1、第七章 自动编程 刘 正目 录自动编程概述自动编程的种类CAXA制造工程师制造工程师简介简介Mastercam简介简介自动编程概述零件图自动编程软件编程员 工夹具手册工夹具清单计算机加工程序单介质/接口数控机床工件准备工夹具 自动编程是一个使用计算机辅助编制数控加工程序的过程。编程人员根据零件的设计要求和现有工艺，利用自动编程软件生成刀位数据文件，再进行后置处理，生成加工程序，通过通讯接口或程序纸带，键盘，软盘等介质，将加工程序输出至数控机床执行加工。 自动编程流程图自动编程的种类自动编程系统大体上可以分为两类：1.程序语言系统以美国的APT语言为代表，通过规定的数控语言描述机床在加工中的各种
2、运动信息和加工信息，经过编译程序处理后，得到特定机床数控系统的NC程序。2.图形交互式系统以人机对话的方式，对输入图形进行定义处理，生成刀具路径，形成刀位数据文件，经后置处理转换成适合于特定机床数控系统的加工程序，进行零件加工。这是一种CAD与CAM高度结合的自动编程系统。PARTNO/ADAPT EXAMPLE$ $ PART GEOMETRY DEFINITIONSC1=CIRCLE/10,60,12.5C2=CIRCLE/40,-20,14.5C4=CIRCLE/0,0,25C3=CIRCLE/TANTO,OUT,C4,OUT,C2, YSMALL,RADIUS,12.5L1=LINE/
3、XSMALL,TANTO,C4,ATANGL,90L2=LINE/-25,72.5,10,72.5L3=LINE/RIGHT,TANTO,C2,RIGHT,TANTO,C1$ $ DEFINE CUTTER AND TOLERANCESCUTTER/10INTOL/0.005OUTTOL/0.001$ $ DEFINE DATUME AND MACHININGFROM/0,0,30GODLTA/-50,0,0PSIS/(PLANE/0,0,1,-2)GO/PAST,L2TLLFT,GORGT/L2GOFWD/C1GOFWD/L3GOFWD/C2,TANTO,C3GOFWD/C3,TANTO,C
4、4GOFWD/C4GOFWD/L1,PAST,L2GODLTA/0,0,32GOTO/0,0,30CLPRNTNOPOSTFINI(共共30行行)铣零件的铣零件的APT源程序源程序图形交互系统生成的程序图形交互系统生成的程序%O0001(PROGRAM NAME - APT)(DATE=DD-MM-YY - 08-06-02 TIME=HH:MM - 11:49)N1G21N2G0G17G40G49G80G90(10. FLAT ENDMILL TOOL - 1 DIA. OFF. - 1 LEN. - 1 DIA. - 10.)N3T1M6N4G0G90G54X-30.Y0.A0.S988M
5、3N5G43H1Z35.N6Z10.N7G1Z-5.F180.N8Y72.5F200.N9G2X-25.Y77.5R5.N10G1X10.N11G2X26.237Y66.527R17.5N12G1X58.093Y-12.728N13G2X23.151Y-29.816R19.5N14G3X13.336Y-26.873R7.5N15G2X-30.Y0.R30.N16G0Z35.N17M5N18G91G28Z0.N19G28X0.Y0.A0.N20M30%CAXA制造工程师简介制造工程师简介 CAXA制造工程师是北京北航海尔软件公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件。CAXA制造工程师窗口界面窗
6、口界面说明Mastercam简介简介Mastercam是美国CNC Software Inc.开发的基于PC平 台的CAD/CAM套装软件。 对硬件要求不高，操作灵活，易学易用，使企业很快见到效益。 刀具路径的全相关性。 使用计算机常用通讯端口， 与数控机床直接通信，减 少程序输入的工作量。工作流程工作流程第一步：按图纸或设计要求,在电脑上建立Mastercam电子模型，该模型可以由线架、曲面或实体组成，即Mastercam的CAD部分。该部分存档后生成以MC8为后缀名的图形文件，如T1.mc8。第二步：为CAD模型铺设加工刀路，生成过渡文件。该过渡文件是以nci为后缀名的刀尖轨迹文本文件，如
