1、CATIA CAM 模块基础（铣削部分）江南大学机械工程学院先进制造技术研究室CATIA CAM 模块基础（铣削部分）加工（Machining ）模块是对设计 的产品进行数控加工的一个处理平台。 该平台可以快速的将设计的产品生成 CNC 程序，并通过验证，确认程序无误后输入机床对零件毛坯进行加工，得到最终的零件。加工（Machining ）模块提供用 户专用于基本加工操作的 NC 编程功能的输入，可以将有关零件、几何、毛坯、夹具、机床等参数信息结合起来，为公司的机械加工提供详尽的描述。进入 CATIA数控加工模块可以有三种方式： 选择菜单【Start】【Machining】，出现菜单如图 1
2、所示。出现 Lathe Machining（车削模块），Prismatic Machining（铣削加工）， Surface Machining（曲面加工），Advanced Machining（高级加工），NC Manufacturing Review（NC 加工审查），STL Rapid Prototyping（STL 快速成型），选择其中任何一个菜单，即可以进入相应的模块。图 1 从 Start 菜单下进入加工模 块 选择菜单 【File】【Open】或【New】，在随后弹出的图 2 所示对话框中选择 Process 文件类型， 进入数控加工模 块，此模 块进入的是默认 的 2.5 轴铣
3、削加工模块。 这个模块包括了CATIA CAM 模块基础（铣削部分）江南大学机械工程学院先进制造技术研究室平面铣削、型腔铣削、轮廓铣削、点位加工等数控加工功能。图 2 从 File 菜单下进入数控加工模块 单击 Workbench 图标，弹出图 3 所示【Welcome to CATIA V5】对话框， 选择其中Prismatic Machining 图标，进入铣削加工模块。图 3 【Welcome to CATIA V5】对话框用户可以通过自定义的方式，选择若干常用的功能模块，可以比较方便地进行模块之间的切换，自定义模块的方法如下：选择菜单【Tools】【Customize】命令， 弹出对话
4、框如 图 4 所示。CATIA CAM 模块基础（铣削部分）江南大学机械工程学院先进制造技术研究室图 4 Customize 对话 框选择 Start Menu 选项卡。在左 侧的 Available 列表框中，选择需要添加的模块，单击按钮将模块加入 Favorites 列表框中，在 Favorites 列表框中出现的所有模块都将在图 3中出现。如果要将 Favorites 列表框中出现的模块删除，则选中 Favorites 列表框中的模块名称，单击 按钮 ，将所 选择的模 块从图 3 所示的对话框中移除。注：也可以对常用的模块设置快捷方式，在图 4 所示对话框中，在 Favorites 列表
5、框中选择模块名称，在 Accelerator 文本框中定义所需要的快捷键。数控加工基本操作工作环境以车削加工为例，设计一个车削零件， 进入 Lathe Machining，如 图 5 所示。 在零件上出现一个坐标系，这个坐标系就是 CNC 程序生成的工件坐标系，可以根据需要来设定其坐标原点及坐标轴方向。 左侧树形结构上，出现 三个子级菜单， Process List，Product List，Resource List，将加工工艺进程、加工产品、加工资源（刀具、机床等）以 树 形结构列表。 Process 可以拥有多个 CNC 加工程序段，同一台机床上的不同工序步骤都将集成在CATIA CAM
6、 模块基础（铣削部分）江南大学机械工程学院先进制造技术研究室Part Operation.1 上，可以插入不同的程序单。 选择 Manufacturing Program.1，点 击图标 ，将在 Manufacturing Program.1 后插入Manufacturing Program.2，用以生成不同的程序单。如图 6。 选择 Part Operation.1，点击图标 ，将在 Part Operation.1 后插入 Part Operation.2，用以对不同的加工机床生成程序单。如图 7。图 5 数控加工工作环境图 6 插入多个程序单CATIA CAM 模块基础（铣削部分）江南大
7、学机械工程学院先进制造技术研究室图 7 插入不同的加工机床文件管理选择 Tools Options Machining General.出现对话框如图 8。选择 Create a CATPart to store geometry 选项。任意设计一个零件，打开。进入 Prismatic Machining（铣削加工）模块。可以发现在树形目录下的 Product list 项下有两个 CATIA Part 文件，一个为设计的 Part文件，另外一个为存储在零件操作过程中所定义的几何信息。图 8CATIA CAM 模块基础（铣削部分）江南大学机械工程学院先进制造技术研究室一个 CATIA 的加工过
