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自动编程概述与种类


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? 自动编程概述

? 自动编程的种类
? CAXA制造工程师简介

? Mastercam简介

自动编程概述
自动编程是一个使用计算机辅助编制数控加工程序的过 程。编程人员根据零件的设计要求和现有工艺,利用自动 编程软件生成刀位数据文件,再进行后置处理,生成加工 程序,通过通讯

接口或程序纸带,键盘, 软盘等介质,将加工程序输出至数控机床执行加工。
零件图 自动编程软件 工夹具手册 编程员 加工程序单 计算机 工夹具清单 介质/接口 工件准备 数控机床 工夹具

自动编程流程图

自动编程的种类
自动编程系统大体上可以分为两类: 1. 程序语言系统 以美国的APT语言为代表,通过规定的数控语言描 述机床在加工中的各种运动信息和加工信息,经过编译 程序处理后,得到特定机床数控系统的NC程序。 2. 图形交互式系统 以人机对话的方式,对输入图形进行定义处理,生 成刀具路径,形成刀位数据文件,经后置处理转换成适 合于特定机床数控系统的加工程序,进行零件加工。这 是一种CAD与CAM高度结合的自动编程系统。

铣零件的APT源程序
PARTNO/ADAPT EXAMPLE $ $ PART GEOMETRY DEFINITIONS C1=CIRCLE/10,60,12.5 C2=CIRCLE/40,-20,14.5 C4=CIRCLE/0,0,25 C3=CIRCLE/TANTO,OUT,C4,OUT,C2, YSMALL,RADIUS,12.5 L1=LINE/XSMALL,TANTO,C4,ATANGL,90 L2=LINE/-25,72.5,10,72.5 L3=LINE/RIGHT,TANTO,C2,RIGHT,TANTO,C1 $ $ DEFINE CUTTER AND TOLERANCES CUTTER/10 INTOL/0.005 OUTTOL/0.001 $ $ DEFINE DATUME AND MACHINING FROM/0,0,30 GODLTA/-50,0,0 PSIS/(PLANE/0,0,1,-2) GO/PAST,L2 TLLFT,GORGT/L2 GOFWD/C1 GOFWD/L3 GOFWD/C2,TANTO,C3 GOFWD/C3,TANTO,C4 GOFWD/C4 GOFWD/L1,PAST,L2 GODLTA/0,0,32 GOTO/0,0,30 CLPRNT NOPOST FINI (共30行)

图形交互系统生成的程序
% O0001 (PROGRAM NAME - APT) (DATE=DD-MM-YY - 08-06-02 TIME=HH:MM - 11:49) N1G21 N2G0G17G40G49G80G90 (10. FLAT ENDMILL TOOL - 1 DIA. OFF. - 1 LEN. - 1 DIA. - 10.) N3T1M6 N4G0G90G54X-30.Y0.A0.S988M3 N5G43H1Z35. N6Z10. N7G1Z-5.F180. N8Y72.5F200. N9G2X-25.Y77.5R5. N10G1X10. N11G2X26.237Y66.527R17.5 N12G1X58.093Y-12.728 N13G2X23.151Y-29.816R19.5 N14G3X13.336Y-26.873R7.5 N15G2X-30.Y0.R30. N16G0Z35. N17M5 N18G91G28Z0. N19G28X0.Y0.A0. N20M30 %

CAXA制造工程师简介
CAXA制造工程师是北京北航海尔软 件公司开发的基于PC平台的CAD/CAM 软件。

CAXA制造工程师窗口界面

窗口界面说明

Mastercam简介
Mastercam是美国CNC Software Inc.开发的基于PC平 台的CAD/CAM套装软件。 ☆对硬件要求不高,操作灵活,易学易用,使企业很快 见到效益。 ★刀具路径的全相关性。 ☆使用计算机常用通讯端口, ★与数控机床直接通信,减 少程序输入的工作量。

工作流程
? 第一步:按图纸或设计要求,在电脑上建立Mastercam电子

模型,该模型可以由线架、曲面或实体组成,即 Mastercam的CAD部分。该部分存档后生成以MC8为后缀 名的图形文件,如T1.mc8。 ? 第二步:为CAD模型铺设加工刀路,生成过渡文件。该过 渡文件是以nci为后缀名的刀尖轨迹文本文件,如T1.nci。 ? 第三步:通过后处理,将刀路文件自动变为符合ISO或EIA 标准的G/M代码文件。该文件是以NC为后缀名的文本文件, 如T1.nc。 ? 第二步和第三步加在一起就是Mastercam的CAM部分。

Mastercam窗口界面
Mastercam 8 的界面为窗口形式,主要分为绘图区、 主菜单区、辅助菜单区、提示区以及工具栏。 主菜单的功能是进行图形绘制和自动编程。辅助菜 单的功能是建立工作坐标系,选择观察图形的方法,设置 提示区 图素的属性。 提示区是用来提 工具栏 示操作、输入数 主 据和显示参数的, 菜 单 用人机对话方式 区 完成操作。工具 辅 栏在屏幕的最上 助 方,用来快速选 菜 单 择菜单中的功能 区 选项。
提示区 绘图区

菜单类型
?

