CAM平台数控编程软件功能实例探究

      数控加作业为机械制造业中领先生产力的代表，经过十余年的引进与发展，已经在汽车、航空、航天、模具等职业发挥了无穷的效果。它推动了公司的技能进步和经济效益的增长。可是因为多方面缘由，国内不一样职业在使用数控加工方面体现的差距较大。一方面因为机床刀具软硬件装备等方面的缘由，尤其是多坐标操控联动的高速铣削机床，进口设备因为其本钱很高，公司不得不考虑其出资效益问题。另一方面多坐标联动高速铣削的CAM软件选型、使用编程与开发方面，需求一个长时期的技能堆集才能赶上国外领先水平，尤其是关于人员的技能水平需求较高的CAM软件使用编程开发方面体现更为显着。
         
      用于数控铣削加工编程的CAM软件渠道较多，对比常用的UGNX、CATIA、Pro/E、Mastercam、Cimatron、Surfcam、Powermill等，这些CAM软件渠道在不一样公司数控铣削编程方面发挥了很大的效果，尽管各自使用流程略有不一样，但各体系供给的根本数控编程功用都对比类似。可是公司商品目标不一样，使得对CAM渠道的选型和使用方面的需求有所不一样。数控三轴铣削编程上都能满意公司的需求，但在五轴铣削编程，刀具轴矢量操控与后处置程序开发等方面还是存在较大不一样的，尤其是五轴机床的加工编程与后处置程序开发体现更为突出。这篇文章就通用的CAD\CAM软件渠道为环境，以几个详细的商品目标的数控铣削加工编程使用实例，简要介绍它们在进行数控三轴铣削、五坐标联动加工编程、后处置开发方式、机床仿真加工模仿接口方面的实例使用。希望对读者有所借鉴效果。
      一、三轴铣削刀具轨道设计
         
      现有典型CAM渠道在进行数控铣削编程时，其流程根本相同，首要触及加工目标界说、刀具选择、加工方式选择、轨道优化修正修正操控、后处置与实体模仿等方面内容。典型CAM渠道在三轴联动数控铣削加工编程方面，都包含为粗加工、精加工、清根加工三种方式以及实体模仿仿真。在刀具轨道的生成操控方法首要包含二维轮廓粗精加工、、深孔钻削加工、平行或环形等高分层铣削、螺旋铣削、曲面流线、投影加工、曲面清根、放射加工等功用，在高速铣削加工方面通常都供给高速R圆角操控、变速处置、直线拟合、样条插补等轨道优化策略。使用典型的CAM渠道在加工某薄壁空间曲面，其刀具轨道示意图如下图1～3所示。从图中可以看出，在粗加工方面，各CAM渠道功用相当；但在清根处置上，UGNX、CATIA、CIMATRONE可进行屡次清根处置；在实体仿真切削时，MASTERCAM、CATIA、CIMATRONE、SURFCAM等渠道相对而言模仿速度较快。

      二、五轴数控铣削刀具轨道设计
         
      在使用CAM渠道进行五轴数控铣削刀具轨道设计时，其核心内容首要包含刀具轴矢量操控、轨道驱动方法、进退刀处置、五轴数控机床后处置与五坐标机床加工仿真模仿等方面的作业。因为五轴加工时商品的复杂性和刀具轴操控的灵敏性和多样性，致使五坐标联动加工编程的难度和复杂性较大。通常CAM渠道都供给五轴铣削数控编程功用，其首要包含（A）旋转四轴：多用于带旋转作业台或配备绕X、Y轴的旋转台的的四轴加工；如MACH1600位Z轴旋转的作业台主轴可立卧变换，可对外圆上的槽或型腔进行加工；（B）五轴底刃铣削：用于铣刀的底刃对空间曲面进行加工，避免传统球头刀的加工，此刻需求对刀轴矢量进行合理的操控设计；（C）侧刃五轴：使用铣刀的侧刃对空间的曲面进行加工，避免球头刀的R切削，能大幅度进步曲面粗精加工的效率；（D）五轴顺序铣削与五面体加工：多用于铣削工步内容对比多的多面体加工，如立卧变换五面体加工中间可一次加工商品上的五个面或表里腔的场合，多用于工序的复合化加工；（E）曲线五轴：对空间的曲面曲线进行五轴曲线加工；（F）五轴钻孔：对空间的孔进行钻孔加工，多用于孔的方位不再三个基准平面上对比特殊的场合，如圆锥面上的孔或商品上孔位的轴线方向改变的场合。
         
