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1、CATIA教程教程主讲：王宏斌主讲：王宏斌编辑ppt数控加工数控加工CATIA培训培训编辑ppt目录目录第一节第一节 数控编程及加工工艺基础数控编程及加工工艺基础第二节第二节 CATIA数控加工基本操作数控加工基本操作第三节第三节 2.5轴铣削加工轴铣削加工第四节第四节 曲面加工曲面加工编辑ppt第一节第一节 数控编程及加工工艺基础数控编程及加工工艺基础 数控（数控（Numerical control，NC）：用数字化信号对机床运动及其加工过程进）：用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。行控制的一种方法。 数控加工是数控加工是CAD与与CAM中最能明显发挥效益的生产环节之一。它
2、不仅大大中最能明显发挥效益的生产环节之一。它不仅大大提高了具有复杂型面的产品的制造能力与制造效率，而且能够保证产品达到很高提高了具有复杂型面的产品的制造能力与制造效率，而且能够保证产品达到很高的加工精度与加工质量。的加工精度与加工质量。 数控加工技术集传统机械制造技术、计算机技术、现代控制技术、传感检测数控加工技术集传统机械制造技术、计算机技术、现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、光机电技术与一体，是现代机械制造技术的基础。技术、信息处理技术、光机电技术与一体，是现代机械制造技术的基础。编辑ppt一、数控编程的基本过程 数控编程的主要任务是计算加工走刀中的刀位点（数控编程的主要任务是计算
3、加工走刀中的刀位点（Cutter Location，CL点）。点）。 CATIA提供了多种加工类型用于各种复杂零件的粗精加工，用户可根据零件提供了多种加工类型用于各种复杂零件的粗精加工，用户可根据零件结构、加工表面形状和加工精度要求选择合适的加工类型。结构、加工表面形状和加工精度要求选择合适的加工类型。 对于不同的加工类型，对于不同的加工类型，CATIA的数控编程过程都需要经过的数控编程过程都需要经过获取零件模型、加获取零件模型、加工工艺分析及规划、完善零件模型、设置加工参数、生成数控加工刀路、检验数工工艺分析及规划、完善零件模型、设置加工参数、生成数控加工刀路、检验数控刀路和生成数控加工程序
4、控刀路和生成数控加工程序七个步骤。其流程如下图所示。七个步骤。其流程如下图所示。编辑ppt加工工艺分析及规划完善零件模型设置加工参数生成数控刀路检验数控刀路生成数控加工程序加工对象切削方式刀具参数加工程序参数CAM系统CAD系统建立零件模型数控加工CATIA数控编程基本过程数控编程基本过程编辑ppt 建立或获取零件模型 用户可使用CATIA建立零件模型，或通过公共数据交换格式，如IGES、STEP等，将其它CAD系统的模型导入CATIA。 加工工艺分析及规划 加工工艺分析及规划在很大程度上决定了数控程序的质量，主要包括以下内容： 加工对象的确定 通过对模型的分析，确定工件上哪些部位需要在数控铣
5、床上或加工中心上加工。 加工区域规划 即按照形状特征、功能特征及精度、粗糙度等要求，将加工对象划分为若干个加工区域，以此来提高加工效益与质量。 加工工艺路线规划 即从粗加工到精加工，再到清根加工的加工流程规划，以及加工余量的分配。 加工工艺和加工方式确定 如刀具选择、加工工艺参数和切削方式的选择等。编辑ppt 完善零件模型 由于设计人员更多地考虑零件设计的方便性和完整，较少顾及零件模型对加工的影响，所以需要根据加工对象对模型做进一步的完善，主要内容包括： 确定坐标系 将坐标系确定在适合加工人员定位（对刀）的位置。 清理隐藏对加工不产生影响的元素 修补部分曲面 如由于模型转换引起的裂隙、不加工部
