第1章 CAXA制造工程师应用基础知识.ppt

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1、第1章CAXA制造工程师应用基础知识数控加工的特点数控加工的特点 :数控加工，也称之为数控加工，也称之为NC加工，是以数值与符号构成的信息，控加工，是以数值与符号构成的信息，控制机床实现自动运转。数控加工技术应用的关键在于计算机辅助制机床实现自动运转。数控加工技术应用的关键在于计算机辅助设计和制造（设计和制造（CAD/CAM）系统的质量。）系统的质量。数控加工过程数控加工过程 ：数控加工是将待加工零件进行数字化表达，数控机床按数字量控数控加工是将待加工零件进行数字化表达，数控机床按数字量控制刀具和零件的运动，从而实现零件加工的过程。制刀具和零件的运动，从而实现零件加工的过程。用软件系统来代替人

2、来完成数控加工程序用软件系统来代替人来完成数控加工程序的编制，这就是自动编程。的编制，这就是自动编程。自动编程的特点自动编程的特点:是编程工作主要由计算是编程工作主要由计算机完成。机完成。编程人员输入工件的几何信息以及工艺编程人员输入工件的几何信息以及工艺信息，计算机就可以自动完成数据处理、编信息，计算机就可以自动完成数据处理、编写零件加工程序、制作程序信息载体以及程写零件加工程序、制作程序信息载体以及程序检验。序检验。自动编程技术三种常见的分类方法。一、使用的计算机硬件种类划分一、使用的计算机硬件种类划分：微机自动编程，小型计算机自动编程，大型计算机自动编程，工作站自动编程，机床本身的数控系

3、统进行自动编程。二、按程序编制系统与数控系统紧密程度划分：二、按程序编制系统与数控系统紧密程度划分：1、离线自动编程：离线自动编程与数控系统相脱离，采用独立机器进行程序编制工作称为离线自动编程。编程时不占用机床工作时间。2、在线自动编程：在线自动编程数控系统不仅用于控制机床，而且用于自动编程，称为在线自动编程。1 1、语言自动编程：、语言自动编程：采用编程系统所规定的数控语言，对零件的几何信息、工艺参数、切削加工时刀具和工件的相对运动轨迹和加工过程进行描述形成所谓“零件源程序”。2 2、图形自动编程：、图形自动编程：这是一种先进的自动编程技术，目前很多CAD/CAM系统都采用这种方法。3 3、

4、语音自动编程：、语音自动编程：是指采用语音识别技术，直接采用音频数据作为自动编程的输入。4 4、数字化自动编程：、数字化自动编程：通过三坐标测量机，对已有零件或实物模型进行测量，然后将测得的数据直接送往数控编程系统，将其处理成数控加工指令，形成加工程序。数控加工机床数控加工机床与与编程技术编程技术两者的发展是紧密相关的。两者的发展是紧密相关的。数控加工机床的性能提升推动了编程技术的发展，而编程数控加工机床的性能提升推动了编程技术的发展，而编程手段的提高也促进了数控加工机床的发展，二者相互依赖。手段的提高也促进了数控加工机床的发展，二者相互依赖。现代数控技术下在向高精度、高效率、高柔性和智能化方

5、现代数控技术下在向高精度、高效率、高柔性和智能化方向发展，而编程方式也越来越丰富。向发展，而编程方式也越来越丰富。数控编程可分为机内编程和机外编程。随着微电子技数控编程可分为机内编程和机外编程。随着微电子技术和术和CAD技术的发展，自动编程系统也逐渐过渡到以图形技术的发展，自动编程系统也逐渐过渡到以图形交互为基础的与交互为基础的与CAD集成的集成的CAD/CAM系统为主的编程方系统为主的编程方法法。数码相机数码相机数码相机数码相机铣削卡盘铣削卡盘铣削卡盘铣削卡盘加工任务完成情况和机加工任务完成情况和机加工任务完成情况和机加工任务完成情况和机床状态可用手机查询床状态可用手机查询床状态可用手机查询

