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自動編程是相對與手動編程而言的 。它是利用計算機專用軟體來編製數控加工程序。編程人員只需根據零件圖樣的要求,使用數控語言,由計算機自動地進行數值計算及後置處理,編寫出零件加工程序單,加工程序通過直接通信的方式送入數控機床,指揮機床工作。自動編程使得一些計算繁瑣、手工編程困難或無法編出的程序能夠順利地完成。

1 自動編程 -概述

自動編程自動編程

與手工編程相區別,自動編程使用CAD軟體製作零件或產品模型,再利用軟體的CAM功能生成數控加工程序,稱為自動編程。 
手工編程工作量很大,通常只是對一些簡單的零件進行手工編程。但是對於幾何形狀複雜,或者雖不複雜但程序量很大的零件(如一個零件上有數千孔),編程的工作量是相當繁重的,這時手工編程便很難勝任,即使能夠編製出,也是相當費時的,而且易出錯。一般認為,手工編程僅適用於3軸聯動以下加工程序的編製,3軸聯動(含3軸)以上的加工程序必須採用自動編程。據有關資料介紹,一般手工編程時間與加工時間之比平均為30:1,在數控機床不能開動的原因中,有20~30%是由於等待編程。因此,編程自動化是人們的迫切需求。
正因為客觀上的迫切需要,20世紀50年初第一台數控機床問世不久,為了發揮NC機床高效的特點和滿足複雜零件加工需求,MIT便開始自動編程技術的研究,從那時到現在,自動編程技術有了很大的發展,從最早的語言式自動編程系統(APT)到現在的互動式圖形自動編程系統,極大地滿足了人們對複雜零件的加工需求,豐富數控加工技術的內容。

2 自動編程 -工作原理

自動編程零件造型

互動式圖形自動編程系統採用圖形輸入方式,通過激活屏幕上的相應菜單,利用系統提供的圖形生成和編輯功能,將零件的幾何圖形繪製到計算機上,完成零件造型。同時以人機交互方式指定要加工的零件部位,加工方式和加工方向,輸入相應的加工工藝參數,通過軟體系統的處理自動生成刀具路徑文件,並動態顯示刀具運動的加工軌跡,最終生成適合指定數控系統的數控加工程序。並通過通訊介面,把數控加工程序送給機床數控系統完成加工。這種編程系統具有交互性好,直觀性強,運行速度快,便於修改和檢查,使用方便,容易掌握等特點。因此互動式圖形自動編程軟體已成為國內外流行的CAD/CAM軟體所普遍採用的數控編程方法。在互動式圖形自動編程系統中,需要輸入二種數據以產生數控加工程序:零件幾何模型數據和切削加工工藝數據。互動式圖形自動編程系統實現了從圖樣-模型-數控編程和加工的一體化,它的三個主要處理過程是:零件幾何造型、生成刀具路徑文件、生成零件加工程序。
1. 零件幾何造型
互動式圖形自動編程系統(CAD/CAM),可通過三種方法獲取和建立零件幾何模型:
  軟體本身提供的CAD設計模塊
  其他CAD/CAM系統生成的圖形,通過標準圖形轉換介面(例如STEP,DXFIGES,STL,DWG,PARASLD,CADL,NFL等),轉換成本軟體系統的圖形格式。
  三坐標測量機數據或三維多層掃描數據。

自動編程刀具路徑

2. 生成刀具路徑
在完成了零件的幾何造型以後,互動式圖形自動編程系統第二步要完成的是產生刀具路徑。其基本過程為:
首先確定加工類型(輪廓、點位、挖槽或曲面加工),用游標選擇加工部位,選擇走刀路線或切削方式。 選取或輸入刀具類型、刀號、刀具直徑、刀具補償號、加工裕留量、進給速度、主軸轉速、退刀安全高度、粗精切削次數及余量、刀具半徑長度補償狀況、進退刀延伸線值等加工所需的全 全部工藝切削參數。 軟體系統根據這些零件幾何模型數據和切削加工工藝數據,經過分析、計算、處理,生成刀 具運動軌跡數據,即刀位文件CLF(Cut Location File),並動態顯示刀具運動的加工軌跡。刀位文件與採用哪一種特定的數控機床無關,是一個中性文件,因此通常稱產生刀具路徑的過為前程為前置處理。
3. 後置處理
後置處理的目的是生成針對某一特定數控系統的數控加工程序。由於各種機床使用的數控系統各不相同,例如有FANUC,SIEMENS,AB,GE等系統,每一種數控系統所規定的代碼及格式不盡相同,為此,自動編程軟體系統通常提供多種專用的或通用的後置處理文件,這些後置處理文件的作用是將已生成的刀位文件轉變成合適的數控加工程序。早期的後置處理文件是不開放的,使用者無法修改。目前絕大多數優秀的CAD/CAM軟體提供開放式的通用後置處理文件。使用者可以根據自己的需要打開文件,按照希望輸出的數控加工程序格式,修改文件中相關的內容。這種通用後置處理文件,只要稍加修改,就能滿足多種數控系統的要求。

