1、個人收集整理 僅供參考學(xué)習(xí)CAM平臺數(shù)控銑削加工編程應(yīng)用前言 :數(shù)控加工作為機械制造業(yè)中先進生產(chǎn)力代表，十余年引進與發(fā)展，已經(jīng)汽車、航空、航天、模具等行業(yè)發(fā) 揮了巨大作用 . 它推動了企業(yè)技術(shù)進步和經(jīng)濟效益增長 . 多方面原因，國內(nèi)不同行業(yè)應(yīng)用數(shù)控加工方面表現(xiàn) 差距較大 . 機床刀具軟硬件配置等方面原因，尤其是多坐標(biāo)控制聯(lián)動高速銑削機床，進口設(shè)備其成本很高， 企業(yè)不不考慮其投資效益問題 . 另多坐標(biāo)聯(lián)動高速銑削 CAM軟件選型、 應(yīng)用編程與開發(fā)方面， 需要一個長時 期技術(shù)積累才能趕上國外先進水平，尤其是人員技術(shù)水平要求較高CAM軟件應(yīng)用編程開發(fā)方面表現(xiàn)更為明顯 . b5E2RGbCAP用于數(shù)控

2、銑削加工編程 CAM軟件平臺較多， 比較常用 UGNX、CATIA、Pro/E 、Mastercam、Cimatron 、Surfcam 、Powermill 等，這些 CAM軟件平臺不同企業(yè)數(shù)控銑削編程方面發(fā)揮了很大作用，各自應(yīng)用流程略有差別， 但各系統(tǒng)提供基本數(shù)控編程功能都比較相似 . 企業(yè)產(chǎn)品對象不同， 使對 CAM平臺選型和應(yīng)用方面要求有所不 同. 數(shù)控三軸銑削編程上都能滿足企業(yè)要求， 但五軸銑削編程， 刀具軸矢量控制與后處理程序開發(fā)等方面存 較大差別，尤其是五軸機床加工編程與后處理程序開發(fā)表現(xiàn)更為突出 . 本文就通用 CADCAM軟件平臺為環(huán) 境，以幾個具體產(chǎn)品對象數(shù)控銑削加工編程應(yīng)

3、用實例，簡要介紹它們進行數(shù)控三軸銑削、五坐標(biāo)聯(lián)動加工 編程、后處理開發(fā)模式、機床仿真加工模擬接口方面實例應(yīng)用. 希望對讀者有所借鑒作用 . p1EanqFDPw一、三軸銑削刀具軌跡設(shè)計現(xiàn)有典型 CAM平臺進行數(shù)控銑削編程時，其流程基本相同，主要涉及加工對象定義、刀具選擇、加工模式 選擇、軌跡優(yōu)化編輯修改控制、 后處理與實體模擬等方面內(nèi)容 . 典型 CAM平臺三軸聯(lián)動數(shù)控銑削加工編程方 面，都包括為粗加工、 精加工、 清根加工三種模式以及實體模擬仿真 . 刀具軌跡生成控制方式主要包括二維 輪廓粗精加工、深孔鉆削加工、平行或環(huán)形等高分層銑削、螺旋銑削、曲面流線、投影加工、曲面清根、 放射加工等功能

4、，高速銑削加工方面一般都提供高速R 圓角控制、變速處理、直線擬合、樣條插補等軌跡優(yōu)化策略 .利用典型 CAM平臺加工某薄壁空間曲面，其刀具軌跡示意圖如下圖13 所示.從圖中可以看出，粗加工方面，各 CAM平臺功能相當(dāng)；但清根處理上， UGNX、CATIA、CIMATRON可E 進行多次清根處理；實體 仿真切削時， MASTERCA、MCATIA、 CIMATRON、ESURFCAM等平臺相對而言模擬速度較快 . DXDiTa9E3d11 / 8二、五軸數(shù)控銑削刀具軌跡設(shè)計利用 CAM平臺進行五軸數(shù)控銑削刀具軌跡設(shè)計時，其核心內(nèi)容主要包括刀具軸矢量控制、軌跡驅(qū)動方式、 進退刀處理、 五軸數(shù)控機床