6、床状态可用手机查询信息塔信息塔信息塔信息塔(e-Tower)e-Tower)车车间间工工作作地地信信息息化化，具具有有语语音音、文文本本和和视视像像等等通通讯讯功功能能。与与生生产产计计划划调调度度系系统统联联网网，实实时时反反映映机机床床工工作作状状态态和和加加工进度工进度 操操作作权权限限由由指指纹纹确确认认。工工件件试试切切时时，可可在在屏屏幕幕上上观观察察加加工工过过程程。故故障障报报警警显显示示、在线帮助排除在线帮助排除指纹确认指纹确认操作许可操作许可1.3.1 1.3.1 基于基于CAD/CAMCAD/CAM的数控自动的数控自动编程的编程的基本步骤基本步骤一、加工零件及其工艺分析二

7、、加工部位建模三、工艺参数的输入四、刀具轨迹生成及编辑五、刀位轨迹的验证与仿真六、后置处理七、程序输出一、零件建模（造型）一、零件建模（造型）零件建模是属于CAD范畴的一个概念。现有的零件模型大致有四大类：线框模型 表面模型 实体模型特征模型：通过具有工程意义的单元（如孔、槽等）构建、表达零件模型的一种方法。二、刀具轨迹生成与编辑二、刀具轨迹生成与编辑 刀具轨迹的生成一般包括走刀轨迹的安排、刀位点的计算、刀位点的优化与编排等三个步骤。编程系统对于刀具轨迹的具体处理一般分为二维轮廓加工、腔槽加工、曲面加工、多坐标曲面加工及车削加工等情况分别进行处理。三、后置处理三、后置处理上述生成的刀位文件还不

8、能用于数控加工，还需要将刀位文件转化为特定机床所能执行的数控程序，这就是后置处理。北航海尔软件公司经过多年来的不懈努力，推出了CAXA制造工程师数控编程系统，现已发展到2008版本。这套系统集CAD、CAM于一体，功能强大(数据接口、几何造型、加工轨迹生成、加工仿真检验、代码生成、工艺清单生成等一整套面向复杂零件和模具的数控编程功能)、易学易用、工艺性好、代码质量高，现在已经在全国上万家企业的使用，并受到好评，不但降低了投入成本，而且提高了经济效益。CAXA制造工程师数编程系统，现正在一个更高的起点上腾飞。CAM系统的编程基本步骤如下：理解二维图纸或其它的模型数据建立加工模型或通过数据接口读入

9、确定加工工艺（装卡、刀具等）生成刀具轨迹加工仿真产生后置代码输出加工代码设备利用率（设备能力评估、编程效率）设备利用率（设备能力评估、编程效率）生产周期控制（管理和沟通效率）生产周期控制（管理和沟通效率）人员成本（门槛、流失损失）人员成本（门槛、流失损失）知识模板知识模板刀具库刀具库加工方法库加工方法库流程管理知识管理协协同同管管理理平平台台因特网因特网产品设计模型产品设计模型加工模型加工模型数控编程数控编程数控仿真制造执行网络网络DNCG代码代码加工工艺单加工工艺单数控编程数控编程 面向型腔类模具和复杂形状零件的数控铣加工面向型腔类模具和复杂形状零件的数控铣加工提供从数据接收、形状设计、提供

10、从数据接收、形状设计、2-52-5轴铣加工、仿真轴铣加工、仿真 检验、生成数控代码整个流程的功能支持检验、生成数控代码整个流程的功能支持实现企业工艺知识和经验的积累和标准化实现企业工艺知识和经验的积累和标准化设计构想设计构想设计图纸设计图纸CAD 模型模型加工代码反读加工代码反读扫描、测量数据扫描、测量数据 虚拟现实虚拟现实CAD 模型模型效果图效果图G 代码代码 工程分析工程分析NC 数控加工数控加工实体、曲面实体、曲面混合造型混合造型工程图纸工程图纸工艺单工艺单加工仿真加工仿真加工经验加工经验加工经验加工经验更加丰富、全面的刀具轨迹生成功能更加丰富、全面的刀具轨迹生成功能生成的刀具轨迹效率

11、更高、加工速度更快生成的刀具轨迹效率更高、加工速度更快更加快速、直观的加工仿真检验功能更加快速、直观的加工仿真检验功能数据接口数据接口几何造型几何造型专用接口：Pro-ECATIAAutoCADPARASOLIDACIS标准接口：DXF，DWGIGESSTEPSTLVRMLPRO-EPRO-E转换转换CATIACATIA转换转换UGUG转换转换基于实体的三维参数化特征造型基于实体的三维参数化特征造型复杂曲线曲面造型复杂曲线曲面造型曲面实体混合造型曲面实体混合造型分模分模特征造型：特征造型：特征造型：特征造型：拉伸拉伸拉伸拉伸 旋转旋转旋转旋转 导动导动导动导动 放样放样放样放样 倒角倒角倒角倒

