【正文】 第 6章 自動編程 （時間： 3次課， 6學(xué)時） 第 6章 自動編程 ? 教學(xué)目標(biāo)： ? 自動編程是從零件的設(shè)計模型 (或幾何圖樣 )獲得數(shù)控加工程序的全部過程。其主要任務(wù)是編程人員在對加工對象和工藝要求進(jìn)行仔細(xì)分析的基礎(chǔ)上，借助 CAD/CAM系統(tǒng)的交互式編程功能，對零件進(jìn)行幾何造型，確定工藝步驟，輸入加工參數(shù)，系統(tǒng)自動生成刀具運(yùn)動軌跡，并經(jīng)后置處理輸出零件加工程序。同時，由于在計算機(jī)上能夠自動進(jìn)行走刀軌跡的模擬，所以能夠及時檢查程序是否有錯并進(jìn)行修改。 ? 通過本章的學(xué)習(xí)，要求讀者了解自動編程的發(fā)展過程，掌握自動編程的方法和步驟，熟練應(yīng)用 CAXAME軟件系統(tǒng)進(jìn)行自動編程，完成數(shù)控加工。 第 6章 自動編程 ? 教學(xué)重點和難點： ? 零件的加工造型。 ? 刀具軌跡的生成方法。 第 6章 自動編程 ? 自動編程的發(fā)展 ? 自動編程系統(tǒng)簡介 ? CAXAME的基本概念 ? 加工模型的創(chuàng)建 ? 平面輪廓與平面區(qū)域加工 ? 曲 面 加 工 ? 粗 加 工 ? 軌 跡 仿 真 ? 后 置 處 理 ? 機(jī) 床 通 信 ? 實訓(xùn) ? 習(xí) 題 自動編程的發(fā)展 ? 通常，自動編程是指用計算機(jī)和編程軟件進(jìn)行編程。目前，交互式圖形編程是普遍采用的自動編程方法。 ? 數(shù)控編程經(jīng)歷了手工編程、 APT語言編程和交互式圖形編程 3個發(fā)展階段。 ? 手工編程是利用一般的計算工具，通過各種數(shù)學(xué)方法，人工進(jìn)行刀具軌跡的運(yùn)算，并編制指令。這種方式比較簡單，很容易掌握，適應(yīng)性較強(qiáng)?？捎糜趶?fù)雜程度低，計算量不大的零件編程，是最早發(fā)展的編程方法，也是其他編程方法的基礎(chǔ)。 ? 自動編程技術(shù)源于 20世紀(jì) 50年代，美國麻省理工學(xué)院研制出 APT(自動編程工具 )自動編程系統(tǒng)。該系統(tǒng)是世界上開發(fā)最早、功能齊全并在當(dāng)時使用普遍的自動編程系統(tǒng)。由于受當(dāng)時計算機(jī)技術(shù)的限制，無法在計算機(jī)上生成零件圖形來進(jìn)行自動編程。因此使用 APT系統(tǒng)前，需要用一種專用數(shù)控編程語言來描述零件的加工過程，即編制一個零件加工源程序。該程序不同于手工編制的加工程序，它不能直接控制機(jī)床，必須經(jīng)過計算機(jī)編譯程序的處理，才能生成加工程序。零件加工的源程序所使用的數(shù)控語言又稱為 APT語言。使用 APT語言編程方法直觀性差，編程過程繁瑣而復(fù)雜。 ? 近年來，隨著 CAD/CAM一體化技術(shù)的發(fā)展和推廣，極大地提高了產(chǎn)品設(shè)計和自動編程的效率與質(zhì)量。CAD/CAM軟件已成為數(shù)控加工自動編程系統(tǒng)的主流。這些軟件具有生動的圖形顯示功能，友好的人機(jī)界面，智能化的操作命令，可以用人機(jī)交互方式對零件的幾何模型進(jìn)行繪制、編輯和修改，從而得到零件的幾何模型。