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1、第一章 CAXA制造工程师应用基础知识,数控加工技术概述,自动编程基础知识,CAXA制造工程师软件介绍,CAD/CAM系统简介,1.1 数控加工技术概述,数控加工的特点 : 数控加工，也称之为NC加工，是以数值与符号构成的信息，控制机床实现自动运转。数控加工技术应用的关键在于计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）系统的质量。,数控加工过程 ： 数控加工是将待加工零件进行数字化表达，数控机床按数字量控制刀具和零件的运动，从而实现零件加工的过程。,1.1.1 数控加工的特点 :,数控加工具有如下优点： 1、提高生产效率； 2、不需熟练的机床操作人员； 3、提高加工精度并且保持加工质量； 4、可以减
2、少工装卡具； 5、可以减少各工序间的周转，原来需要用多道工序完成的工件，用数控加工可以一次装卡完成，缩短加工周期，提高生产效率。 6、容易进行加工过程管理； 7、可以减少检查工作量； 8、可以降低废、次品率； 9、便于设计变更，加工设定柔性； 10、容易实现操作过程的自动化，一个人可以操作多台机床； 11、操作容易，极大减轻体力劳动强度,1.1.2 、数控加工过程,【零件信息】【CAD系统造型】【CAM系统生成加工代码】【数控机床】【零件】 1、零件数据准备：系统自设计和造型功能或通过数据接口传入CAD数据，如STEP，IGES，SAT，DXF，X-T等；在实际的数控加工中，零件数据不仅仅来自
3、图纸，特别在广泛采用Internet网的今天，零件数据往往通过测量或通过标准数据接口传输等方式得到。 2、确定粗加工、半精加工和精加工方案。 3、生成各加工步骤的刀具轨迹。 4、刀具轨迹仿真。 5、后置输出加工代码。 6、输出数控加工工艺技术文件。 7、传给机床实现加工。,1.2 自动编程基础知识,自动编程的概念 :,自动编程的分类 :,自动编程的发展 :,1.2.1 自动编程的概念,用软件系统来代替人来完成数控加工程序的编制，这就是自动编程。 自动编程的特点:是编程工作主要由计算机完成。 编程人员输入工件的几何信息以及工艺信息，计算机就可以自动完成数据处理、编写零件加工程序、制作程序信息载体
4、以及程序检验。,1.2.2自动编程的分类,自动编程技术三种常见的分类方法。 一、使用的计算机硬件种类划分：微机自动编程，小型计算机自动编程，大型计算机自动编程，工作站自动编程，机床本身的数控系统进行自动编程。 二、按程序编制系统与数控系统紧密程度划分： 1、离线自动编程：离线自动编程与数控系统相脱离，采用独立机器进行程序编制工作称为离线自动编程。编程时不占用机床工作时间。 2、在线自动编程：在线自动编程数控系统不仅用于控制机床，而且用于自动编程，称为在线自动编程。,1、语言自动编程：采用编程系统所规定的数控语言，对零件的几何信息、工艺参数、切削加工时刀具和工件的相对运动轨迹和加工过程进行描述形
5、成所谓“零件源程序”。 2、图形自动编程：这是一种先进的自动编程技术，目前很多CAD/CAM系统都采用这种方法。 3、语音自动编程：是指采用语音识别技术，直接采用音频数据作为自动编程的输入。 4、数字化自动编程：通过三坐标测量机，对已有零件或实物模型进行测量，然后将测得的数据直接送往数控编程系统，将其处理成数控加工指令，形成加工程序。,三、编程信息的输入方式划分,1.2.3自动编程的发展,数控加工机床与编程技术两者的发展是紧密相关的。数控加工机床的性能提升推动了编程技术的发展，而编程手段的提高也促进了数控加工机床的发展，二者相互依赖。现代数控技术下在向高精度、高效率、高柔性和智能化方向发展，而