5、后處理與五坐標(biāo)機床加工仿真模擬等方面工作 . 五軸加工時產(chǎn)品復(fù)雜性和刀具軸 控制靈活性和多樣性， 導(dǎo)致五坐標(biāo)聯(lián)動加工編程難度和復(fù)雜性較大 . 一般 CAM平臺都提供五軸銑削數(shù)控編程 功能，其主要包括（ A）旋轉(zhuǎn)四軸：多用于帶旋轉(zhuǎn)工作臺或配備繞X、Y 軸旋轉(zhuǎn)臺四軸加工；如 MACH1600位Z 軸旋轉(zhuǎn)工作臺主軸可立臥轉(zhuǎn)換，可對外圓上槽或型腔進行加工；（B）五軸底刃銑削：用于銑刀底刃對空間曲面進行加工，避免傳統(tǒng)球頭刀加工，此時需要對刀軸矢量進行合理控制設(shè)計；（C）側(cè)刃五軸：利用銑刀側(cè)刃對空間曲面進行加工，避免球頭刀R切削，能大幅度提高曲面粗精加工效率； （ D）五軸順序銑削與五面體加工：多用于銑削

6、工步內(nèi)容比較多多面體加工，如立臥轉(zhuǎn)換五面體加工中心可一次加工產(chǎn)品上五個 面或內(nèi)外腔場合，多用于工序復(fù)合化加工；（E）曲線五軸：對空間曲面曲線進行五軸曲線加工；（F）五軸鉆孔：對空間孔進行鉆孔加工，多用于孔位置不再三個基準(zhǔn)平面上比較特殊場合，如圓錐面上孔或產(chǎn)品 上孔位軸線方向變化場合 . RTCrpUDGiT空間曲面五軸加工涉及內(nèi)容比較多， 尤其是五軸加工時更明顯 . 進行五軸加工時涉及加工導(dǎo)動曲面、 干涉面、 軌跡限制區(qū)域、進退刀及刀軸矢量控制等關(guān)鍵技術(shù) .四軸五軸加工基礎(chǔ)是理解刀具軸矢量變化 . 四軸五軸加 工關(guān)鍵技術(shù)之一是刀具軸矢量（刀具軸軸線矢量）空間是如何發(fā)生變化，而刀具軸矢量變化是擺

7、動工作臺 或主軸擺動來實現(xiàn) . 矢量不發(fā)生變化固定軸銑削場合， 一般用三軸銑削即可加工出產(chǎn)品， 五軸加工關(guān)鍵就是 控制刀具軸矢量空間位置不斷變化或使刀具軸矢量與機床原始坐標(biāo)系構(gòu)成空間某個角度，利用銑刀側(cè)刃或 底刃切削加工來完成 . 刀具軸矢量變化控制一般有固定矢量、曲面法線、固定點、直線導(dǎo)動、直紋面導(dǎo)動、 刀具軌跡投影、點位與任意矢量連續(xù)插補等方式 . 5PCzVD7HxA典型 CAM平臺對某變錐度零件數(shù)控銑削加工編程時，各平臺環(huán)境下刀具軌跡示意圖如下圖47所示. 從圖中可以看出，現(xiàn)有 CAM平臺一般能滿足該產(chǎn)品五坐標(biāo)銑削加工編程需要. 從用戶使用經(jīng)驗上講，UnigraphicsNX 平臺刀具

8、軸矢量控制方面表現(xiàn)更加靈活，尤其是其提供插補刀具軸矢量控制和順序銑削編 程功能能夠使用戶很輕松完成所期望五坐標(biāo)聯(lián)動銑削刀具軌跡目標(biāo) . jLBHrnAILg三、后處理程序開發(fā)模式五坐標(biāo)數(shù)控銑削加工編程后處理程序開發(fā)主要內(nèi)容包括：算法處理：主要針對多坐標(biāo)加工時坐標(biāo)變換、 跨象限處理、進給速度控制 . 數(shù)控系統(tǒng)控制指令輸出：主要包括機床種類及機床配置、機床定位、插補、 主軸、進給、暫停、冷卻、刀具補償、固定循環(huán)、程序頭尾輸出等方面控制 . 格式轉(zhuǎn)換：數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換與 圓整、字符串處理等：主要針對數(shù)控系統(tǒng)輸出格式如單位、輸出址字符等方面控制 . xHAQX74J0X五軸數(shù)控機床配置形式多樣，典型配置有