8、程可以有一个或多个 Part 或 Product 文件，我们可以通过 Edit Links 按钮来查看其关系。可以在 对话框中出现的零部件 进行加载、替换文件，如图 9 所示。图 9零件操作定义在 PPR 树形目 录上双击 Part Operation.1，出现 Part Operation 对话框，如图 10 所示。图 10Name：定义零件操作名称，默认名称为 Part Operation.1，可以进行修改。Comments：定义此零件操作的描述内容，如对此零件操作的一些简单介绍。：机床定义，点击后出现对话框如图 11 所示。具体设置方式参见机床 定义CATIA CAM 模块基础（铣削部分
9、）江南大学机械工程学院先进制造技术研究室：加工坐标系定义，单击后出现对话框如图 12 所示。：零件或产品定义，与零件操作相关联的零件或者产品，单击后出现对话框如图 13 所示。选择你所需要加工的零件或者产品，打开。图 11 图 12图 13Geometry 选项 卡：选择零件（加工完成后的目标零件）CATIA CAM 模块基础（铣削部分）江南大学机械工程学院先进制造技术研究室：选择零件毛坯：选择夹具：选择安全平面机床定义在零件操作对话框（图 10）中单击 图标，出现图 11 所示对话框。通过机床选项图标选择所需要的机床 。分别为 3-axis machine（3 轴铣床） ，3-axis ma
10、chine with rotary table（带转动工作台的三轴铣床），5-axis machine（五轴机床） ，horizontal lathe machine（卧式车床） ，vertical lathe machine（立式车床） ，multi-slide lathe machine（多滑块车床） 。也可以单击 按钮选择一些常用机床，如 3-axis machine with 2 rotary axes on table（三个移动轴带两个工作台转动轴的机床） ，3-axis machine with 1 rotary axis on head（三个移动轴带一个立柱转动轴的机床） ，3-
11、axis machine with 2 rotary axes on head（三个移动轴带两个立柱转动轴的机床）等等。这些机床 CATIA 已经建立其模型，用户只要从调用即可，其目标路径为： intel_a startupManufacturingSamplesNCMachineToollibDEVICES。Numerical Control 选项卡NC data type：定义 NC 数据类型，有 APT，Clfile ，NC code 等几种形式。NC data format：定义 NC 数据形式，有刀位点坐标(x,y,z)和刀位点坐标及刀轴矢量(x,y,z,i,j,k)两种形式。Rap
12、id feedrate:定义快速进给量，可调用此数据精确计算加工时间。Axial/radial movement：定义轴向/径向过渡方式Tooling Tab显示刀具参数包括刀具库Spindle Tab显示主轴参数Rotary Table or Rotary Data Tab对于带旋转工作台的三轴机床，此选项卡显示转动工作台参数。对于超过一个旋转轴的工作台或者主轴旋转机床，此选项卡显示旋转坐标轴参数。NC OutputNC 代码输出时的选项，对于大多数的机床来说，定义此机床后就定义了 NV 代码的输出定义。加工程序单打开如图 14 所示零件，进入 Prismatic Machining 工作环
13、境。双击树形目录上的 Manufacturing Program，出现对话框如图 15 所示，可更改程序单名称。CATIA CAM 模块基础（铣削部分）江南大学机械工程学院先进制造技术研究室图 14图 15当一个程序单下面有很多加工操作时（图 16） ，需要调换加工操作的顺序时，可以选择要调换的加工操作，右击点选“Cut” 。在其添加的位置右击点选“P aste”，如图 17图 16 图 17程序进程表打开某加工进程，其树形目录如图 18。右键单击 Part Operation.1 Part Operation.1 Object Process Table ，出现程序进程表如图 19 所示，该
