《劳动出版社《数控铣床加工实训（中级模块）》-A02-1924课题3 计算机辅助加工仿真（CAM）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《劳动出版社《数控铣床加工实训（中级模块）》-A02-1924课题3 计算机辅助加工仿真（CAM）（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课题3 计算机辅助加工仿真（CAM）,1熟悉计算机辅助编程的步骤。,2掌握CAXA制造工程师软件的常用加工方法。,3掌握CAXA制造工程师软件仿真轨迹与后置处理。,一、计算机辅助编程的步骤 为适应复杂形状零件的加工、多轴加工、高速加工，一般计算机辅助编程的步骤如下。,1.零件的几何建模 对于基于图纸以及型面特征点测量数据的复杂形状零件数控编程，其首要环节是建立被加工零件的几何模型。 2.加工方案与加工参数的合理选择 数控加工的效率与质量有赖于加工方案与加工参数的合理选择，其中刀具、刀轴控制方式、走刀路线和进给速度的优化选择是满足加工要求、机床正常运行和刀具寿命的前提。,3.刀具轨迹生成 刀具轨
2、迹生成是复杂形状零件数控加工中最重要的内容，能否生成有效的刀具轨迹直接决定了加工的可能性、质量与效率。刀具轨迹生成的首要目标是使所生成的刀具轨迹能满足无干涉、无碰撞、轨迹光滑、切削负荷光滑并满足要求、代码质量高。同时，刀具轨迹生成还应满足通用性好、稳定性好、编程效率高、代码量小等条件。,4.数控加工仿真 由于零件形状的复杂多变以及加工环境的复杂性，要确保所生成的加工程序不存在任何问题十分困难，其中最主要的是加工过程中的过切与欠切、机床各部件之间的干涉碰撞等。对于高速加工，这些问题常常是致命的。因此，实际加工前采取一定的措施对加工程序进行检验并修正是十分必要的。数控加工仿真通过软件模拟加工环境、
3、刀具路径与材料切除过程来检验并优化加工程序，具有柔性好、成本低、效率高且安全可靠等特点，是提高编程效率与质量的重要措施。,5.后置处理 后置处理是数控加工编程技术的一个重要内容，它将通用前置处理生成的刀位数据转换成适合于具体机床数据的数控加工程序。其技术内容包括机床运动学建模与求解、机床结构误差补偿、机床运动非线性误差校核修正、机床运动的平稳性校核修正、进给速度校核修正及代码转换等。因此后置处理对于保证加工质量、效率与机床可靠运行具有重要作用。,二、CAXA制造工程师自动编程概述 CAXA制造工程师提供了25轴的数控铣加工功能，20多种生成数控加工轨迹的方法，包括粗加工、精加工、补加工、孔加工
4、等，可以完成平面、曲面和孔等零件的加工编程。加工菜单如图1-3-1所示，加工工具条如图1-3-2所示。,图1-3-1 加工菜单,图1-3-2 加工工具条,1.两轴加工 机床坐标系的X和Y轴两轴联动，而Z轴固定，即机床在同一高度下对工件进行切削。两轴加工适合于铣削平面图形。 2.两轴半加工 两周半加工在二轴的基础上增加了Z轴的移动，当机床坐标系的X和Y轴固定时，Z轴可以有上、下的移动。利用两轴半加工可以实现分层加工，即刀具在同一高度（指Z向高度，下同）上进行两轴加工，层间有Z向的移动。 3.三轴加工 机床坐标系的X、Y和Z三轴联动。三轴加工适合于进行各种非平面图形，即一般曲面的加工。,三、CAX
5、A制造工程师编程步骤,在进行必要的零件加工工艺分析之后，使用CAXA制造工程师软件进行数控铣自动编程的一般步骤：建立加工模型；建立毛坯；建立刀具；选择加工方法，填写加工参数；轨迹生成与仿真；后置处理，生成G代码。,四、CAXA制造工程师加工管理窗口,在绘图区的左侧，单击【加工管理】标签，将出现加工管理窗口，如图所示，用户可以通过操作加工管理树，对毛坯、刀具、加工参数等进行修改，还可以实现轨迹的拷贝、删除、现实、隐藏等操作。,图1-3-3 加工管理窗口,五、CAXA制造工程师通用操作与参数设置 在CAXA制造工程师各种加工方法的设置中，有一些操作过程和参数设置是一致的，在此加以详细的介绍。,1.
