《《计算机辅助制造》上机指导--.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《计算机辅助制造》上机指导--.doc（117页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、机械CAD/CAM上机指导第五章 计算机辅助数控编程5.1 计算机辅助数控编程概述按照传统的CAD/CAM系统和CNC系统的工作方式，CAM系统以直接或间接（通过中性文件）的方式从CAD系统获得产品的几何模型。CAM系统以三维几何模型中的点、线、面或实体为对象，生成加工刀具轨迹，并以刀位文件的形式经后处理，生成NC代码提供给CNC机床。对于目前流行的CAD/CAM数控编程方式，CAD与CAM之间的集成技术已比较成熟，通过CAD生成的产品的几何模型，可直接被CAM系统采用来实现计算机辅助数控编程。目前比较成熟的主流计算机辅助数控编程软件（CAM）系统主要有一下两种形式。（1）CAD/CAM集成系
2、统，如UG、CATIA及Pro/ENGINEER等。其主要特点是CAM系统以内部统一的数据格式直接从CAD模块中获取产品的几何模型。（2）相对独立的CAM系统，如MasterCAM及Surfcam等。其主要特点是具有简单的几何造型功能，可实现被加工零件的造型，进而完成数控程序的自动生成。由于CAD功能的限制，这类系统在使用时常通过中性文件从其他CAD系统获取产品的几何模型。CAD/CAM数控编程的一般过程如图5.1所示。 图5.1 CAD/CAM编程的一般过程上述的主流CAD/CAM系统一般都由5个模块组成，即交互工艺参数输入模块、刀具轨迹生成模块、刀具轨迹编辑模块、三维加工动态仿真模块和后处
3、理模块。下面对部分优秀软件的CAM功能做简单的介绍。1. UG系统UG是当今制造业中以数控加工功能齐全、完善而著称的最具代表性的CAM系统。其突出特点是功能强大的刀具轨迹生成方法，包括车削、铣削、点位加工、线切割等的加工功能。UG系统提供了多种加工各种复杂零件的粗、精加工类型，在每种加工类型中包含了多个加工模板，应用各种加工模板可快速建立加工操作。UG不但提供了功能强大的默认加工环境，而且允许用户自动定义加工环境。用户在创建加工操作的过程中，可继承加工环境中已定义的参数，不必在每次创建新的操作时重新定义，从而避免了重负劳动，提高了操作效率。在交互操作过程中，用户可在图形方式下交互编辑刀具路径，
4、观察刀具的运动过程，生成刀具位置源文件。同时应用其可视化功能，可以在屏幕上显示刀具轨迹，模拟刀具的真实切削过程，并通过过切检查和残留材料检查来检测相关参数设置的正确性。UG的加工功能模块主要有CAM基础、后处理、车加工、型芯和型腔铣削、固定轴铣削、清根切削、可变轴铣削、顺序铣削、制造资源管理系统、切削仿真、线切割、图形刀轨编辑器、机床仿真、NURBS(B样条)轨迹生成器等子模块。2. Cimatron系统Cimatron、PowerMill等是中端CAD/CAM软件的带表，Cimatron系统以其在CAM方面的优良性能而受到了广泛的应用，在国内比较流行。Cimatron系统提供了智能化25轴数
5、控加工编程功能，支持数控铣削、车削、钻、镗、线切割的加工编程；具有基于残留毛坯、曲面轮廓、等高分层、环绕等距、曲面流线、角落清根等多种刀具轨迹控制方式；同时，还提供了刀具轨迹编辑修改、加工仿真、后置处理等功能。此外，国产的CAXA软件也是一款便于使用和学习的CAD/CAM软件。 5.2 UG CAM数控编程5.2.1 UG CAM数控编程的基本概念 1. UG铣削加工的主要形式 UG加工主要针对铣床或切削中心，具体加工形式有： （1）2.5轴的铣削形式：Planer Mill（平面铣）、Cavity Mill（型腔铣）。 （2）3轴的铣削形式：Fix Axis Surface Contour（