6、位造成的曲面空缺部位、不便于加工的窄槽等。 增加安全曲面 对轮廓曲线进行修整 在数据格式转换的模型中，尤其重要。 构建刀路限制边界 需要使用边界来限制加工范围的加工区域，要先构建出边界曲线。编辑ppt 设置加工参数 参数设置可视为对工艺分析的规划的具体实施，其主要内容包括： 设置加工对象 用户通过交互方式选择被加工的区域、毛坯和避让区域等。 设置切削方式 指定刀路的类型及相关参数。 设置或创建刀具 选择适合的刀具，如果刀库中没有合适的刀具，需要创建刀具。 设置加工程序参数 包括进退刀位置及方式、切削用量、行间距、加工余量、安全高度等参数设置。编辑ppt 生成数控刀路 在完成参数设置后，CAM软
7、件可自动进行刀路的计算。 检验数控刀路 为保证加工质量及安全性，必须对刀路进行检验，主要检验是否存在过切、加工不到位或刀路与夹具的干涉等。 生成数控程序 为在完成上述工作后，需进行后处理，然后可生成数控加工程序。对程序进行必要的检查后，可通过传输软件将其传输到数控机床上进行加工。编辑ppt二、数控加工 1. CAM系统简述系统简述 一个典型的一个典型的CAM系统由两个部分组成：一是计算机辅助编程系统（系统由两个部分组成：一是计算机辅助编程系统（CAM），），二是数控加工设备。二是数控加工设备。 计算机辅助编程系统的任务是根据零件的几何信息计算出数控加工轨迹，并计算机辅助编程系统的任务是根据零件
8、的几何信息计算出数控加工轨迹，并编制出数控加工程序。它的主要功能包括：编制出数控加工程序。它的主要功能包括：数据的输入输出。加工轨迹的计算与编辑。工艺参数设置。加工仿真。数控程序后处理、数据管理、数据传输等。编辑ppt 2. 加工原理加工原理 机床上的刀具和工件间的相对运动，称为表面成形运动。数控加工是指数控机床上的刀具和工件间的相对运动，称为表面成形运动。数控加工是指数控机床按照数控程序所确定的轨迹（刀轨或刀路）进行表面成形运动，从而加工出机床按照数控程序所确定的轨迹（刀轨或刀路）进行表面成形运动，从而加工出产品的表面形状。产品的表面形状。平面轮廓加工曲面加工编辑ppt 数控刀轨、刀位点 数
9、控刀轨是由一系列简单的线段连接而成的折线，折线上的节点称为刀位点。刀具的中心点沿着刀轨依次经过每一个刀位点，从而切削出工件的形状。 插补运动 刀具从一个刀位点移动到下一个刀位点的运动称为插补运动。一般数控机床只能以直线或圆弧这两种简单运动形式完成插补运动。 数控编程的核心任务 计算出数控刀轨，并以数控程序的形式输出到数控机床，其核心内容就是计算出数控刀轨上的刀位点。编辑ppt 由于数控机床的插补运动只有直线和圆弧两种形式，只能近似地按拟合理想由于数控机床的插补运动只有直线和圆弧两种形式，只能近似地按拟合理想加工轨迹，而且在某些加工中，相邻刀轨之间会留下末切削区域，所以数控加工加工轨迹，而且在某
10、些加工中，相邻刀轨之间会留下末切削区域，所以数控加工误差中，与编程有关的误差主要有两个方面：刀轨的插补误差和残余高度，如下误差中，与编程有关的误差主要有两个方面：刀轨的插补误差和残余高度，如下图所示。图所示。刀具理想刀轨实际刀轨残余高度插补误差编辑ppt 3. 刀位计算刀位计算 数控加工刀位点的计算过程可分为数控加工刀位点的计算过程可分为3个阶段：个阶段：表面偏置 加工表面偏置 刀位点计算的前提是根据刀具的类型和尺寸计算出加工表面的偏置面。编辑ppt行切刀轨 刀轨形式的确定 刀轨形式就是刀位点在偏置面上的分布形式。最常见的刀轨形式一是行切刀轨，即所有刀位点都分布在一组与刀轴（Z轴）平行的平面内
11、；二是等高线刀轨（环切刀轨），即所有刀位点都分布在一组与Z轴垂直的平面内。 显然，偏置面与上述平面的前交线为理想刀轨，平面间距称为行距。环切刀轨编辑ppt 刀位点计算 以一定的步长（刀位点之间的距离）和行距在理想刀轨上计算出刀位点，刀位点间做直线或圆弧插补。步长和行距是数控编程精度的主要影响因素。编辑ppt三、数控机床 1. 特点特点 高柔性 即灵活、通用，可以适应不同形状工件的加工。 高精度 目前数控装置的脉冲当量为0.001mm，高精度数控装置脉冲当量可达0.0001mm。因此可保证较高的加工精度和精度稳定性。 高效率 采用数控机床加工，可减少专用夹具的使用，使生产准备周期大大降低；由于其