7、T1.nci。第三步：通过后处理，将刀路文件自动变为符合ISO或EIA标准的G/M代码文件。该文件是以NC为后缀名的文本文件，如T1.nc。第二步和第三步加在一起就是Mastercam的CAM部分。Mastercam窗口界面 Mastercam 8 的界面为窗口形式，主要分为绘图区、主菜单区、辅助菜单区、提示区以及工具栏。 主菜单的功能是进行图形绘制和自动编程。辅助菜单的功能是建立工作坐标系，选择观察图形的方法，设置图素的属性。提示区是用来提示操作、输入数据和显示参数的，用人机对话方式完成操作。工具栏在屏幕的最上方，用来快速选择菜单中的功能选项。工具栏绘图区提示区提示区辅助菜单区主菜单区菜单类
8、型翻页式主菜单和子菜单完全覆盖，按层次或顺序分页 ，打开一层菜单就象翻过一页书。下面是用Mastercam绘制水平线选择功能指令的过程。从Create Line Horizontal Endpoint ，这些功能指令的选择都是在主菜单中翻页一样依次打开。菜单类型拉出式从上级菜单的边缘拉出一个个菜单，包括上拉、下拉、左拉、右拉菜单。下面为Mastercam中的下拉滚动式和左右拉出式菜单。菜单类型弹出式在无菜单的区域中通过某种操作，从无到有地弹出一个 菜单。下面是Mastercam中刀具路径操作管理器的对话框，其打开方式就是弹出式。菜单类型 增大式通过拾取上级小菜单延展出增大的下级菜单。下面是Ma
9、stercam 中设置刀具参考点的增大式菜单。通过选择Ref. Point，出现一个增大的下一级菜单，提供继续操作。建模建模是人们在三维客观世界中对事物的认识用计算机描述出来的过程。几何建模是通过计算机对物体进行确切定义，赋予一定的数学描述，再以一定的数据结构形式对所定义的几何物体加以描述，在计算机内部建立一个物体的模型。建立的模型必须完整、唯一，包含生成过程的全部信息。几何建模的信息分为几何信息和拓扑信息。几何信息是指物体在空间的形状、尺寸及位置的描述；拓扑信息是构成物体的各个分量的数目及相互间的连接关系。特征建模是建立在实体建模的基础上，在已有几何信息上附加诸如形位公差、尺寸公差、表面粗糙
10、度、材料性能等制造信息。Mastercam图样模型线框模型线框模型是以点、直线、圆弧和样条曲线等图素共同描述二维或三维几何图样，构成平面或立体的框架图形。线框模型的特点是构成模型的图素没有宽度和厚度，图素之间没有构成面的关系，几何图形的信息表达不完整，对几何形状的判断产生多义性，观察起来不能准确识别实体的真实形状。大多数三维线框模型还不具备自动消隐功能，不能把看不见的图素隐藏起来。 图素是构成几何图形的基本元素 按照不同的几何建模技术建立的二维或三维几何图形分为线框模型，曲面模型和实体模型。曲面模型曲面模型曲面模型是一种具有长度和宽度，但没有厚度的图素，以网状的方式形象地表现物体的外形。经过着
11、色处理，可具有相当的真实感。在一定的视角条件下能够隐藏后面的图素（通过隐藏指令）。多数曲面模型是从绘制表示模型的边和边界的线框对象开始的，在线框的基础上生成曲面。每个曲面里包含许多断面(Section)或缀面(Patches), 由缀面熔接在一起形成曲面，再由几个曲面组合形成物体的外形。 实体模型实体模型实体模型是一种具有长，宽和厚度的填充图素，是可以分析其体积，重心，惯性矩等物理特征的。经过着色处理，实体可具有相当的真实感。实体模型不管形状多么复杂多样，始终由单一实体图素构成，是被定义成封闭边界的三维几何图素。三维实体也具有表面，但实体的表面代表的是三维图素的外部边界，是由三维实体分解获得，
12、它不能作为一个独立的图素直接生成。 计算机绘图方法计算机绘图方法轮廓线法：将描述实体的几何形状特征用线条逐一绘出，由线条端点坐标来确定线条，不分先后，也没有约束。参数化法：建立图形与尺寸参数的约束关系，每个可变的尺寸参数用待标变量表示，通过修改尺寸参数来获得图形。图元拼合法：将常用的带有某种特定专业含义的图元存储建库，根据需要调用图形元素加以拼合，构成图形。尺寸驱动法：先勾画草图，再根据产品结构形状需要，建立草图的尺寸和形位约束，由系统自动生成图形。三维实体投影法：直接以三维实体建模，需要以二维图形的方式输出时，则由系统将三维实体投影到不同平面，得到二维图形。交互技术交互技术人机交互的过程可分
13、解为一系列基本操作，每种操作都是为完成某个特定的交互任务，归纳起来有以下六个方面：定位技术：移动光标到满意的位置，确定坐标值。定量技术：输入某个数值代表特定量的关系。定向技术：为坐标系中的图形确定方向。选择技术：选择命令的方式。拾取技术：拾取图形对象的方式。文本技术：确定字符串的内容和长度。信息反馈形式。提示和帮助功能。图素的选择、串联和点输入在某一种功能指令下当系统提示仅选取一个图素(Entity)时，可将光标置于被选图素上，点击鼠标左键，图素会呈现一个反白的图素，说明图素被选中。当系统提示选取多个图素(Entities)时，在主菜单区会显示一个图素选取菜单，合理地选择一种操作，可以将所有图
