1、1自动编程的基本概念自动编程的基本概念8.2 CAD/CAM集成数控编程技术集成数控编程技术8.3 智能数控编程系统智能数控编程系统 8.4 数控加工系统仿真技术数控加工系统仿真技术第8章 自动编程技术28.1.1 自动编程自动编程编程技术的发展编程技术的发展8.1.2 自动编程原理自动编程原理8.1.3 自动编程主要特点自动编程主要特点自动编程的基本概念3自动编程的基本概念8.1.1 自动编程自动编程编程技术的发展编程技术的发展（1）APT（Automatically Programmed Tool）语言，50年代，美国麻省理工学院（MIT）开发。（2）APTII，APTIII，60年代，M
2、IT组织美国各大飞机公司共同开发。（3）APT-IV，APT-AC，70年代，基于APTIII。（4）APT衍生语言：如ADAPT，EXAPT，EXAPT-Plus，HAPT，FAPT，IFAPT，MODAPT，HZAPT（5）CAD/CAM系统：具有计算机辅助设计、绘图和数控编程一体化功能，实现三维设计、分析与数控编程一体化，在航空和汽车工业具有广泛的应用。从80年代以后，各种不同的CAD/CAM集成数控编程系统如雨后春笋地发展起来，如UGII,Pro/Engineer，Cimatron,EdgeCAM,MasterCAM，SurfCAM,CAXA等。4自动编程的基本概念8.1.2 自动编程
3、基本原理自动编程基本原理 在自动编程方式下，编程人员只需采用某种方式输入工件的几何信息以及工艺信息，在编译程序支持下，计算机自动进行译码、完成数据计算和后置处理后，自动生成出数控加工代码，或通过打印机打印成加工程序单，或通过计算机通讯接口，将加工程序直接输送给CNC存贮器予以调用，这些全部工作都是无须人过多的参与。5CAD/CAM系统数控编程原理CAD造型加工工艺分析加工面选择工艺参数确定刀轨文件生成刀位验证编辑修改后置处理加工仿真机床加工加工参数库刀具库材料库自动编程的基本概念68.1.3 自动编程主要特点自动编程主要特点 （1）数学处理能力强）数学处理能力强 （2）能快速、自动生成数控程序
4、）能快速、自动生成数控程序 （3）后置处理程序灵活多变）后置处理程序灵活多变 （4）程序自检、纠错能力强）程序自检、纠错能力强 （5）便于实现与数控系统的通讯）便于实现与数控系统的通讯 自动编程加工形状自动编程加工形状复杂复杂的零件的零件 手工编程加工形状手工编程加工形状简单简单的零件的零件自动编程的基本概念78.2 CAD/CAM集成数控编程技术8.2.1 CAM基本概念基本概念8.2.2 CAD/CAM编程系统基本步骤编程系统基本步骤8.2.3 UG CAM自动编程简介自动编程简介8CAD/CAM集成数控编程技术 CAM广义广义狭义狭义工艺过程设计（CAPP)工装设计计算机辅助数控加工编程
5、制造过程控制质量检测与分析刀具路径规划刀位文件生成刀具轨迹仿真NC代码生成8.2.1 CAM基本概念基本概念8.2.2 CAD/CAM编程系统基本步骤编程系统基本步骤 （1）零件图纸及加工工艺分析）零件图纸及加工工艺分析 （2）几何造型）几何造型 （3）刀位轨迹的计算及生成）刀位轨迹的计算及生成 （4）后置处理）后置处理 （5）程序输出及通讯。）程序输出及通讯。CAD/CAM集成数控编程技术（1）零件图纸和加工工艺分析）零件图纸和加工工艺分析 零件图纸和加工工艺分析是数控编程的基础，CAD/CAM集成编程系统需要将被加工零件的图形准确地绘制在计算机上，并需要确定有关工件的装夹位置、工件坐标系、
6、刀具尺寸、加工路线和加工工艺参数等数据之后才能进行编程。所以，作为编程前期工作的加工工艺分析的任务主要有：（1）核准零件的几何尺寸、公差及精度要求；（2）确定零件相对机床坐标系的装夹位置以及被加工部位所处的坐标平面；（3）选择刀具并准确测定刀具有关尺寸；（4）确定工件坐标系、编程原点、找正基准面及对刀点；（5）确定加工路线；（6）选择合理的加工工艺参数等。CAD/CAM集成数控编程技术（2）几何造型）几何造型 几何造型是将零件的几何图形准确地绘制在计算机屏幕上，同时通过一定的数据结构自动存储图形数据文件。这些数据文件是计算刀位轨迹的依据，所以在设计阶段力求图形设计数据准确，这是加工的基础数据，