然后對機(jī)床和刀具進(jìn)行定義和選擇，確定刀具相對于零件表面的運(yùn)動方式、切削加工參數(shù)，生成刀具軌跡。最后經(jīng)過后置處理，即按照特定機(jī)床規(guī)定的文件格式生成加工程序。通常軟件還具有加工軌跡的仿真功能，以用于驗證走刀軌跡和加工程序的正確性。使用這類軟件通過交互式圖形生成的方法把零件幾何信息、拓?fù)湫畔?、工藝信息輸入計算機(jī)，對加工程序的生成和修改都非常方便，大大提高了編程效率。另一方面，由于交互式圖形輸入的直觀性和易操作性，可以使編程操作中的失誤大幅度地減少。 自動編程系統(tǒng)簡介 ? 自動編程的方法與過程 ? 常見的幾種 CAD/CAM軟件介紹 自動編程系統(tǒng)簡介 ? 自動編程是借助計算機(jī)和 CAD/CAM自動編程系統(tǒng)軟件進(jìn)行數(shù)控加工編程的方法。自動編程時，大部分編程工作由計算機(jī)來完成，這樣不但提高了編程效率，還解決了手工編程無法解決的復(fù)雜零件的加工編程問題。自動編程系統(tǒng)的功能對編程的質(zhì)量和效率是至關(guān)重要的。自動編程系統(tǒng)技術(shù)水平的提高是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的重要方面。 自動編程的方法與過程 ? 1． CAD/CAM系統(tǒng)的基本功能 ? 一個典型的 CAD/CAM集成系統(tǒng)，一般應(yīng)具備以下幾大功能模塊。 ? (1) 造型設(shè)計功能。包括二維草圖設(shè)計、曲面設(shè)計、實體和特征設(shè)計、曲線曲面的編輯。對于型腔模具 CAD/CAM集成數(shù)控編程系統(tǒng)來說，型腔和型芯的自動生成具有十分重要的意義。 ? (2) 在三維幾何造型設(shè)計的基礎(chǔ)上，自動生成二維工程圖的功能。對于單一功能的數(shù)控編程系統(tǒng)，二維工程圖功能不一定是必須的。 ? (3) 數(shù)控加工編程、刀具軌跡生成、刀具軌跡編輯、刀具軌跡驗證和通用后置處理等。 ? 刀具軌跡生成模塊直接采用幾何模型中的幾何信息，根據(jù)所選用的刀具及加工方式進(jìn)行刀位計算，生成數(shù)控加工刀具軌跡。 自動編程的方法與過程 ? 2．自動編程的步驟 ? 目前，國內(nèi)外圖形交互式自動編程軟件的種類很多，但其編程的基本原理和過程大體相同。編程人員應(yīng)遵循一定的步驟進(jìn)行編程工作，自動編程的主要步驟和工作內(nèi)容如下。 ? (1) 分析加工零件。 ? ① 根據(jù)被加工零件的圖樣和數(shù)控加工工藝要求，分析待加工表面及約束面，確定所需的機(jī)床設(shè)備、零件的加工方法、裝夾方法及工夾量具。 ? ② 確定編程原點及編程坐標(biāo)系。一般根據(jù)零件的基準(zhǔn)的位置以及待加工表面的幾何形態(tài)，在零件毛坯上選擇一個合適的編程原點及編程坐標(biāo)系 (也稱為工件坐標(biāo)系 )。設(shè)置加工零件毛坯尺寸，確定對刀點和刀具原點位置。 ? (2) 幾何造型。利用 CAD/CAM軟件的曲線、曲面造型、實體造型等功能繪制零件加工圖形 (2D或3D圖形 )，與此同時，在計算機(jī)內(nèi)自動生成零件的圖形文件，作為下一步刀具軌跡設(shè)計的依據(jù)。 ? (3) 確定刀具和加工參數(shù)。確定所需刀具數(shù)量、刀具種類，設(shè)置刀具參數(shù)和走刀路線。