9、繞X 軸和 Y軸旋轉(zhuǎn)兩個擺動工作臺，其二為主軸繞X軸或 Y 軸擺動，另外工作臺則相應(yīng)繞 Y軸或 X軸擺動來構(gòu)造空間五軸聯(lián)動加工 . 主軸不擺動五軸數(shù)控機床， 其擺動軸存 主次依賴關(guān)系，即主擺動軸( Primary Table )運動影響次擺動軸( Secondary Table )空間位置，而次擺 動軸運動則不影響主擺動軸空間位置狀態(tài) . 用于對典型五軸機床運動方式進行配置， 可對工作臺雙擺動、 主 軸頭雙擺動、主軸擺動及工作臺擺動、工作臺復(fù)合擺動(回轉(zhuǎn))、主軸復(fù)合擺動(回轉(zhuǎn))等典型五軸機床 進行設(shè)置 . 主軸回轉(zhuǎn)或擺動對應(yīng)于相應(yīng)機床，其所處于主動軸或從動軸形式. 確定機床運動類型以后，其旋轉(zhuǎn)

10、軸矢量平面和旋轉(zhuǎn)中心等設(shè)置是非常重要，：用于設(shè)置主動軸及次動旋轉(zhuǎn)軸矢量方向，設(shè)置主軸或工作 臺復(fù)合擺動軸矢量方向 . 旋轉(zhuǎn)軸中心、偏心設(shè)置及刀具軸輸出設(shè)置 . 如下所示為 Mastercam 平臺下五軸機床 類型設(shè)置 . LDAYtRyKfE#Machine rotary routine settingsmtype : 0 #Machine type (Define base and rotation plane below)#0 = Table/Table#1 = Tilt Head/Table#2 = Head/Head#3 = Nutator Table/Table#4 = Nutato

11、r Tilt Head/Table#5 = Nutator Head/Headhead_is_sec : 1 #Set with mtype 1 and 4 to indicate head is on secondaryZzz6ZB2Ltk現(xiàn)有 CAM平臺提供刀具路徑文件包括標(biāo)準(zhǔn)可編譯文件(如APT文件)和二進制文件 . CATIA, UGNX,Surfcam,PROE等 CAM都支持這兩種格式 , MasterCamNCI 則是另外文字格式檔案 .后處理則各家大多有各自后處理.典型 CAM平臺后處理用戶界面如下圖 8所示.除 Mastercam采用文本方式以外，大部分 CAM平臺都 提供自

12、己后處理用戶界面，操作設(shè)置比較方便，尤其是可用于多CAM平臺和異構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)，如 Imspost 后處理包可支持幾乎所有通用 CAM平臺和流行數(shù)控系統(tǒng) . 后處理程序開發(fā)編輯模式各不相同，其UnigraphicsNX 采用 UGPostBuilder ，采用基于 TCL語言二次開發(fā)功能完成用戶開發(fā)； Mastercam 提供基于 GENERIC FANU系C 統(tǒng)通用五軸銑削后處理文件，用戶需具體機床對其進行編輯修改，達(dá)到最終使用要求. 其中 CimatronE 、 Catia 可采用 ImsPost 進行后處理開發(fā)； Spost/Gpost 則采用宏程序方式用于 Surfcam 、 Pro/En

13、gineer 平臺 . dvzfvkwMI1四、機床加工仿真模擬接口美國 CGTech產(chǎn)品 VERICUT，它可用來編程階段校驗加工程序準(zhǔn)確性，能夠讓編程人員對 NC加工環(huán)境進行 仿真. 應(yīng)用 VERICUT，可對包括工裝夾具內(nèi)整個機床建模，它易修改控制程序庫使 NC程序仿真環(huán)境中運行， 完全模擬了機床上運行 . 一些 CAM系統(tǒng)本身具備校驗功能， 內(nèi)部校驗檢查是內(nèi)部 CAD/CAM數(shù)據(jù)，它們上機床 執(zhí)行前往往已被轉(zhuǎn)換多次了 . 外部校驗系統(tǒng)則能檢查內(nèi)部 CAM文件，還能夠校驗 G代碼.NC校驗軟件能夠校 驗不同 CAM系統(tǒng)生成程序，用同樣手段校驗所有 NC程序，使編程人員能夠?qū)λ酶鞣N CA