自動編程模擬加工

4. 模擬和通訊
系統在生成了刀位文件后模擬顯示刀具運動的加工軌跡是非常必要和直觀的,它可以檢查編程過程中可能的錯誤。通常自動編程系統提供了一些模擬方法,下面簡要介紹線架模擬和實體模擬基本過程:
(1)線架模擬中可以設置的參數有:
①以步進方式一步步模擬或自動連續模擬;步進方式中按設定的步進增量值方式運動或按端點方式運動;
②運動中每一步保留刀具顯示的靜態模擬或不保留刀具顯示的動態模擬;
③刀具旋轉;
④模擬控制器刀具補償;
⑤模擬旋轉軸;
⑥換刀時刷新刀具路徑;
⑦刀具軌跡塗色;
⑧顯示刀具和夾具等。
(2)實體模擬可以設置的參數有:
①模擬實體加工過程或僅顯示最終加工零件實體;
②零件毛坯定義;
③視角設置;
④光源設置;
⑤步長設置;
⑥顯示加工被除去的體積;
⑦顯示加工時間;
⑧暫停模擬設置;
⑨透視設置等。
通常自動編程系統還會提供計算機與數控機床之間數控加工程序的通訊傳輸。通過RS232通訊介面,可以實現計算機與數控機床之間NC程序的雙向傳輸(接受,發送和終端模擬),可以設置NC程序格式(ASCⅡ,EIA,BIN),通訊連介面(COM1,COM2),傳輸速度(波特率),奇偶校驗,數據位數,停止位數及發送延時參數等有關的通訊參數。[1]

3 自動編程 -基本內容

自動編程編程內容

數控編程是從零件圖紙到獲得合格的數控加工程序的過程,其任務是計算加工中的刀位點。刀位點一般為刀具軸線與刀具表面的交點,多軸加工中還要給出刀軸矢量。數控編程的主要內容包括:分析零件圖樣、確定加工工藝過程、數學處理、編寫零件加工程序、輸入數控系統、程序檢驗及首件試切。
根據問題複雜程度的不同,數控加工程序可通過手工編程或計算機自動編程來獲得。目前計算機自動編程採用圖形互動式自動編程,即計算機輔助編程。這種自動編程系統是CAD(計算機輔助設計)與CAM(計算機輔助製造)高度結合的自動編程系統,通常稱為CAD/CAM系統。
CAM編程是當前最先進的數控加工編程方法,它利用計算機以人機交互圖形方式完成零件幾何形狀計算機化、軌跡生成與加工模擬到數控程序生成全過程,操作過程形象生動,效率高、出錯幾率低。而且還可以通過軟體的數據介面共享已有的CAD設計結果,實現CAD/CAM集成一體化,實現無圖紙設計製造。