14、进程表包含加工程序和各种操作定义信息。CATIA CAM 模块基础（铣削部分）江南大学机械工程学院先进制造技术研究室图 18图 19在程序进程表中空白位置右击出现菜单如图 20 所示，可以自己选择定制程序进程表中的相关信息CATIA CAM 模块基础（铣削部分）江南大学机械工程学院先进制造技术研究室图 20在程序进程表中可对加工操作进行某些修改。选种序号 7，Pocket 1，右键单击，点选 Selected Objects，出现菜单如图 21 所示，选择其中的某一项，可对加工操作进行修改，比如 Edit Spindle speed，出现对话框如图 22 所示，可以修改其主轴转速。如果想定义全
15、局的参数，比如，所有的，Pocket 都要求主轴转速定义为 300Rad/Min，则可同时选中所有 Pocket 加工操作，右键单击，通过菜单 21，定义主轴转速 300Rad/Min图 22图 21复制操作有零件如图 23 所示，有四个矩形型腔以及四个三角形型腔，如果要对每个特征分别进行凹槽铣削，则费时费力，使用复制操作功能则可以改变这样的情况。图 23先对其中的一个矩形型腔和三角形型腔进行 Pocket 铣削（如图 24） 。选择 Manufacturing Program，右键单击选择 Compute Tool Path，选择 Compute if necessary，单击图标 ，出现
16、COPY Operator 对话框。选择 ，在树形目录上选择 Tool Change.1，则在树形目录上出现 INDEX1，在 Nunber of copies 中输入“3 ”，在 Transformation type 中选择“Translation” ，在 Translation type 中选择“Absolute Coordinates” ，在 Direction 中选择 X 向，在 Distance olong direction 中输入“-100 ”，点击 进行刀具模拟如图 26所示。由此则完成了所有的特征加工。图 24CATIA CAM 模块基础（铣削部分）江南大学机械工程学院先进
17、制造技术研究室图 25图 26Tracut 操作如图 23 所示零件，在对其中的一个矩形型腔和三角形型腔进行 Pocket 铣削后，选择 Manufacturing Program，右键单击选择 Compute Tool Path，选择 Compute if necessary，单击图标 ，出现 TRACUT Operator 对话框，选择图标 ，对话框消失，选择一个要操作的对象（如 pocketing.2） ，对话框再次出现，Transformation type 中选择“Translation” ，在 Translation type 中选择“Absolute Coordinates”。在
18、 Distance along X 中输入“200mm” ，则效果如图 27 所示。CATIA CAM 模块基础（铣削部分）江南大学机械工程学院先进制造技术研究室图 27后置处理后置处理是将所进行的加工操作输出程序的一个步骤，比如有如图 28 所示的一个零件，其所要进行的加工特征只有一个凹槽，当凹槽的操作定义完成后就可以进行程序的后处理工作。图 28在树形目录上选择 Manufacturing Program，单击 Generate NC Code Interactively ，出现Generate NC Output Interactively 对话框，如图 29 所示。CATIA CAM
19、模块基础（铣削部分）江南大学机械工程学院先进制造技术研究室图 29NC data type：有四种格式， APT，CLF ，NC Code，a CATProduct。点击 Execute 就可以输出程序代码。通常使用最多的程序格式为 NC 代码，这里也重点介绍 NC 代码的生成过程。NC 代码生成有三种后置处理方式。选择 Tools Options Machining Output，如图 30，如果output option 被设置为 None，则无法生成 NC 代码，其后的三种后处理方式任选一种，都可以创建 NC 代码，可依据要使用的加工机床灵活选择。在这里，我们选择 IMS-。点击 OK。
20、图 30在图 29 所示的对话框中 NC Code Type 中选择 NC Code，在 One file 后有三种选项，分别表示加工CATIA CAM 模块基础（铣削部分）江南大学机械工程学院先进制造技术研究室程序的输出方式。即所有程序，单个程序和单个操作。如果希望程序输出地址与原有的 Process 文件在同一个地址，则点选 at same location as the CATProcess，也可以另外选择一个新的地址用于存储新生成的NC 文件。在 NC Code 选项卡下，选择你需要的后处理器的名称，这里我们选择 Fanuc0，点击 formatter 出现Option File Fo