12、主轴转速和进给速度都是无级可调的，有利用采用最合适的切削用量，在保证加工质量的前提下，提高了生产效率。 优化作业条件 数控机床的大部分加工都是自动完成的，大大降低了工人的劳动强度。编辑ppt 2. 分类分类 点位控制机床 只控制刀具与工件的相对位置，不控制其运动轨迹，如数控钻床。 直线控制机床 在点位控制的基础上，还要保证运动一条直线，且刀具在运动过程中要进行切削加工。机床可以有两到三个坐标轴，但同时控制的轴只有一个。 轮廓控制机床 能对两个或更多坐标运动进行控制（多轴联动），其运动轨迹可以是空间曲线。如三坐标以上的数控铣及加工中心。 按机床运动轨迹分：编辑ppt 开环控制机床 没有位置检测反
13、馈装置。这类机床价格低、精度差，目前应用较少。 半闭环控制机床 它的位置检测装置一般位于电机轴或丝杠端部。目前应用十分广泛。 按伺服系统控制方式分： 闭环控制机床 它的位置检测装置一般位于运动链未端，其反馈包含了整个运动系统的误差，所以也称全闭环控制。精度高、成本较高，广泛应用于高精度数控机床。编辑ppt 两轴联动机床 可两轴作插补联动，或X、Y、Z任意两轴联动，第三轴作单独的周期进刀，后者刀称为2.5轴联动。 三轴联动机床 X、Y、Z三轴可同时作插补联动，三轴联动机床常用于加工一些带有复杂曲面的工件。 按联动坐标轴数分： 多轴联动机床 包括四轴联动和五轴联动，除了有X、Y、Z三个直线移动坐标
14、轴外，还有一到两个回转坐标轴，如数控回转工作台，或主轴回转。 加工中心 在数控铣的基础上增加刀库，其中存放有不同的刀具或检具，可以加工中自动换刀。装夹一次可完成多个表面的加工，是一个高效率的数控加工机床。编辑ppt四、数控程序 1. 数控程序结构数控程序结构 数控程序是由为使机床运转而给与数控装置的一系列指令的有序集合所构成。数控程序是由为使机床运转而给与数控装置的一系列指令的有序集合所构成。依靠这些指令控制各坐标轴的运动、主轴的回转与停止、切削液的开关、自动换依靠这些指令控制各坐标轴的运动、主轴的回转与停止、切削液的开关、自动换刀等。刀等。 数控程序由起始符、结束符和程序体构成。程序体由程序
15、段（数控程序由起始符、结束符和程序体构成。程序体由程序段（Block）组成，）组成，每个程序段是由字（每个程序段是由字（Word）和段结束符）和段结束符“；”组成。字是由地址符、符号和数字符组成。字是由地址符、符号和数字符构成。一个典型的数控加工程序结构如下图所示。构成。一个典型的数控加工程序结构如下图所示。编辑ppt起始符%程序号O0600;程序主体N1 G92 X0 Y0 Z1;坐标系设定N2 S300 M03;主轴转速，正转N3 G90 G00 X-5.5 Y-6.0;绝对坐标，快速定位N4 G01 Z-1.2 F60 M08;直线插补，进给速度，冷却液开N170 M30;程序结束结束符
16、%编辑ppt五、数控工艺流程 1. 数控加工工艺设计内容数控加工工艺设计内容 数控加工工艺设计主要包括下列内容：数控加工工艺设计主要包括下列内容：选择并确定零件的数控加工内容。零件图的数控加工分析。数控加工工艺路线设计。数控加工工序设计。数控加工专用技术文件的编制。编辑ppt 不同数控机床，需要编制的工艺文件不尽相同。一般来说，数控铣床的工艺不同数控机床，需要编制的工艺文件不尽相同。一般来说，数控铣床的工艺文件就包括：文件就包括： 编程任务书 。 数控加工工序卡片。 数控机床调整单。 数控加工刀具卡片。 数控加工进给路线图。 数控加工程序清单。编辑ppt 2. 数控加工工序划分数控加工工序划分 数控加工工序划分一般可按下列方法进行：数控加工工序划分一般可按下列方法进行： 以同一把刀具加工内容划分工序 。 以加工部分划分工序，如内形、外形、曲面或平面等。 以粗、精加工划分工序。 注意：一道工序的加工内容不能太多，否则会导致程序太长，可能超出机床内存容量，或查错与检索困难，或者不能在一个班次内完成。编辑ppt 3. 数控加工工艺过程数控加工工艺过程 工序顺序的按排一般应按下列原则进行：工序