4 自動編程 -操作步驟

自動編程

為適應複雜形狀零件的加工、多軸加工、高速加工,一般計算機輔助編程的步驟為:
1、零件的幾何建模
對於基於圖紙以及型面特徵點測量數據的複雜形狀零件數控編程,其首要環節是建立被加工零件的幾何模型。
2、加工方案與加工參數的合理選擇
數控加工的效率與質量有賴於加工方案與加工參數的合理選擇,其中刀具、刀軸控制方式、走刀路線和進給速度的優化選擇是滿足加工要求、機床正常運行和刀具壽命的前提。
3、刀具軌跡生成
刀具軌跡生成是複雜形狀零件數控加工中最重要的內容,能否生成有效的刀具軌跡直接決定了加工的可能性、質量與效率。刀具軌跡生成的首要目標是使所生成的刀具軌跡能滿足無干涉、無碰撞、軌跡光滑、切削負荷光滑並滿足要求、代碼質量高。同時,刀具軌跡生成還應滿足通用性好、穩定性好、編程效率高、代碼量小等條件。
4、數控加工模擬
由於零件形狀的複雜多變以及加工環境的複雜性,要確保所生成的加工程序不存在任何問題十分困難,其中最主要的是加工過程中的過切與欠切、機床各部件之間的干涉碰撞等。對於高速加工,這些問題常常是致命的。因此,實際加工前採取一定的措施對加工程序進行檢驗並修正是十分必要的。數控加工模擬通過軟體模擬加工環境、刀具路徑與材料切除過程來檢驗並優化加工程序,具有柔性好、成本低、效率高且安全可靠等特點,是提高編程效率與質量的重要措施。
5、後置處理
後置處理是數控加工編程技術的一個重要內容,它將通用前置處理生成的刀位數據轉換成適合於具體機床數據的數控加工程序。其技術內容包括機床運動學建模與求解、機床結構誤差補償、機床運動非線性誤差校核修正、機床運動的平穩性校核修正、進給速度校核修正及代碼轉換等。因此後置處理對於保證加工質量、效率與機床可靠運行具有重要作用 。

5 自動編程 -主要特點 

自動編程主要特點

與手工編程相比,自動編程速度快,質量,這是因為自動編程具有以下主要特點:
1、數學處理能力強
對輪廓形狀不是簡單的直線、圓弧組成的複雜零件,特別是空間曲面零件,以及幾何要素雖不複雜,但程序量很大的零件,計算則相當繁瑣,採用手工程序編製是難以完成的.例如,對一般二次曲線廓形,手工編程必須採取直線或圓弧逼近的方法算出各節點的坐標值,其中列算式、解方程,雖說能藉助計算器計算,但工作量之巨大是難以想像的.而自動編程藉助於系統軟體強大的數學處理能力,人民需要給計算機輸入該二次曲線的描述語句,計算機就能自動計算出加工該曲線的刀具軌跡,快速而又準確.功能較強的自動編程系統還能處理手工編程難以勝任的二次曲面和特種曲面.
2、能快速、自動生成數控程序
對非圓曲線的輪廓加工,手工編程即使解決了節點坐標的計算,也往往因為節點數過多,程序段很大而使編程工作又慢又容易出錯.自動編程的優點之一,就是在完成計算刀具運動軌跡之後,後置處理程序能在極短的時間內自動生成數控程序,且該數控程序不會出現語法錯誤.當然自動生成程序的速度還取決於計算機硬體的檔次,檔次越高,速度越快.
3、後置處理程序靈活
同一個零件在不同的數控機床上加工,由於數控系統的指令形式不盡相同,機床的輔助功能也不一樣,伺服系統的特性也有差別,因此數控程序也是不一樣.但在前置處理過程中,大量的數量處理,軌跡計算卻是一致的.這就是說,前置處理可以通用化,只要稍微改變一下後置處理程序,就能自動生成實用於不同數控機床的數控程序來,後置處理相比前置處理,工作量要小的多,但它靈活多邊,可以適應不同的數控機床.
4、程序自檢、糾錯能力強
複雜零件的數控加工程序往往很長,要一次編程成功,不出一點錯誤是不現實的.手工編程時,可能書寫筆誤,可能算式有問題,也可能程序格式出錯,靠人工檢查一個個錯誤是困難的,費時又費力.採用自動編程,程序有錯主要是原始數據不正確而導致刀具運動軌跡有誤,或刀具與工件干涉,或刀具與機床想撞等.但自動編程能夠藉助於計算機在屏幕上對數控程序動態模擬,連續、逼真的顯示刀具加工軌跡和零件加工輪廓,發現問題並及時修改,快速又方便.現在,往往在前置處理階段,計算出刀具運動軌跡以後立即進行動態模擬檢查,確定無誤以後再進入後置處理,編寫出正確的數控程序來.
5、便於實現與數控系統的通訊
自動編程生成的數控程序,一般製成穿孔紙帶,輸入數控系統,控制數控機車進行加工.如果數控程序很長,而數控系統的容量有限,不足以一次容納整個數控程序,必須對數控程序進行分段處理,分批輸入,比較麻煩.但自動編程可以把自動生成的數控程序經通信介面直接輸入數控系統,控制數控機床加工,無需再製備穿孔紙帶等控制介質.而且,可以坐到邊輸入,邊加工,不必憂慮數控系統內存不夠大,免除了將數控系統分段.自動編程的通訊功能進一步提高了編程效率,縮短了生產周期.

