数控加工自动编程的概念.doc

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第1章 数控加工自动编程的概念
数控加工自动编程的意义
1）对平面类零件来说，可以大大提高数控编程的效率和准确度，并可以在加工前模拟实际的加工轨迹，减少零件加工的废品率，最终达到提高生产率的目的
（2)对空间立体零件来说，可以解决手工数控编程的困难.因为绝大部分立体零件的数控加工是不可能采用手工的方法来进行编程的,只有借助自动编程软件才有可能.
（3)可以利用CAD设计模型，使设计与制造无缝连接，便于生产协作，提高设计\制造的生产效率。
第2章 Mastercam自动编程工作环境
Mastercam的功能
（1）数控铣削加工数控编程
(2）数控车削加工编程
(3)线切割数控加工编程
（4）零件的非参数化设计
Mastercam可以用于工业上一般复杂程度的机械零件和模具的数控加工自动编程。
由于Mastercam的价格低廉，在模具工业界得到了广泛的应用。
第3章 Mastercam自动编程快速入门
数控加工自动编程的一般步骤
几何形状生成 刀具轨迹生成 NC 代码生成
第4章 几何图形数据的准备
AutoCAD模型数据转换
在MasterCAM工作环境中输入AutoCAD图形文件可以采用＊.DWG和*.DXF两种格式。在MasterCAM9。0以前的版本中，需要定购特殊的许可文件才能进行文件的输入。在MasterCAM9.0以后，这种限制已经取消,可以直接转换输入＊。DWG或＊.DXF二维和三维几何数据文件,生成MasterCAM几何数据用于数控加工编程。
AutoCAD造型的特点
AutoCAD为一种在平面设计中广泛使用的软件，具有以下几个特点
（1）平面设计方法和工具丰富，功能较强.相对来说，MasterCAM的平面设计方法使用不太方便。
（2)AutoCAD具有三维造型的功能，但只能用于形状简单的机械零件的造型。由于AutoCAD没有曲面编辑的功能，因此不能用于曲面零件的造型。
（3)AutoCAD为非参数化设计软件,设计的零件是 一次性的，无法进行设计修改.这是AutoCAD的最大缺点。
综上所述,AutoCAD可以由于MasterCAM平面类和简单三维零件的数控加工编程时的数据准备.目前，可以直接输入AutoCAD2002以前版本的＊。DWG和＊。DXF格式，对AutoCAD2002以后版本的数据文件,必须转换成AutoCAD2000版格式的*.dwg或＊.dxf文件。
Pro/Engineer模型数据转换
Pro/Engineer是一套高端的参数化造型设计软件，可以用于复杂机械零件和模具的设计。
利用Pro/Engineer软件，可以输出用于Mastercam数控编程所需的二维曲线或三维模型.

