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第七章數(shù)控加工自動編程及數(shù)控加工實例 目錄 7 1數(shù)控加工自動編程概述1 常用自動編程軟件簡介2 數(shù)控加工自動編程步驟7 2MastercamX自動編程技術(shù)1 Mastercam基本操作2 Mastercam自動編程 7 1數(shù)控加工自動編程概述1 CAD CAM軟件分類CAD CAM技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展 先后走過大型機 小型機 工作站 微機時代 每個時代都有當(dāng)時流行的CAD CAM軟件 現(xiàn)在 工作站和微機平臺的CAD CAM軟件已經(jīng)占據(jù)主導(dǎo)地位 并且出現(xiàn)了一批比較優(yōu)秀 比較流行的商品化軟件 按照三維CAD CAM軟件的集成度 功能 可將目前流行的CAD CAM軟件劃分為三類 1 高檔CAD CAM軟件提供機械制造全過程的一攬子解決方案 具有高度集成的CAD CAE CAM和部分PDM 產(chǎn)品研發(fā)數(shù)據(jù)管理 功能集成 高檔CAM軟件的代表有 Unigraphics Pro Engineer CATIA I DEAS等 這類軟件的特點是 具有優(yōu)越的參數(shù)化設(shè)計 變量化設(shè)計及特征造型技術(shù)與傳統(tǒng)的實體和曲面造型功能結(jié)合在一起 加工方式完備 計算準(zhǔn)確 實用性強 可以從簡單的2軸加工到以5軸聯(lián)動方式來加工極為復(fù)雜的工件表面 并可以對數(shù)控加工過程進行自動控制和優(yōu)化 同時提供了二次開發(fā)工具允許用戶擴展其功能 它們是大 中型企業(yè)的首選CAD CAM軟件 2 中檔CAD CAM軟件提供CAD CAE CAM和PDM的部分功能 CIMATRON是中檔CAD CAM軟件的代表 其它還有Mastercam Surfcam Solidwork SolidEdge CAXA制造工程師等 這類軟件實用性強 提供了比較靈活的用戶界面 優(yōu)良的三維造型 工程繪圖 全面的數(shù)控加工 各種通用 專用數(shù)據(jù)接口以及集成化的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 主要應(yīng)用在中小企業(yè)的模具行業(yè) 3 低檔CAD軟件這類軟件僅有二維工程圖設(shè)計能力 無法提供與數(shù)控加工機床的一體化應(yīng)用 這類軟件主要有AUTOCAD CAXA等 2 常用自動編程軟件簡介 CAXA制造工程師 CAXA ME CAXA制造工程師 是我國北航海爾軟件公司開發(fā)的針對數(shù)控銑 加工中心的CAD CAM軟件 它基于PC平臺 采用原創(chuàng)Windows菜單和交互方式 全中文界面 便于用戶輕松地學(xué)習(xí)和操作 全面支持圖標(biāo)菜單 工具條 快捷鍵 它功能強大 提供基于實體的特征造型 自由曲面造型 以及實體和曲面混合造型功能 可實現(xiàn)對任意復(fù)雜形狀零件的造型設(shè)計 還具有生成二至五軸 五軸加工模塊需另配 的加工代碼的數(shù)控加工功能 可用于加工具有復(fù)雜三維曲面的零件 其特點是易學(xué)易用 價格較低 已在國內(nèi)眾多企業(yè) 如寶雞機床廠 北京儀表機床廠等 和科研院所得到應(yīng)用 Mastercam Pro EngineerPro Engineer是由美國PTC公司研制和開發(fā)的商用CAD CAM軟件 該軟件具有基于特征 全參數(shù) 全相關(guān)和單一數(shù)據(jù)庫的特點 可用于設(shè)計和加工復(fù)雜的零件 另外 它還具有零件裝配 機構(gòu)仿真 有限元分析 