6 自動編程 -分類 

自動編程CATIA

自動編程可以分為語言輸入方式、圖形輸入方式、語音輸入方式和實物模型輸入方式四種。
1、語言數控自動編程
語言數控自動編程是指零件加工的幾何尺寸、工藝參數、切削用量及輔助要求等原始信息用數控語言編寫成源程序后,輸入到計算機中,再由計算機通過語言自動編程系統進一步處理后得到零件加工程序單及穿孔紙帶。
在語言式數控自動編程中,操作者承擔的工作主要就是用數控語言編寫零件源程序。數控語言是由一些基本符號、字母、辭彙以及數字組成,並有一定的語法要求,它是自動編程系統的一部分,所以不同的自動編程系統,其數控語言是各不相同的,下面就是用APT數控語言編寫的零件源程序:
PARTNO TEMPLATE /*初始語句,說明加工對象是樣板
MACHIN/F7M /*後置處理語句,說明控制機型號
CLPRNT /*說明需要列印刀位數據清單
intol/0.01 /*指定用直線段逼近零件
OUTTOL/0.01 /*工件輪廓的容許誤差
CUTTER/10 /*說明選用直徑為10㎜的平頭銑刀
$$DEFINITION /*註釋語句,說明以下為幾何定義語句
P0=POINT/0,-25.0
P1=POINT/150,30,0
P2=POINT/0,0,0
P3=POINT/10,0,0
P4=POINT/45,110
L1=LINE/P2,P3
C1=CLRCLE/CENTER,P1,RADIUS,30
L2=LINE/P4,LEFT,TANTO,C1
L3=LINE/P2,P4
PL1=P2,P3,P4
SPINDL/900,CCW /*主軸轉速n=900r/min,順時針旋轉。
COOLNT/ON /*打開切削液。
FROM/P0 /*指定起刀點。
GO/TO,L1,TO,PL1,TO,L3 /*初始運動指令。
GORGT/L1,TANTO,C1 /*以下說明進給路線。
GOFWD/C1,PAST,L2
GOFWD/L2,PAST,L3
GOLEFT/L3,PAST,L1
COOLNT/OFF /*關閉切削液。
FEDRAT/500
GOTO/P0 /*回起刀點。
FINI /*零件源程序結束。
會話型自動編程系統
會話型自動編程系統就是在數控語言自動編程的基礎上,增加了「會話」功能,程編員通過與計算機對話的方式,用會話型自動編程系統專用的會話回答計算機顯示屏的提問,輸入必要的數據和指令,完成對零件源程序的編輯、修改。會話型自動編程系統的特點是:程編員可隨時修改零件源程序,隨時停止或開始處理過程隨時列印零件加工程序單或某一中間結果;隨時給出數控機床的脈衝當量等後置處理參數;可用菜單方式輸入零件源程序及操作過程。

自動編程CAXA

2、圖形交互自動編程
圖形交互自動編程是計算機配備了圖形終端和必要的軟體後進行編程的一種方法。圖形終端由滑鼠器,顯示屏和鍵盤組成,它既是輸入設備,又是輸出設備,利用它能實現人與計算機的「實時對話」,發現錯誤能及時修改。編程時,可在終端屏幕上顯示出所要加工的零件圖形,用戶可利用鍵盤和滑鼠器交互確定進給路線和切削用量,計算機便可按預先存儲的圖形自動編程系統計算刀具軌跡,自動編製出零件的加工程序,並輸出程序單和穿孔紙帶。
圖形交互自動編程方法簡化了編程過程,減少編程差錯,縮短編程時間,降低編程費用,是一種很有發展前途的編程方法。
3、語音提示自動編程
語音數控自動編程是利用人的聲音作為輸入信息,並與計算機和顯示器直接對話,令計算機編出加工程序的一種方法。
用語音自動編程的主要優點是:便於操作,未經訓練的人員也可使用語音編程系統:可免打字錯誤,編程速度快,編程效率高。
4、數字化儀自動編程
數字化儀自動編程適用於有模型或實物而無尺寸的零件加工的程序編製,因此也稱為實物編程。這種編程方法應具有一台坐標測量機或裝有探針,具有相應掃描軟的數控機床,對模型或實物進行掃描。由計算機將所測數據進行處理,最後控制輸出設備,輸出零件加工程序單或穿孔紙帶,即前面介紹的探針編程。

