《機(jī)械CAD-CAM上機(jī)指導(dǎo)及練習(xí)教程》課件第5章

第5章計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控編程5.1計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控編程概述5.2UGCAM數(shù)控編程5.3UGCAM編程實(shí)例5.4Cimatron編程5.5計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控編程練習(xí)題5.1計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控編程概述按照傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)和CNC系統(tǒng)的工作方式，CAM系統(tǒng)以直接或間接(通過(guò)中性文件)的方式從CAD系統(tǒng)獲取產(chǎn)品的幾何模型。CAM系統(tǒng)以三維幾何模型中的點(diǎn)、線、面或?qū)嶓w為對(duì)象，生成加工刀具軌跡，并以刀位文件的形式經(jīng)后置處理，生成NC代碼提供給CNC機(jī)床。對(duì)于目前流行的CAD/CAM數(shù)控編程方式，CAD與CAM之間的集成技術(shù)已比較成熟，通過(guò)CAD生成的產(chǎn)品的幾何模型，可直接被CAM系統(tǒng)采用來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控編程。目前比較成熟的主流計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控編程軟件(CAM)系統(tǒng)主要有以下兩種形式：

(1)?CAD/CAM集成系統(tǒng)，如UG、CATIA及Pro/ENGINEER等。其主要特點(diǎn)是CAM系統(tǒng)以內(nèi)部統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式直接從CAD模塊中獲取產(chǎn)品的幾何模型。

(2)相對(duì)獨(dú)立的CAM系統(tǒng)，如MasterCAM及Surfcam等。其主要特點(diǎn)是具有簡(jiǎn)單的幾何造型功能，可實(shí)現(xiàn)被加工零件的造型，進(jìn)而完成數(shù)控程序的自動(dòng)生成。由于CAD功能的限制，這類(lèi)系統(tǒng)在使用時(shí)常通過(guò)中性文件從其他CAD系統(tǒng)中獲取產(chǎn)品的幾何模型。

CAD/CAM數(shù)控編程的一般過(guò)程如圖5.1所示。圖5.1CAD/CAM數(shù)控編程的一般過(guò)程上述的主流CAD/CAM系統(tǒng)一般都由5個(gè)模塊組成，即交互工藝參數(shù)輸入模塊、刀具軌跡生成模塊、刀具軌跡編輯模塊、三維加工動(dòng)態(tài)仿真模塊和后置處理模塊。下面對(duì)部分優(yōu)秀軟件的CAM功能作簡(jiǎn)單介紹。

1．UG系統(tǒng)

UG是當(dāng)今制造業(yè)中以數(shù)控加工功能齊全、完善而著稱(chēng)的最具代表性的CAM系統(tǒng)。其突出特點(diǎn)是功能強(qiáng)大的刀具軌跡生成方法，包括車(chē)削、銑削、點(diǎn)位加工、線切割等的加工功能。

UG系統(tǒng)提供了多種加工各種復(fù)雜零件的粗、精加工類(lèi)型，在每種加工類(lèi)型中包含了多個(gè)加工模板，應(yīng)用各加工模板可快速建立加工操作。UG不但提供了功能強(qiáng)大的默認(rèn)加工環(huán)境，而且允許用戶自定義加工環(huán)境。用戶在創(chuàng)建加工操作的過(guò)程中，可繼承加工環(huán)境中已定義的參數(shù)，不必在每次創(chuàng)建新的操作時(shí)重新定義，從而避免了重復(fù)勞動(dòng)，提高了操作效率。在交互操作過(guò)程中，用戶可在圖形方式下交互編輯刀具路徑，觀察刀具的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，生成刀具位置源文件。同時(shí)應(yīng)用其可視化功能，可以在屏幕上顯示刀具軌跡，模擬刀具的真實(shí)切削過(guò)程，并通過(guò)過(guò)切檢查和殘留材料檢查來(lái)檢測(cè)相關(guān)參數(shù)設(shè)置的正確性。

UG的加工功能模塊主要有CAM基礎(chǔ)、后置處理、車(chē)加工、型芯和型腔銑削、固定軸銑削、清根切削、可變軸銑削、順序銑切削、制造資源管理系統(tǒng)、切削仿真、線切割、圖形刀軌編輯器、機(jī)床仿真、NURBS(B樣條)軌跡生成器等子模塊。

2．Cimatron系統(tǒng)

Cimatron系統(tǒng)以其在CAM方面的優(yōu)良性能而受到了廣泛的應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)比較流行。Cimatron系統(tǒng)提供了智能化2～5軸數(shù)控加工編程功能，支持?jǐn)?shù)控銑削、車(chē)削、鉆、鏜、線切割的加工編程；具有基于殘留毛坯、曲面輪廓、等高分層、環(huán)繞等距、曲面流線、角落清根等多種刀具軌跡控制方式；同時(shí)，還提供了刀具軌跡編輯修改、加工仿真、后置處理等功能。5.2UGCAM數(shù)控編程5.2.1UGCAM數(shù)控編程的基本概念

1．UG銑削加工的主要形式

UG加工主要針對(duì)銑床或切削中心，具體加工形式有：

(1)?2.5軸的銑削形式：PlanerMill(平面銑)、CavityMill(型腔銑)。

(2)?3軸的銑削形式：FixAxisSurfaceContour(固定軸曲面輪廓銑)。

(3)?3～5軸的銑削形式：VariableAxisSurfaceContour(可變軸曲面輪廓銑)、SequentialMill(順序銑)等。

UG加工模塊中的各種銑削形式如按照加工精度分類(lèi)，各分為粗加工和精加工兩類(lèi)。其中：粗加工的刀具軌跡以區(qū)域形式為特征，精加工的刀具軌跡以線性形式為特征。比如，銑削的主要類(lèi)型為：

(1)粗銑：PlanarMill(平面銑)、CavityMill(型腔銑)。

(2)半精銑、精銑：PlanarMill-Profile(環(huán)狀的平面銑削)、CavityMill-Profile(型腔環(huán)狀銑削)、SurfaceContour(曲面銑)及SequentialMill(順序銑)等。圖5.2所示為UG常用的3軸銑加工方式。圖5.2UG的3軸銑加工方式

2．加工幾何體加工幾何體指的是設(shè)置某一加工操作時(shí)，必須使用的幾何體(Geometry)數(shù)據(jù)，如零件(Part)、毛坯(Blank)、檢查(Check)、邊界(Boundary)、切削區(qū)域(CutArea)及修剪(Trim)幾何體等。

(1)零件幾何體：即CAD所完成的3D模型，但當(dāng)使用的加工功能不同時(shí)，需從此3D模型選取的數(shù)據(jù)也不完全相同，如型腔銑加工通常選取實(shí)體(Body)或曲面(sSurface)數(shù)據(jù)，而固定軸曲面輪廓加工(Fixed-Contour)則可能選取模型上的曲線(Curve)、表面(Face)或?qū)嶓w(Body)數(shù)據(jù)。

(2)毛坯幾何體：毛坯是欲加工成3D模型形狀所用的材料，一般為大于3D模型的矩形體，如圖5.3所示。

(3)檢查幾何體：其功能是為了防止刀具過(guò)切某形體或曲面，而設(shè)定此形體或曲面為檢查幾何體(如工件的夾具等)，若刀具有接觸或穿透檢查幾何體時(shí)，系統(tǒng)會(huì)做出警告、提刀或避開(kāi)等動(dòng)作，如圖5.4所示。圖5.3零件幾何與毛坯幾何圖5.4檢查幾何體

(4)邊界幾何體：用于定義切削移動(dòng)的區(qū)域。這些區(qū)域可以是單一邊界，也可以是一個(gè)組合邊界。圖5.5所示為零件邊界、毛坯邊界以及驅(qū)動(dòng)幾何邊界。

(5)切削區(qū)域幾何體：指刀具軌跡產(chǎn)生在此選取的表面區(qū)域上，而非整個(gè)零件(Part)表面，通常用于零件上某個(gè)局部區(qū)域的切削加工。

3．加工坐標(biāo)系加工坐標(biāo)系(MCS)是編程操作的基礎(chǔ)，所有刀具位置的坐標(biāo)值都是以加工坐標(biāo)系為基準(zhǔn)產(chǎn)生的。因此，加工坐標(biāo)系是非常重要的概念，它對(duì)NC程序的結(jié)果影響重大。在UG的加工模塊中，加工坐標(biāo)系的默認(rèn)值設(shè)為絕對(duì)坐標(biāo)系。當(dāng)改變加工坐標(biāo)系時(shí)，并不會(huì)影響零件模型中的參數(shù)設(shè)定。用戶在創(chuàng)建新的操作前，應(yīng)檢查加工坐標(biāo)系是否與NC機(jī)床所加工工件的給定位置相吻合。圖5.5邊界