12、角 过渡过渡过渡过渡 拔模拔模拔模拔模 抽壳抽壳抽壳抽壳 筋板筋板筋板筋板 打孔打孔打孔打孔参数化的设计手段，可以实现设参数化的设计手段，可以实现设参数化的设计手段，可以实现设参数化的设计手段，可以实现设计结果的任意修改。计结果的任意修改。计结果的任意修改。计结果的任意修改。复杂曲线曲面造型复杂曲线曲面造型复杂曲线曲面造型复杂曲线曲面造型直纹面，旋转面，放样面，直纹面，旋转面，放样面，直纹面，旋转面，放样面，直纹面，旋转面，放样面，导动面，边界面，管道面，导动面，边界面，管道面，导动面，边界面，管道面，导动面，边界面，管道面，网格面网格面网格面网格面多种曲面构造方式多种曲面构造方式多种曲面构造

13、方式多种曲面构造方式多种曲面过渡，曲面拼接，曲面多种曲面过渡，曲面拼接，曲面多种曲面过渡，曲面拼接，曲面多种曲面过渡，曲面拼接，曲面延伸，曲面缝合，曲面裁剪延伸，曲面缝合，曲面裁剪延伸，曲面缝合，曲面裁剪延伸，曲面缝合，曲面裁剪可可可可以对曲面任意操作以对曲面任意操作以对曲面任意操作以对曲面任意操作自由曲线，公式曲线，曲自由曲线，公式曲线，曲自由曲线，公式曲线，曲自由曲线，公式曲线，曲面交线，曲面投影线等多面交线，曲面投影线等多面交线，曲面投影线等多面交线，曲面投影线等多种曲线生成方式和曲线过种曲线生成方式和曲线过种曲线生成方式和曲线过种曲线生成方式和曲线过渡，延伸，裁剪，等距等渡，延伸，裁剪

14、，等距等渡，延伸，裁剪，等距等渡，延伸，裁剪，等距等操作方式。确保提供复杂操作方式。确保提供复杂操作方式。确保提供复杂操作方式。确保提供复杂造型所需要的条件。造型所需要的条件。造型所需要的条件。造型所需要的条件。提供曲面裁剪实体，曲面加厚生提供曲面裁剪实体，曲面加厚生提供曲面裁剪实体，曲面加厚生提供曲面裁剪实体，曲面加厚生成实体，曲面缝合成实体，曲面成实体，曲面缝合成实体，曲面成实体，曲面缝合成实体，曲面成实体，曲面缝合成实体，曲面并入实体等功能。大大提高基于并入实体等功能。大大提高基于并入实体等功能。大大提高基于并入实体等功能。大大提高基于实体的复杂造型能力。满足零件实体的复杂造型能力。满足

15、零件实体的复杂造型能力。满足零件实体的复杂造型能力。满足零件细节设计要求。细节设计要求。细节设计要求。细节设计要求。实体零件分模实体零件分模实体零件分模实体零件分模分模时根据收缩率计算。分模时根据收缩率计算。分模时根据收缩率计算。分模时根据收缩率计算。根据分模线分模。根据分模线分模。根据分模线分模。根据分模线分模。针对复杂分模，提供曲面分模方式。针对复杂分模，提供曲面分模方式。针对复杂分模，提供曲面分模方式。针对复杂分模，提供曲面分模方式。7 7 7 7种粗加工方式，种粗加工方式，种粗加工方式，种粗加工方式，适合不同特性的零件加工适合不同特性的零件加工区域式粗加工区域式粗加工等高粗加工等高粗加

16、工扫描线粗加工扫描线粗加工摆线粗加工摆线粗加工插铣式粗加工插铣式粗加工等壁厚粗加工等壁厚粗加工导动线粗加工导动线粗加工 使刀具使刀具在负荷一定在负荷一定情况下，进情况下，进行区域加工行区域加工的加工方式。的加工方式。可提高模具可提高模具型腔部粗加型腔部粗加工效率和延工效率和延长刀具使用长刀具使用寿命寿命 。适用。适用于高速加工于高速加工。适用适用于大中型于大中型模具的深模具的深腔加工。腔加工。采用端铣采用端铣刀的直捣刀的直捣式加工，式加工，可生成高可生成高效的粗加效的粗加工路径。工路径。适用于深适用于深型腔模具型腔模具加工。加工。针对铸针对铸造毛坯零件造毛坯零件进行粗加工。进行粗加工。较通用较

