1、2.5 自动编程,方法： 计算机辅助语言 CAD/CAM软件 优点： 由计算机完成，复杂零件，时间短 减少出错机会 离线编程,自动编程是使用计算机辅助编制数控机床零件加工程序的过程或方法。编程人员根据零件设计要求和现有工艺，使用自动编程软件生成刀位数据文件CLF，再进行后置处理，生成加工程序，然后通过磁盘或通讯接口输入数控机床。自动编程的特点 编程工作效率高，可解决手工编程无法解决的许多复杂形状零件的编程难题。由于计算机自动编程代替程序编制人员完成了繁琐的数值计算，可提高编程效率几十倍乃至上百倍。自动编程时，数学处理、编写程序、检验程序等工作是由计算机自动完成的，由于计算机可自动绘制出刀具中心
2、运动轨迹，使编程人员可及时检查程序是否正确，需要时可及时修改，以获得正确的程序。,一、自动编程的概念,二、自动编程方式的分类,1. 语言自动编程APT（Automatically Programmed Tool）语言是一种对工件、刀具的几何形状及刀具相对于工件的运动进行定义时所用的一种接近英语的符号语言。例如：CUTTER/10 刀具直径10mmLN1=LINE/20，20，20，70 CIR=CIRCLE/10，0，50，50，100 FROM/SETPT 从点SETPT开始运动 FEDRAT/200 进给速度200mm/minGOTO/PT1 刀具运动到点PT1的位置,4,数控语言自动编程
3、系统一般处理流程,从流程图中可以看出，数控语言自动编程系统主要由零件源程序和编译软件组成。,编程人员直接输入各种图形要素，建立加工对象的几何模型，然后在模型上进行工艺规划、选择刀具、确定切削用量及走刀方式，然后由计算机自动完成机床刀具运动轨迹数据的计算、加工程序的编制和控制介质的制备(或加工程序的输入)等工作。此外，自动编程系统还能对生成的程序进行检查与模拟仿真。不需要使用数控语言（APT源程序）；具有形象、直观、高效等优点。目前很多CAD/CAM软件都是这种方式。,图形自动编程,交互式图形自动编程软件已成为国内外流行的CAD/CAM软件普遍采用的数控编程方法，图形自动编程系统实现了从图样模型
4、数控编程加工的一体化，它分为三个主要处理过程： 零件几何造型，生成刀具路径文件，模拟仿真,三.图形自动编程的工作原理,有三种方法获取和建立零件几何模型： 利用软件本身提供的CAD设计模块； 将其他CAD/CAM系统生成的图形，通过标准图形转换接口(如STEP、DXF、IGES、DWG、PRT等)，转换成本软件系统的图形格式； 利用三坐标测量机数据或三维多层扫描数据。,1. 零件几何造型, 根据CAM软件要求，确定加工类型(如轮廓、点位、挖槽或曲面加工等)； 用光标选择加工部位，选择走刀路线或切削方式； 选取或输入刀具类型、刀号、刀具直径、刀具补偿号、加工余量、进给速度、主轴转速、退刀安全高度、
5、粗(精)切削次数及余量、刀具半径长度补偿状况、进退刀延伸线等加工所需的全部工艺切削参数； 自动编程系统根据零件几何模型和工艺参数，生成刀具运动轨迹数据，即刀位文件。 注意：刀位文件是中性文件，与数控系统和数控机床无关!,2. 生成刀具路径,后置处理的目的是将刀位文件生成针对某一特定数控装置的加工程序。 不同数控装置的指令格式不尽相同，因此自动编程系统需提供针对不同数控装置的专用或通用后置处理文件； 早期的后置处理文件不开放，用户无法修改；目前大多数CAD/CAM软件提供开放式的通用后置处理文件；,3. 后置处理,模拟显示刀具运动的加工轨迹，可以直观地检查编程过程中可能出现的错误。,4. 模拟仿
6、真,基于CAD/CAM软件的数控自动编程的基本步骤如下图所示：,四.自动编程的基本步骤(与手工编程相比较),11,与手工编程一样，加工零件及其工艺分析是数控编程的基础。目前这项工作主要还需人工来做，随着CAPP技术的发展，将逐渐由CAPP或借助CAPP来完成。主要任务有：,1. 加工零件及其工艺分析, 零件几何尺寸、公差及精度要求的核准； 确定加工方法、工夹量具及刀具； 确定编程原点及编程坐标系； 确定走刀路线及工艺参数；,与前述相同，有三种方法获取和建立零件几何模型： 利用软件本身提供的CAD设计模块； 将其他CAD/CAM系统生成的图形，通过标准图形转换接口(如STEP、DXF、IGES、
7、PRT等)，转换成本软件系统的图形格式； 利用三坐标测量机数据或三维多层扫描数据。,2. 加工部位造型,将工艺分析中的工艺参数输入到自动编程系统中，常见的工艺参数有：,3. 工艺参数输入, 刀具类型、尺寸与材料； 切削用量，如主轴转速、进给速度、切削深度及加工余量等； 毛坯信息，如尺寸、材料等； 其他信息，如安全平面、线性逼近误差、刀具轨迹间的残留高度、进退刀方式、走刀方式、冷却方式等。,自动编程系统将根据几何信息与工艺信息，自动完成基点和节点计算，并对数据进行编排，形成刀位数据；刀位轨迹生成后，自动编程系统将刀具轨迹显示出来，如果有不合适的地方，可在人工交互方式下对刀具轨迹进行编辑与修改。,