7、直接影响编程结果的准确性，是保证零件精度的原始阶段。平面图形设计 自由曲线曲面类零件的设计 截面线造型法 回转曲面造型法 型值点造型法 边界线造型法 扫描曲面造型法 CAD/CAM集成数控编程技术（3）刀位轨迹的计算及生成）刀位轨迹的计算及生成 刀位轨迹的生成大致可划分为四种情况：刀位轨迹的生成大致可划分为四种情况：点位加工刀位轨迹的生成 平面轮廓加工刀位轨迹的生成 槽腔加工刀位轨迹的生成 曲面刀位轨迹的生成等CAD/CAM集成数控编程技术（4）后）后置处理置处理 后置处理的目的是形成数控加工指令文件。由于各种机床使用的控制系统不同，所以，所用的数控指令文件的代码和格式也有所不同。因此CAD/
8、CAM数控编程系统通常设置一个后置处理文件选项，生成与某类数控系统相对应的加工文件，按文件所使用的格式定义数控文件所使用的代码、程序格式、圆整化方式等内容，输出所需要的加工文件，也可对文件进行必要的编辑修改。CAD/CAM集成数控编程技术（5）程序）程序输出输出 由于图形交互式自动编程软件系统在编程过程中，可在计算机内生成刀位轨迹图形文件和数控指令文件，所以程序的输出可以通过计算机的各种外部设备进行。如使用打印机可以打印出数控加工程序清单，在绘图机上绘制出刀位轨迹图形，使CAD/CAM集成数控编程技术机床操作者更加直观的了解加工的走刀过程；对于有标准通信接口的机床控制系统可以和计算机直接联机，
9、由通讯程序将加工程序直接送给机床控制系统。8.2.3 UG CAM自动编程简介自动编程简介（1）UG CAM主要由5个模块组成 交互工艺参数输入模块。通过人机交互的方式，用对话框和过程向导的形式输入刀具、夹具、编程原点、毛坯和零件等工艺参数。刀具轨迹生成模块。具有非常丰富的刀具轨迹生成方法，主要包括铣削、车削、线切割等加工方法。刀具轨迹编辑模块。刀具轨迹编辑器可用于观察刀具的运动轨迹，并提供延伸、缩短和修改刀具轨迹功能。CAD/CAM集成数控编程技术 三维加工动态仿真模块。可以检验刀具于零件和夹具是否发生碰撞、是否过切以及加工余量分布等情况，以便在编程过程中及时解决。后处理模块。包括一个通用的
10、后置处理器,用户可以方便的建立用户定制的后置处理。通过使用加工数据文件生成器，一系列交互选项提示用户选择定义特定机床和控制器特性的参数，包括控制器和机床规格与类型、插补方式、标准循环。CAD/CAM集成数控编程技术（2 2）UGUG编程主要步骤编程主要步骤使用UG进行数控编程主要包括以下几个步骤：（a）获得CAD数据模型 UG直接造型 数据转换的CAD模型文件CAD/CAM集成数控编程技术（b）进入加工模块 加工环境初始化 创建刀具、设定坐标系CAD/CAM集成数控编程技术加载文件模型后，单击起始，选择加工，进入加工模块在弹出加工环境对话框中，进行加工环境初始化加工环境的工具条操作导航器中可以
11、对生成程序进行操作，并显示程序关系CAD/CAM集成数控编程技术单击动态CYCS按钮，进行加工坐标系设置注意加工坐标系各坐标轴标注为XM,YM,ZM。间隙用于设置安全平面下限用于限制加工下限CAD/CAM集成数控编程技术单击创建刀具命令，进入创建刀具对话框，选择刀具类型及刀具名字弹出刀具参数设置对话框，可以对刀具进行参数设置CAD/CAM集成数控编程技术（c）创建操作并设置加工参数 加工对象的定义：选择加工几何体、检查几何体等CAD/CAM集成数控编程技术工件和毛坯设置选项分别指定部件几何体和毛坯几何体（c）创建操作并设置加工参数 加工参数的设置：走刀方式的设定、切削行距、切深的设置、加工余量