6、加工模型的准备 数控编程前，必须准备好加工模型。加工模型的准备包括加工模型的建立、加工坐标系的检查与创建。如果采用轮廓边界加工或则要进行局部加工，还必须创建加工辅助线。 （1）建立加工模型 加工模型的建立可有以下几种方法。 1）CAXA制造工程师软件造型。根据工程图，直接使用CAXA制造工程师软件进行造型。造型方法这里就不做详细说明了。 2）导入其他CAD软件的模型。使用其他软件创建的模型，也可在CAXA制造工程师软件中使用。单击【文件】【并入文件】命令，弹出【打开】对话框，选择需要导入的文件即可。虽然CAXA制造工程师软件支持多种文件格式模型的导入，但建议先使用其他软件将文件存储为【*.x_
7、t】格式后再导入CAXA制造工程师软件中使用。,（2）建立加工坐标系 在使用CAM软件编程时，为了编程序简单，通常使用加工坐标系（MCS）确定被加工零件的原点位置。加工坐标系决定了刀具轨迹的零点，刀轨中的坐标值均相对于加工坐标系。 为了便于对刀，加工坐标系的原点通常设置在毛坯的上表面的中心或靠近操作者一侧的顶角处（矩形毛坯），加工坐标系的Z轴方向必须和机床坐标系Z轴方向一致。 在使用CAXA制造工程师软件进行编程时，可以选择造型时使用的系统坐标系（sys）或其他辅助坐标系作为加工坐标系。,（3）创建加工辅助线 创建加工辅助线可以使用【曲线生成】命令，通常可以使用【相关线】【实体边界】方法来创建
8、。操作步骤如下： 在【曲线生成】工具条中，单击【相关线】【实体边界】命令； 拾取零件模型棱边，得到加工辅助线如图1-3-7所示。,a）拾取零件棱边 b）加工辅助线 图1-3-7 创建加工辅助线,2.建立毛坯 使用CAXA制造工程师软件编程时必须定义毛坯，用于轨迹仿真和检查过切。目前，只支持长方体毛坯。 在【加工管理】窗口，双击【毛坯】按钮，系统弹出【定义毛坯】对话框。系统提供了三种毛坯定义的方式，分别是【两点方式】、【三点方式】、【参照模型】，如果已经绘制了模型，通常使用【参照模型】方式。,3.建立刀具 在实际生产中，一个零件的加工不可能只使用一把刀，因此必须根据加工需要创建刀具。 CAXA制
9、造工程师目前提供三种铣刀：球刀（r=R），R刀（rR），端刀（r=R），如图1-3-9所示，其中R为刀具的半径，r为刀角半径，刀具参数还有刀杆长度L和切削刃长度l，如图1-3-10所示。,图1-3-9 数控铣刀 图1-3-10 刀具参数,4.公共参数 公共参数设定包括加工坐标系的选择和起始点的位置，如图1-3-14所示。 （1）加工坐标系 加工坐标系是指建立加工时所需的坐标系。 【坐标系名称】：显示刀路的加工坐标系的名称。 【拾取加工坐标系】：用户可以在屏幕上拾取加工坐标系。 【原点坐标】：显示加工坐标系的原点值。 【Z轴矢量】：现实加工坐标系的Z轴方向值。 （2）起始点 【使用起始点】决定刀
10、路是否从起始点出发并回到起始点。 【起始点坐标】显示起始点坐标信息。 【拾取起始点】用户可以在屏幕上拾取点作为刀路的起始点。,图1-3-14 公共参数的设定,5.切削用量 切削用量的设定包括轨迹各位置的相关进给速度及主轴转速等，切削用量参数见图1-3-15所示，各个参数的含义如图1-3-16所示。,图1-3-15 切削用量参数的设定,图1-3-16 切削用量参数示意图,6.下刀方式 设定刀具切入工件的方式如图1-3-17所示。,图1-3-17 下刀方式,7.接近返回 接近返回用于指定每一次进退刀的方式，避免刀具好工件的碰撞，并得到较好的接刀质量，其参数表如图1-3-20所示。一般地，接近指从刀
11、具起始点快速移动后以切入方式逼近切削点的那段切入轨迹，返回指从切削点以切出方式离开切削点的那段切出轨迹。,图1-3-20 接近返回,8.加工余量 加工余量是指预留给下道工序的切削量，位于【加工参数】选项页中，如图1-3-21所示。 一般粗加工时加工余量设为0.51.5，半精加工时加工余量设为0.20.5，精加工时加工余量设为0。 9.加工精度 加工精度指输入模型的加工精度，位于【加工参数】选项页中，如图1-3-21所示。计算模型的轨迹的误差小于此值。加工精度越大，模型形状的误差也增大，模型表面越粗糙。加工精度越小，模型形状的误差也减小，模型表面越光滑，但是，轨迹段的数目增多，轨迹数据量变大。通