7 自動編程 -使用方法

自動編程使用方法

 在使用一個CAD /CAM集成數控編程系統進行零件數控加工編程之前,應對該系統的功能及使用方法有一個比較全面的了解:
1、了解系統的功能框架
對於CAD/CAM 集成數控編程系統,首先應了解其總體功能框架,包括造型設計、二維工程繪圖、裝配、模具設計、製造等功能模塊,以及每一個功能模塊所包含的內容,特別應關注造型設計中的草圖設計、曲面設計、實體造型以及特徵造型的功能,因為這些是數控加工編程的基礎。
2、了解系統的數控加工編程能力
對於數控加工編程,至關重要的是系統的數控編程能力。一個系統的數控編程能力主要體現在以下幾方面:
1)適用範圍:車削、銑削、線切割(EDM)等。
2)可編程的坐標數:點位、二坐標、三坐標、四坐標以及五坐標。
3)可編程的對象:多坐標點位加工編程。
表面區域加工編程(是否具備多曲面區域的加工編程)、輪廓加工編程、曲面交線及過渡區域加工編程、型腔加工編程、曲面加工通道編程等。
4)是否具備刀具軌跡的編程功能,有哪些編輯手段,如刀具軌跡變換、裁剪、修正、刪除、轉置、勻化(刀位點加密、濃縮和篩選)、分割及連接等。
5)是否具備刀具軌跡驗證的能力,有哪些驗證手段,如刀具軌跡模擬、刀具運動過程模擬、加工過程模擬、截面法驗證等。

自動編程流程

3、熟悉系統的界面和使用方法
通過系統提供的手冊、例子或教程,熟悉系統的操作截面和風格,掌握系統的使用方法。
4、了解系統的文件管理方式
對於一個零件的數控加工編程,最終要得到的是能在指定的數控機床上完成該零件加工的正確的數控程序,該程序是以文件形式存在的。在實際編程時,往往還要構造一些中間文件,如零件模型(或加工單元)文件 、工作過程文件(日誌文件)、幾何元素(曲線、曲面)的數據文件、刀具文件、刀位原文件、機床數據原文件等。在使用前應該熟悉系統對這些文件的管理方式以及它們之間的關係。