14、素选中。Unselect 不选择 Solid实体选择Chain 串联Area 面积选择Window 窗选Only 仅选一种图素Polygon 多边形窗选All 全选Group 选择群组Result 选择结果点输入绘制直线、圆弧、曲线等图形时需要确定起点、终点、圆心、节点等点的位置，这些都要靠点的输入菜单中点输入操作来完成。Mastercam中有十种点输入方式。坐标系坐标系无论是二维或三维造型，都要在坐标系中确定图形的空间位置。Mastercam中有两种坐标系：原始坐标系和工作坐标系。原始坐标系是笛卡儿坐标系，是系统缺省默认的，遵循笛卡尔右手定则：拇指，食指，中指相互垂直。拇指所指方向为X轴正方
15、向，食指所指方向为Y轴正方向，中指所指方向为Z轴正方向，三指交点为原点。系统原点是原始坐标系的原点，是固定的。车床坐标系统在Lathe 8中，车床有专用坐标系。主轴的轴线为坐标系的Z轴，刀具远离工件的方向为Z轴的正方向。坐标系的X轴是在工件径向的水平面内，垂直于工件旋转轴，刀具远离旋转轴的方向为X轴的正方向。从辅助菜单中选择Cplane，进入构图平面菜单的下一页，选项中会出现车床专用的构图平面，有：1 +XZ，2 -XZ，3 +DZ，4 DZ，分别表示X坐标的半径和直径输入。当选择1 +XZ或2 -XZ时，此时输入的X坐标值是半径值；当选择3 +DZ或4 -DZ时，此时输入的X坐标值是直径值。
16、工作坐标系与构图平面工作坐标系与构图平面构图平面是二维的图形绘制平面。工作坐标系是根据构图平面建立的坐标系。 Z工作深度表示当前构图平面与Z0构图平面的相对距离，正负取值根据工作坐标系Z轴方向来确定。Z0构图平面是通过系统原点的构图平面。原始坐标系Z工作深度工作坐标系构图平面建立构图平面和工作坐标系建立构图平面和工作坐标系建立构图平面、工作坐标系和Z工作深度的操作是进行三维设计的关键技术。构图平面、工作坐标系的建立以及Z工作深度的设定是通过辅助菜单中的Cplane、Z：来完成。系统将缺省的构图平面依次编为18个视图号，八种缺省视图分别为：Top俯视图Front正视图Back后视图Bottom仰
17、视图Right Side右视图 Left Side左视图Isometric 等轴侧视图Axonometric 轴向视图系统还可以利用图素、旋转、垂线等方法建立构图平面，另外，系统可直接在三维空间构图。三维绘图过程示例三维绘图过程示例以下是设置不同构图平面和Z工作深度绘制三维线框模型的过程。Cplane:T, Z=0Cplane:S, Z=0Cplane:F, Z= -2Cplane:F, Z=0Cplane:9, Z=0Cplane:3D, Z=0观察图形观察图形Mastercam为观察几何图形提供了图形视角Gview和图形视区Viewports两种方式。这也是区分图形是二维还是三维的直观方法
18、。Gview 图形视角：图形视角是显示观察图形的视角方向。Viewports 图形视区：图形视区是系统将绘图区划分为不同的区域，以不同的视角来同时观察和处理三维模型。Mastercam编程设计流程选择加工方法工序图形输入选择功能菜单选取几何图素设置参数自动生成刀具路径模拟仿真检查修改优化路径后置处理输出程序铣削刀具路径Mastercam Mill 8 提供的刀具路径功能有：Contour 外形轮廓铣削 Drill 钻削 Pocket 挖槽内腔铣削 Face 端面铣削 Surface Rough/Finish 曲面粗/精加工 Addition Tool paths 附加刀具路径Wire frame 线框模型刀具路径Multi axis 多轴（三至五轴）加工车削刀具路径Mastercam Lathe 8 提供的刀具路径功能有：1.Quick 简捷式2.Rough/Finish 车外圆3.Face 车端面4.Thread 车螺纹5.Groove 切槽6.Cutoff 切断7.Drill 钻孔，攻丝，铰孔，镗孔8.C-axis C轴加工9.Mill 铣削加工10.Canned 固定循环线切割刀具路径Mastercam Wire 8 提供的刀具路径有四种： 1.Contour 轮廓切割2.Canned 固定式切割3.No core 内腔切割4.4-axis 四轴切割实例演示