4.父節(jié)點(diǎn)組

UGCAM采用面向?qū)ο蟮脑砉芾聿僮鬟^(guò)程中的各類(lèi)對(duì)象。對(duì)象的關(guān)系呈樹(shù)狀結(jié)構(gòu)(詳見(jiàn)操作導(dǎo)航器)，對(duì)象包括父節(jié)點(diǎn)組和各類(lèi)操作。父節(jié)點(diǎn)組是指包含其他對(duì)象的對(duì)象節(jié)點(diǎn)組，在父節(jié)點(diǎn)組中定義的參數(shù)可以被子節(jié)點(diǎn)組繼承，對(duì)于需要建立多個(gè)程序來(lái)完成加工的工件來(lái)說(shuō)，使用父節(jié)點(diǎn)組方式可以減少重復(fù)性的工作。例如，一個(gè)零件的同一組表面要求進(jìn)行粗加工、半精加工和精加工時(shí)，需要產(chǎn)生3個(gè)操作，如果將要加工的表面定義成一個(gè)幾何體父節(jié)點(diǎn)組，則在3個(gè)操作中只需引用這一父節(jié)點(diǎn)組即可，而不必在建立3個(gè)操作時(shí)分別對(duì)加工幾何體進(jìn)行重復(fù)定義。同樣，在刀具父節(jié)點(diǎn)組中定義了一把刀具后，各操作可通過(guò)引用刀具父節(jié)點(diǎn)組中的這把刀具進(jìn)行加工，而不必在每一個(gè)操作中分別定義刀具參數(shù)。UG的父節(jié)點(diǎn)有4個(gè)，如表5.1所示。表5.1UG的父節(jié)點(diǎn)組及其含義在UG中，父節(jié)點(diǎn)組的設(shè)定不是必須的，也就是說(shuō)，父節(jié)點(diǎn)組可以為空。在不設(shè)置父節(jié)點(diǎn)組的情況下，可以直接在建立操作時(shí)通過(guò)“創(chuàng)建操作”對(duì)話框中的組設(shè)置來(lái)進(jìn)行定義。一般而言，對(duì)于較為分散的操作，常采用不事先設(shè)定父節(jié)點(diǎn)組，而在建立每一操作時(shí)再指定所需的幾何體對(duì)象、刀具、進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速等參數(shù)，這樣顯得較為直觀。

5．后置處理在產(chǎn)生刀具軌跡后，需要通過(guò)后置處理將產(chǎn)生的刀具軌跡轉(zhuǎn)換成數(shù)控加工程序。UG提供的后置處理可直接選取含有刀具軌跡的操作，將其編譯為NC程序。在操作導(dǎo)航窗口中，選取要編譯成NC程序的操作或程序(Program)，同時(shí)選擇UG后置處理(UG/PostPostprocess)，即可進(jìn)行后置處理，如圖5.6所示。

UG的后置處理采用通用的后置處理方式。在后置處理之前，用戶須先根據(jù)后置處理格式的規(guī)則，進(jìn)行后置處理格式設(shè)定，以獲得適合自己使用的NC機(jī)床的后置處理機(jī)床數(shù)據(jù)文件。

UGCAM后置處理的設(shè)定，由UGCommandprompt窗口內(nèi)的mdfg.exe程序來(lái)完成。這是一個(gè)多層式菜單的人機(jī)交互程序，用戶可根據(jù)系統(tǒng)菜單提示，按自己的需求來(lái)逐步設(shè)定機(jī)床控制器的各種特性。運(yùn)行該程序后，將出現(xiàn)后置處理產(chǎn)生器的主菜單，如圖5.7所示。圖5.6UG后置處理圖5.7后置處理產(chǎn)生器的主菜單5.2.2UGCAM環(huán)境

1．加工環(huán)境初始化進(jìn)入U(xiǎn)G加工模塊的方法是：在主菜單中選擇“起始”→“加工”，系統(tǒng)將彈出CAM加工環(huán)境初始化對(duì)話框，如圖5.8所示。圖5.8UG加工環(huán)境初始化對(duì)話框在該對(duì)話框中可進(jìn)行UG/CAM加工環(huán)境的配置，指定零件的加工制造方式，比如：車(chē)加工(Lathe)，車(chē)-銑式加工(LatheMill)，三軸銑加工(Mill-Contour)，多軸銑加工(Mill-Multi-Axis)等。選擇合適的加工環(huán)境后，單擊“初始化”，即可進(jìn)入相應(yīng)的環(huán)境。

UGCAM加工環(huán)境的不同配置提供了不同的加工設(shè)定默認(rèn)值和加工環(huán)境的選項(xiàng)模板文件。

2．UG加工模塊界面

UG加工模塊的基本操作界面如圖5.9所示。如同CAD模塊一樣，CAM的相關(guān)功能圖標(biāo)(Icon)被分門(mén)別類(lèi)地放置在各個(gè)工具欄(ToolBar)里。圖5.9UG加工模塊的基本操作界面

3．UGCAM的工具欄工具欄的圖標(biāo)與菜單項(xiàng)是相互對(duì)應(yīng)的，在界面中直接單擊工具欄圖標(biāo)則更方便、更實(shí)用。用戶可以通過(guò)定制自己的工具欄來(lái)重新組合操作界面，在工具欄所在位置單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的下拉菜單中選擇“自定義”(Customize)選項(xiàng)來(lái)定義界面的工具欄。

UGCAM的工具欄主要有以下幾種：“加工操作”工具欄：包括對(duì)刀軌進(jìn)行操作、輸出文件以及后處理等工具，如圖5.10所示?！凹庸?duì)象”工具欄：包括所有對(duì)加工對(duì)象進(jìn)行操作的工具，如圖5.11所示。圖5.10“加工操作”工具欄圖5.11“加工對(duì)象”工具欄“加工創(chuàng)建”工具欄：用于創(chuàng)建操作和加工節(jié)點(diǎn)，如圖5.12所示?！安僮鲗?dǎo)航器”工具欄：用于控制操作導(dǎo)航工具的內(nèi)容顯示方式，如圖5.13所示。圖5.12“加工創(chuàng)建”工具欄圖5.13“操作導(dǎo)航器”工具欄

4．操作導(dǎo)航器操作導(dǎo)航器(OperationNavigator)是加工操作中最常用的工具，如圖5.14所示。用戶可以很方便地通過(guò)操作導(dǎo)航器進(jìn)行操作、程序、加工方法、幾何體以及刀具的顯示、創(chuàng)建和管理等工作。在操作導(dǎo)航器中，用戶只需指定一次父節(jié)點(diǎn)組，其所屬的子節(jié)點(diǎn)就會(huì)繼承同樣的節(jié)點(diǎn)參數(shù)，從而省去了重復(fù)性的勞動(dòng)。圖5.14操作導(dǎo)航器在操作導(dǎo)航器中單擊鼠標(biāo)右鍵可以彈出操作菜單，如圖5.15所示。相對(duì)于工具欄圖標(biāo)，彈出菜單使用起來(lái)更加方便，更有利于提高工作效率。圖5.15操作導(dǎo)航器右鍵彈出菜單

UGCAM包括程序(Program)、刀具(Tools)、幾何體(Geometry)以及加工方法(Method)等4種父節(jié)點(diǎn)組。在操作導(dǎo)航器中，可以顯示它們各自的樹(shù)形結(jié)構(gòu)，但每次只能顯示一種節(jié)點(diǎn)樹(shù)，通過(guò)單擊操作導(dǎo)航器可以進(jìn)行節(jié)點(diǎn)組樹(shù)形結(jié)構(gòu)的切換，如圖5.16所示。圖5.16節(jié)點(diǎn)組樹(shù)形結(jié)構(gòu)的切換5.2.3UGCAM數(shù)控編程的一般過(guò)程在零件加工過(guò)程中，零件各表面的形成是通過(guò)若干個(gè)按一定次序排列的操作來(lái)完成的。在定義每個(gè)操作時(shí)，需要選擇加工幾何對(duì)象、指定切削刀具、定義加工參數(shù)和安排加工順序，然后選擇合適的加工模板來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)的操作。在UG的加工環(huán)境中，所有的這些工作都是通過(guò)“創(chuàng)建操作”對(duì)話框(如圖5.17所示)來(lái)完成的。圖5.17“創(chuàng)建操作”對(duì)話框

UGCAM的基本操作過(guò)程的流程圖如圖5.18所示。如圖所示，在UG的加工應(yīng)用中，完成一個(gè)程序的生成需要經(jīng)過(guò)以下步驟：

1.初始化設(shè)置進(jìn)入加工環(huán)境后，首先要進(jìn)行初始化設(shè)置，包括選擇模板文件，建立父節(jié)點(diǎn)組。

2.創(chuàng)建操作在“創(chuàng)建操作”對(duì)話框中指定該操作的類(lèi)型、程序、使用幾何體、使用刀具和使用方法等父節(jié)點(diǎn)組，并指定操作的名稱(chēng)。

圖5.18數(shù)控程序生成的操作步驟

3.指定操作參數(shù)在“創(chuàng)建操作”對(duì)話框中選定了不同的加工操作類(lèi)型，則會(huì)彈出不同的操作對(duì)話框。在這些對(duì)話框中需進(jìn)行一系列加工幾何對(duì)象、切削參數(shù)、控制選項(xiàng)等操作參數(shù)的設(shè)置，并且很多選項(xiàng)需通過(guò)二級(jí)對(duì)話框彈出并進(jìn)行設(shè)置。操作參數(shù)的設(shè)定是UGCAM編程中最主要的工作內(nèi)容，具體包括：

(1)加工對(duì)象的定義：選擇加工幾何體、檢查幾何體、毛坯幾何體、邊界幾何體、區(qū)域幾何體、底面幾何體等。

(2)加工參數(shù)的設(shè)置：包括走刀方式的設(shè)定，切削行距、切深的設(shè)置，加工余量的設(shè)置，進(jìn)/退刀方式的設(shè)置等。