14、M系統(tǒng)到穩(wěn)定可 * 結(jié)果.NC 校驗軟件能夠減少省略機床上進行人工修正，這節(jié)省了編程時間，更能使機床被解放出來完全用 于加工產(chǎn)品 . 校驗程序還可使返工、加工出廢品和損壞加工刀具可能性降到最低. rqyn14ZNXIVericut 提供了許多功能，其中有對毛坯尺寸、位置和方位完全圖形顯示，可模擬 25軸聯(lián)動數(shù)控加工 . 現(xiàn) 有 CAM平臺都提供與 Vericut 嵌入式接口或轉(zhuǎn)換功能 . 如下圖所示分別為 UGNX、 CATIA、Mastercam 等平臺 與 Vericut 之間轉(zhuǎn)換設(shè)置， 且它們可直接與 Vericut 進行嵌入式鏈接仿真， 如 Pro/Engineer 、UGNX、CAT

15、IA、 Mastercam 平臺等 . 其中 UGII/Vericut 切削仿真模塊是集成 UGII 軟件中第三方模塊， 它采用人機交互方式 模擬、檢驗和顯示 NC加工程序，是一種方便驗證數(shù)控程序方法 . 省去了試切樣件，可節(jié)省機床調(diào)試時間， 減少刀具磨損和機床清理工作 . 定義被切零件毛坯形狀， 調(diào)用 NC刀位文件數(shù)據(jù)， 就可檢驗由 NC生成刀具路 徑正確性 .UGII/Vericut 可以顯示出加工后并著色零件模型，用戶可以容易檢查出不正確加工情況 . 如圖 9 為 UGNX、CATIA、 Mastercam 與 Vericut 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口設(shè)置， 圖 10 為基于 Vericut 環(huán)境機

16、床加工仿真模擬， 能幫助用戶大幅度提高五坐標(biāo)加工編程效率和質(zhì)量 . EmxvxOtOco五、小結(jié)典型 CAM平臺用于數(shù)控銑削加工編程時，各平臺基本功能都差不多. 細(xì)節(jié)控制上， UG更靈活，高速切削加工，應(yīng)采用螺旋銑削加工，是轉(zhuǎn)角處配置圓弧過渡 都一定程度上支持高速加工；支持變速切削功能上，高 速加工轉(zhuǎn)角處降速處理上， UG和 CiamtronE 相對好一些， CimatronE 支持變速切削， Mastercam 一次降速 功能； 根部清根上處理， UG和 CiamtronE 相對好一些， 可實現(xiàn)多次清根； 五軸銑削刀具軸矢量控制方式上， UGNX非常靈活，其它平臺基本都能滿足使用要求，主要依

17、賴于用戶靈活應(yīng)用開發(fā)上；后處理程序開發(fā)上 UGII/PostBuilder 靈活， Mastercam 采用文本形式，而 CimatronE 與 Catia 均可采用支持異構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)與 CAM平臺數(shù)控程序轉(zhuǎn)換 Imspost 進行后處理，Surfcam 與 Proe 可采用同一后處理 NCpost或 Gpost ；與 Vericut 軟件之間接口關(guān)系，仿真加工上，各平臺均可鏈接；參數(shù)化驅(qū)動方面UGNX、Catia 、 Pro/Engineer 等均支持參數(shù)化刀具軌跡編輯修改，相對其數(shù)控編程模板與參數(shù)化功能更強大一些 . SixE2yXPq5版權(quán)申明 本文部分內(nèi)容，包括文字、圖片、以及設(shè)計等在網(wǎng)

18、上搜集整理 . 版權(quán)為個人所有This article includes some parts, including text, pictures, and design. Copyright is personal ownership.6ewMyirQFL用戶可將本文地內(nèi)容或服務(wù)用于個人學(xué)習(xí)、 研究或欣賞， 以及其 他非商業(yè)性或非盈利性用途， 但同時應(yīng)遵守著作權(quán)法及其他相關(guān)法律 地規(guī)定，不得侵犯本網(wǎng)站及相關(guān)權(quán)利人地合法權(quán)利 . 除此以外，將本 文任何內(nèi)容或服務(wù)用于其他用途時， 須征得本人及相關(guān)權(quán)利人地書面 許可，并支付報酬 . kavU42VRUsUsers may use the contents or services of this article for personal study, research or appreciation, and other non-commercial or non-profit purposes, but at the same time, they shall abide by the provisions of copyright law and other relevant laws, and shall not infringe upon the legitimate rights of th