17、通用的粗加工方的粗加工方式，适用范式，适用范围广。可以围广。可以指定加工区指定加工区域，优化空域，优化空切轨迹。轨切轨迹。轨迹拐角可以迹拐角可以设定圆弧或设定圆弧或形过渡，形过渡，生成光滑轨生成光滑轨迹，支持高迹，支持高速加工设备。速加工设备。用平用平行层切的行层切的方法进行方法进行粗加工。粗加工。保证在未保证在未切削区域切削区域不向下走不向下走刀。适合刀。适合使用端刀使用端刀进行对称进行对称凸模粗加凸模粗加工。工。不必有三不必有三维模型，只要维模型，只要给出零件的外给出零件的外轮廓和岛屿，轮廓和岛屿，就可以生成加就可以生成加工轨迹。并且工轨迹。并且可以在轨迹尖可以在轨迹尖角处自动增加角处自动

18、增加圆弧，保证轨圆弧，保证轨迹光滑，以符迹光滑，以符合高速加工的合高速加工的要求。要求。提供种精加工方式：浅平面精加工三维偏置精加工导向线精加工等高线精加工扫描线精加工轮廓线精加工导动线精加工参数线精加工 针对该功能针对该功能加工平行于加工加工平行于加工方向的竖直面加方向的竖直面加工效果差的问题，工效果差的问题，增加了自动识别增加了自动识别竖直面并进行补竖直面并进行补加工的功能，提加工的功能，提高了该功能的加高了该功能的加工效果和效率。工效果和效率。同时可以在轨迹同时可以在轨迹尖角处增加圆弧尖角处增加圆弧过渡，保证生成过渡，保证生成的轨迹光滑，适的轨迹光滑，适用于高速加工机用于高速加工机床。床

19、。能够由里向能够由里向外或由外向里生外或由外向里生成三维等间距加成三维等间距加工轨迹。可以保工轨迹。可以保证加工结果有相证加工结果有相同的残留高度，同的残留高度，提高加工质量和提高加工质量和效果。同时也使效果。同时也使刀具在切削过程刀具在切削过程中保持负荷恒定，中保持负荷恒定，特别适用于高速特别适用于高速机床精加工。机床精加工。等高线精加工等高线精加工：可以用加工范围和高可以用加工范围和高度限定进行局部等高加工；度限定进行局部等高加工；可以自动在轨迹尖角拐角可以自动在轨迹尖角拐角处增加圆弧过渡，保证轨处增加圆弧过渡，保证轨迹的光滑，使生成的加工迹的光滑，使生成的加工轨迹适用于高速加工；可轨迹适

20、用于高速加工；可以通过输入角度控制对平以通过输入角度控制对平坦区域的识别，并可以控坦区域的识别，并可以控制平坦区域的加工先后次制平坦区域的加工先后次序。序。浅平面精加工浅平面精加工:自动识别零件模型中自动识别零件模型中平坦的区域，针对这些区平坦的区域，针对这些区域生成精加工刀具轨迹。域生成精加工刀具轨迹。大大提高了零件平坦部分大大提高了零件平坦部分的精加工效率。的精加工效率。共提供共提供4 4种补加工功能：种补加工功能：等高补加工：等高补加工：自动识别零件粗加工后的残余部分，生成针对残余部分的中间加工轨自动识别零件粗加工后的残余部分，生成针对残余部分的中间加工轨迹。可以避免已加工部分的空走刀。

21、迹。可以避免已加工部分的空走刀。区域补加工：区域补加工：针对前一道工序加工后的残余量区域进行补加工的功能。针对前一道工序加工后的残余量区域进行补加工的功能。多笔清根：多笔清根：生成角落部分的补加工刀具轨迹。生成角落部分的补加工刀具轨迹。曲线加工：曲线加工：清根补加工清根补加工区域补加工区域补加工等高补加工加工仿真验证模块。加工仿真验证模块。对加工过程进行模拟仿真。仿真过程中可以随意放大、缩小、旋对加工过程进行模拟仿真。仿真过程中可以随意放大、缩小、旋转，便于观察细节。转，便于观察细节。能显示多道加工轨迹的加工结果。能显示多道加工轨迹的加工结果。仿真过程中可以调节仿真速度。仿真过程中可以调节仿真