12、常，粗加工精度取预留量的1/10，精加工设置为0.01。,图1-3-21 加工余量和加工精度,六、CAXA制造工程师常用加工方法,CAXA制造工程师提供了20多种生成数控加工轨迹的方法，在此只解释其中应用较多的、典型的几种加工方法，通用参数的含义请参考上节。 要注意的是，所谓粗加工功能和精加工功能，仅仅指生成的轨迹是单层的还是多层的，并非完全针对零件的某道工序，比如，用区域式粗加工功能，完全可以生成某个零件平面区域的粗加工以及精加工轨迹，加工精度和加工余量是通过设置加工参数来实现的。每一种加工轨迹的生成方式，并不是孤立的，而是有联系的，可以互相配合，互相补充，要根据零件的结构和技术要求，综合考
13、虑，以加工出合格零件为最终目的。,1.平面区域粗加工 平面区域粗加工主要应用于平面轮廓零件的粗加工。该方法可根据给定的轮廓和岛屿生成分层的加工轨迹。它的有点是不需要进行3D尸体的造型，直接使用2D曲线就可以生成加工轨迹，且计算速度快。 注意区分轮廓、区域和岛的含义。,图1-3-22 轮廓示例图,图1-3-23 轮廓与岛屿的关系,2.等高线粗加工 等高线粗加工生成分层等高式轨迹，应用于任何形状零件的粗加工。它只对于3D尸体模型生成加工轨迹，并可通过选择曲线指定局部区域的加工。 CAXA制造工程师的【等高线粗加工2】与【等高线粗加工】功能相似，不同在于等高线粗加工2可以分别定义XY方向和Z方向的加
14、工余量。 3.平面轮廓精加工 平面轮廓精加工主要应用于平面轮廓零件底平面、垂直侧壁的精加工，支持具有一定拔模斜度的轮廓轨迹，通过定义加工参数也可实现粗加工功能。 它的有点是不需要进行3D尸体的造型，直接使用2D曲线生成加工轨迹，且计算速度块。 CAXA制造工程师的【轮廓线精加工】与【平面轮廓精加工】功能相似。,4.等高线精加工 等高线精加工可以生成分层等高式精加工轨迹。主要应用于斜度较大的曲面的精加工，对叫平坦曲面的加工不理想。 CAXA制造工程师的【等高线精加工2】与【等高线精加工】功能相似，不同在于等高线精加工2可以分别定义XY方向和Z方向的加工余量。 5.三维偏置精加工 通过对指定的零件
15、集合体进行偏置来产生刀具轨迹，即沿零件外形切削，主要应用于曲面的精加工。 6.扫描线精加工 扫描线精加工生成始终平行某方向的精加工轨迹，主要应用于曲面的精加工。,7.参数线精加工 沿单个或多个曲面参数线方向生成三轴加工轨迹，可用于局部曲面的精加工。 8.区域式补加工 主要用于型腔和型芯内圆角的补加工，对大直径刀具未切削到的圆角处进行补加工。不加工区域可以分为平坦区和垂直区，区域式补加工方法将在垂直区生成等高线加工轨迹，在平坦区生成类似于三维偏置的轨迹。 CAXA制造工程师还提供了【等高线补加工】和【笔式清根加工】两种补加工方法。【等高线补加工】主要用于垂直区域的清角加工，【笔式清根加工】多用在
16、平坦区域的清角加工。【区域式补加2】可以分别指定XY向、Z向的余量。 9.孔加工 即对孔进行加工，包括钻孔、铰孔、镗孔等的加工。,七、CAXA制造工程师轨迹仿真与后置处理,轨迹仿真就是在三维真实感显示状态下，模拟刀具运动，切削毛坯、去除材料的过程。在生成加工轨迹后，通常需要对加工轨迹进行加工仿真，通过模拟实际切削过程和加工结果，检查生成的加工轨迹的正确性。 后置处理就是结合特定机床把系统生成的刀具轨迹转化成机床能够识别的G代码指令，输入数控机床用于加工。考虑到生成程序的通用性，CAXA软件针对不同的机床了，可以设置不同的机床参数和特定的数控代码程序格式，还可以对生成的机床代码正确性进行校核。 后置处理模块包括后置设置、生成G代码和生成工艺卡功能。,1.轨迹仿真 生成加工刀具轨迹后，通常要进行加工轨迹仿真，以检查加工轨迹的正确性。轨迹仿真有线框仿真和实体仿真两种形式。 （1）线框仿真 线框仿真是一种快速的仿真方式，仿真时只显示刀具和刀具轨迹。,a）线框仿真快捷菜单 b）