(3)工藝參數(shù)設(shè)置：包括切削參數(shù)設(shè)置、避讓控制、機(jī)床控制、進(jìn)給率設(shè)定等，不同的操作類(lèi)型，其操作對(duì)話框顯示的選項(xiàng)不盡相同。

UG編程操作時(shí)，操作對(duì)話框中的參數(shù)設(shè)置非常關(guān)鍵，會(huì)直接影響所編制的加工程序的正確性與合理性。但是，不少參數(shù)也可使用系統(tǒng)提供的默認(rèn)值。

4．生成刀軌設(shè)置了所有必需的操作參數(shù)后，即可以通過(guò)“導(dǎo)軌生成”圖標(biāo)來(lái)生成刀軌。

5．刀軌檢查與仿真對(duì)創(chuàng)建的操作和刀軌可通對(duì)屏幕視角的旋轉(zhuǎn)、平移、縮放等操作來(lái)調(diào)整觀察角度，檢查刀軌的正確性，并采用UG的切削仿真功能進(jìn)一步檢查刀軌。

6．后置處理對(duì)生成的刀軌進(jìn)行后置處理，生成符合機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)控程序。5.2.4UGCAM的主要銑加工方式

1．平面銑平面銑常用于直壁的、有島嶼頂面或槽腔底面的零件加工。它是一種2.5軸的加工方式，在加工過(guò)程中產(chǎn)生在水平方向的XY兩軸聯(lián)動(dòng)，而Z軸方向只在完成一層加工后進(jìn)入下一層時(shí)才作單獨(dú)的動(dòng)作。平面銑通過(guò)建立平面邊界來(lái)定義零件幾何體的切削區(qū)域，并且一直切削到指定的底平面。通過(guò)設(shè)置不同的切削方法，平面銑可以完成挖槽或者是輪廓外形的加工。一般情形下，對(duì)于直壁的、水平底面為平面的零件，優(yōu)先選用平面銑操作進(jìn)行粗加工和精加工。平面銑的子類(lèi)型如圖5.19所示。由圖可見(jiàn)，平面銑的子類(lèi)型有13種，其含義說(shuō)明如表5.2所示。其中1～6項(xiàng)為粗加工方法，7～9項(xiàng)為精銑加工方法，最常用的是平面銑(Planar-Milling)和表面銑削(FaceMilling)。圖5.19平面銑的子類(lèi)型平面銑：用于對(duì)所選的平底凹槽作多層等高銑削加工，即所謂的多層平面銑削。此加工功能幾乎涵蓋所有其他的平面銑加工。表面銑削：用于只針對(duì)所選取的平面作加工，即所謂的單層平面銑削。注意，此方式的下刀點(diǎn)會(huì)先落在加工邊界之外，然后再切入加工邊界內(nèi)。表5.2平面銑各子類(lèi)型說(shuō)明

2．型腔銑型腔銑適用于非直壁的、島嶼的頂面和型腔的底面為平面或曲面零件的加工。型腔銑的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是使用等高加工方式，可以保持刀具切削負(fù)荷的穩(wěn)定性。因此，型腔銑在數(shù)控加工中的應(yīng)用最為廣泛，大部分粗加工可用該方式，在數(shù)控加工應(yīng)用中要占到超過(guò)一半的比例。型腔銑的子類(lèi)型如圖5.20所示，其子類(lèi)型選項(xiàng)如表5.3所示，它們都是以型腔銑(CAVITYMILL)為基礎(chǔ)，通過(guò)設(shè)置切削方式來(lái)創(chuàng)建不同的刀具軌跡。圖5.20型腔銑的子類(lèi)型表5.3常用型腔銑各子類(lèi)型說(shuō)明型腔銑與平面銑都是產(chǎn)生平面層切削刀具軌跡，以切除多余的材料，通常用于完成精加工前的粗加工操作。但型腔銑與平面銑在定義零件材料的方式上有所不同：平面銑使用外形邊界來(lái)定義零件。型腔銑使用(實(shí))體、表面、曲線及邊界來(lái)定義零件。因此，平面銑適于加工外形為直立(沒(méi)有傾斜)面的工件，而型腔銑則沒(méi)有限制，外形為直立、傾斜或曲面的工件皆可適用。一般情況下，在既可以用平面銑又可以用型腔銑的情況下，優(yōu)先考慮使用平面銑加工。而在使用MILLCONTOUR模板進(jìn)行編程時(shí)，則直接應(yīng)用型腔銑操作相對(duì)方便一些。

3．固定軸曲面輪廓銑固定軸曲面輪廓銑屬于3軸銑削加工，可在復(fù)雜曲面上產(chǎn)生精確的刀具軌跡。固定軸曲面輪廓銑的刀具軌跡的生成是應(yīng)用投影法原理將導(dǎo)向點(diǎn)投影到零件表面而產(chǎn)生的，其主要控制要素為導(dǎo)向圖形和投影矢量。創(chuàng)建固定軸曲面輪廓銑刀具軌跡的過(guò)程可以分為兩個(gè)階段：先從指定的驅(qū)動(dòng)幾何體生成驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，再將驅(qū)動(dòng)點(diǎn)沿著一個(gè)指定的投影矢量方向投影到零件幾何體上，形成投影點(diǎn)。因此，通過(guò)靈活應(yīng)用導(dǎo)向圖形和投影矢量，可獲得滿意的刀具軌跡。針對(duì)不同的加工曲面形狀特征，可以選擇不同的導(dǎo)向方式，可以獲得不同的刀軌形式，相當(dāng)于其他CAM軟件的沿面切削、外形投影、口袋投影、沿面投影及清角等操作，功能非常強(qiáng)大。固定軸曲面輪廓銑主要用于各種曲面的精加工以及清角加工，對(duì)于大部分的曲面特別是相對(duì)較為平緩的曲面模型，其精加工完全可通過(guò)固定軸曲面輪廓銑完成。固定軸曲面輪廓銑的子類(lèi)型如圖5.21所示。各子類(lèi)型的含義如表5.4所示。圖5.21固定軸曲面輪廓銑的子類(lèi)型表5.4常用固定軸曲面輪廓銑各子類(lèi)型說(shuō)明除了上述幾種基本的銑加工類(lèi)型外，UG/CAM還具有多種其它銑加工的類(lèi)型，比如功能更加強(qiáng)大的可變軸曲面輪廓銑(VariableAxisSurfaceContour)、順序銑(SequentialMill)等。由于篇幅的關(guān)系，在此不作介紹，讀者可參考相關(guān)資料。5.3UGCAM編程實(shí)例5.3.1平面銑加工編程操作實(shí)例本例加工一個(gè)直壁的凹模零件，如圖5.22所示。對(duì)于這一類(lèi)零件，可以采用平面銑進(jìn)行加工編程。表5.5所示為零件加工工藝各工步的加工內(nèi)容與加工方式、所使用的刀具及進(jìn)給、轉(zhuǎn)速等機(jī)械參數(shù)。圖5.22零件表5.5凹模加工的工步

1．加工初始設(shè)置在主菜單中選擇“起始”→“加工”，系統(tǒng)將彈出加工環(huán)境初始化對(duì)話框，在該對(duì)話框中指定CAM環(huán)境配置為cam-general，CAM設(shè)置為mill-planar，單擊“初始化”按鈕進(jìn)行初始化，并進(jìn)入U(xiǎn)G加工模塊及相應(yīng)的環(huán)境，用戶界面上將出現(xiàn)加工模塊專(zhuān)用的各個(gè)工具欄和圖標(biāo)(按鈕)，同時(shí)在導(dǎo)航器欄中將增加“操作導(dǎo)航器”圖標(biāo)和相應(yīng)的窗口。

2．父節(jié)點(diǎn)組設(shè)置

1)創(chuàng)建幾何體打開(kāi)操作導(dǎo)航器，選擇MCS-Mill節(jié)點(diǎn)下的WORKPIECE，鼠標(biāo)右鍵選擇“編輯”項(xiàng)，打開(kāi)銑削幾何“MILL-GEOM”選擇對(duì)話框，如圖5.23所示。選擇“工件幾何”圖標(biāo)，單擊“選擇”按鈕，打開(kāi)“工件幾何體”對(duì)話框，如圖5.24所示，單擊“全選”按鈕，工件幾何被全選中，單擊“確定”按鈕返回。再單擊“確定”按鈕退出，完成工件幾何體創(chuàng)建。對(duì)此零件可不創(chuàng)建毛坯幾何體。

圖5.23銑削幾何選擇對(duì)話框圖5.24“工件幾何體”對(duì)話框圖5.25“創(chuàng)建刀具”對(duì)話框圖5.26建立新刀具

3)建立方法組

UG模版提供了幾種默認(rèn)的方法供用戶選擇，在它的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改可獲得新的方法組。該例在此采用默認(rèn)的方法組，不專(zhuān)門(mén)創(chuàng)建。