逆向工程 同步工程等功能 該軟件也具有較好的二次開發(fā)環(huán)境和數(shù)據(jù)交換能力 Pro Engineer已廣泛應(yīng)用于模具 工業(yè)設(shè)計 汽車 航天 玩具等行業(yè) 并在國際CAD CAM CAE市場上占有較大的份額 Mastercam是美國CNC公司的CAD CAM軟件 功能上與CAXA ME基本相同 它具有很強的加工功能 尤其在對復(fù)雜曲面自動生成加工代碼方面 具有獨到的優(yōu)勢 由于Mastercam主要針對數(shù)控加工 零件的設(shè)計造型功能不強 但對硬件的要求不高 且操作靈活 易學(xué)易用 價格較低 目前在國內(nèi)有較多的用戶 Mastercam現(xiàn)在的版本已發(fā)展到MastercamX4 UGNX7 0UG是美國UGS UnigraphicsSolutions 公司的產(chǎn)品 軟件運行對計算機的硬件配置要求較高 早期版本只能在小型機和工作站上使用 隨著微機性能飛速提高 已開始在微機上使用 它不僅具有復(fù)雜造型和豐富數(shù)控加工編程功能 還具有管理復(fù)雜產(chǎn)品裝配 進行多種設(shè)計方案的對比分析和優(yōu)化等功能 它具有較好的二次開發(fā)環(huán)境和數(shù)據(jù)交換能力 其龐大的模塊群可為企業(yè)提供從產(chǎn)品設(shè)計 產(chǎn)品分析 加工裝配 檢驗 到過程管理 虛擬運作等全系列的技術(shù)支持 目前該軟件在國際CAD CAM CAE市場上占有較大的份額 是目前市場上數(shù)控加工編程能力最強的CAD CAM集成系統(tǒng)之一 2 數(shù)控加工自動編程步驟 簡單說 Mastercam自動編程分為三步 第1步 用 CAD設(shè)計模塊 設(shè)計零件 產(chǎn)生MCX文件 或?qū)?第2步 利用 CAM模擬加工模塊 生成刀具路徑 產(chǎn)生NCI刀具路徑文件 第3步 后處理 產(chǎn)生NC程序 數(shù)控加工程序 例1 Mastercam零件實體設(shè)計并自動生成工程圖 1 27Mcx圖 例2 由矩形二維圖產(chǎn)生刀具加工路徑 仿真 并自動生成NC程序 矩形外形銑削 7 2MastercamX數(shù)控自動編程技術(shù)一 Mastercam基本操作1 Mastercam的功能 1 三維設(shè)計 2 零件加工 模擬加工路徑 生成NC程序 2 Mastercam有五大功能模塊 1 設(shè)計模塊 2 銑削加工模塊 3 車削加工模塊 4 線切割加工模塊 5 雕刻加工模塊 3 MastercamX3主界面1 Mastercam的CAD設(shè)計文件的擴展名為 MCX2 Mastercam自動編程文件的擴展名為 NC3 Mastercamy主界面介紹標(biāo)題欄菜單欄固定工具欄操作欄 帶狀工具欄或叫立即工具欄 操作命令記錄欄 最近工具欄 命令快速選擇欄狀態(tài)欄 顯示及線型工具欄 操作管理器 對象管理區(qū) 繪圖編輯區(qū) MasterCAM的窗口界面 MasterCAM的功能 1 File 包含文件的打開 新建 保存 打印 導(dǎo)入導(dǎo)出文件路徑設(shè)置和退出等命令及最近打開的文件列表 2 Edit 包含取消 重做 復(fù)制 剪切 粘貼 刪除 以及一些圖形編輯命令如修剪 打斷 NURBS曲線的修改轉(zhuǎn)化等命令 3 View 包含用戶界面以及圖形顯示的相關(guān)命令 如 視點的選擇 圖形的放大和縮小 旋轉(zhuǎn) 視圖的選擇等 4 Analyze 包含分析 查詢 繪圖區(qū)中圖形對象各種相關(guān)信息的命令 如圖形對象的尺寸 特征點的坐標(biāo)等 5 Create 包含繪制各種圖素的命令 如曲線 曲面 基本實體等 6 Solides 實體菜單 包含實體造型 以及實體的延伸 旋轉(zhuǎn) 舉升和布爾運算等命令 