12、、进退刀设置等。工艺参数设置:角控制、避让控制、机床控制、进给率和主轴转速设定等。CAD/CAM集成数控编程技术（d）生成刀具路径（e）刀具路径检验（f）后置处理CAD/CAM集成数控编程技术25 智能数控编程系统 8.3.1 8.3.1 背景背景8.3.2 8.3.2 通用通用CAMCAM软件存在的问题软件存在的问题8.3.3 8.3.3 解决方案解决方案8.3.4 CAD/CAM8.3.4 CAD/CAM集成系统开发平台示例集成系统开发平台示例26低速机机座零件三维图 智能数控编程系统 27中速机机架零件 智能数控编程系统 28 智能数控编程系统 低速机机架零件三维图29气缸盖三维零件图
13、智能数控编程系统 30连杆三维零件图 智能数控编程系统 318.3.1 背背 景景 长期以来，长期以来，由于由于机座、机座、机架机架、缸体、缸、缸体、缸盖等零件形状复杂，工艺烦琐，生产周期盖等零件形状复杂，工艺烦琐，生产周期长，对工人技术水平要求高，其制造技术长，对工人技术水平要求高，其制造技术一直以来是船用柴油机制造的难题之一；一直以来是船用柴油机制造的难题之一；关键件数控编程过程复杂，编程工作量大，关键件数控编程过程复杂，编程工作量大，容易出错，标准化、规范化程度低；容易出错，标准化、规范化程度低；智能数控编程系统 32船用柴油机关键件一般形状复杂、体积庞大船用柴油机关键件一般形状复杂、体
14、积庞大(1)加工工艺复杂、刀具运动轨迹限制条件多加工工艺复杂、刀具运动轨迹限制条件多(2)对加工质量、加工设备和工作人员的要求高对加工质量、加工设备和工作人员的要求高(3)企业还停留在手工编程阶段，编程效率低企业还停留在手工编程阶段，编程效率低(4)智能数控编程系统 338.3.2 8.3.2 通用通用CAMCAM软件存在的问题软件存在的问题 利用通用利用通用CAMCAM系统进行数控编程，除需要提供零件的系统进行数控编程，除需要提供零件的CADCAD模型及工艺信息外，模型及工艺信息外，CAMCAM系统本身也需设置走刀轨迹系统本身也需设置走刀轨迹方式、加工位置、避让几何等要素，才能生成合理的刀方
15、式、加工位置、避让几何等要素，才能生成合理的刀具运动轨迹。具运动轨迹。智能数控编程系统 34 船用柴油机相同船用柴油机相同或相似机型（如或相似机型（如S S、L L、K K、PAPA、PCPC等）等）的关键件中有许多相同或相似特征的零件的关键件中有许多相同或相似特征的零件，重复性地设置这些参数降低了数控编程效率，同重复性地设置这些参数降低了数控编程效率，同时，相同或相似的加工特征也具有相似的加工刀时，相同或相似的加工特征也具有相似的加工刀具轨迹，如果对每个加工特征都需要规划刀轨，具轨迹，如果对每个加工特征都需要规划刀轨，工作量很大工作量很大。智能数控编程系统 35直接引入的直接引入的CAD/C
16、AMCAD/CAM系统缺少针对性系统缺少针对性 (1)CAD/CAPP/CAM CAD/CAPP/CAM之间缺少有效集成之间缺少有效集成(2)知识未能得到有效存储与利用知识未能得到有效存储与利用(3)智能数控编程系统 361）加工模板加工模板 在创建操作时的样板操作，涵盖了大部分默认化在创建操作时的样板操作，涵盖了大部分默认化的操作及相关参数，包含了零件的加工顺序、每的操作及相关参数，包含了零件的加工顺序、每一个工序的加工参数等。一个工序的加工参数等。2）模板零件模板零件 在创建加工程序时，能代表某类零件特点的典型在创建加工程序时，能代表某类零件特点的典型零件，包含样板操作。零件，包含样板操作
17、。3）模板操作模板操作 模板零件中含的样板操作。模板零件中含的样板操作。智能数控编程系统 8.3.3 8.3.3 解决方案解决方案37 针对系列机型中的相似零件，由于具有相似的加针对系列机型中的相似零件，由于具有相似的加工工艺，通过建立加工知识模板，可以减少编程工工艺，通过建立加工知识模板，可以减少编程中的重复劳动，实现工艺和中的重复劳动，实现工艺和NCNC程序的标准化与优程序的标准化与优化；化；对于不同类型的柴油机关键件之间也存在着许多对于不同类型的柴油机关键件之间也存在着许多特征的相似性，比如机座的上平面与机架的下平特征的相似性，比如机座的上平面与机架的下平面，两者之间的走刀轨迹与工艺都存