翻页式 主菜单和子菜单完全覆盖,按层次或顺序分页 ,打开一层菜单就象翻过一页书。 下面是用Mastercam绘制水平线选择功能指令的过程。从Create – Line – Horizontal – Endpoint ,这些功能指令的选择都是在主菜单中翻页一样依次打开。

菜单类型
? 拉出式

从上级菜单的边缘拉出一个个菜单,包括上拉、下拉、 左拉、右拉菜单。下面为Mastercam中的下拉滚动式和左 右拉出式菜单。

菜单类型
? 弹出式

在无菜单的区域中通过某种操作,从无到有地弹出一个 菜单。下面是Mastercam中刀具路径操作管理器的对话 框,其打开方式就是弹出式。

菜单类型
? 增大式

通过拾取上级小菜单延展出增大的下级菜单。 下面是Mastercam 中设置刀具参考点的增大式菜单。通 过选择Ref. Point,出现一个增大的下一级菜单,提供继续 操作。

建模
? 建模是人们在三维客观世界中对事物的认识用计算机描述出

来的过程。 ? 几何建模是通过计算机对物体进行确切定义,赋予一定的数 学描述,再以一定的数据结构形式对所定义的几何物体加以 描述,在计算机内部建立一个物体的模型。建立的模型必须 完整、唯一,包含生成过程的全部信息。 ? 几何建模的信息分为几何信息和拓扑信息。几何信息是指物 体在空间的形状、尺寸及位置的描述;拓扑信息是构成物体 的各个分量的数目及相互间的连接关系。 ? 特征建模是建立在实体建模的基础上,在已有几何信息上附 加诸如形位公差、尺寸公差、表面粗糙度、材料性能等制造 信息。

Mastercam图样模型
按照不同的几何建模技术建立的二维或三维几何 图形分为线框模型,曲面模型和实体模型。 ? 线框模型 线框模型是以点、直线、圆弧和样条曲线 等图素共同描述二维或三维几何图样,构成平 面或立体的框架图形。线框模型的特点是构成 模型的图素没有宽度和厚度,图素之间没有构 成面的关系,几何图形的信息表达不完整,对 几何形状的判断产生多义性,观察起来不能准 确识别实体的真实形状。大多数三维线框模型 还不具备自动消隐功能,不能把看不见的图素 图素是构成几何 隐藏起来。 图形的基本元素

曲面模型
?

曲面模型是一种具有长度 和宽度,但没有厚度的图素, 以网状的方式形象地表现物体 的外形。经过着色处理,可具 有相当的真实感。在一定的视 角条件下能够隐藏后面的图素 (通过隐藏指令)。多数曲面 模型是从绘制表示模型的边和 边界的线框对象开始的,在线 框的基础上生成曲面。每个曲 面里包含许多断面(Section) 或缀面(Patches), 由缀面熔 接在一起形成曲面,再由几个 曲面组合形成物体的外形。

实体模型
?

实体模型是一种具有长,宽和 厚度的填充图素,是可以分析其体 积,重心,惯性矩等物理特征的。 经过着色处理,实体可具有相当的 真实感。实体模型不管形状多么复 杂多样,始终由单一实体图素构成, 是被定义成封闭边界的三维几何图 素。三维实体也具有表面,但实体 的表面代表的是三维图素的外部边 界,是由三维实体分解获得,它不 能作为一个独立的图素直接生成。

计算机绘图方法
? 轮廓线法:将描述实体的几何形状特征用线条逐一绘出,由线 ? ? ?

?

条端点坐标来确定线条,不分先后,也没有约束。 参数化法:建立图形与尺寸参数的约束关系,每个可变的尺寸 参数用待标变量表示,通过修改尺寸参数来获得图形。 图元拼合法:将常用的带有某种特定专业含义的图元存储建库, 根据需要t饔猛夹卧丶右云春希钩赏夹巍 尺寸驱动法:先勾画草图,再根据产品结构形状需要,建立草 图的尺寸和形位约束,由系统自动生成图形。 三维实体投影法:直接以三维实体建模,需要以二维图形的方 式输出时,则由系统将三维实体投影到不同平面,得到二维图 形。

交互技术
人机交互的过程可分解为一系列基本操作,每种操作都 是为完成某个特定的交互任务,归纳起来有以下六个方面: ? 定位技术:移动光标到满意的位置,确定坐标值。 ? 定量技术:输入某个数值代表特定量的关系。 ? 定向技术:为坐标系中的图形确定方向。 ? 选择技术:选择命令的方式。 ? 拾取技术:拾取图形对象的方式。 ? 文本技术:确定字符串的内容和长度。 ? 信息反馈形式。 ? 提示和帮助功能。

图素的选择、串联和点输入
在某一种功能指令下当系统提示仅选取一个图素(Entity)时,可将光 标置于被选图素上,点击鼠标左键,图素会呈现一个反白的图素, 说明图素被选中。当系统提示选取多个图素(Entities)时,在主菜单 区会显示一个图素选取菜单,合理地选择一种操作,可以将所有图 素选中。 Unselect 不选择 Solid 实体选择 Chain 串联 Area 面积选择 Window 窗选 Only 仅选一种图素 Polygon 多边形窗选 All 全选 Group 选择群组 Result 选择结果 ? 点输入 绘制直线、圆弧、曲线等图形时需要确定起点、终点、 圆心、节点等点的位置,这些都要靠点的输入菜单中点输 入操作来完成。Mastercam中有十种点输入方式。
?