21、rmat 对话框，可以进行适合你机床的设置，如图 31 所示。图 31点击 OK 后，回到图 29 对话框，点击 Execute，生成 NC 程序代码，如图 32 所示。图 32创建 NC 文档CATIA CAM 模块基础（铣削部分）江南大学机械工程学院先进制造技术研究室点击 Generate Documentation ，弹出 Process Documentation 对话框，如图 33 所示。选择合适的 Script 格式以及 NC 文档存储位置，单击 OK，生成的 NC 文档如图 34 所示，可以清楚地查看此程序的相关信息，比如刀具、加工时间等等。图 33图 34下面将进行铣削加工的基
22、础学习。对于铣削加工，将分为两个部分来介绍，包括 Prismatic Machining（铣削加工） ，Surface Machining（曲面加工） 。Prismatic Machining（铣削加工）实例 1如图 35 所示的零件，其毛坯为一块板料，如图 36。上表面加工余量 3mm，四周轮廓单边加工余量3mm。零件上表面所需加工特征包括上表面、四周面、斜边槽、深凹槽、各种不同直径的孔、方槽、岛屿、CATIA 文字线条等。在这个实例中将简要的介绍一下 Prismatic Machining 模块能够实现的加工操作，将用到的命令有 Facing icon ，Pocketing icon ，P
23、 rofile Contouring ，Groove Milling icon ，Spot Drilling icon ，Drilling icon ，Thread Milling icon ，Curve Following icon 等等。CATIA CAM 模块基础（铣削部分）江南大学机械工程学院先进制造技术研究室图 35图 36第一步首先，要加工一个零件，就必须知道所要加工的零件与所给毛坯之间关系，有哪些特征是需要加工的，采用什么方式加工等等，有个初步的设想，再制定加工工艺。工艺内容包括特征加工顺序、加工机床、加工刀具、切削参数（主轴转速、进给量、吃刀量） 、走刀路径等等。经过分析毛坯与
24、零件之间的关系，初步定义加工顺序为铣削上表面（粗铣和精铣） 、铣削四周轮廓（粗铣和精铣） 、铣斜边槽、铣深凹槽、铣方槽及岛屿、钻上表面两孔（先钻中心孔，再钻小孔，再慢慢加大钻孔刀具直径，直到与设计尺寸一致） 、阵列孔加工、加工内孔螺纹、铣削 CATIA 文字线条。加工机床、加工刀具、切削参数、走刀路径等详见第二步的各特征加工操作。第二步加工特征 1（铣削上表面）上表面的铣削加工分为两个部分，即粗铣和精铣。CATIA CAM 模块基础（铣削部分）江南大学机械工程学院先进制造技术研究室打开 Sample01.CATProduct 文件，进入 Prismatic Machining（铣削加工）模块，
25、如图 37 所示。图 37定义加工参数双击结构树上 Part Operation.1，出现 Part Operation 对话框。Name：将 Name 后的 Part Operation.1 改为 Sample01：机床定义，点击后出现对话框如图 11 所示。 选择 3-axis Machine.1 铣床。：加工坐标系定义，单击后出现对话框如图 12 所示。单击小红点， 对话框消失，选择如图 38 所示的点，同样，单击坐标系各轴也可以改变 坐标系的坐标轴方向。最后的 设置结构如图 38 所示。Geometry 选项 卡：选择零件（加工完成后的目标零件），单击后， Part Operation
26、 对话框消失，选择结构树上Productlist 的 Part1。：选择零件毛坯。单击后，Part Operation 对话框消失，选择结构树上 Productlist 的 Stock。CATIA CAM 模块基础（铣削部分）江南大学机械工程学院先进制造技术研究室：选择安全平面。单击后，Part Operation 对话框消失，选择毛坯的上表面，在 safe Plane 上右击选择 offest，输入 20mm，这个平面为安全平面，即刀具要换刀或者进行下一个操作的时候会自动提升到 Safe Plane，以保证刀具在移动过程中不要撞到夹具或者工件等，保障加工操作安全。图 38设置完毕后，如图 39 所示CATIA CAM 模块基础（铣削部分）江南大学机械工程学院先进制造技术研究室图 39单击确定，完成操作定义。平面铣削粗加工操作定义（预留 0.2mm 的精加工余量）选择树状目录中的 Manufacturing Program.1，点击 Facing Operations ，出现 Facing.1 对话框。单击几何特征选项卡 ，设置加工特征。如图 40 所示。当橘红色区域变成绿色时，则表明此特征以及选择完毕，如果要更改，则可以在绿色区域右键单击 Remove 之后，再进行其他选择。CATIA CAM 模块基础（铣削部分）江南大学机械工程学院先进制造技术研究室图 40