18、在相似。面，两者之间的走刀轨迹与工艺都存在相似。智能数控编程系统 38 数控编程时，首先用户根据编程零件的类型调用编程模板；然后按照编程模板的编程向导高效方便地完成零件的数控编程；如果编程模板库中找不到适用的模板，则可从模板库中找一个最相似的加工模板，并以此为基础调用特征刀轨库对其进行修改，或直接调用特征刀轨库进行动态拼装，形成新的编程模板。智能数控编程系统 39加工模板设置信息加工模板设置信息 (1)(1)零件模型文件名；零件模型文件名；(2)(2)加工特征名称；加工特征名称；(3)(3)加工特征类型；加工特征类型；(4)(4)加工坐标系；加工坐标系；(5)(5)加工设备；加工设备；(6)(
19、6)工艺参数；工艺参数；(7)(7)刀具附件信息刀具附件信息 智能数控编程系统 40通用UG CAM系统用于复杂零件编程时的不足之处：1通用的通用的UG-CAMUG-CAM系统操作比较复杂，对编程人员的操作水平要系统操作比较复杂，对编程人员的操作水平要求较高，编程花费的时间多，重复性劳动量大，容易出错求较高，编程花费的时间多，重复性劳动量大，容易出错2UGUG CAMCAM与与CADCAD、CAPPCAPP集成性较差，各个部分数据信息共享集成性较差，各个部分数据信息共享度不高，工艺人员在创建加工操作时仍然需要二维图纸和工度不高，工艺人员在创建加工操作时仍然需要二维图纸和工艺卡片等，给操作带来不
20、便艺卡片等，给操作带来不便3一些企业因设备、资金、工人的技术水平、操作习惯等方面的一些企业因设备、资金、工人的技术水平、操作习惯等方面的原因，需要针对原因，需要针对UG CAM UG CAM 中的一些工艺与加工参数中的一些工艺与加工参数,如退刀方如退刀方式和走刀方式等自行定义式和走刀方式等自行定义4通用的通用的CAM CAM 系统没有针对性系统没有针对性,缺少船用柴油机复杂零件加工的缺少船用柴油机复杂零件加工的工艺知识与经验参数等工艺知识与经验参数等,影响编程效率与质量影响编程效率与质量小 结 智能数控编程系统 41CAD提供的模型为对象提供的模型为对象CAPP提供的工艺信息为提供的工艺信息为
21、指导指导CAM完成数控编程操作完成数控编程操作 智能数控编程系统 42重重复复性性劳动劳动经验经验要求高要求高特征相似技特征相似技术术通用性通用性知知识识工程工程准确性准确性操作繁操作繁杂杂刀刀轨规划轨规划快捷性快捷性CAD/CAPP/CAM集成系统 智能数控编程系统 43 智能数控编程系统 441、该机架形状复杂，工序繁琐2、切削参数繁多，很多都要重复输入？3、某些位置加工有自定义刀轨要求，通用UG做不到。4、相似的零件可以采用相似的操作么？5、相同特征和相似特征的刀轨的规划问题。智能数控编程系统 45相同零件，相似操作相同零件，相似操作相似性 特征加工模板特征加工模板 不同零件，相似操作不
22、同零件，相似操作 智能数控编程系统 46不同型号相同部件的相似特征12345678910111213141516171234567891011121314151617 6S70 6S70机架模型示意图机架模型示意图 7S607S60机架模型示意图机架模型示意图1.U1.U型门框型门框 2.U2.U型门框孔型门框孔 3.3.链轮档下部搭子链轮档下部搭子 1.U1.U型门框型门框 2.U2.U型门框孔型门框孔 3.3.链轮档下部搭子链轮档下部搭子 4.4.下平面下平面 5.5.下平面孔下平面孔 6.6.正导板正导板 7.7.侧导板侧导板 4.4.内开档平面内开档平面 5.5.下平面下平面 6.6.