8 自動編程 -加工工藝

自動編程加工工藝

 當拿到待加工零件的零件圖樣或工藝圖樣(特別是複雜曲面零件和模具圖樣)時,首先應當對零件圖樣進行仔細的分析,內容包括:
分析待加工面 一般來說,在一次加工中,只需對加工零件的部分表面進行加工。這一步驟的內容是:確定待加工表面及其約束面,並對其幾何定義進行分析,必要的時候需對原始數據進行一定的預處理,要求所有幾何元素的定義具有唯一性。
2、確定加工方法
根據零件毛坯形狀以及待加工表面及其約束面的幾何形態,並根據現有機床設備條件,確定零件加工方法及所需的機床設備和工夾量具。
3、確定編程原點及編程坐標系
一般根據零件的基準面(或孔)的位置以及待加工白哦面及其約束面的幾何形態,在零件毛坯撒謊內個選擇一個合適的編程原點及編程坐標系(也稱工件坐標系)。
對待加工表面及其約束面進行幾何造型
這是數控加工編程的第一步。對於CAD/CAM集成數控編程系統來說,一般根據幾何元素的定義方式,在前面零件分析的基礎上,對加工表面及其約束面進行幾何造型。
4、確定工藝步驟並選擇合適的刀具
一般來說,可根據加工方法和加工表面及其約束面的幾何形態選擇合適的刀具類型及刀具尺寸。但對於某些複雜曲面零件,則需要對加工表面及其約束面的幾何形態進行數值計算,根據計算結果才能確定刀具類型和刀具尺寸。這是因為,對於一些複雜曲面零件的加工,希望所選的刀具加工效率高,同時又希望所選擇的刀具符合加工表面的要求,且不與非加工表面發生干涉或碰撞。但在某些情況下,加工表面及其約束面的幾何形態數值計算很困難,只能根據經驗和直覺選擇刀具,這時,便不能保證所選擇的刀具是合適的,在刀具軌跡生成之後,需要進行一定的刀具軌跡驗證。
5、刀具軌跡生成及其刀具軌跡編輯
對於CAD/CAM 集成數控編程來說,一般在所定義加工表面及其約束面(或加工單元)上確定其外法向矢量方向,並選擇一種走刀方式,根據所選擇刀具(或定義的刀具)和加工參數,系統將自動生成所需的刀具軌跡。所要求的加工參數包括:安全平面、主軸轉速、進給速度、線性逼近誤差、刀具軌跡間的殘留高度,切削深度、加工余量、進刀/退刀方式等。當然,對於某一加工方式來說,可能只要求其中的部分加工參數。一般來說,數控編程系統對所要求的加工參數都有一個預設值。
刀具軌跡生成以後,如果具備刀具軌跡顯示及交互編輯功能,則可以將刀具軌跡顯示出來,如果有不太合適的地方,可以在人工交互方式下對刀具進行適當的編輯與修改。刀具軌跡計算的結果存放在刀位文件(.cls)之中。
6、刀具軌跡驗證
如果刀具系統具有刀具軌跡驗證功能,對可能過切,干涉與碰撞的刀位點,採用系統提供的刀具軌跡驗證手段進行檢驗。
值得說明的是,對於非動態圖形模擬驗證,由於刀具軌跡驗證需大量應用曲面求交演算法,計算時間比較長,最好是在批處理方式下進行,檢驗結果存放在刀具軌跡驗證文件之中,供分析和圖形顯示用。
7、 後置處理
根據所選用的數控系統,調用其機床數據文件,運行數控編程系統提供的後置處理程序,將刀位原文件轉換成數控加工程序。

9 自動編程 -曲線數控自動編程

自動編程曲線編程

在採用數控機床加工零件時,往往會遇到零件形狀是由複雜的空間曲線構成。已知條件是曲線的方程,這些方程可能是直接得到的,或者是通過輪廓形狀上的一些關鍵點,通過擬合的方法得到近似的曲線方程。特別在起重機、鍋爐製造等行業經常有不同管徑的圓管交叉連接。其中兩管相貫線的確定和精確切割加工是一個難點。常用的方法是在知道管的相對位置等條件下,經過計算手工制出模板,用模板畫線,手工切割。其過程十分煩瑣,且切割精度也無法保證。數控加工的目的在於按照已知的曲線方程加工零件,因此將曲線轉換為數控加工需要的數控代碼是很重要的一個環節。
如果用手工編程,則效率低、可靠性差,不能充分發揮機床的功能和性能。隨著CAD/CAM技術的發展,國外許多高檔的CAD軟體都具有相應的CAM模塊。例如美國SRDC公司的I_DEAS、PTC公司的Pro/E、UG、SolidWork等性能良好的CAM模塊。利用其三維實體數據生成數控加工代碼,通過通訊介面傳輸到數控機床的數控系統。也有一些第三方開發的CAM模塊,可與CAD軟體無縫集成,完成數控代碼的生成。然而,這些軟體相對來說要求高,價格昂貴。且沒有配置專用的後置處理器,或者只配置了通用的後置處理器而沒有根據數控機床的特點進行二次開發,由此產生的代碼還需要做大量的手工修改。
以Autodesk公司的AutoCAD2000為平台,利用其內嵌的ARX編程工具,針對生產現場的數控切割機床加工兩管的相貫線,開發了一套能夠計算並自動獲得相貫線數控加工代碼的系統。通過設置刀具路徑等工參數和後置處理,最後生成NC代碼,供數控機床加工零件。此過程可以節省大量的人力和時間。並且最大限度的減少人為和系統因素的影響,使管縫切割精度高,保證焊接質量更加穩定可靠。在一定程度上彌補了零件製造從設計到成型的薄弱環節。
1.數學模型的建立
兩個圓管的相交形式多樣。但都是兩個相同或者不同直徑的圓柱面以一定的角度相交形成的空間曲線。
2.空間曲線的繪製
在AutoCAD平台上提供了AutoLisp、ADS、ARX、VBA等內嵌式編程語言。用戶可以利用這些編程語言進行二次開發,ObjectARX編程環境提供了一個面向對象的C++編程介面,用戶可以用這個介面來使用、優化和擴展AutoCAD,其應用程序為動態鏈接庫(DLL)。筆者用VC++6.0在 ObjectARX開發環境下開發了這一參數繪圖和代碼自動生成系統,並嵌入到AutoCAD2000中,在介面模塊中註冊了一個新的AutoCAD的命令,用戶可以像使用其他AutoCAD命令一樣使用它。
根據輸入的數據計算出繪製圖形所需的參數,利用這些參數確定三維的點和向量,經運算得出繪圖所需的三維點。運行程序時首先要輸入有關參數變數,如兩個圓管的半徑、傾斜角度、偏心距。包括曲線β和θ自變數的初始值、終值和步長dβ和dθ接著輸入曲線的函數方程x(θ)、y(θ)、z(θ)。然後程序便自動按dβ和dθ自變數,求出相應曲線上各節點的坐標,將各節點用直線連接。曲線繪完后可以轉換為DXF格式的文件。
通過繪製相貫線過程,可以知道切割的軌跡,觀察有無畸點等問題,以便及時調整參數以符合精度要求。所以實際只能在編程軟體中根據曲線方程求解出儘可能多的節點並逐點連接成曲線。
3.數控代碼自動生成
參數設定和運算模塊採用圖形人機對話的方式輸入空間曲線的幾何參數和工藝參數,除了基本參數以外還有機床設定和刀具設定。系統為每一個參數數據設計了存儲單元,用規定的格式保存,得到圖形數據文件和工藝描述文件。並且將輸入的參數運算處理為實際加工空間相貫線所需要的符合G代碼插補指令的NC圖形數據。再根據加工精度,設定加工步長,離散化曲線數據點,得到最終的符合G代碼指令的圖形數據。再由切割機床數控系統的加工數據格式給出了具體的數控代碼介面程序。即由NC圖形數據得到加工相貫線的數控加工程序送入機床加工。