3．創(chuàng)建凹槽平面銑操作

1)創(chuàng)建操作單擊創(chuàng)建工具欄上的“創(chuàng)建操作”圖標(biāo)，進(jìn)入“創(chuàng)建操作”對(duì)話框，如圖5.27(a)所示。對(duì)“創(chuàng)建操作”對(duì)話框中的選項(xiàng)按照?qǐng)D5.27(b)所示的內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置。確認(rèn)選項(xiàng)后單擊“確定”按鈕，進(jìn)入平面銑操作對(duì)話框(如圖5.35所示)。圖5.27創(chuàng)建操作

2)選擇邊界幾何體

(1)選擇部件邊界幾何體。在平面銑操作對(duì)話框中的幾何體對(duì)話區(qū)域(如圖5.28所示)單擊“部件”圖標(biāo)，再單擊“選擇”按鈕，系統(tǒng)將打開(kāi)“邊界幾何體”對(duì)話框，如圖5.29所示。

(2)選擇邊界定義模式。在“邊界幾何體”對(duì)話框中的“模式”下拉菜單框中，選擇邊界模式為“曲線／邊…”，系統(tǒng)將彈出“創(chuàng)建邊界”對(duì)話框，如圖5.30(a)所示。

(3)設(shè)置邊界參數(shù)。在“創(chuàng)建邊界”對(duì)話框中設(shè)置參數(shù)，如圖5.30(b)所示。圖5.28選擇部件幾何體圖5.29“邊界幾何體”對(duì)話框圖5.30創(chuàng)建邊界

(4)選擇邊界幾何圖形。將光標(biāo)移動(dòng)到凹槽與上平面相交的某一條邊線，此時(shí)該邊線會(huì)變色，單擊鼠標(biāo)左鍵選中這一邊界線。接著，按相同方法，逐條選擇相鄰的邊界線，直至最后一條邊界。單擊鼠標(biāo)中鍵，系統(tǒng)將生成一個(gè)封閉的邊界線，如圖5.31所示。再次單擊鼠標(biāo)中鍵完成邊界幾何體的選擇，單擊“確認(rèn)”按鈕返回平面銑對(duì)話框。圖5.31選擇邊界幾何體

(5)設(shè)置底面。在平面銑對(duì)話框中(圖5.28)選擇“底平面”圖標(biāo)，單擊“選擇”按鈕，將彈出“平面構(gòu)造器”對(duì)話框，如圖5.32所示。在繪圖區(qū)中移動(dòng)光標(biāo)到槽底部平面，單擊鼠標(biāo)左鍵拾取該平面，此時(shí)，底平面將變色突出顯示，并在上面有個(gè)箭頭，如圖5.33所示。單擊“確定”按鈕，完成底平面的設(shè)置，返回到平面銑操作對(duì)話框。此時(shí)，在圖形窗口中的零件上將以虛線三角形顯示底平面的位置，并以箭頭表示其正方向，如圖5.34所示。圖5.32“平面構(gòu)造器”對(duì)話框圖5.33選擇底平面圖5.34完成的底平面設(shè)置

3)設(shè)置操作參數(shù)在平面銑操作對(duì)話框中進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，如圖5.35(a)所示，按圖5.35(b)所示表格設(shè)置參數(shù)。圖5.35平面銑操作對(duì)話框

4)設(shè)定自動(dòng)進(jìn)退刀方式在平面銑操作對(duì)話框的“進(jìn)刀/退刀”選項(xiàng)區(qū)域單擊“自動(dòng)”按鈕，進(jìn)入“自動(dòng)進(jìn)刀/退刀”對(duì)話框，如圖5.36(a)所示，按圖5.36(b)所示表格設(shè)置參數(shù)。單擊“確定”按鈕，完成自動(dòng)進(jìn)/退刀設(shè)置，返回到平面銑操作對(duì)話框。圖5.36自動(dòng)進(jìn)刀/退刀設(shè)置

5)設(shè)置切削參數(shù)

(1)設(shè)置“策略”參數(shù)。設(shè)置切削參數(shù)時(shí)，在平面銑操作對(duì)話框中單擊“切削”按鈕，將進(jìn)入“切削參數(shù)”設(shè)置對(duì)話框，如圖5.37所示。圖5.37切削參數(shù)設(shè)置

(2)設(shè)置余量?？稍趫D5.38所示的對(duì)話框中設(shè)置余量。切削參數(shù)中的“連接”、“Uncut(未切割)”、“更多”選項(xiàng)卡中的各選項(xiàng)均按默認(rèn)值，單擊“確定”按鈕將完成切削參數(shù)的設(shè)置，并返回平面銑操作對(duì)話框。圖5.38余量設(shè)置

6)設(shè)置切削深度在平面銑操作對(duì)話框中單擊“切削深度”按鈕，進(jìn)入“切削深度參數(shù)”對(duì)話框，如圖5.39所示。設(shè)置切削深度定義類(lèi)型為“用戶定義”，最大值為“1.5”，其余參數(shù)按默認(rèn)值。單擊“確定”按鈕將完成切削深度的設(shè)置，并返回操作對(duì)話框。圖5.39“切削深度參數(shù)”對(duì)話框

7)設(shè)定安全平面

(1)設(shè)置避讓。在平面銑操作對(duì)話框中單擊“避讓”按鈕，可以進(jìn)入避讓參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，如圖5.40所示。

(2)選擇安全平面。在避讓參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中單擊“ClearancePlane”按鈕，將進(jìn)入“安全平面”對(duì)話框，如圖5.41所示。圖5.40避讓圖5.41“安全平面”對(duì)話框

(3)指定安全平面高度。在圖5.41中單擊“指定”按鈕，以設(shè)定安全平面的高度。此時(shí)，系統(tǒng)將彈出“平面構(gòu)造器”對(duì)話框，如圖5.42所示。選取參考平面為XC-YC，輸入偏置距離為“30”，即設(shè)定安全平面在Z軸的高度為30，單擊“確定”按鈕完成安全平面定義，返回“安全平面”對(duì)話框，將顯示安全平面為ZC=30，同時(shí)在零件圖形上將以虛線三角形顯示安全平面所在位置，如圖5.43所示。圖5.42“平面構(gòu)造器”對(duì)話框圖5.43安全平面顯示

8)設(shè)置進(jìn)給參數(shù)在平面銑操作對(duì)話框中單擊“進(jìn)給率”按鈕，進(jìn)入“進(jìn)給和速度”對(duì)話框，如圖5.44所示。在“速度”標(biāo)簽頁(yè)中，選擇“主軸速度”復(fù)選框，設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速為2500rpm。在“進(jìn)給”標(biāo)簽頁(yè)中(如圖5.45所示)，所有進(jìn)給的單位均為“mmpm”；設(shè)置進(jìn)刀速度為50mmpm，剪切速度為250mmpm，其余進(jìn)給按默認(rèn)值。單擊“確定”按鈕返回。圖5.44速度設(shè)置圖5.45進(jìn)給設(shè)置

9)生成刀具軌跡平面銑操作對(duì)話框中的其他參數(shù)均采用系統(tǒng)默認(rèn)值。完成了上述的對(duì)話框中項(xiàng)目的設(shè)置后，單擊“生成”圖標(biāo)，系統(tǒng)將通過(guò)計(jì)算來(lái)生成刀具軌跡。計(jì)算完成后，在零件上將顯示出切削區(qū)域范圍，如圖5.46所示，同時(shí)彈出“顯示參數(shù)”對(duì)話框，如圖5.47所示。單擊“確定”按鈕，將顯示生成一層刀具軌跡，如圖5.48所示。在“顯示參數(shù)”對(duì)話框中，將所有選項(xiàng)均設(shè)為關(guān)閉，以能夠連續(xù)顯示刀具軌跡。圖5.46顯示切削區(qū)域圖5.47“顯示參數(shù)”對(duì)話框圖5.48產(chǎn)生的一層刀具軌跡

10)檢查并接受刀具軌跡最終產(chǎn)生的刀具軌跡如圖5.49所示。在圖形區(qū)通過(guò)旋轉(zhuǎn)、平移、放大視圖，再單擊“回放”按鈕重新顯示路徑，可以從不同角度對(duì)刀具軌跡進(jìn)行查看，以判斷其路徑是否合理。圖5.49平面銑刀具軌跡當(dāng)確認(rèn)生成的刀具軌跡是合理的后，在平面銑操作對(duì)話框中單擊“確定”按鈕，接受刀具軌跡，關(guān)閉平面銑操作對(duì)話框。經(jīng)上述操作生成刀具軌跡后，在操作導(dǎo)航器視圖中將出現(xiàn)平面銑刀具軌跡PLANARMILL。以后對(duì)該刀具軌跡的修改操作可以在操作導(dǎo)航器內(nèi)進(jìn)行。

4．鉆孔加工

1)建立鉆孔加工操作在工具欄的創(chuàng)建工具欄中，單擊圖標(biāo)，開(kāi)始進(jìn)入新的操作，出現(xiàn)“創(chuàng)建操作”對(duì)話框。在“創(chuàng)建操作”對(duì)話框的“類(lèi)型”下拉菜單框中選擇鉆孔加工(drill)，如圖5.50(a)所示，并按圖5.50(b)所示設(shè)置各選項(xiàng)內(nèi)容，單擊“確定”按鈕，進(jìn)入鉆孔(DRILLING)操作對(duì)話框(如圖5.68所示)。圖5.50創(chuàng)建操作圖