23、挡板挡板7.7.下平面孔下平面孔8.8.挡板挡板9.9.导板下口斜势导板下口斜势 10.10.纵向开档平面纵向开档平面 8.8.正导板正导板9.9.侧导板侧导板 10.10.贯穿螺钉孔贯穿螺钉孔11.11.圆法兰上孔圆法兰上孔 12.12.大圆法兰大圆法兰 13.13.侧边侧边 11.11.圆法兰上孔圆法兰上孔 12.12.大圆法兰大圆法兰 13.13.侧边侧边14.14.上平面上平面 15.15.盘车机平面盘车机平面 14.14.导板下口斜势导板下口斜势 15.15.纵向开档平面纵向开档平面 16.16.链轮档内轴承孔平面链轮档内轴承孔平面 17.17.链轮档内轴承孔链轮档内轴承孔 16.1
24、6.盘车机平面盘车机平面 17.17.上平面上平面 智能数控编程系统 47不同型号的相同部件的相似工艺（机座）不同型号的相同部件的相似工艺（机座）机型机型加工内容加工内容刀具刀具主轴转速主轴转速n(r/min)进给速度进给速度vf(mm/min)机床机床附件号附件号7S607S60加工下平面加工下平面315315刀盘刀盘20020050050027M27M龙门铣床龙门铣床25256S506S50加工下平面加工下平面315315刀盘刀盘20020050050027M27M龙门铣床龙门铣床25256S606S60加工上平面加工上平面315315刀盘刀盘20020050050027M27M龙门铣床龙
25、门铣床25256S706S70加工上平面加工上平面315315刀盘刀盘20020050050027M27M龙门铣床龙门铣床25257S607S60U U型门框型门框330330刀盘刀盘25025060060027M27M龙门铣床龙门铣床4 46S506S50U U型门框型门框330330刀盘刀盘25025060060027M27M龙门铣床龙门铣床4 46S606S60U U型门框型门框330330刀盘刀盘25025060060027M27M龙门铣床龙门铣床4 46S706S70U U型门框型门框330330刀盘刀盘25025060060027M27M龙门铣床龙门铣床4 4 智能数控编程系统 4
26、8相相似似加加工工特特征征的的相相似似刀刀轨轨 智能数控编程系统 49特征实例特征实例 智能数控编程系统 50特征实例特征实例 智能数控编程系统 51 因此，开发一套专用的船用柴油机关键零件数控编程系统十分迫切。我们基于UG NX平台开发的专用船用柴油机复杂零件CAM系统是一套智能数控自动编程系统。智能数控编程系统 52 8.3.4 CAD/CAM集成系统开发平台示例集成系统开发平台示例 Unigraphics NXJAVAVisual C+6.0 SQL Server 2000 Windows XP 智能数控编程系统 53 该系统集加工知识模板导航、加工刀轨仿真、后置处理、工艺数据管理、刀工
27、具库管理以及机床管理于一体，实现了CAD/CAM的有效集成;集成系统加工模板导航刀具及机床管理工艺数据管理后置处理切削加工仿真数控编程效率高、质量好 智能数控编程系统 54 该系统针对船用柴油机复杂零部件编程需该系统针对船用柴油机复杂零部件编程需要，建立了要，建立了工艺数据库、知识库、刀轨库及常用数控系统后置处理器。（机座、机架、缸体、连杆、活塞杆、滑块、十字头销、十字头轴承盖、曲柄销轴承盖、主轴承盖）智能数控编程系统 55 智能数控编程系统 56船用柴油机复杂零件CAM系统功能流程图 智能数控编程系统 57 智能数控编程系统 58 智能数控编程系统 59例如：机座的U形门框 智能数控编程系统