      空间曲面五轴加工触及的内容对比多，尤其是五轴加工时更显着。进行五轴加工时触及加工导动曲面、干涉面、轨道限制区域、进退刀及刀轴矢量操控等要害技能。四轴五轴加工的根底是了解刀具轴的矢量改变。四轴五轴加工的要害技能之一是刀具轴的矢量（刀具轴的轴线矢量）在空间是如何发生改变的，而刀具轴的矢量改变是经过摇摆作业台或主轴的摇摆来实现的。关于矢量不发生改变的固定轴铣削场合，通常用三轴铣削即可加工出商品，五轴加工要害即是经过操控刀具轴矢量在空间方位的不断改变或使刀具轴的矢量与机床原始坐标系构成空间某个角度，使用铣刀的侧刃或底刃切削加工来完结。刀具轴的矢量改变操控通常有固定矢量、曲面法线、固定点、直线导动、直纹面导动、刀具轨道投影、点位与任意矢量连续插补等方法。
        
         
      典型CAM渠道在对某变锥度零件数控铣削加工编程时，各渠道环境下的刀具轨道示意图如下图4～7所示。从图中可以看出，现有的CAM渠道通常能满意该商品五坐标铣削加工编程的需求。可是从用户的使用经历上讲，UnigraphicsNX渠道在刀具轴矢量操控方面体现得更加灵敏，尤其是其供给的插补刀具轴矢量操控和顺序铣削编程功用可以使得用户很轻松得完结所期望的五坐标联动铣削刀具轨道目标。

 

 

      三、后处置程序开发方式
         
      五坐标数控铣削加工编程的后处置程序开发的首要内容包含：①算法处置：首要关于多坐标加工时的坐标变换、跨象限处置、进给速度操控。②数控体系操控指令的输出：首要包含机床品种及机床装备、机床的定位、插补、主轴、进给、暂停、冷却、刀具补偿、固定循环、程序头尾输出等方面的操控。③格局变换：数据类型变换与圆整、字符串处置等：首要关于数控体系的输出格局如单位、输出地址字符等方面的操控。
         
      五轴数控机床的装备方式多样，典型装备有绕X轴和Y轴旋转的两个摇摆作业台，其二为主轴绕X轴或Y轴摇摆，另外的作业台则相应绕Y轴或X轴摇摆来构造空间的五轴联动加工。关于主轴不摇摆的五轴数控机床，其摇摆轴存在主次依靠联系，即主摇摆轴（Primary
      Table）的运动影响次摇摆轴（Secondary
      Table）的空间方位，而次摇摆轴的运动则不影响主摇摆轴的空间方位状况。用于对典型的五轴机床运动方法进行装备，可对作业台双摇摆、主轴头双摇摆、主轴摇摆及作业台摇摆、作业台复合摇摆（反转）、主轴复合摇摆（反转）等典型五轴机床进行设置。主轴反转或摇摆对应于相应机床，其所处于主动轴或从动轴的方式。在断定机床运动类型今后，其旋转轴矢量平面和旋转中间等设置是非常重要的，：用于设置主动轴及次动旋转轴矢量方向，设置主轴或作业台复合摇摆轴矢量方向。旋转轴中间、偏心设置及刀具轴输出设置。如下所示为在Mastercam渠道下的五轴机床类型设置。
      #Machine rotary routine settings
      mtype       : 0     #Machine type (Define base and rotation plane below)
                          #0 = Table/Table
                          #1 = Tilt Head/Table
                          #2 = Head/Head
                          #3 = Nutator Table/Table
                          #4 = Nutator Tilt Head/Table
                          #5 = Nutator Head/Head
      head_is_sec : 1     #Set with mtype 1 and 4 to indicate head is on
      secondary
          现有的CAM渠道供给的刀具途径的文件包含标准的可编译文件（如APT文件）和二进制文件. CATIA, UGNX,
      Surfcam,PROE等CAM都撑持这两种格局,
      MasterCam的NCI则是另外的文字格局档案.后处置则各家大多有各自的后处置。典型CAM渠道的后处置用户界面如下图8所示。除Mastercam选用文本方法以外，大多数CAM渠道都供给自个的后处置用户界面，操作设置对比便利，尤其是可用于多CAM渠道和异构数控体系，如Imspost后处置包可撑持简直一切的通用CAM渠道和流行的数控体系。后处置程序的开发修正方式各不相同，其UnigraphicsNX
      选用UGPostBuilder，选用根据TCL言语的二次开发功用完结用户开发；Mastercam供给根据GENERIC
      FANUC体系通用五轴铣削后处置文件，用户需根据详细机床对其进行修正修正，达到最终的使用需求。其间 CimatronE、
      Catia可选用ImsPost进行后处置开发；Spost/Gpost则选用宏程序方法用于Surfcam 、Pro/Engineer 渠道。