2)選擇加工刀具在“鉆孔(DRILLING)”操作對(duì)話框的頂部單擊“組”標(biāo)簽，進(jìn)入組設(shè)置。選中單選按鈕，再單擊“選擇”按鈕進(jìn)入刀具設(shè)定，在“選擇刀具”對(duì)話框中單擊“新建”按鈕，進(jìn)入“新的刀具”對(duì)話框，如圖5.51所示。在新的刀具組中選擇刀具類(lèi)型為鉆孔刀具“drill”，子類(lèi)型選擇鉆頭，名稱(chēng)為“Z8”。此時(shí)，系統(tǒng)將彈出“鉆刀”對(duì)話框，在刀具參數(shù)中設(shè)置直徑D為“8”，其余參數(shù)按默認(rèn)值，如圖5.52所示。由此創(chuàng)建了鉆頭Z8。圖5.51創(chuàng)建鉆頭圖5.52設(shè)置鉆刀參數(shù)

3)選擇加工點(diǎn)在“鉆孔”對(duì)話框中單擊“主界面”標(biāo)簽，進(jìn)入操作對(duì)話框的主界面。選取“鉆孔”對(duì)話框中的“孔幾何體”選項(xiàng)，系統(tǒng)將彈出如圖5.53所示的“點(diǎn)位加工幾何體”對(duì)話框，單擊“選擇”按鈕，系統(tǒng)將彈出如圖5.54所示的點(diǎn)位選擇對(duì)話框。單擊“面上所有孔”按鈕，系統(tǒng)將彈出面選擇對(duì)話框，如圖5.55所示。直接拾取凹模零件的上表面，如圖5.56所示，則該面上的4個(gè)孔將全部被選中，如圖5.57所示。單擊鼠標(biāo)中鍵退出面選擇，返回鉆孔點(diǎn)位選擇對(duì)話框。再次單擊鼠標(biāo)中鍵確認(rèn)鉆孔點(diǎn)的選擇，則在選擇的各個(gè)鉆孔點(diǎn)上將顯示數(shù)字來(lái)表示其鉆孔序號(hào)，如圖5.58所示。圖5.53“點(diǎn)位加工幾何體”對(duì)話框圖5.54點(diǎn)位選擇圖5.55面選擇圖5.56拾取面圖5.57面上的4個(gè)孔圖5.58顯示4個(gè)鉆孔序號(hào)

4)指定加工表面與工件底面選擇“鉆孔”對(duì)話框中的“部件表面”選項(xiàng)，單擊“選擇”按鈕，將彈出“部件表面”對(duì)話框，如圖5.59所示。選擇類(lèi)型，直接在圖形區(qū)選擇零件上表面，如圖5.60所示，單擊“確定”按鈕。

圖5.59“部件表面”對(duì)話框圖5.60選擇上表面選擇“鉆孔”對(duì)話框中的“底面”選項(xiàng)，單擊“選擇”按鈕，將彈出“底面”對(duì)話框，如圖5.61所示。選擇類(lèi)型為“平面”，移動(dòng)光標(biāo)拾取底平面，如圖5.62所示，單擊“確定”按鈕。圖5.61“底面”對(duì)話框圖5.62選擇底面

5)設(shè)置循環(huán)控制參數(shù)在鉆孔操作對(duì)話框的循環(huán)類(lèi)型下拉列表框中選擇“標(biāo)準(zhǔn)鉆”，設(shè)定為以標(biāo)準(zhǔn)鉆削進(jìn)行加工。單擊圖標(biāo)，系統(tǒng)將彈出如圖5.63所示的“指定參數(shù)組”對(duì)話框，設(shè)定參數(shù)組(NumberofSets)為1，單擊“確定”按鈕，系統(tǒng)將彈出如圖5.64所示的“Cycle參數(shù)”對(duì)話框。圖5.63“指定參數(shù)組”對(duì)話框在對(duì)話框中單擊“Depth-模型深度”按鈕，在彈出的如圖5.65所示的“Cycle深度”對(duì)話框中單擊“穿過(guò)底面”按鈕，設(shè)置鉆孔深度為穿透底平面，單擊“確定”按鈕，返回“Cycle參數(shù)”對(duì)話框。在“Cycle參數(shù)”對(duì)話框中單擊“Rtrcto”按鈕，在彈出的如圖5.66所示的轉(zhuǎn)移對(duì)話框中單擊“距離”按鈕，在彈出的退刀距離對(duì)話框中設(shè)置退刀距離為30，如圖5.67所示，單擊“確定”按鈕返回。再單擊“確定”按鈕返回鉆孔操作對(duì)話框。圖5.64“Cycle參數(shù)”對(duì)話框圖5.65“Cycle深度”對(duì)話框圖5.66轉(zhuǎn)移對(duì)話框

圖5.67退刀距離

6)設(shè)置鉆孔操作參數(shù)在鉆孔操作對(duì)話框中設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，如圖5.68所示。圖5.68鉆孔操作對(duì)話框7)設(shè)置進(jìn)給參數(shù)在“鉆孔”對(duì)話框中，選擇“進(jìn)給率”按鈕，打開(kāi)“進(jìn)給和速度”對(duì)話框，如圖5.69所示。在“速度”標(biāo)簽頁(yè)中，設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速為300rpm。在“進(jìn)給”標(biāo)簽頁(yè)中，設(shè)置進(jìn)給速度為50mmpm，如圖5.70所示。單擊“確定”按鈕返回。圖5.69速度設(shè)置

圖5.70進(jìn)給設(shè)置

8)生成刀具軌跡在完成以上操作后，單擊“生成”按鈕，計(jì)算生成刀具軌跡。計(jì)算完成后，產(chǎn)生的刀具軌跡如圖5.71所示。

9)檢查并接受刀具軌跡在圖形區(qū)通過(guò)旋轉(zhuǎn)、平移、放大視圖，再單擊“回放”按鈕來(lái)重新顯示刀軌路徑。當(dāng)確認(rèn)生成的刀具軌跡是合理的后，在“鉆孔”對(duì)話框中單擊“確定”按鈕，接受刀具軌跡，關(guān)閉操作對(duì)話框。此時(shí)，在操作導(dǎo)航器視圖中將出現(xiàn)刀具軌跡DRILLING，如圖5.72所示。圖5.71鉆孔刀具軌跡

圖5.72加工操作導(dǎo)航器5.3.2曲面銑加工編程操作實(shí)例電熨斗模具曲面型腔的加工如圖5.73所示，要求完成粗加工與精加工。零件型腔由多個(gè)曲面所組成，需用UG的3軸銑中的型腔銑和曲面銑的功能進(jìn)行加工。工件毛坯采用方鋼，預(yù)加工過(guò)，六面平整。零件加工工藝步驟按粗加工→精加工→清根加工的順序安排。主要工步和工藝參數(shù)如表5.6所示。圖5.73曲面型腔表5.6曲面型腔的加工工步

1．加工初始化選擇“起始”→“加工”命令，進(jìn)入加工模塊，在彈出的加工環(huán)境對(duì)話框中設(shè)置加工環(huán)境。指定CAM進(jìn)程設(shè)置為Cam-General，CAM設(shè)置為millcontour。單擊“初始化”按鈕，進(jìn)入設(shè)定的加工環(huán)境。

2．創(chuàng)建父節(jié)點(diǎn)

1)創(chuàng)建刀具單擊創(chuàng)建刀具組圖標(biāo)，進(jìn)入“創(chuàng)建刀具”對(duì)話框，如圖5.74所示。在刀具類(lèi)型選項(xiàng)中選擇mill_contour，子類(lèi)型選擇銑刀；在刀具名稱(chēng)欄中輸入“D16R2”，單擊“確定”按鈕進(jìn)入銑刀建立對(duì)話框，如圖5.75所示，設(shè)定直徑D為16，下半徑為2。圖5.74創(chuàng)建刀具圖5.75建立刀具在刀具類(lèi)型選項(xiàng)中選擇mill_contour，子類(lèi)型選擇球頭銑刀；在刀具名稱(chēng)欄中輸入B8，進(jìn)入“球頭銑刀”對(duì)話框，設(shè)置球直徑D為“8”，其余選項(xiàng)則依照默認(rèn)值設(shè)定。在刀具類(lèi)型選項(xiàng)中選擇mill_contour，子類(lèi)型選擇立銑刀；在刀具名稱(chēng)欄中輸入D6，在銑刀建立對(duì)話框中，設(shè)定直徑D為6，下半徑為0，其余選項(xiàng)則依照默認(rèn)值。

2)創(chuàng)建幾何體

(1)創(chuàng)建幾何體。進(jìn)入“創(chuàng)建幾何體”對(duì)話框，如圖5.76所示，選擇子類(lèi)型為機(jī)械坐標(biāo)系MCS，父級(jí)組為GEOMETRY，名稱(chēng)為MCS，單擊“確定”按鈕完成坐標(biāo)系建立。

(2)設(shè)置安全平面。打開(kāi)MCS坐標(biāo)系設(shè)置對(duì)話框，如圖5.77所示。在對(duì)話框中選中“間隙”復(fù)選框，再單擊“指定”按鈕，進(jìn)行間隙的設(shè)定。設(shè)置偏置值為50，設(shè)定相對(duì)于XC-YC平面的距離為50，也就是安全高度為50。圖5.76“創(chuàng)建幾何體”對(duì)話框圖5.77MCS設(shè)置