10 自動編程 -自動編程軟體

自動編程UG

數控自動編程是利用計算機和相應的編程軟體編製數控加工程序的過程。
隨著現代加工業的發展,實際生產過程中,比較複雜的二維零件、具有曲線輪廓和三維複雜零件越來越多,手工編程已滿足不了實際生產的要求。如何在較短的時間內編製出高效、快速、合格的加工程序,在這種需求推動下,數控自動編程得到了很大的發展。
數控自動編程的初期是利用通用微機或專用的編程器,在專用編程軟體(例如APT系統)的支持下,以人機對話的方式來確定加工對象和加工條件,然後編程器自動進行運算和生成加工指令,這種自動編程方式,對於形狀簡單(輪廓由直線和圓弧組成)的零件,可以快速得完成編程工作。目前在安裝有高版本數控系統的機床上,這種自動編程方式,已經完全集成在機床的內部(例如西門子810系統)。但是如果零件的輪廓是曲線樣條或是三維曲面組成,這種自動編程是無法生成加工程序的,解決的辦法是利用CAD/CAM軟體來進行數控自動編程。
隨著微電子技術和CAD技術的發展,自動編程系統已逐漸過渡到以圖形交互為基礎,與CAD相集成的CAD/CAM一體化的編程方法。與以前的APT等語言型的自動編程系統相比,CAD/CAM集成系統可以提供單一準確的產品幾何模型,幾何模型的產生和處理手段靈活、多樣、方便,可以實現設計、製造一體化。採用CAD/CAM數控編程系統進行自動編程已經成為數控編程的主要方式。
目前,商品化的CAD/CAM軟體比較多,應用情況也各有不同,下表列出了國內應用比較廣泛的CAM軟體的基本情況。 