6、固定轴曲面轮廓铣）。 （3）35轴的铣削形式：Variable Axis Surface Contour（可变轴曲面轮廓铣）、Sequential Mill（顺序铣）等。 UG加工模块中的各种铣削形式如按照加工精度分类，各分为粗加工和精加工两类。其中：粗加工的刀具轨迹以区域形式为特征，精加工的刀具轨迹以线性形式为特征。比如铣削的主要类型为： （1）粗铣：Planer Mill（平面铣）、Cavity Mill（型腔铣）。（2）半精铣：Planar Mill-Profile（环状的平面铣削）、Cavity Mill-Profile（型腔环状铣削）、Surface Contour（曲面铣）及Seq
7、uential Mill（顺序铣）等。图5.2所示为UG常用的3轴铣加工方式。2. 加工几何体加工几何体指的是设置某一加工操作时，必须使用的几何体（Geometry）数据，如零件（Part）、毛坯（Blank）、检查（Check）、边界（Boundary）、切削区域（Cut Area）及修剪（Trim）几何体等。（1）零件几何体：即CAD所完成的3D模型，但当使用的加工功能不同时，需从此3D模型选取的数据也不完全相同，如型腔铣加工通常选取实体（Body）或曲面（Surface）数据，而固定轴曲面轮廓加工（Fixed-Contour）则可能选取模型上的曲线（Curve）、表面（Face）或实体（
8、Body）数据。 图5.2 UG的三轴铣加工方式（2）毛坯几何体：毛坯是欲加工成3D模型形状所用的材料，一般为大于3D模型的矩形体，如图5.3所示。（3）检查几何体：其功能是为了防止刀具过切某形体或曲面，而设定此形体或曲面为检查几何体（如工件的夹具等），若刀具有接触或穿透检查几何体时，系统会做出警告、提刀或避开等动作，如图5.4所示。图5.3 零件几何与毛坯几何 图5.4 检查几何体 （4）边界几何体：用于定义切削移动的区域。这些区域可以是单一边界，也可以是一个组合边界。图5.5所示为零件边界、毛坯边界以及驱动几何边界。 （5）切削区域几何体：指刀具轨迹产生在此选取的表面区域上，而非整个零件（
9、Part）表面，通常用于零件上某个局部区域的切削加工。 3. 加工坐标系 加工坐标系（MCS）是编程操作的基础，所有刀具位置的坐标值都是以加工坐标系为基准产生的。因此，加工坐标系是非常重要的概念，它对NC程序的结果影响重大。在UG的加工模块中，加工坐标系的默认值设为绝对做白哦西。当改变加工坐标系时，并不会影响零件模型中的参数设定。用户在创建新的操作前，应检查加工坐标系是否与NC机床所加工工件的给定位置相吻合。 图5.5 边界 4. 父节点组 UG CAM采用面向对象的原理管理操作过程中的各类对象。对象的关系呈树状结构（详见操作导航器），对象包括父节点组和各类操作。父节点组是指包含其他对象的对象
10、节点组，在父节点组中定义的参数可以被子节点组继承，对于需要建立多个程序来完成加工的工件来说，使用父节点组方式可以减少重复性的工作。例如，一个零件的同一组表面要求进行粗加工、半精加工和精加工时，需要产生3个操作，如果将要加工的表面定义成一个几何体父节点组，则在3个操作中只需引用这一父节点组即可，而不必在建立3个操作时分别对加工几何体进行重复定义。同样，在刀具父节点组中定义了一把刀具后，个操作可通过引用刀具父节点组中的这把刀具进行加工，而不必在每一个操作中分别定义刀具参数。UG的父节点有4个，如表5.1所示。表5.1 UG的父节点组及其含义父节点组包含的数据内容刀具（Tool）刀具尺寸方法（Met