3)建立方法組采用默認(rèn)的方法組，不專(zhuān)門(mén)創(chuàng)建。

3．創(chuàng)建粗加工型腔銑操作單擊“創(chuàng)建操作”圖標(biāo)建立新的操作，在如圖5.78(a)所示的“創(chuàng)建操作”對(duì)話框中進(jìn)行設(shè)置。具體參數(shù)如圖5.78(b)所示，其余參數(shù)按默認(rèn)值。點(diǎn)擊“確定”按鈕，進(jìn)入型腔銑操作對(duì)話框，如圖5.79所示。圖5.78創(chuàng)建操作

1)選擇部件幾何體在型腔銑操作對(duì)話框的“主界面”標(biāo)簽頁(yè)中(如圖5.79所示)選擇“部件幾何體”，單擊“選擇”按鈕進(jìn)入工件幾何體選擇對(duì)話框，如圖5.80所示。將過(guò)濾方式設(shè)定為“體”，單擊“全選”按鈕，選擇所有實(shí)體，則零件上所有的面都改變顏色顯示，表示已經(jīng)選中加工幾何體。圖5.79型腔銑操作對(duì)話框圖5.80“工件幾何體”對(duì)話框在本操作中無(wú)需設(shè)置毛坯幾何體、檢查幾何體、切削區(qū)域幾何體及裁剪幾何體。

2)設(shè)置切削層在型腔銑操作對(duì)話框中選擇“切削層”按鈕，進(jìn)入切削層設(shè)置對(duì)話框，如圖5.81所示，確定每一刀全局深度為1.5，指定切削層底面，如圖5.82所示。單擊“確定”按鈕返回。圖5.81切削層設(shè)置對(duì)話框

圖5.82指定切削層底面

3)設(shè)置切削參數(shù)在型腔銑操作對(duì)話框中選擇“切削”按鈕，進(jìn)入“切削參數(shù)”對(duì)話框。在“切削參數(shù)”對(duì)話框的“策略”標(biāo)簽頁(yè)中設(shè)置參數(shù)，如圖5.83所示。圖5.83“銑削參數(shù)”對(duì)話框

4)設(shè)置余量及公差在“切削參數(shù)”對(duì)話框中的“毛坯”標(biāo)簽頁(yè)中設(shè)置參數(shù)，如圖5.84所示。圖5.84余量設(shè)置

5)生成刀具軌跡完成了型腔銑操作對(duì)話框中各項(xiàng)的設(shè)置后，單擊“生成”圖標(biāo)，計(jì)算生成刀具軌跡。生成的刀具軌跡顯示如圖5.85所示。圖5.85生成的曲面型腔銑刀具軌跡

6)檢查并接受刀具軌跡當(dāng)確認(rèn)生成的刀具軌跡是合理的后，單擊“確定”按鈕，接受刀具軌跡，關(guān)閉操作對(duì)話框。

4．創(chuàng)建曲面區(qū)域輪廓銑(CONTOURAREA)操作單擊“創(chuàng)建操作”圖標(biāo)建立新的操作，在“創(chuàng)建操作”對(duì)話框中設(shè)置參數(shù)，如圖5.86所示，其余參數(shù)按默認(rèn)值。點(diǎn)擊“確定”按鈕，進(jìn)入曲面區(qū)域操作對(duì)話框，如圖5.87所示。圖5.86創(chuàng)建操作圖

1)選擇部件幾何體在區(qū)域輪廓銑操作對(duì)話框的“主界面”標(biāo)簽頁(yè)中(如圖5.87所示)選取“幾何體”選項(xiàng)，單擊“選擇”按鈕進(jìn)入“工件幾何體”對(duì)話框。在“工件幾何體”對(duì)話框(如圖5.88所示)，將其過(guò)濾方式設(shè)定為“體”，單擊“全選”按鈕選擇所有實(shí)體和曲面，單擊“確定”按鈕完成部件幾何圖形的選擇。圖5.87區(qū)域輪廓銑操作對(duì)話框圖5.88“工件幾何體”對(duì)話框

2)選擇切削區(qū)域幾何體在區(qū)域輪廓銑操作對(duì)話框的驅(qū)動(dòng)方式下拉框中選擇“區(qū)域銑削”，并在“切削區(qū)域”對(duì)話框中，將其“選擇選項(xiàng)”中的過(guò)濾方式設(shè)定為“面”，如圖5.89所示。在繪圖區(qū)使用拖動(dòng)方式窗選成型面的所有組成曲面，如圖5.90所示。單擊“確定”按鈕，完成切削區(qū)域幾何體的選擇，返回到區(qū)域輪廓銑操作對(duì)話框。圖5.89“切削區(qū)域”對(duì)話框圖5.90窗選成型面

3)設(shè)置區(qū)域銑削驅(qū)動(dòng)方式參數(shù)在區(qū)域輪廓銑操作對(duì)話框中，選擇驅(qū)動(dòng)方式為“區(qū)域銑削”，單擊“編輯參數(shù)”按鈕，系統(tǒng)將彈出如圖5.91(a)所示的“區(qū)域銑削驅(qū)動(dòng)方式”對(duì)話框，按圖5.91(b)所示設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，其余參數(shù)按照默認(rèn)值。單擊“確定”按鈕，完成區(qū)域銑削驅(qū)動(dòng)方式參數(shù)設(shè)置，返回到區(qū)域輪廓銑操作對(duì)話框。圖5.91“區(qū)域銑削驅(qū)動(dòng)方式”對(duì)話框

4)設(shè)置切削參數(shù)在區(qū)域輪廓銑操作對(duì)話框中單擊“切削”按鈕，將進(jìn)入“切削參數(shù)”對(duì)話框，在“策略”標(biāo)簽頁(yè)(如圖5.92)中設(shè)置切削方向?yàn)椤绊樸娗邢鳌?、“向外”，選中“移除邊緣跟蹤”復(fù)選框，其余選項(xiàng)按默認(rèn)值。在“毛坯”標(biāo)簽頁(yè)設(shè)置余量和公差參數(shù)，如圖5.93所示。其中：部件余量、檢查余量、邊界余量均為0；工件內(nèi)公差、部件外公差、邊界內(nèi)公差、邊界外公差均為0.003。圖5.92“切削參數(shù)”對(duì)話框圖5.93切削參數(shù)其余各選項(xiàng)標(biāo)簽頁(yè)的參數(shù)均按其默認(rèn)值。單擊“確定”按鈕，完成切削參數(shù)的設(shè)置，返回區(qū)域輪廓銑操作對(duì)話框。

5)設(shè)置進(jìn)給率在區(qū)域輪廓銑操作對(duì)話框中選擇“進(jìn)給率”選項(xiàng)，打開(kāi)速度與進(jìn)給設(shè)置對(duì)話框。在“速度”標(biāo)簽中，設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速為3600rpm。在“進(jìn)給”標(biāo)簽中，設(shè)置進(jìn)刀為50mmpm，剪切為600mmpm。其余進(jìn)給按默認(rèn)值。單擊“確定”按鈕返回。

6)生成刀具軌跡完成所有的參數(shù)設(shè)置后，單擊“生成”圖標(biāo)，計(jì)算并產(chǎn)生刀具軌跡，如圖5.94所示。圖5.94刀具軌跡

7)檢查并接受刀具軌跡當(dāng)確認(rèn)生成的刀具軌跡是合理的后，單擊“確定”按鈕，接受刀具軌跡，關(guān)閉操作對(duì)話框。

5．清根操作

1)創(chuàng)建操作進(jìn)入新的操作，在“創(chuàng)建操作”對(duì)話框中設(shè)置參數(shù)(如圖5.95所示)，子類(lèi)型選擇固定軸曲面輪廓銑，幾何體選擇MCS，刀具選擇為D3，操作名稱(chēng)為FIXEDCONTOUR，單擊“確認(rèn)”按鈕，進(jìn)入固定軸曲面輪廓銑操作對(duì)話框，如圖5.96所示。圖5.95創(chuàng)建操作

2)選擇加工幾何體在固定軸曲面輪廓銑操作對(duì)話框中(如圖5.96所示)，選取“工件幾何體”選項(xiàng)，單擊“選擇”按鈕，進(jìn)入“工件幾何體”對(duì)話框，將過(guò)濾方式設(shè)置為“面”，在圖形上拾取成型的底面及周邊曲面，如圖5.97所示；單擊“確認(rèn)”按鈕返回。圖5.96固定軸曲面輪廓銑操作對(duì)話框圖5.97部件幾何體

3)設(shè)置驅(qū)動(dòng)方式在固定軸曲面輪廓銑操作對(duì)話框(圖5.96)的“驅(qū)動(dòng)方式”下拉菜單框中選擇“清根切削”，單擊，打開(kāi)“清根參數(shù)”設(shè)置對(duì)話框，如圖5.98所示。設(shè)置相關(guān)參數(shù)，單擊“確定”按鈕，返回固定軸曲面輪廓銑操作對(duì)話框。圖5.98“清根參數(shù)”對(duì)話框

4)設(shè)置切削參數(shù)在固定軸曲面輪廓銑操作對(duì)話框中，選擇“切削”按鈕，進(jìn)行切削參數(shù)設(shè)置。在“毛坯”標(biāo)簽頁(yè)中，設(shè)置工件內(nèi)公差和部件外公差均為“0.001”，部件余量為0。而其余的參數(shù)均按默認(rèn)值。單擊“確定”按鈕返回。