28、 60生成刀具路径 智能数控编程系统 61机座下平面 智能数控编程系统 62生成刀具路径 智能数控编程系统 63刀具轨迹规划目标1 1刀具的切削行间距分布均匀、误差小刀具的切削行间距分布均匀、误差小2 2提高加工质量，无过切、漏切提高加工质量，无过切、漏切3 3加工过程中刀具受力均匀，加工效率高加工过程中刀具受力均匀，加工效率高4 4刀轨计算速度快刀轨计算速度快 智能数控编程系统 64刀轨规划影响因素1.1.刀具轨迹步进刀具轨迹步进 2.2.切削深度切削深度3.3.进退刀设置进退刀设置4.4.刀具轨迹形式刀具轨迹形式 与切削面积、避让几何与切削面积、避让几何等因素有关等因素有关 智能数控编程系
29、统 65刀轨方案刀轨方案加工方案加工方案1 1 加工方案加工方案2 2机架机架U U型门框型门框 智能数控编程系统 66 智能数控编程系统 67 特征刀轨规划结果与传统规划刀轨对比图特征刀轨规划结果与传统规划刀轨对比图 智能数控编程系统 68基于特征的刀轨规划基于特征的刀轨规划 智能数控编程系统 69 智能数控编程系统 70 根据“工序集中”原则对生成的NC 代码进行程序拼接与修改，实现一次装夹，一次性加工多个特征。智能数控编程系统 71后处理 智能数控编程系统 72 模板库管理 智能数控编程系统 73 在此界面可完成相似零件整体加工模板的复制，用户可根据新零件的机型系列名称，在数据库中查询出
30、所有与之相似的零件加工特征模板，用户只需选择出最符合用户需求的模板即可，随后对选中的加工模板进行少量的修改即可完成新模板的定制，并存入数据库，作为以后其他相似零件参考模板。新模板复制 智能数控编程系统 74在此界面可以完成对新零件新加工模板的拼接，可根据用户需求对原始加工模板进行添加、删除、修改等操作。智能数控编程系统 75在此界面通过一系列查询条件，快速搜索企业整个加在此界面通过一系列查询条件，快速搜索企业整个加工模板库，直至找寻到最符合条件的模板，插入原始工模板库，直至找寻到最符合条件的模板，插入原始模板的指定位置；如果模板库中没有满足要求的，那模板的指定位置；如果模板库中没有满足要求的，
31、那么由用户手工添加一条新的记录至指定位置。么由用户手工添加一条新的记录至指定位置。智能数控编程系统 76 船用柴油机零件中的刀工具库管理功能主要是编辑刀具参数和添加新刀具以及删除刀具，同时可以对附件进行修改，添加和删除。智能数控编程系统 778.4.1 加工加工仿真仿真概念概念8.4.2 数控加工仿真过程数控加工仿真过程8.4.3 基于基于VERICUT的数控加工工艺系统仿真的数控加工工艺系统仿真 8.4.4 数控仿真加工系统开发示例数控仿真加工系统开发示例788.4.1 加工加工仿真概念仿真概念(1)加工加工仿真又称为加工过程仿真，它是指用计算机仿真又称为加工过程仿真，它是指用计算机来仿真数
32、控加工过程，其含义较广，可归纳为以下来仿真数控加工过程，其含义较广，可归纳为以下几方面：几方面：1)刀具刀具中心的运动轨迹仿真中心的运动轨迹仿真 主要主要用于检查加工顺序的合理安排、刀具行程路用于检查加工顺序的合理安排、刀具行程路径的优化、刀具与被加工工件轮廓的干涉。径的优化、刀具与被加工工件轮廓的干涉。792)刀具刀具、夹具、机床、工件间的运动干涉、夹具、机床、工件间的运动干涉(碰撞碰撞)仿真仿真 工艺工艺系统由刀具、机床、工件和夹具组成，因系统由刀具、机床、工件和夹具组成，因此在加工时，应检查它们之间的干涉此在加工时，应检查它们之间的干涉(碰撞碰撞)。由于由于加工是一个动态过程，刀具与工件
33、、夹具、加工是一个动态过程，刀具与工件、夹具、机床之间的相对位置是变化的，工件从毛坯开始经机床之间的相对位置是变化的，工件从毛坯开始经过若干工序的加工，在形状和尺寸上均有变化，因过若干工序的加工，在形状和尺寸上均有变化，因此要进行动态仿真此要进行动态仿真。803)质量质量分析仿真分析仿真 这种仿真带有专题性质，是针对某些质量问题这种仿真带有专题性质，是针对某些质量问题进行预检查。进行预检查。如在如在实际加工前，用计算机检查零件轮廓尺寸实际加工前，用计算机检查零件轮廓尺寸与位置精度是否与设计要求一致，表面粗糙度能否与位置精度是否与设计要求一致，表面粗糙度能否达到要求，若不行应采取何种措施。达到要