設(shè)置不同加工種類的特性參數(shù)。 ? (4) 生成刀具軌跡并作適當(dāng)編輯與修改。根據(jù)所選擇的刀具和加工參數(shù)，系統(tǒng)自動生成刀具軌跡，對于刀具軌跡不合適的地方，要用人工交互方式進(jìn)行編輯和修改。刀具軌跡計算的結(jié)果存放在刀位源文件之中。 ? (5) 刀具軌跡模擬與驗證。利用 CAD/CAM軟件的刀具軌跡驗證功能，可以對可能過切、干涉與碰撞的刀位點進(jìn)行檢驗。 ? (6) 后置處理。運(yùn)行數(shù)控編程系統(tǒng)提供的后置處理程序，生成加工程序單 (G代碼 )。 ? (7) 根據(jù)不同的數(shù)控系統(tǒng)對 G代碼作適當(dāng)修改。 ? (8) 將正確的 G代碼傳送到數(shù)控系統(tǒng)。 常見的幾種 CAD/CAM軟件介紹 ? 1. UGⅡ 與 UG NX軟件系統(tǒng) ? UGⅡ 由美國 UGS(Unigraphics Solutions)公司開發(fā)的 CAD/CAM/CAE一體化軟件，它的功能覆蓋了整個產(chǎn)品的開發(fā)過程，即覆蓋了從概念設(shè)計、功能工程、工程分析、加工制造到產(chǎn)品發(fā)布的全過程，廣泛應(yīng)用在航空、汽車、機(jī)械、電器電子等工業(yè)領(lǐng)域。 ? UGⅡ 有強(qiáng)大的實體造型、曲面造型、虛擬裝配和生成工程圖等設(shè)計功能，無論裝配圖還是零件圖設(shè)計，都是從三維實體造型開始的，可視化程度很高，三維實體生成后，可自動生成二維視圖。其三維 CAD有參數(shù)化修改功能，一個零件的尺寸修改可致使相關(guān)零件的變化。在設(shè)計過程中可進(jìn)行有限元分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析、動力學(xué)分析和仿真模擬，提高設(shè)計的可靠性。 ? UGⅡ 系統(tǒng)具有豐富的數(shù)控加工編程能力，可用建立的三維模型直接生成數(shù)控代碼用于產(chǎn)品的加工，是目前市場上數(shù)控加工編程能力最強(qiáng)的 CAD/CAM集成系統(tǒng)，其加工編程功能包括：車削加工、型芯和型腔銑削、平面銑削、定軸銑削、自動清根、可變軸銑削、順序銑削、線切割、刀具軌跡編輯、驗證、仿真、后置處理等等。 UGⅡ 軟件經(jīng)營與開發(fā)經(jīng)歷了數(shù)次變遷與合并，其最新版本為 UG NX。 UG NX提供了一種面向產(chǎn)品生命周期管理的有效解決方案，包括實體造型、有限元分析和 CN編程等方面的工作都有過人之處。 ? UG NX提出以下幾點創(chuàng)新。 ? (1) 知識驅(qū)動自動化?？梢詮膹?fù)雜產(chǎn)品中找出可復(fù)用的工程信息。 ? (2) 集成化協(xié)同環(huán)境。可以很好地把設(shè)計團(tuán)隊的理念表達(dá)出來。 ? (3) 開放設(shè)計系統(tǒng)。實現(xiàn)整個供應(yīng)鏈中的無縫信息通信。 ? (4) 各種生產(chǎn)過程驗證手段。把面向制造擴(kuò)展到面向整個工程生命周期，從概念設(shè)計到最終產(chǎn)品均集中在一個集成化數(shù)字環(huán)境中完成建模、仿真、優(yōu)化、歸檔、組裝及測試 工作。 常見的幾種 CAD/CAM軟件