22、速度。仿仿真真过过程程中中可可以以检检查查刀刀柄柄干干涉涉、快快速速移移动动过过程程(G00)中中的的干干涉涉、刀刀具无切削刃部分的干涉情况。具无切削刃部分的干涉情况。可以把切削仿真结果与零件理论形状进行比较，切削残余量用不可以把切削仿真结果与零件理论形状进行比较，切削残余量用不同的颜色区分表示。同的颜色区分表示。多道工序仿真结果仿真结果与模型对比仿真干涉检查轨迹刀位点显示刀柄显示及干涉检查分层显示刀具轨迹刀具轨迹仿真过程可以根据模板生成整个加工的毛坯，模型，轨迹可以根据模板生成整个加工的毛坯，模型，轨迹清单；可以生成加工统计汇总清单。清单；可以生成加工统计汇总清单。各种清单格式是可以定制的。

23、各种清单格式是可以定制的。支持各种主流机床控制系统支持各种主流机床控制系统扩充定义针对各种控制系统的后置格式扩充定义针对各种控制系统的后置格式直接生成直接生成G G代码，无需中间文件转换代码，无需中间文件转换自动换刀，冷却液开关设定自动换刀，冷却液开关设定加工代码格式设定，匹配各种机床加工代码格式设定，匹配各种机床支持机床固定循环，提高代码效率支持机床固定循环，提高代码效率支持机床支持机床G41/G42G41/G42刀具自动补偿刀具自动补偿SIEMENSSIEMENSFANUCFANUCFIDIAFIDIAMITSUBISHIMITSUBISHIFAGORFAGORCINCINNATICINC

24、INNATIOKUMAOKUMANUMNUM华中数控华中数控定义各种定义各种定义各种定义各种G G G G指令，指令，指令，指令，M M M M指令指令指令指令程序头尾格式设定程序头尾格式设定程序头尾格式设定程序头尾格式设定自动换刀设定自动换刀设定自动换刀设定自动换刀设定行号格式设定行号格式设定行号格式设定行号格式设定圆弧插补格式设定圆弧插补格式设定圆弧插补格式设定圆弧插补格式设定可将某类零件的加工步骤、使用刀具、可将某类零件的加工步骤、使用刀具、可将某类零件的加工步骤、使用刀具、可将某类零件的加工步骤、使用刀具、工艺参数等加工条件保存为规范化的模工艺参数等加工条件保存为规范化的模工艺参数等加

25、工条件保存为规范化的模工艺参数等加工条件保存为规范化的模板，形成企业的标准工艺知识库板，形成企业的标准工艺知识库板，形成企业的标准工艺知识库板，形成企业的标准工艺知识库.类似零件的加工即可通过调用类似零件的加工即可通过调用类似零件的加工即可通过调用类似零件的加工即可通过调用“知识加工知识加工知识加工知识加工”模板来进行，以模板来进行，以模板来进行，以模板来进行，以保证同类零件加工的一致性和保证同类零件加工的一致性和保证同类零件加工的一致性和保证同类零件加工的一致性和规范化规范化规范化规范化。随着企业各种加工工随着企业各种加工工随着企业各种加工工随着企业各种加工工艺信息的数据积累，实现加工艺信息

26、的数据积累，实现加工艺信息的数据积累，实现加工艺信息的数据积累，实现加工顺序的标准化。顺序的标准化。顺序的标准化。顺序的标准化。具有钻孔、深孔钻、镗孔、攻丝等钻孔功能，具有钻孔、深孔钻、镗孔、攻丝等钻孔功能，利用机床固定循环。提高代码效率利用机床固定循环。提高代码效率提供刀具轨迹编辑功能，实现刀具轨迹的裁剪、提供刀具轨迹编辑功能，实现刀具轨迹的裁剪、反向、刀位点增加删除和移动等等反向、刀位点增加删除和移动等等孔的加工工艺顺序定义孔的加工工艺顺序定义。轨迹裁剪编辑。指定不轨迹裁剪编辑。指定不轨迹裁剪编辑。指定不轨迹裁剪编辑。指定不加工区域。加工区域。加工区域。加工区域。此此课件下件下载可自行可自行编辑修改，修改，仅供参考！供参考！感感谢您的支持，我您的支持，我们努力做得更好！努力做得更好！谢谢!