坐标系
? 无论是二维或三维造型,都要在

坐标系中确定图形的空间位置。 Mastercam中有两种坐标系:原 始坐标系和工作坐标系。原始坐 标系是笛卡儿坐标系,是系统缺 省默认的,遵循笛卡尔右手定则: 拇指,食指,中指相互垂直。拇 指所指方向为X轴正方向,食指所 指方向为Y轴正方向,中指所指方 向为Z轴正方向,三指交点为原点。 系统原点是原始坐标系的原点, 是固定的。

车床坐标系统
? 在Lathe 8中,车床有专用坐标系。主轴的轴线为坐标系的

Z轴,刀具远离工件的方向为Z轴的正方向。坐标系的X轴是 在工件径向的水平面内,垂直于工件旋转轴,刀具远离旋 转轴的方向为X轴的正方向。 ? 从辅助菜单中选择Cplane,进入构图平面菜单的下一页, 选项中会出现车床专用的构图平面,有:1 +XZ,2 -XZ,3 +DZ,4 –DZ,分别表示X坐标的半径和直径输入。当选择 1 +XZ或2 -XZ时,此时输入的X坐标值是半径值;当选择3 +DZ或4 -DZ时,此时输入的X坐标值是直径值。

工作坐标系与构图平面
? 构图平面是二维的图形绘制平面。工作坐标系是根据构图

平面建立的坐标系。 Z工作深度表示当前构图平面与Z0构 图平面的相对距离,正负取值根据工作坐标系Z轴方向来确 定。Z0构图平面是通过系统原点的构图平面。
构图平面

Z工作深度
工作坐标系 原始坐标系

建立构图平面和工作坐标系
? 建立构图平面、工作坐标系和Z工作深度的操作是进行三维

设计的关键技术。构图平面、工作坐标系的建立以及Z工作 深度的设定是通过辅助菜单中的Cplane、Z:来完成。 ? 系统将缺省的构图平面依次编为1~8个视图号,八种缺省视 图分别为: ①Top 俯视图 ⑤Right Side 右视图
②Front ③Back 正视图 后视图 ⑥Left Side ⑦Isometric 左视图 等轴侧视图

④Bottom 仰视图 ⑧Axonometric 轴向视图 系统还可以利用图素、旋转、垂线等方法建立构图平面,另外,系 统可直接在三维空间构图。

三维绘图过程示例
? 以下是设置不同构图平面和Z工作深度绘制三维线框模型

的过程。

Cplane:T, Z=0

Cplane:S, Z=0

Cplane:F, Z= -2

Cplane:F, Z=0

Cplane:9, Z=0

Cplane:3D, Z=0

观察图形
Mastercam为观察几何图形提供了图形视 角Gview和图形视区Viewports两种方式。 这也是区分图形是二维还是三维的直观方 法。 ? Gview 图形视角:图形视角是显示观察 图形的视角方向。 ? Viewports 图形视区:图形视区是系统将 绘图区划分为不同的区域,以不同的视角 来同时观察和处理三维模型。
?

Mastercam编程设计流程
? 选择加工方法 ? 工序图形输入

? 选择功能菜单
? 选取几何图素 ? 设置参数

? 自动生成刀具路径
? 模拟仿真 ? 检查修改优化路径 ? 后置处理 ? 输出程序

铣削刀具路径
? Mastercam Mill 8 提供的刀具路径功能有:

Contour 外形轮廓铣削 Drill 钻削 Pocket 挖槽内腔铣削 Face 端面铣削 Surface Rough/Finish 曲面粗/精加工 Addition Tool paths 附加刀具路径 Wire frame 线框模型刀具路径 Multi axis 多轴(三至五轴)加工

车削刀具路径
? Mastercam Lathe 8 提供的刀具路径功能有:

1.Quick 简捷式 2.Rough/Finish 车外圆 3.Face 车端面 4.Thread 车螺纹 5.Groove 切槽 6.Cutoff 切断 7.Drill 钻孔,攻丝,铰孔,镗孔 8.C-axis C轴加工 9.Mill 铣削加工 10.Canned 固定循环

线切割刀具路径
? Mastercam Wire 8 提供的刀具路径有四种:

1.Contour 轮廓切割 2.Canned 固定式切割 3.No core 内腔切割 4.4-axis 四轴切割

实例演示


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