6、编程方式也越来越丰富。 数控编程可分为机内编程和机外编程。随着微电子技术和CAD技术的发展，自动编程系统也逐渐过渡到以图形交互为基础的与CAD集成的CAD/CAM系统为主的编程方法。,数码相机,铣削卡盘,加工任务完成情况和机床状态可用手机查询,信息塔(e-Tower) 车间工作地信息化，具有语音、文本和视像等通讯功能。与生产计划调度系统联网，实时反映机床工作状态和加工进度 操作权限由指纹确认。工件试切时，可在屏幕上观察加工过程。故障报警显示、在线帮助排除,指纹确认 操作许可,1.3.1 基于CAD/CAM的数控自动编程的 基本步骤,1.3 CAD/CAM系统简介,一、加工零件及其工艺分析 二、
7、加工部位建模 三、工艺参数的输入 四、刀具轨迹生成及编辑 五、刀位轨迹的验证与仿真 六、后置处理 七、程序输出,CAD/CAM的数控自动编程的基本步骤如图,1.3.2 基于CAD/CAM的数控自动编程系统关键技术,一、零件建模（造型） 零件建模是属于CAD范畴的一个概念。 现有的零件模型大致有四大类：线框模型 表面模型 实体模型特征模型：通过具有工程意义的单元（如孔、槽等）构建、表达零件模型的一种方法。 二、刀具轨迹生成与编辑 刀具轨迹的生成一般包括走刀轨迹的安排、刀位点的计算、刀位点的优化与编排等三个步骤。编程系统对于刀具轨迹的具体处理一般分为二维轮廓加工、腔槽加工、曲面加工、多坐标曲面加工
8、及车削加工等情况分别进行处理。 三、后置处理 上述生成的刀位文件还不能用于数控加工，还需要将刀位文件转化为特定机床所能执行的数控程序，这就是后置处理。,1.4 CAXA制造工程师2006介绍,北航海尔软件公司经过多年来的不懈努力，推出了CAXA制造工程师数控编程系统，现已发展到2008版本。这套系统集CAD、CAM于一体，功能强大(数据接口、几何造型、加工轨迹生成、加工仿真检验、代码生成、工艺清单生成等一整套面向复杂零件和模具的数控编程功能)、易学易用、工艺性好、代码质量高，现在已经在全国上万家企业的使用，并受到好评，不但降低了投入成本，而且提高了经济效益。CAXA制造工程师数编程系统，现正在
9、一个更高的起点上腾飞。,CAM系统的编程基本步骤如下： 理解二维图纸或其它的模型数据 建立加工模型或通过数据接口读入 确定加工工艺（装卡、刀具等） 生成刀具轨迹 加工仿真 产生后置代码 输出加工代码,CAXA制造工程师进行自动编程的基本步骤,制造业企业面临的数控加工问题,设备利用率（设备能力评估、编程效率） 生产周期控制（管理和沟通效率） 人员成本（门槛、流失损失）,CAXA制造整体解决方案,面向型腔类模具和复杂形状零件的数控铣加工 提供从数据接收、形状设计、2-5轴铣加工、仿真 检验、生成数控代码整个流程的功能支持 实现企业工艺知识和经验的积累和标准化,CAXA制造工程师,NC 数控加工,实
10、体、曲面 混合造型,CAXA制造工程师应用流程,工作界面,更加丰富、全面的刀具轨迹生成功能 生成的刀具轨迹效率更高、加工速度更快 更加快速、直观的加工仿真检验功能,CAXA制造工程师2006,数据接口 几何造型,CAXA制造工程师2006的功能,专用接口： Pro-E CATIA AutoCAD PARASOLID ACIS ,标准接口： DXF，DWG IGES STEP STL VRML ,数据接口,PRO-E转换,CATIA转换,UG转换,数据接口实例,基于实体的三维参数化特征造型 复杂曲线曲面造型 曲面实体混合造型 分模,复杂形状设计,特征造型： 拉伸 旋转 导动 放样 倒角 过渡 拔
11、模 抽壳 筋板 打孔,参数化的设计手段，可以实现设计结果的任意修改。,复杂形状设计特征造型,复杂曲线曲面造型,直纹面，旋转面，放样面，导动面，边界面，管道面，网格面 多种曲面构造方式,多种曲面过渡，曲面拼接，曲面延伸，曲面缝合，曲面裁剪可以对曲面任意操作,自由曲线，公式曲线，曲面交线，曲面投影线等多种曲线生成方式和曲线过渡，延伸，裁剪，等距等操作方式。确保提供复杂造型所需要的条件。,复杂形状设计曲线曲面造型,提供曲面裁剪实体，曲面加厚生成实体，曲面缝合成实体，曲面并入实体等功能。大大提高基于实体的复杂造型能力。满足零件细节设计要求。,复杂形状设计曲面实体混合造型,实体零件分模,分模时根据收缩率
