【正文】 第 6章 自動編程 （時間： 3次課， 6學時） 第 6章 自動編程 ? 教學目標： ? 自動編程是從零件的設計模型 (或幾何圖樣 )獲得數控加工程序的全部過程。其主要任務是編程人員在對加工對象和工藝要求進行仔細分析的基礎上，借助 CAD/CAM系統(tǒng)的交互式編程功能，對零件進行幾何造型，確定工藝步驟，輸入加工參數，系統(tǒng)自動生成刀具運動軌跡，并經后置處理輸出零件加工程序。同時，由于在計算機上能夠自動進行走刀軌跡的模擬，所以能夠及時檢查程序是否有錯并進行修改。 ? 通過本章的學習，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，熟練應用 CAXAME軟件系統(tǒng)進行自動編程，完成數控加工。 第 6章 自動編程 ? 教學重點和難點： ? 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 床 通 信 ? 實訓 ? 習 題 自動編程的發(fā)展 ? 通常，自動編程是指用計算機和編程軟件進行編程。目前，交互式圖形編程是普遍采用的自動編程方法。 ? 數控編程經歷了手工編程、 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，通過各種數學方法，人工進行刀具軌跡的運算，并編制指令。這種方式比較簡單，很容易掌握，適應性較強?？捎糜趶碗s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。 ? 自動編程技術源于 20世紀 50年代，美國麻省理工學院研制出 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、功能齊全并在當時使用普遍的自動編程系統(tǒng)。由于受當時計算機技術的限制，無法在計算機上生成零件圖形來進行自動編程。因此使用 APT系統(tǒng)前，需要用一種專用數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，它不能直接控制機床，必須經過計算機編譯程序的處理，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，編程過程繁瑣而復雜。 ? 近年來，隨著 CAD/CAM一體化技術的發(fā)展和推廣，極大地提高了產品設計和自動編程的效率與質量。CAD/CAM軟件已成為數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，友好的人機界面，智能化的操作命令，可以用人機交互方式對零件的幾何模型進行繪制、編輯和修改，從而得到零件的幾何模型。然后對機床和刀具進行定義和選擇，確定刀具相對于零件表面的運動方式、切削加工參數，生成刀具軌跡。最后經過后置處理，即按照特定機床規(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、拓撲信息、工藝信息輸入計算機，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和 CAD/CAM自動編程系統(tǒng)軟件進行數控加工編程的方法。自動編程時，大部分編程工作由計算機來完成，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)的功能對編程的質量和效率是至關重要的。自動編程系統(tǒng)技術水平的提高是數控技術發(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)，一般應具備以下幾大功能模塊。 ? (1) 造型設計功能。包括二維草圖設計、曲面設計、實體和特征設計、曲線曲面的編輯。對于型腔模具 CAD/CAM集成數控編程系統(tǒng)來說，型腔和型芯的自動生成具有十分重要的意義。 ? (2) 在三維幾何造型設計的基礎上，自動生成二維工程圖的功能。對于單一功能的數控編程系統(tǒng)，二維工程圖功能不一定是必須的。 ? (3) 數控加工編程、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，根據所選用的刀具及加工方式進行刀位計算，生成數控加工刀具軌跡。 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。編程人員應遵循一定的步驟進行編程工作，自動編程的主要步驟和工作內容如下。 ? (1) 分析加工零件。 ? ① 根據被加工零件的圖樣和數控加工工藝要求，分析待加工表面及約束面，確定所需的機床設備、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系。一般根據零件的基準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系 (也稱為工件坐標系 )。設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，在計算機內自動生成零件的圖形文件，作為下一步刀具軌跡設計的依據。 ? (3) 確定刀具和加工參數。確定所需刀具數量、刀具種類，設置刀具參數和走刀路線。設置不同加工種類的特性參數。 ? (4) 生成刀具軌跡并作適當編輯與修改。根據所選擇的刀具和加工參數，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行編輯和修改。刀具軌跡計算的結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行檢驗。 ? (6) 后置處理。運行數控編程系統(tǒng)提供的后置處理程序，生成加工程序單 (G代碼 )。 ? (7) 根據不同的數控系統(tǒng)對 G代碼作適當修改。 ? (8) 將正確的 G代碼傳送到數控系統(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品的開發(fā)過程，即覆蓋了從概念設計、功能工程、工程分析、加工制造到產品發(fā)布的全過程，廣泛應用在航空、汽車、機械、電器電子等工業(yè)領域。 ? UGⅡ 有強大的實體造型、曲面造型、虛擬裝配和生成工程圖等設計功能，無論裝配圖還是零件圖設計，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有參數化修改功能，一個零件的尺寸修改可致使相關零件的變化。在設計過程中可進行有限元分析、機構運動分析、動力學分析和仿真模擬，提高設計的可靠性。 ? UGⅡ 系統(tǒng)具有豐富的數控加工編程能力，可用建立的三維模型直接生成數控代碼用于產品的加工，是目前市場上數控加工編程能力最強的 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 軟件經營與開發(fā)經歷了數次變遷與合并，其最新版本為 UG NX。 UG NX提供了一種面向產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) 知識驅動自動化。可以從復雜產品中找出可復用的工程信息。 ? (2) 集成化協(xié)同環(huán)境?？梢院芎玫匕言O計團隊的理念表達出來。 ? (3) 開放設計系統(tǒng)。實現(xiàn)整個供應鏈中的無縫信息通信。 ? (4) 各種生產過程驗證手段。把面向制造擴展到面向整個工程生命周期，從概念設計到最終產品均集中在一個集成化數字環(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