的成本应在60~70万左右。如此之高的利润率是让我看到了他们的本质。国内的数控机床的毛利应为(30~40%)之间。这是合理的,正直的利润。如果您愿意维护他们高利润我想在相同时间就不可能挣更多的钱。更要考虑到售后服务等等。我不敢相信他们的服务可以在1~2天内解决所有的问题。因为我们现有的科技还不能实现“固体传真”。
从振兴民族工业的角度上看应该支持国内机床厂的发展。 高速切削的本质是把刀具的行走的长度在短时间内走完。大家知道
距离 =速度 × 时间
刀具的说明已经固定国 切削的方式决定长了就意味着无利可图 提高速度就等于把时间缩短。
高速切削因当前的机床本身的主轴和采用的刀具的限制决定了它不可能是一定好,目前国外通用的做法是第一台设备不采用高速切削,而第二台或第三台则可考虑这种设备。
成功的做法例如:
1台仿形铣把大部分切削量完成(重切削)而剩于2~3mm的加工余量
把剩余的切削量在高速机床上快速完成,这样做有很多好处 :
1)--重切削机床很多,加工费很低
2)--加工量大,精度要求不高极易达到
3)--刀具便宜
4)--转入高速切削后,因为加工对象已接近成形,所以第一刀的切削量很均匀
5)--成形快速准确
6)--免太多打磨,配合尺寸精确
7)--刀具虽贵,但时间短,切削量不大,性能价格比率很好
8)--很多细微之处,如小角度导度等,细致加工一次完成而不用电火花帮快,
9)--极好的表面光洁度(镜面效果)
如此看来,设备的协条本是取胜之道,因为它的剩余量有2~3个mm所以在工作台上XY上做两个校准G54的档板就完成工件装夹的问题,而对于切削量不大的工件则直接在高速机床完成了。
六、还有一个问题要讨论是主轴的问题
对于数控铣和加工中心因为要求低转速大扭据,所以一定需要主轴变速箱来的减速比来提升扭力的转速低而精度差是不可避免的,所以不大可能用小半径刀具。 对于雕铣机来说要主轴工作在2~3万RPM才可工作,回转精度一般2个μ左右,不然断刀现象全很严重,所以一定要用电主轴,即电机和主轴是一体的。 对于高速切削设备来讲,要求内藏式电主轴,而且在低转速时也要用一定的扭矩要有油水冷却机来保持主轴工作温度恒定主轴功率要在7.5~8KW以上,转速要超过25000RPM
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G M代码表
代码 意义 代码 意义 代码 意义
GOO 点定位 G54 加工坐标系1 G90 绝对坐标
GO1 直线插补(后必有F) G55 加工坐标系2 G91 相对坐标
G02 顺时针圆弧插补(后需有R) G56 加工坐标系3 G98 返回起始平面
G03 逆时针圆弧插补(后需有R) G57 加工坐标系4 G99 返回R平面
G04 暂停 G58 加工坐标系5 M00 无条件停止
G17 X Y平面选择 G59 加工坐标系6 M01 选择停止
G18 X Z平面选择 G73 钻孔循环 M02 程序结束(光标不返回)
G19 Y Z平面选择 G74 反攻螺纹 M03 主轴正转(后跟S)
G20 英制输入 G76 精镗 M04 主轴反转(后跟S)
G21 公制输入 G80 取消固定循环 M05 主轴停转
G28 原点复归 G81 直线钻孔 M06 自动换刀(后跟T)
G40 取消刀具半径补偿 G82 钻孔循环 M07 开气
G41 刀具半径左补偿(后跟D) G83 啄式钻孔 M08 开油
G42 刀具半径右补偿(后跟D) G84 螺纹循环 M09 关气关油
G43 刀具长度正补偿(后跟H) G85 镗孔循环 M30 程序结束(光标返回)
G44 刀具长度负补偿 G86 镗孔循环 M98 调用子程序
G49 取消刀具长度补偿 G87 反镗孔循环 M99 返回主程序
F 机床进给率 R 圆弧半径 D 刀具半径补偿号
H 刀具长度补偿号 Q 钻孔时每次进刀量 S 转速
T 刀号
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