      四、机床加工仿真模仿接口
         
      美国CGTech的商品VERICUT，它可用来在编程期间校验加工程序的准确性，可以让编程人员对NC加工环境进行仿真。使用VERICUT，可对包含工装夹具在内的整个机床建模，它的易修正的操控程序库使得NC程序在仿真环境中的运转，彻底模仿了在机床上的运转。一些CAM体系自身具有校验功用，内部校验查看的是内部的CAD/CAM数据，它们在上机床执行前往往已被变换屡次了。外部校验体系则不仅能查看内部CAM文件，还可以校验G代码。NC校验软件可以校验不一样CAM体系生成的程序，用相同的手法校验一切的NC程序，使编程人员可以对所用的各种CAM体系得到安稳的可靠的成果。NC校验软件可以削减甚至省略在机床进步行人工的修正，这不仅节约了编程时间，更能使机床被解放出来彻底用于加工商品。校验程序还可使返工、加工出废品和损坏加工刀具的可能性降到最低。
         
      Vericut供给了许多功用，其间有对毛坯尺度、方位和方位的彻底图形显现，可模仿2~5轴联动数控加工。现有的CAM渠道都供给与Vericut的嵌入式接口或变换功用。如下图所示分别为UGNX、CATIA、Mastercam等渠道与Vericut之间的变换设置，且它们可直接与Vericut进行嵌入式连接仿真，如Pro/Engineer、UGNX、CATIA、Mastercam渠道等。其间UGII/Vericut
      切削仿真模块是集成在UGII软件中的第三方模块，它选用人机交互方法模仿、查验和显现NC加工程序，是一种便利的验证数控程序的方法。因为省去了试切样件，可节约机床调试时间，削减刀具磨损和机床整理作业。经过界说被切零件的毛坯形状，调用NC刀位文件数据，就可查验由NC生成的刀具途径的正确性。UGII/Vericut可以显现出加工后并上色的零件模型，用户可以简单的查看出不正确的加工状况。如图9为UGNX、CATIA、Mastercam与Vericut的数据变换接口设置，图10为根据Vericut环境的机床加工仿真模仿，能协助用户大幅度进步五坐标加工编程的效率和质量。

      五、小结
         
      典型CAM渠道用于数控铣削加工编程时，各渠道的根本功用都差不多。在细节操控上，UG更灵敏，关于高速切削加工，应选用螺旋铣削加工，或者是在转角处装备圆弧过渡
      都在必定程度上撑持高速加工；在撑持变速切削的功用上，高速加工转角处的降速处置上，UG和CiamtronE相对好一些，CimatronE撑持变速切削，Mastercam只要一次降速功用；在根部清根上的处置，UG和CiamtronE相对好一些，可实现屡次清根；五轴铣削刀具轴矢量操控方法上，UGNX非常灵敏，其它渠道根本都能满意使用需求，首要依靠于用户的灵敏使用开发上；后处置程序开发上UGII/PostBuilder灵敏，Mastercam选用文本方式，而CimatronE与Catia均可选用撑持异构数控体系与CAM渠道数控程序变换的Imspost进行后处置，Surfcam与Proe可选用同一后处置NCpost或Gpost；与Vericut软件之间的接口联系，仿真加工上，各渠道均可连接；参数化驱动方面UGNX、Catia、Pro/Engineer等均撑持参数化刀具轨道修正修正，相对其数控编程模板与参数化功用更强大一些，更多数控编程应用可查看冬庆数控中走丝线切割。