曲线、曲面轮廓数据的交换
IGES （Initial Graphics Exchange Specification ）是ANSI（American National Standards Institute） 美国国家标准协会1982年制定的标准，用于不同CAD系统之间进行数据交换的国际标准，主要适用于曲线、曲面等几何数据的交换,一般情况下，可以可靠地进行数据交换，在少数情况下，可能发生数据交换的错误,主要发生在复杂曲面数据交换的情况。一般的CAD系统都配有IGES数据交换接口.
二维曲线的输出(Pro/Engineer Wildfire）
（a）在零件造型环境下，选择“草绘工具”，并以“前视基准面"作为草绘基准面进行草绘截面的绘制，或者选择从“数据来自文件"插入已经绘制好的二维截面。
（b)用保存副本的方式，选择“IGES”格式，选中“基准曲线和点”选项，取消输出界面中的其它选项后即可输出以上述草绘截面为轮廓的二维曲线。]
三维模型的输出
在零件造型环境下，以“前视基准面”作为主草绘基准面进行造型设计,用保存副本的方式，选择“IGES”格式，选中“实体”选项后即可输出上述三维模型。对在MasterCAM当前版本日期以前的Pro/E软件中设计的模型，则可以直接输入到MasterCAM的环境中.
Solidworks模型数据输入
Solidworks是一套中端的参数化造型设计软件，可以用于一般复杂程度机械零件和模具的设计。
Solidworks的特点为：
（1）全参数化特征造型设计，设计完成的零件可以随意进行修改。
（2)CAD数据转换接口丰富，几乎可以与所有的CAD系统进行几何造型数据的交换。
（3）简单易学、功能丰富.
由于Solidworks软件的以上特点，与MasterCAM数控编程软件结合起来使用,可以弥补后者在几何模型造型上的缺点，形成一套CAD/CAM系统。
对于不同情况下solidworks软件的造型几何数据输入到MasterCAM，需要采用不同的数据输入方式，以保证数据输入的可靠性以及输入后数控编程的方便性。
IGES在SolidWorks环境下的数据交换
由于Solidworks的几何造型是参数化的，绘制平面曲线非常方便,因此,可以在该软件环境下完成平面轮廓零件的绘制，再采用IGES交换接口输入到MasterCAM进行数控编程，大大提高数控编程的效率.
IGES数据转换过程
（1）在Solidworks环境中选择前视基准面绘制平面轮廓曲线。
（2）必要时，设置坐标系，保证坐标系的Z轴垂直于轮廓平面。
（3）用“另存为”将文件改存为“IGES”数据格式,同时注意选择坐标系。
三维零件几何数据的转换
MasterCAM可以直接读入Solidworks实体模型和三维曲面模型数据,在直接读入发生问题时，可以将相应的几何模型转换成Parasolid格式，这是UNIGRAPHICS公司的一种数据转换格式，数据转换输入非常可靠,其文件后缀*.x_t和＊.x_b有两种，前者为文本格式,输出文件较大；后者为二进制格式，输出文件较小。这两种输出格式可以根据需要选用。
在Solidworks的Z坐标方向与希望的方向不一直时，可以设置坐标系后再输出.
虽然在MasterCAM环境下可以对三维曲面模型和实体进行数控编程，但MasterCAM数控编程的核心仍然是以曲面模型为基础，有时在进行实体模型的数控编程时,会出现实体的表面曲面选择不到的情况。因此,为了避免在模型输入后出现上述情况,一般选择Solidworks模型的输入形式为曲面。在输入Parasolid格式输出的数据时也进行同样的处理。
其它软件造型模型数据转换方法
除了以上的数据转换输入格式以外，还有其它的数据转换格式，用于在CAD造型系统不具备上述数据输出接口时进行几何数据转换.
这些数据格式主要有:STEP、VDA、ACIS及STL等，具体可选格式由取决于的几何造型系统。
STEP 格式
STEP（ Standard for the Exchange of Product Model Data )格式是ISO于1991年发布的产品数据交换的国际标准，可用于多方面的数据交换，包括实体、曲面和曲线。一般的大型几何造型系统都有这种接口。
该格式的数据文件后缀为＊.stp或step。
VDA-FS格式
VDA—FS最初是德国汽车工业协会的曲面标准，用于汽车制造业的产品数据标准，1986年成为的德国国家标准，可以用于所以的机械产品造型设计数据交换。
该格式的数据文件后缀为＊.vda。
ACIS格式
ACIS是世界上两大几何造型核心软件包之一，如AutoCAD即是基于该几何核心上而开发的。该格式由于数据交换时的后缀为*。sat。

第5章
MasterCAM数控编程基础
WCS、构造平面、视图平面与刀具平面
（1）基本含义
WCS （Work Coordinate System）:是系统当前正在使用的坐标系。
构造平面：创建几何元素时所使用的坐标平面。
视图平面：观察图形模型时所使用的平面
刀具平面：数控编程时所使用的平面，该平面与刀具的轴线垂直。
WCS与构造平面和刀具平面的关系
构造平面与WCS的某个坐标平面对应。标准情况下构造平面与刀具平面相同，但根据要求可以设置刀具平面与构造平面不同。
在简单2D几何图形情况下，视图Top平面即为构造平面和刀具平面，与XY平面对应。