11、hod）加工方法，如进给速度、主轴转速和公差等几何体（Geometry）加工对象几何体数据，如零件、毛坯、MCS、安全平面等程序组（Program）决定输出操作的顺序在UG中，父节点组的设定不是必须的，也就是说，父节点组可以为空。在不设置父节点组的情况下，可以直接在建立操作时通过“创建操作”对话框中的组设置来进行定义。一般而言，对于较为分散的操作，常采用不事先设定父节点组，而在建立每一操作时再指定所需的几何体对象、刀具、进给速度、主轴转速等参数，这样显得较为直观。5. 后处理在产生刀具轨迹后，需要通过后置处理将产生的刀具轨迹转换成数控加工程序。UG提供的后置处理可以直接选取含有刀具轨迹的操作，
12、将其编译为NC程序。在操作导航器窗口中，选取要编译成NC程序的操作或程序（Program），同时选择UG后处理（UG/Post Process）即可进行后置处理，如图5.6所示。UG的后处理采用通用的后置处理方式。在后置处理之前，用户需先根据后置处理格式的规则，进行后置处理格式设定，一伙的适合自己使用的NC机床的后置处理机床数据文件。UG CAM后置处理的设定由UG Command prompt窗口内的mdfg.exe程序来完成。这是一个多层式菜单的人机交互程序，用户可以根据系统菜单提示，按自己的需求来逐步设定机床控制器的各种特性。由于其界面不太友好，已逐渐被UG后处理构造器-UG/Post
13、Builder所代替，后者可以图形界面的方式创建从2轴到5轴的后处理程序。 图5.6 UG后置处理 图5.7 机床数据文件生成器（MDFG）5.2.2 UG CAM环境 1. 加工环境初始化进入UG加工模块的方法是：在主菜单中选择【起始】-【加工】命令，系统将弹出CAM加工环境初始化对话框，如图5.8所示。在【加工环境】对话框中，先在【CAM会话配置】列表中选择一种CAM配置，然后在【要创建的CAM设置】列表中选择一个CAM设置，指定零件的加工制造方式，比如：车加工（Lathe）,车-铣式加工（Lathe Mill），三轴铣加工（Mill-Contour），多轴铣加工（Mill-Multi-A
14、xis）等。选择合适的加工环境后，单击 “确定”按钮，系统就会开始加工环境的初始化。UG CAM加工环境的不同配置提供了不同的加工设定默认值和加工环境的选项模板文件。 图5.8“加工环境”对话框 2. UG加工模块界面UG加工模块的基本操作界面如图5.9所示。如同CAD模块一样，CAM的相关功能图标（Icon）被分门别类地放置在各个工具栏（Tool Bar）里。 图5.9 UG加工模块的基本操作界面3. UG CAM的工具栏工具栏的图标与菜单项是相互对应的，在界面中直接单击工具栏图标则更方便、更实用。用户可以通过定制自己的工具栏来重新组合操作界面，在工具栏所在位置单击鼠标右键，在弹出的下拉菜单
15、中选择“定制.”（Customize）选项来定义界面的工具栏。UG CAM的工具栏主要有以下几种：“操作”（Operation）工具条：包括对导轨进行操作、输出文件以及后处理等工具，如图5.11所示。“插入”（Insert）工具条：用于创建操作和加工节点，如图5.12所示。 图5.10 操作（Operation）工具条 图5.11 插入（Insert）工具条“动作”（Action）工具条：包括对操作对象进行编辑和剪切复制，如图5.12所示。“导航器”（Navigator）工具条：用于控制操作导航工具的内容显示方式，如图5.13所示。 图5.12 动作（Action）工具条 图5.13 导航器（Navigator）工具条4. 操作导航器操作导航器（Operation Navigator）是加工操作中最常用的工具，如图5.14所示。用户可以很方便地通过操作导航器进行操作