34、求，若不行应采取何种措施。818.4.2 数控加工仿真过程数控加工仿真过程目标目标:提高、改进编程效率提高、改进编程效率目标目标:减少加工时间减少加工时间目标目标:取消实际验证取消实际验证试切泡沫试切泡沫试切软材料试切软材料低速加工低速加工空走刀空走刀 试件加工试件加工产品批量加工产品批量加工机床上机床上调试安装调试安装检查程序检查程序数控编程数控编程(1)NC程序模拟优化程序模拟优化82(2)改进的目标改进的目标当前水平当前水平目标目标时间时间数控编程数控编程检查程序检查程序试切泡沫试切泡沫试切软材料试切软材料低速加工低速加工空走刀空走刀试件加工试件加工产品批量加工产品批量加工机床上机床上调
35、试安装调试安装数控编程数控编程试件试件加工加工产品批量产品批量加工加工机床上机床上调试安装调试安装减少减少检测数控程序错误检测数控程序错误优化数控程序优化数控程序(1)软件功能预览软件功能预览 程序验证程序验证 结果分析结果分析 机床仿真机床仿真 程序优化程序优化 模型输出模型输出程序验证程序验证结果分析结果分析程序优化程序优化工艺提高工艺提高模型输出模型输出机床仿真机床仿真(2)软件技术的基础模拟工件的材料去除模拟工件的材料去除一种能支持铣、钻、车、车铣复合以及一种能支持铣、钻、车、车铣复合以及EDM电加工的方法电加工的方法验证验证NC程序的精度程序的精度APT 和和 G-code切削过程中
36、的碰撞检查切削过程中的碰撞检查使用切削使用切削/非切削的检查方法非切削的检查方法 精度精度是关键是关键 所有所有后面的步骤都后面的步骤都 依赖于验证功能依赖于验证功能模型输出模型输出程序验证程序验证结果分析结果分析机床仿真机床仿真程序优化程序优化(3)程序验证87(4)结果分析 缩放、旋转、打剖面 详细、精确的测量 刀具和数控程序生成的精确特征 切削模型与设计原型比较 验证空间的参数的正确性 检查过切和残余材料 模型输出模型输出程序验证程序验证机床仿真机床仿真程序优化程序优化结果分析结果分析88体积体积壁及底面的厚度壁及底面的厚度型腔及孔的深度型腔及孔的深度过切及残留材料过切及残留材料不同特征
37、间的不同特征间的距离和角度距离和角度89(5)机床仿真建立虚拟机床和控制机精确地模拟加工过程虚拟仿真机床运动复制CNC 控制逻辑检查机床不同部件之间的碰撞模型输出模型输出机床仿真程序验证程序验证结果分析结果分析程序优化程序优化9091下一步OKOK！您已经有了一个您已经有了一个 正确的数控程序正确的数控程序 接下来呢接下来呢?92(6)NC程序优化1)为什么需要优化NC程序?获得更高的加工效率 延长刀具使用寿命 提高工件表面质量 加快进入市场的速度 减少机床磨损 减少机床操作人员的劳动强度，提高生产率 取得可以预见的加工结果932)OptiPath是如何工作的:智能加工的基础是“刀具优化库”把
38、切削路径分成若干小段 利用刀具优化库来确定每段切削的进给率 自动在每行程序后面插入进给率 不会改变用户的刀具轨迹 输出优化后的新程序94切削宽度比较小切削宽度比较小Feed rate=55 IPM接近满刀切削接近满刀切削 Feed rate=20 IPM确定理想的进给率确定理想的进给率:Selected based on current cutting condition95没有优化时的刀路没有优化时的刀路优化后的刀路优化后的刀路45 IPM45 IPM45 IPM80 IPM75 IPM45 IPM70 IPM60 IPM针对不同的加工环境只有针对不同的加工环境只有单一的进给率单一的进给率.