WCS、刀具平面和构造平面的设置
当目前的几何元素所在平面与刀具平面不一致时，可以通过重新设置WCS，以使WCS的XY平面与刀具平面和构造平面一致。

第6章 平面轮廓铣削模组_Contour

编程步骤：
（1）输入IGES文件
（2）选择轮廓，确定正确的起点和方向
（3）定义刀具参数：
(a）刀具类型刀具直径
（b）进给率
（c)数控程序号和程序段号增量
(d）冷却液形式
(e）工件坐标系原点设置
(4）定义轮廓参数
（a）安全高度
（b）刀具回退高度
(c）进给平面高度
（d）毛坯顶面和深度Z坐标值(有正负号） （e）刀具补偿形式和方向
（f)预留加工余量
第7章 钻孔模组—Drill\
第8章 平面表面铣削模组-Face
第9章 平面型腔铣削模组-Pocket
第10章 曲面加工编程－粗加工

Rough Parallel －平行切削粗加工
功用:主要用于凸型或凹形零件的粗加工
Rough Radial －径向铣削粗加工
功用:主要用于凸型或凹形轴对称零件的粗加工
Rough Flowline－流线粗加工
功用：适用于由多个具有单一流线参数曲面片构成的零件的粗加工。允许设置毛坯的残留高度来达到加工精确、平滑的表面。
Contour Rough－等高外形加工
功用：在同一Z高度的层面上计算刀具轨迹。适用于毛坯余量较少的零件的加工轨迹的生成。如锻造毛坯、铸造毛坯等。
Rough Plunge －插削粗加工
插销加工以类似钻孔的方式沿Z向进刀，快速去除毛坯上的大部分材料余量.
Project Rough－投影加工
投影加工将曲线、点或已知的刀具轨迹投影到选择的曲面上。生成的刀具轨迹可以使切削运动与零件曲面贴合良好，可以用于雕刻。
Rough Pocket －型腔粗加工
功用：适用于加工由三维曲面构成的型腔和Bosses凸形零件

第11章 曲面精加工编程

Finish Parallel －平行铣削
用于凸型或凹形零件的精加工
Parallel Steep－平行陡斜面加工
用于清除在零件陡斜面区域余留的毛坯。 材料。陡斜面区域由零件的表面斜率确定。
Finish Contour －等高外形加工
用于粗加工后的精加工，参数设置与“Contour”粗加工方法相同，
Shallow－浅平面加工
功用：浅平面清除零件浅平面区域上余留的毛坯材料。浅平面区域由零件表面的斜率角度确定.这种加工方法通常用于等高外形精加工后。
Scallop－环绕等距
环绕等距精加工产生的刀具轨迹有下列特点:
（1） 在整个选择的曲面上具有一致的扇形残留材料高度；（2）与曲面始终接触，以减少退刀运动；（3）产生的轨迹为环绕形的。
Leftover－残料清角
残料清角清除先前由于较大的刀具而在零件上余留的材料，需要采用较小直径的刀具。
Pencil－交线清根
（1） 可以用作粗加工，清除零件角落处的材料，以利于后续的加工；（2）用作精加工,清除前面加工在角落处余留的材料。
Project Finish－投影精加工
投影加工将曲线、点或已知的NCI文件投影到选择的曲面上。生成的刀具轨迹可以使切削运动与零件曲面贴合良好，可以用于3D雕刻.在投影加工前，曲面必须是已加工完成的。
Finish Blend混合精加工
混合加工对要求被切削曲面符合零件形状的情况提供了一种强有力的加工方法。这种方法创建由沿导动面的边界所创建的两条曲线链定义的混合运动轨迹。混合曲线链可以是开式、闭式的边界,其中一条可以是一个混合点.切削的起始点和方向由选链式选择曲线时的顺序所控制。