7 Xform 包含圖形的編輯命令 如鏡像 旋轉(zhuǎn) 比例縮放 平移等 8 MachineType 用于選擇機床 并進入相應(yīng)的CAM模塊 如銑床加工模塊 車床加工模塊等 其中的MachineDefinitionManager選項為機床設(shè)置 9 Toolpaths 包含產(chǎn)生刀具路徑 進行加工操作管理 編輯 組合NCI文件或后置處理文件 管理刀具和材料等命令 該菜單只有在選擇了相應(yīng)的CAM模塊才有效 10 Screen 包含設(shè)置與屏幕顯示有關(guān)的各種命令 如圖形對象的顯示 隱藏等 11 Settings 包含設(shè)置快捷方式 工具欄和工作環(huán)境等命令 12 Help 提供各種幫助命令 1 Mastercam自動編程步驟分為三步 1 CAD設(shè)計模型 MCX文件 2 CAM產(chǎn)生刀具路徑 NCI文件 3 后處理產(chǎn)生數(shù)控程序 NC文件 自動編程通用設(shè)置步驟 零件模型設(shè)計完畢后 自動編程通用設(shè)置步驟為 1 選擇機床類型 機床類型 菜單中 2 確定加工類型 刀具路徑 菜單中 3 刀具參數(shù)設(shè)置 同上 4 外形加工參數(shù)設(shè)置 同上 5 毛坯設(shè)置 刀具路徑 管理器中 屬性 材料設(shè)置 6 加工路徑模擬 刀具路徑 管理器中 7 生成NC程序 刀具路徑 管理器中 2 二維刀具路徑模擬加工及NC程序的產(chǎn)生 1 切削加工類型 1 平面銑削加工 2 外形 外輪廓 銑削加工 3 挖槽 4 鉆孔2 實例實例1 平面銑削加工 面加工 實例2 外形銑削加工 銑外形 實例3 挖槽 挖槽 實例4 鉆孔 鉆孔 3 三維刀具路徑模擬加工及NC程序的產(chǎn)生 二維即平面加工可以在普通機床上加工完成 而三維曲面加工在普通機床上加工是比較困難的 必須在數(shù)控機床上加工 三維曲面加工是比較復(fù)雜的 粗加工時 必須切除大量的毛坯材料 精加工必須符合零件精度要求 實例 三維曲面刀具路徑模擬加工及NC程序的產(chǎn)生 三維曲面 MasterCAM數(shù)控編程的步驟 確定加工工藝 建立工件幾何模型在MasterCAM系統(tǒng)中 工件幾何模型的建立有3種途徑來實現(xiàn) 由系統(tǒng)本身的CAD造型建立工件的幾何模型 通過系統(tǒng)提供的DXF IGES CADL VDA STL PARASLD DWG等標(biāo)準(zhǔn)圖形轉(zhuǎn)換接口 把其他CAD軟件生成的圖形轉(zhuǎn)換為本系統(tǒng)的圖形文件 實現(xiàn)圖形文件的交換和共享 通過系統(tǒng)提供的ASCII圖形轉(zhuǎn)換接口 把經(jīng)過三坐標(biāo)測量機或掃描儀測得的實物數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成本系統(tǒng)的圖形文件 生成刀具軌跡 生成后置代碼 輸出加工代碼 二 MasterCAM的車削加工編程 車削加工自動編程零件圖 機床參數(shù) 工件毛坯參數(shù)和刀具參數(shù)的設(shè)定 車端面刀具路徑刀具設(shè)置 車端面刀具路徑加工參數(shù)設(shè)置 車端面刀具路徑 輪廓粗車刀具路徑串接路徑 輪廓粗車刀具路徑刀具設(shè)置 輪廓粗車刀具路徑加工參數(shù)設(shè)置 輪廓粗車刀具路徑底切參數(shù)設(shè)置 輪廓粗車刀具路徑 輪廓精車刀具路徑串接路徑 輪廓精車刀具路徑刀具設(shè)置 輪廓精車刀具路徑加工參數(shù)設(shè)置 輪廓精車刀具路徑 槽加工刀具路徑刀具設(shè)置 槽加工刀具路徑 螺紋加工刀具路徑螺紋形狀參數(shù)設(shè)置 螺紋加工刀具路徑加工參數(shù)設(shè)置 螺紋加工刀具路徑 鉆孔加工刀具路徑刀具設(shè)置 鉆孔加工刀具路徑加工參數(shù)設(shè)置 