軟體名稱             

基本情況  

 unigraphics
(UG)
 是美國EDS公司出品的CAD/CAM/CAE一體化的大型軟體,功能強大,在大型軟體中,加工能力最強,支持三軸到五軸的加工,由於相關模塊比較多,需要較多的時間來學習掌握。欲了解更多情況請訪問其網站。網址:http://www.eds.com/products/plm/unigraphics_nx/
 Pro/Engineer
 Pro/Engineer 是美國PTC公司出品的CAD/CAM/CAE一體化的大型軟體,功能強大,支持三軸到五軸的加工,同樣由於相關模塊比較多,學習掌握,需要較多的時間。欲了解更多情況請訪問其網站。
網址:http://www.ptc.com
CATIA CATIA IBM下屬的Dassault公司出品的CAD/CAM/CAE一體化的大型軟體,功能強大,支持三軸到五軸的加工,支持高速加工,由於相關模塊比較多,學習掌握的時間也較長。欲了解更多情況請訪問其網站。網址:http://www-3.ibm.com/software/applications/plm/catiav5/
Ideas
  Ideas 也是美國EDS公司出品的CAD/CAM/CAE一體化的大型軟體,由於目前與UG軟體在功能方面有較多重複,EDS公司準備將Ideas的優點融合到UG中,讓兩個軟體合併成為一個功能更強的軟體。欲了解更多情況請訪問其網站。http://www.eds.com/products/plm/ideas_nx/
Cimatron
 Cimatron 是以色列的CIMATRON公司出品的CAD/CAM集成軟體,相對於前面的大型軟體來說,是一個中端的專業加工軟體,支持三軸到五軸的加工,支持高速加工,在模具行業應用廣泛。欲了解更多情況請訪問其網站。網址:http://www.cimatron.com/
PowerMILL
 PowerMILL 是英國的Delcam Plc出品的專業CAM軟體,是目前唯一一個與CAD系統相分離的CAM軟體,其功能強大,加工策略非常豐富的數控加工編程軟體,目前,支持3軸到5軸的銑削加工,支持高速加工。欲了解更多情況請訪問其網站。網址:http://www.delcam.com.cn
MasterCAM MasterCAM 是美國CNCSoftware,INC開發的CAD/CAM系統,是最早在微機上開發應用的CAD/CAM軟體,用戶數量最多,許多學校都廣泛使用此軟體來作為機械製造及NC程序編製的範例軟體。
網址:http://www.mastercam.com.cn
EdgeCAM
EdgeCAM。是英國Pathtrace公司開發的一個中端的CAD/CAM系統,更多情況請訪問其網站。網址:http://www.edgecam.com
CAXA CAXA 是中國北航海爾軟體有限公司出品的數控加工軟體,其功能與前面介紹的軟體相比較,在功能上稍差一些,但價格便宜。更多情況請訪問其網站。網址:http://www.caxa.com.cn

自動編程PROE

上述的CAM軟體在功能、價格、服務等方面各有側重,功能越強大,價格也越貴,對於使用者來說,應根據自己的實際情況,在充分調研的基礎上,來選擇購買合適的CAD/CAM軟體。
掌握並充分利用CAD/CAM軟體,可以幫助我們將微型計算機與CNC機床組成面向加工的系統,大大提高設計效率和質量,減少編程時間,充分發揮數控機床的優越性,提高整體生產製造水平。
由於目前CAM系統在CAD/CAM中仍處於相對獨立狀態,因此無論上表中的那一個CAM軟體都需要在引入零件CAD模型中幾何信息的基礎上,由人工交互方式,添加被加工的具體對象、約束條件、刀具與切削用量、工藝參數等信息,因而這些CAM軟體的編程過程基本相同。
其操作步驟可歸納如下。
第一步,理解零件圖紙或其它的模型數據,確定加工內容。
第二步,確定加工工藝(裝卡、刀具、毛坯情況等),根據工藝確定刀具原點位置(即用戶坐標系)。
第三步,利用CAD功能建立加工模型或通過數據介面讀入已有的CAD模型數據文件,並根據編程需要,進行適當的刪減與增補。
第四步,選擇合適的加工策略,CAM軟體根據前面提高的信息,自動生成刀具軌跡。
第五步,進行加工模擬或刀具路徑模擬,以確認加工結果和刀具路徑與我們設想的一致。
第六步,通過與加工機床相對應的後置處理文件,CAM軟體將刀具路徑轉換成加工代碼。
第七步,將加工代碼(G代碼)傳輸到加工機床上,完成零件加工。
由於零件的難易程度各不相同,上述的操作步驟將會依據零件實際情況,而有所刪減和增補 。

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