5)設(shè)置進(jìn)給率在固定軸曲面輪廓銑操作對(duì)話框中，選擇“進(jìn)給率”按鈕進(jìn)行進(jìn)給率和速度的設(shè)置。設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速為3600rpm，進(jìn)給速度為200mmpm，單擊“確定”按鈕，返回固定軸曲面輪廓銑操作對(duì)話框。

6)生成刀具軌跡完成所有的參數(shù)設(shè)置后，單擊“生成”圖標(biāo)，開(kāi)始生成刀具軌跡，如圖5.99所示。

7)檢查并接受刀具軌跡當(dāng)確認(rèn)生成的刀具軌跡是合理的后，單擊“確定”按鈕，接受刀具軌跡，關(guān)閉操作對(duì)話框。完成上述三次操作的創(chuàng)建后，在操作導(dǎo)航器程序視圖中已存在上述三次操作，如圖5.100所示。以后對(duì)這些操作的修改、編輯可以在操作導(dǎo)航器中利用鼠標(biāo)右鍵功能進(jìn)行。

圖5.99清角加工刀具軌跡圖5.100操作導(dǎo)航器

6．切削模擬仿真在操作導(dǎo)航器中選取需仿真的程序，單擊圖標(biāo)，將彈出“可視化刀軌軌跡”對(duì)話框，如圖5.101所示。在該對(duì)話框中選擇“重播”、“3D動(dòng)態(tài)”、“2D動(dòng)態(tài)”等不同的仿真方式標(biāo)簽頁(yè)，單擊按鈕進(jìn)行不同形式的仿真。同時(shí)還可選擇“動(dòng)畫(huà)速度”、“是否顯示刀具”等不同的選項(xiàng)。圖5.101“可視化刀軌軌跡”對(duì)話框

7．后處理單擊工具欄中的圖標(biāo)，將彈出如圖5.102所示的“后處理”對(duì)話框，選擇機(jī)床的類(lèi)型，確定并輸入文件名及文件夾位置，單擊“確定”按鈕，即可產(chǎn)生并輸出數(shù)控加工程序，如圖5.103所示。數(shù)控加工程序可以用文字編輯器打開(kāi)并進(jìn)行編輯。圖5.102“后處理”對(duì)話框圖5.103數(shù)控加工程序5.4Cimatron編程5.4.1Cimatron的編程環(huán)境

1．NC數(shù)控加工編程的工作界面(以CimatronE5.0為藍(lán)本)

NC數(shù)控加工的工作界面如圖5.104所示，說(shuō)明見(jiàn)表5.7。圖5.104數(shù)控加工工作界面表5.7Cimatron數(shù)控加工系統(tǒng)界面部分功能說(shuō)明

1)?NC程序管理器

NC程序管理器(加工管理員)提供一個(gè)用戶窗口，如圖5.105所示。窗口中按生成順序顯示所有的刀具路徑、加工程序及相關(guān)的狀態(tài)標(biāo)記。同時(shí)也提供了一個(gè)編輯窗口，操作者可對(duì)選中的加工工步程序用鼠標(biāo)右鍵單擊，在彈出的菜單中進(jìn)行復(fù)制、剪切、粘貼、刪除等各種編輯操作；也可直接由此進(jìn)入某個(gè)加工工序程序，進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)的設(shè)置和修改，非常方便，是編程時(shí)隨時(shí)要用的工具。圖5.105NC程序管理器

2)?NC向?qū)Чぞ邫?/p>

NC向?qū)Чぞ邫谌鐖D5.106所示。該工具欄以向?qū)Х绞搅谐鼍幊滩僮髦械母鱾€(gè)步驟，引導(dǎo)操作者一步一步地進(jìn)行刀具定義、毛坯準(zhǔn)備、工件設(shè)置、創(chuàng)建程序、模擬驗(yàn)證和后置處理等編程所需的步驟。

3)程序向?qū)Чぞ邫诔绦蛳驅(qū)Чぞ邫谌鐖D5.107所示。作為二級(jí)向?qū)Чぞ邫冢渫瑯右韵驅(qū)Х绞搅谐鼋⒊绦虿僮髦械母鱾€(gè)步驟，引導(dǎo)操作者一步一步地進(jìn)行刀具選擇、零件加工幾何定義、切削參數(shù)設(shè)置等工作。圖5.106NC向?qū)Чぞ邫趫D5.107程序向?qū)Чぞ邫?/p>

2．CimatronE數(shù)控編程的一般過(guò)程用CimatronE進(jìn)行零件數(shù)控加工時(shí)，其流程如圖5.108所示。圖5.108數(shù)控編程的流程

1)創(chuàng)建加工模型加工模型的創(chuàng)建一般在本身系統(tǒng)的CAD環(huán)境下通過(guò)幾何造型完成。當(dāng)然，也可從其他CAD/CAM系統(tǒng)中通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口轉(zhuǎn)入CimatronE，即在CimatronE主菜單中依次單擊“文件”→“導(dǎo)入”命令，可導(dǎo)入其它CAD/CAM系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的零件模型數(shù)據(jù)文件。CimatronE能夠支持多種數(shù)據(jù)文件格式，如IGES、STEP、SAT、CATIA、Unigraphics、Parasolid等。開(kāi)始數(shù)控編程的前提是進(jìn)入CimatronE的加工環(huán)境，具體過(guò)程是將零件模型導(dǎo)至NC而進(jìn)入加工環(huán)境。打開(kāi)造型文件，在主菜單中依次單擊“文件”→“導(dǎo)出模型至NC”命令，然后單擊特征向?qū)谥械陌粹o，即可進(jìn)入NC工作界面。

2)建立UCS在進(jìn)行NC編程時(shí)，首先要在加工模型上選擇某一點(diǎn)作為原點(diǎn)來(lái)建立一個(gè)坐標(biāo)系。這個(gè)坐標(biāo)系稱(chēng)為編程坐標(biāo)系，是系統(tǒng)計(jì)算產(chǎn)生切削工件的刀具軌跡的坐標(biāo)系。通常情況下，編程坐標(biāo)系的選擇與模型坐標(biāo)系一致，當(dāng)需要另外建立或選擇新的編程坐標(biāo)系時(shí)，可在主菜單中依次單擊“環(huán)境”→“UCS”子菜單下的命令來(lái)建立合適的用戶坐標(biāo)系。3)定義刀具在建立具體的工序以前，一般需要設(shè)置好加工所用到的各種刀具。如果在此之前已建立了刀具庫(kù)，則可直接從刀具庫(kù)中調(diào)用。若定義銑削加工所用的刀具，則刀具設(shè)置對(duì)話框如圖5.109所示。在該對(duì)話框中，可定義刀具的名稱(chēng)、刀具類(lèi)型、幾何形狀以及加工參數(shù)等各種與刀具及切削相關(guān)的參數(shù)。同時(shí)，系統(tǒng)還提供了一個(gè)內(nèi)置的刀具庫(kù)，用戶可從中選擇已存在的各類(lèi)刀具，還可將自己定義的刀具存入庫(kù)中，供以后繼續(xù)使用。圖5.109刀具設(shè)置對(duì)話框在刀具對(duì)話框中定義新刀具時(shí)，需要在“刀具名稱(chēng)”文本框中輸入新刀具的名稱(chēng)，在“刀具類(lèi)型幾何”下拉框中選擇當(dāng)前需設(shè)置的刀具類(lèi)型(如球刀、平底刀、牛鼻刀等)。此外，還需要對(duì)刀具的幾何參數(shù)進(jìn)行定義，如“直徑”、“刃長(zhǎng)”、“刀長(zhǎng)”、“刀及刀柄總長(zhǎng)”等參數(shù)。如果需要的話，還可對(duì)這把刀具的“路徑參數(shù)”和“機(jī)床參數(shù)”進(jìn)行缺省設(shè)置。

4)建立刀具路徑文件夾

CimatronE的加工過(guò)程由一系列刀具路徑加工程序(相當(dāng)于工步)的集合組成。建立刀具路徑文件夾的目的是便于對(duì)刀具路徑進(jìn)行有效的管理，一個(gè)刀具路徑文件夾包含了各種操作工步的加工程序，可以簡(jiǎn)單地將其理解為一個(gè)工序組成。從NC向?qū)Чぞ邫谥羞x擇“新增路徑文件夾”圖標(biāo)，將彈出“建立刀具路徑”對(duì)話框，如圖5.110所示。在該對(duì)話框中，可選擇刀具路徑名稱(chēng)，設(shè)置加工軸數(shù)及UCS，還可對(duì)起刀點(diǎn)及安全平面進(jìn)行設(shè)置。建立刀具路徑文件夾后，后續(xù)將要建立的工件、毛坯及加工程序都將包含在該刀具路徑文件夾中。圖5.110“建立刀具路徑”對(duì)話框在CimatronE的建立刀具路徑對(duì)話框中，單擊按鈕，進(jìn)入“加工技術(shù)”對(duì)話框，如圖5.111所示。CimatronE中的加工方式按類(lèi)分別構(gòu)成模板以供用戶選擇。加工方式分為2D加工和3D加工兩類(lèi)，其主要選擇參考表5.8、表5.9。圖5.111刀具路徑創(chuàng)建表5.82D加工常用方式表5.93D加工常用方式