8、4. 刀具轨迹生成与编辑,自动编程系统提供验证与仿真模块，可以检查刀具轨迹的正确性与合理性。验证模块指通过模拟加工过程来检验加工中是否过切，刀具与约束面是否发生干涉与碰撞等；仿真模块是将加工过程中的零件模型、机床模型、夹具模型及刀具模型用图形动态显示出来，基本具有试切加工的效果。,5. 刀具轨迹的验证与仿真,将刀位数据文件转换为数控装置能接受的数控加工程序。,6. 后置处理, 将加工程序利用打印机打印清单，供人工阅读； 将加工程序存入存储介质，包括磁盘、光盘和U盘等，用于保存或转移到数控机床上使用； 通过标准通信接口，将加工程序直接送给数控装置；,7. 加工程序输出,五.国内外典型的CAM软件
9、简介,1. Pro/Engineer软件,Pro/ENGINEER是美国PTC(Parametric Technology Corporation)公司推出的CAD/CAM/CAE系统软件，是目前专业设计人员广泛使用的软件之一。,Pro/ENGINEER被广泛地应用于机械、电子、工业造型、航空航天与家电等领域。它集零件设计、装配、工程图、钣金设计、模具设计、NC加工、造型设计、逆向工程、运动模拟以及有限元分析等功能于一体，涵盖了产品设计制造的全过程，功能强大，逐渐成为了业界新标准。, 单一数据库，使得整个设计过程中任何一处改动，可以反应在整个设计制造的相关环节上；,Pro/E的产品造型功能具有
10、以下特性：,(1). Pro/Engineer软件的三维造型功能, 特征功能和参数化设计，Pro/E软件就是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统。,几何造型过程,(2). Pro/Engineer软件的CAM功能,建立数控加工模型 创建操作 定义机床 创建夹具 创建坐标系 创建数控加工轨迹 创建退刀面 其它（材料去除，刀位数据文件以及后置处理等）,UG： Unigraphics 是美国Unigraphics Solution公司开发的一套集CAD、CAM、CAE功能于一体的三维参数化软件，现被西门子公司收购，是当今最先进的计算机辅助设计、分析和制造的软件，用于航空、航天、汽车、轮船、通用
11、机械和电子等工业领域。UG软件在CAM领域处于领先的地位，产生于美国麦道飞机公司，是飞机零件数控加工首选编程工具。,2. UG,3. CATIA,Catia是法国达索（Dassault）公司推出的产品，法制幻影系列战斗机、波音737、777的开发设计均采用Catia。 CATIA据有强大的曲面造型功能，在所有的CAD三维软件位居前列，广泛应用于国内的航空航天企业、研究所，以逐步取代UG成为复杂型面设计的首选。CATIA具有较强的编程能力，可满足复杂零件的数控加工要求。,4. MasterCAM,Mastercam是美国CNC软件公司开发的CAD/CAM一体化软件。它集二维绘图，三维实体，曲面设
12、计，数控编程，刀具路径模拟等功能于一身，对系统运行环境要求较低。MasterCam 具有较强的曲面粗加工及曲面精加工的功能，曲面精加工有多种选择方式，可以满足复杂零件的曲面加工要求，同时具备多轴加工功能。由于价格低廉，性能优越，成为国内民用行业数控编程软件的首选。,5. CAXA,CAXA制造工程师是北京北航海尔软件有限公司推出一款全国量产的CADCAM产品，为国产CADCAM软件在国内CAM市场中占据了一席之地。作为我国制造业信息化领域自主知识产权软件优秀代表和知名品牌，CAXA已经成为我国CAD/CAM业界的领导者和主要供应商。CAXA制造工程师是一款面向二至五,轴数控铣床与加工中心、具有
13、良好工艺性能的铣削/钻削数控加工编程软件。该软件性能优越，价格适中，在国内市场颇受欢迎。,6、典型系统应用举例,拟合生成曲线,蒙面生成实体模型,加工如图所示的汽轮机叶片,加工零件设置,选择加工参数,生成加工轨迹,加工仿真,生成G代码,后处理设置,六、自动编程系统的发展趋势,1. 从系统结构来看，将趋于模块化。根据用户不同，选择不同模块组成专用系统，使效率更高，实用性更强，从而解决大而全与小而专的矛盾。 2. 从加工角度来看，系统中工艺处理能力将逐步得到加强，使自动编程从仅仅代替人进行数学计算与编写程序单扩展到数控程序编制的全过程。 3. 从系统输入角度看，将逐步由面向点、线、面等几何要素发展到
14、面向面、孔、槽等工程要素。系统造型将更加丰富、算法更先进、理论更完善、误差更小。 4. 系统的集成化：CAM应与CAD（计算机辅助设计）、CAPP（计算机辅助工艺过程设计）、CAT（计算机辅助检测）一体化，使产品从设计到制造全过程更系统、更科学。,5. 系统的智能化与自动化：随着人工智能等技术的引进，使自动编程系统具有一定的智能，从而使人工参与更少，系统自动化进一步提高。 6. 系统的网络化：数控自动编程系统能随时与设计系统、工艺系统相沟通，能通过系统中的通讯软件及DNC软件将生成的加工程序传送给机床。 7. 系统的并行化：可实现一定程度的并行化，即在零件设计过程中就考虑工艺与加工问题，从而提高效率，缩短生产周期。 8. 系统的虚拟化：逐步引入虚拟现实技术，使动态仿真更加真实可靠，从而不必进行任何实际加工，就可以对零件的设计、工艺、编程进行评估。,思考题,非圆曲线有哪些逼近方法？,