鉆孔加工刀具路徑 鏜孔加工刀具路徑刀具設(shè)置 鏜孔加工刀具路徑加工參數(shù)設(shè)置 鏜孔加工刀具路徑 截斷加工刀具路徑刀具設(shè)置 截斷加工刀具路徑加工參數(shù)設(shè)置 截斷加工刀具路徑 MasterCAM的車削編程的檢查仿真與后置處理 加工仿真 后置處理 三 數(shù)控銑削加工編程 在本節(jié)中將通過實例零件的數(shù)控編程來介紹MasterCAM的外形 挖槽 鉆孔 面銑 曲面粗加工 曲面精加工等銑削與加工中心自動編程過程 機床參數(shù) 工件毛坯參數(shù)和刀具參數(shù)的設(shè)定 平面銑削刀具路徑刀具設(shè)置 平面銑削刀具路徑加工參數(shù)設(shè)置 平面銑削刀具路徑 外輪廓刀具路徑 外輪廓刀具路徑加工參數(shù)設(shè)置 外輪廓刀具路徑 挖槽加工刀具路徑刀具設(shè)置 挖槽加工刀具路徑挖槽參數(shù)設(shè)置 挖槽加工刀具路徑加工參數(shù)設(shè)置 挖槽加工刀具路徑 挖槽精加工刀具路徑 淺表面挖槽加工刀具路徑 鉆孔加工刀具路徑 鉆孔加工刀具路徑加工參數(shù)設(shè)置 鉆孔加工刀具路徑 銑加工仿真 曲面加工 MasterCAM的曲面銑削刀具路徑用于加工曲面 實體或?qū)嶓w表面 在曲面 實體或?qū)嶓w表面數(shù)控加工中 大多數(shù)需要粗加工和精加工兩道工序才能完成 粗加工的任務(wù)是盡可能快速去除工件的材料 精加工的任務(wù)是精確地構(gòu)建曲面 MasterCAM提供了8種粗加工方法 10種精加工方法 曲面粗加工 Parallel 生成某一特定角度的平行切削粗加工路徑 Radial 生成放射狀的粗加工刀具路徑 Project 將已有的刀具路徑或幾何圖形投影到選擇的曲面上生成的粗加工刀具路徑 Flowline 沿曲面流線方向生成粗加工刀具路徑 Contour 沿曲面外形生成粗加工刀具路徑 Pocket 依曲面形態(tài) 在Z方向切削生成粗加工刀具路徑 Plunge 切削所有位于曲面與凹槽邊界材料生成粗加工刀具路徑 Restmill 殘料粗加工 用小直徑刀具去清除大直徑刀具所沒有加工到的區(qū)域 曲面精加工 Parallel 生成某一特定角度的平行切削精加工刀具路徑 Par Steep 生成用于以清除曲面斜坡上殘留材料的精加工刀具路徑 斜坡面由兩斜坡角度決定 Radial 生成放射狀的精加工刀具路徑 Project 將已有的刀具路徑或幾何圖形投影到選取的曲面上生成的精加工刀具路徑 Flowline 沿曲面流線方向生成精加工刀具路徑 Contour 沿曲面外形生成的精加工刀具路徑 Shallow 生成用于清除曲面淺面積部分殘留材料的精加工刀具路徑 淺面積也由兩斜坡角度決定 Pencil 生成用于清除曲面間的交角部分殘留材料的精加工刀具路徑 Leftover 產(chǎn)生刀具路徑用于清除因直徑較大刀具加工所殘留材料的精加工刀具路徑 Scallop 生成一等距環(huán)繞工件曲面的精加工刀具路徑 平行式曲面粗加工與精加工 平行式曲面粗加工刀具設(shè)置 平行式曲面粗加工加工參數(shù)設(shè)置 平行式曲面粗加工刀具路徑 平行式曲面精加工刀具路徑 放射狀曲面粗加工與精加工 放射狀曲面粗加工加工參數(shù)設(shè)置 放射狀曲面粗加工刀具路徑 放射狀曲面精加工加工參數(shù)設(shè)置 放射狀曲面精加工刀具路徑 流線式曲面粗加工與精加工 流線式曲面粗加工加工參數(shù)設(shè)置 流線式曲面粗加工刀具路徑 流線式曲面精加工刀具路徑 等高外式曲面粗加工與精加工 等高外式曲面粗加工加工參數(shù)設(shè)置 等高外式曲面粗加工刀具路徑 等高外式曲面精加工刀具路徑 曲面挖槽粗加工 挖槽式曲面粗加工加工參數(shù)設(shè)置 挖槽式曲面粗加工刀具路徑 環(huán)繞等距式曲面精加工加工參數(shù)設(shè)置 環(huán)繞等距式曲面精加工刀具路徑