5)建立工件工件設(shè)置的目的是在工件坐標(biāo)系下建立由零件加工表面構(gòu)成的加工模型，通過(guò)單擊NC向?qū)Чぞ邫谥械摹敖⒐ぜ眻D標(biāo)，可進(jìn)入工件建立設(shè)置對(duì)話框。注意：工件并非一定要建立，但當(dāng)建立工件后，可以進(jìn)行快速驗(yàn)證與分析切削預(yù)留量。

6)毛坯建立毛坯(素材)代表加工之前的原始材料。建立毛坯的目的是供系統(tǒng)在每一道加工程序執(zhí)行完畢后，自動(dòng)計(jì)算剩余材料并根據(jù)當(dāng)前的剩余材料狀況進(jìn)行刀具路徑的優(yōu)化；同時(shí)，也用來(lái)為后續(xù)加工模擬仿真時(shí)供計(jì)算和顯示材料的加工切除狀態(tài)。通過(guò)單擊NC向?qū)Чぞ邫谥械摹敖⒚?素材)”圖標(biāo)，可進(jìn)入“初始化素材(毛坯建立設(shè)置)”對(duì)話框，如圖5.112所示。圖5.112毛坯建立在毛坯設(shè)置對(duì)話框中，毛坯類(lèi)型可從下拉框中選擇“依曲面定義”、“方框”、“包容框”、“輪廓”等方式來(lái)定義毛坯。最后通過(guò)單擊“確定”按鈕完成一個(gè)毛坯的建立。

7)建立加工程序加工程序是銑削或鉆削刀具按照特定的工藝進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的集合。在NC向?qū)Чぞ邫谥?，單擊“建立加工程序“圖標(biāo)，將顯示程序向?qū)Чぞ邫?。在程序向?qū)Чぞ邫谥袑@示加工程序建立過(guò)程中的各個(gè)步驟，操作者可按其選項(xiàng)圖標(biāo)順序進(jìn)行操作。程序向?qū)Чぞ邫谝?jiàn)圖5.107。由程序向?qū)Чぞ邫诳梢?jiàn)，建立加工程序的主要步驟有：

(1)選擇加工工藝，在“加工技術(shù)”對(duì)話框中完成。

(2)選擇刀具，在“刀具”對(duì)話框中進(jìn)行刀具的選擇。

(3)選擇加工對(duì)象，在“幾何”對(duì)話框中根據(jù)不同的加工類(lèi)型選擇不同的圖素來(lái)實(shí)現(xiàn)。

(4)設(shè)置工藝參數(shù)。CimatronE的工藝參數(shù)設(shè)置通過(guò)“路徑參數(shù)”對(duì)話框和“機(jī)械參數(shù)”對(duì)話框集中進(jìn)行，兩個(gè)對(duì)話框如圖5.113和圖5.114所示，其中大部分項(xiàng)為缺省設(shè)置。圖5.113路徑參數(shù)圖5.114機(jī)械參數(shù)

8)加工模擬仿真校驗(yàn)為保證數(shù)控加工編程自動(dòng)生成的刀具路徑符合要求，同時(shí)確保在加工過(guò)程中不產(chǎn)生干涉、撞刀以及過(guò)切等現(xiàn)象的發(fā)生，需進(jìn)行加工模擬仿真校驗(yàn)。CimatronE提供了以下兩種方式的刀具軌跡仿真檢查：

(1)走刀線軌跡模擬：刀具路徑以刀具路徑軌跡線方式顯示，可進(jìn)行模擬參數(shù)的設(shè)定，如顯示模式、顯示單步、按層顯示等。

(2)實(shí)體模擬：以實(shí)體動(dòng)態(tài)加工仿真方式進(jìn)行，可設(shè)定如刀具形狀、模擬速度等模擬參數(shù)。

9)后置處理建立工序與刀具路徑后，需要通過(guò)后置處理將刀位數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)轉(zhuǎn)換成指定數(shù)控機(jī)床所需的數(shù)控程序。5.4.2CimatronE常用的加工策略在零件數(shù)控銑削加工中，銑削加工工藝一般可分為粗加工、半精加工、精加工及清根加工等四種工序類(lèi)型。一般2D加工比較簡(jiǎn)單，對(duì)于外形輪廓和型腔，可分別采用CimatronE中的輪廓銑和體積銑完成零件的粗加工到精加工。對(duì)于3D以上的加工，CimatronE提供了多種加工方式(表5.9所示)，操作者可根據(jù)不同的要求進(jìn)行選擇，組合成各種加工方案。在粗加工中，等高切削仍是實(shí)際加工中最常用的形式。CimatronE提供了2D型腔粗加工、3D型腔粗加工來(lái)支持這種加工形式。由于3D型腔粗加工具有高效的環(huán)繞切削走刀及智能化的進(jìn)刀設(shè)置等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有獨(dú)特的層間加工功能，因此是最常用的一個(gè)粗加工工序。半精加工是基于粗加工后毛坯的殘留來(lái)進(jìn)行刀軌計(jì)算的。常用的加工形式是3D體積銑毛坯環(huán)切，若是選擇了“剩余毛坯寬度”選項(xiàng)，可使刀具軌跡根據(jù)粗加工后毛坯的殘留情況來(lái)生成，這不僅徹底消除了空刀現(xiàn)象，而且刀具的切削載荷更合理，軌跡更流暢。通過(guò)合理設(shè)置層間再加工參數(shù)，可使兩個(gè)切削層之間的毛坯殘留通過(guò)沿加工面的再加工得到清除，在達(dá)到相同效果的前提下，大大提高加工效率。CimatronE提供多種精加工方式。其3軸銑加工常用的兩種方案見(jiàn)表5.10。表5.10CimatronE常用的3軸銑加工方案5.4.3Cimatron編程實(shí)例本例所介紹的零件如圖1.58所示(由CimatronE三維造型產(chǎn)生的零件模型)，采用CimatronE的CAM功能完成其數(shù)控加工編程。

1．要求進(jìn)行零件上表面銑削、輪廓型腔銑削以及鉆孔加工。材料為35號(hào)鋼，毛坯為立方體，采用專(zhuān)用夾具將其底面固定安裝在機(jī)床上。

2．工藝方案零件的加工方案如表5.11所示。加工坐標(biāo)原點(diǎn)的設(shè)置：X軸選為毛坯的中心，Y軸選為毛坯的中心即環(huán)形槽的中心，Z軸取上平面(與造型坐標(biāo)系相同)，安全高度設(shè)在零件表面上方20mm。表5.11環(huán)形槽板零件加工方案

3.零件加工編程

1)打開(kāi)文件

(1)在“文件”下拉菜單中，單擊“打開(kāi)文件”命令，從彈出的CimatronE資源管理器中選擇帶型腔板零件造型文件，并將其打開(kāi)。

(2)在“文件”下拉菜單中，依次單擊“輸出”→“到NC”命令，保持默認(rèn)的參數(shù)設(shè)置，并單擊向?qū)谥械陌粹o。

2)建立刀具路徑文件夾建立2.5軸的刀具路徑。一條指定加工軸數(shù)的刀具路徑，可包含一條或者多條不同類(lèi)型的加工程序。在NC向?qū)Чぞ邫谥袉螕魣D標(biāo)，將彈出如圖5.115所示的“創(chuàng)建刀具路徑”對(duì)話框，設(shè)置UCS(加工坐標(biāo)系)參數(shù)為MODEL(系統(tǒng)默認(rèn)的編程坐標(biāo)系)，將安全平面參數(shù)設(shè)為20mm，并更改刀路類(lèi)型參數(shù)為2.5軸，其他參數(shù)采用默認(rèn)設(shè)置，屏幕上出現(xiàn)的半透明平面就代表安全平面，如圖5.115所示。然后單擊對(duì)話框中的??按鈕。圖5.115建立刀具路徑文件夾

3)建立毛坯(素材)

(1)在NC向?qū)Чぞ邫谥袉螕簦瑢棾鋈鐖D5.116所示的“初始化素材”對(duì)話框，采用“方框”方式來(lái)建立毛坯。

(2)輸入模型的第一角點(diǎn)坐標(biāo)值(-84，-87，-22)、第二角點(diǎn)坐標(biāo)值(84，87，0)來(lái)定義方框，單擊??按鈕完成毛坯的建立。圖5.116“初始化素材”對(duì)話框

4)建立上表面粗銑加工程序

(1)在NC向?qū)Чぞ邫谥袉螕魣D標(biāo)，在屏幕左側(cè)會(huì)出現(xiàn)程序向?qū)Чぞ邫?，該工具欄里相?yīng)的圖標(biāo)逐個(gè)提示使用者完成加工程序的編制所需要的相關(guān)步驟，同時(shí)會(huì)自動(dòng)彈出“加工技術(shù)(工藝)”對(duì)話框，如圖5.117所示。用戶也可在程序向?qū)Чぞ邫谥袉螕魣D標(biāo)，進(jìn)入“加工技術(shù)”對(duì)話框，

(2)在“加工技術(shù)”對(duì)話框的“主選項(xiàng)”中選擇“粗銑”，在“次選項(xiàng)”中選擇“環(huán)繞切削”，在“銑削”中選擇“2D”。

(3)單擊按鈕，也