12、计算。 根据分模线分模。 针对复杂分模，提供曲面分模方式。,复杂形状设计-分模,粗加工,7种粗加工方式， 适合不同特性的零件加工 区域式粗加工 等高粗加工 扫描线粗加工 摆线粗加工 插铣式粗加工 等壁厚粗加工 导动线粗加工,摆线粗加工,使刀具在负荷一定情况下，进行区域加工的加工方式。可提高模具型腔部粗加工效率和延长刀具使用寿命 。适用于高速加工。,适用于大中型模具的深腔加工。采用端铣刀的直捣式加工，可生成高效的粗加工路径。适用于深型腔模具加工。,插铣式 粗加工:,等壁厚 粗加工：,针对铸造毛坯零件进行粗加工。,等高粗加工：,较通用的粗加工方式，适用范围广。可以指定加工区域，优化空切轨迹。轨迹拐
13、角可以设定圆弧或形过渡，生成光滑轨迹，支持高速加工设备。,扫描线粗加工：,用平行层切的方法进行粗加工。保证在未切削区域不向下走刀。适合使用端刀进行对称凸模粗加工。,区域粗加工：,不必有三维模型，只要给出零件的外轮廓和岛屿，就可以生成加工轨迹。并且可以在轨迹尖角处自动增加圆弧，保证轨迹光滑，以符合高速加工的要求。,半精/精加工,提供种精加工方式： 浅平面精加工 三维偏置精加工 导向线精加工 等高线精加工 扫描线精加工 轮廓线精加工 导动线精加工 参数线精加工,扫描线 精加工:,针对该功能加工平行于加工方向的竖直面加工效果差的问题，增加了自动识别竖直面并进行补加工的功能，提高了该功能的加工效果和效
14、率。同时可以在轨迹尖角处增加圆弧过渡，保证生成的轨迹光滑，适用于高速加工机床。,三维偏置精加工:,能够由里向外或由外向里生成三维等间距加工轨迹。可以保证加工结果有相同的残留高度，提高加工质量和效果。同时也使刀具在切削过程中保持负荷恒定，特别适用于高速机床精加工。,等高线精加工： 可以用加工范围和高度限定进行局部等高加工；可以自动在轨迹尖角拐角处增加圆弧过渡，保证轨迹的光滑，使生成的加工轨迹适用于高速加工；可以通过输入角度控制对平坦区域的识别，并可以控制平坦区域的加工先后次序。,浅平面精加工: 自动识别零件模型中平坦的区域，针对这些区域生成精加工刀具轨迹。大大提高了零件平坦部分的精加工效率。,共
15、提供4种补加工功能： 等高补加工： 自动识别零件粗加工后的残余部分，生成针对残余部分的中间加工轨迹。可以避免已加工部分的空走刀。 区域补加工： 针对前一道工序加工后的残余量区域进行补加工的功能。 多笔清根： 生成角落部分的补加工刀具轨迹。 曲线加工：,补加工,清根补加工,区域补加工,等高补加工,加工仿真验证模块。 对加工过程进行模拟仿真。仿真过程中可以随意放大、缩小、旋转，便于观察细节。 能显示多道加工轨迹的加工结果。 仿真过程中可以调节仿真速度。 仿真过程中可以检查刀柄干涉、快速移动过程(G00)中的干涉、刀具无切削刃部分的干涉情况。 可以把切削仿真结果与零件理论形状进行比较，切削残余量用不
16、同的颜色区分表示。,加工仿真,多道工序仿真结果,仿真结果与模型对比,仿真干涉检查,轨迹刀位点显示,刀柄显示及干涉检查,分层显示刀具轨迹,刀具轨迹仿真过程,可以根据模板生成整个加工的毛坯，模型，轨迹清单；可以生成加工统计汇总清单。 各种清单格式是可以定制的。,加工工艺清单,模型清单,毛坯清单,轨迹清单,加工汇总清单,支持各种主流机床控制系统 扩充定义针对各种控制系统的后置格式 直接生成G代码，无需中间文件转换 自动换刀，冷却液开关设定 加工代码格式设定，匹配各种机床 支持机床固定循环，提高代码效率 支持机床G41/G42刀具自动补偿,SIEMENS FANUC FIDIA MITSUBISHI FAGOR CINCINNATI OKUMA NUM 华中数控 ,后置处理,定义各种G指令，M指令,程序头尾格式设定,自动换刀设定,行号格式设定,圆弧插补格式设定,后置处理机床定义,可将某类零件的加工步骤、使用刀具、