39、根据不同的加工余量插补根据不同的加工余量插补不同的进给率不同的进给率.插入优化后的进给插入优化后的进给:9697优化程序可以节省多少资金要估算节省的资金，首先要知道铣削加工耗费了多长时间，然后按照铣削时间减少20%来计算节约的资金（大多数用户节约的时间不止20%）：每年的铣削时间 11 铣床数量 8 每班的铣削时间（小时）264 每年的工作日 3 三轮班=69,696 一年的铣削时间优化每年节约的资金 69,696 每年的铣削时间 20%能减少的时间比例=13,939 通过优化节约的铣削时间￥500 机床单位时间的成本=￥6,969,600 总共每年节省的资金98998.4.4 数控仿真加工系
40、统开发示例数控仿真加工系统开发示例包括主要工作：1.毛坯、夹具、刀具造型2.虚拟加工机床构建3.控制系统定义4.加工仿真系统调试100101(1)毛坯、夹具造型102(2)虚拟加工机床构建HB-180卧式镗铣床MV-80立式加工中心103(3)控制系统定义 VERICUT平台不仅可以任意定制虚拟机工机床还提供了大部分数控厂家的数控系统，但由于数控机床型号规格各不相同，必须在这些系统上进行二次开发、定制，使之成为适合实际机床的控制系统，如换刀和换附件头指令的动作过程因机床而异。104 机械手换刀运动过程流程图 105 控制系统定义代码实例IFNEW_TOOL EQ CURRENT_TOOL GO
41、TO 999999 (新旧刀号是否相等？)IFNEW_TOOL EQ 0 GOTO 999999 （新刀号是否为零？）IFCURRENT_TOOL EQ 0 GOTO 200000 （主轴上是否有刀？）CGTECH_MACRO“ToolChainToCompName”Tool_select（机械手刀库 取刀）CGTECH_MACRO BAxisMachineMotion 90 (换刀)UNLOAD CURRENT_TOOL LOAD NEW_TOOL CGTECH_MACRO“ToolChainFromCompName”Tool_select（机械手放 刀回刀库）106机械手换刀运动 机械手卸
42、刀运动 机械手取刀运动 107 其它特殊指令如换附件头指令、M56补偿指令、G28、G29和G53等指令均需根据实际机床重新定义。108(4)加工仿真系统调试 缸盖二工位连接孔加工仿真结果 缸盖一工位加工仿真结果 例1 缸盖立式加工中心虚拟机工仿真109缸盖二工位加工仿真结果 缸盖三工位连接孔加工仿真结果 110例2 机架卧式镗铣加工中心虚拟机工仿真系统机架一工位加工仿真结果 机架二工位加工仿真结果（a）卧式镗铣加工中心 1114、加工仿真系统调试 机架三工位加工仿真结果 机架四工位加工仿真结果 112（b）立式五面体加工中心 五面体加工中心虚拟加工仿真系统113五面体加工中心虚拟加工仿真系统
43、刀具库114加工机架加工主轴承盖安装部位仿真结果115加工机架精镗主轴承孔仿真结果 116加工机架精镗气缸孔及凸轮轴孔 117 基于完整的加工工艺系统环境进行柴油机关基于完整的加工工艺系统环境进行柴油机关键件加工仿真，比键件加工仿真，比CAD/CAMCAD/CAM软件的单纯刀位软件的单纯刀位文件仿真更真实、直观，更接近实际零件加工文件仿真更真实、直观，更接近实际零件加工现场环境；对刀具、工件、机床进行干涉检查，现场环境；对刀具、工件、机床进行干涉检查，节省了大量的零件加工调试时间，降低了成本；节省了大量的零件加工调试时间，降低了成本；虚拟加工仿真系统的建立缩短了辅助时间，虚拟加工仿真系统的建立
44、缩短了辅助时间，提高了机床的利用率，具有潜在和长远的效益。提高了机床的利用率，具有潜在和长远的效益。经仿真后的经仿真后的NCNC程序不用试切或减少试切可直程序不用试切或减少试切可直接输入机床进行零件加工。接输入机床进行零件加工。118 总 结 通过利用了零件的结构与工艺相似性，建立了通过利用了零件的结构与工艺相似性，建立了 加工知识模板，可以减少说数控编程中的重复劳加工知识模板，可以减少说数控编程中的重复劳动，实现动，实现NCNC工艺和工艺和NCNC程序的标准化与优化；程序的标准化与优化；提高了数控编程自动化与编程效率；提高了数控编程自动化与编程效率；实现了编程知识的继承与重用；实现了编程知识的继承与重用；实现了实现了CAD/CAMCAD/CAM的集成。的集成。通过数控仿真加工，查找出数控加工程序的通过数控仿真加工，查找出数控加工程序的NCNC代码错误；代码错误；119说明 本课件在制作过程中得到我校机制教研室老师本课件在制作过程中得到我校机制教研室老师的大力支持，课件的制作和素材主要部分自主完的大力支持，课件的制作和素材主要部分自主完成，在制作过程中借鉴了兄弟院校的优秀经验，成，在制作过程中借鉴了兄弟院校的优秀经验，少量视频源于网络，在此一并表示感谢。少量视频源于网络，在此一并表示感谢。
