數(shù)控編程技術(shù)

3.3.1CAD/CAM技術(shù)

CAD/CAM（計算機(jī)輔助設(shè)計及制造）與PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）是一個現(xiàn)代化制造型企業(yè)計算機(jī)應(yīng)用的主干，它們代表著一個企業(yè)的設(shè)計、制造水平，并與產(chǎn)品的質(zhì)量、成本及生產(chǎn)周期息息相關(guān)。人工設(shè)計、單件生產(chǎn)這種傳統(tǒng)的設(shè)計與制造方式已不能適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的要求。CAD/CAM技術(shù)已成為整個制造行業(yè)當(dāng)前和將來技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。CAD技術(shù)的首要任務(wù)是為產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)對象提供方便、高效的數(shù)字化表示和表現(xiàn)（DigitalRepresentationandPresentation）的工具。數(shù)字化表示是指用數(shù)字形式為計算機(jī)所3.3數(shù)控自動編程技術(shù)創(chuàng)建的設(shè)計對象生成內(nèi)部描述，象二維圖、三維線框、曲面、實(shí)體和特征模型；而數(shù)字化表現(xiàn)是指在計算機(jī)屏幕上生成真實(shí)感圖形、創(chuàng)建虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境進(jìn)行漫游、多通道人機(jī)交互、多媒體技術(shù)等。二維CAD技術(shù)的應(yīng)用，使工程技術(shù)人員甩掉了圖板設(shè)計，實(shí)現(xiàn)了“無紙化”設(shè)計的進(jìn)步；而三維CAD技術(shù)的出現(xiàn)，使得CAD/CAM“一體化”成為可能，從而奠定了“無紙化”制造的技術(shù)基礎(chǔ)。用CAD進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計，可從一定程度上幫助廣大工程技術(shù)人員從繁雜的查手冊、計算中解脫出來。極大地提高設(shè)計效率和準(zhǔn)確性，從而縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)企業(yè)的競爭能力。CAM與CAD密不可分，甚至比CAD顯得更為重要。幾乎每一個現(xiàn)代制造企業(yè)都離不開大量的數(shù)控設(shè)備。隨著對產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，要高效地制造高精度的產(chǎn)品，CAM技術(shù)不可或缺。CAD只有配合數(shù)控加工才能充分顯示其巨大的優(yōu)越性。另一方面，數(shù)控技術(shù)只有依靠CAD系統(tǒng)產(chǎn)生的模型才能充分地發(fā)揮其效率。所以，在實(shí)際應(yīng)用中，二者很自然地緊密結(jié)合在一起，形成CAD/CAM系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中設(shè)計和制造的各個階段可利用公共數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，即通過公共數(shù)據(jù)庫將設(shè)計和制造過程緊密地聯(lián)系為一個整體。數(shù)控自動編程系統(tǒng)利用設(shè)計的結(jié)果和產(chǎn)生的模型，形成數(shù)控加工機(jī)床所需的信息。CAD/CAM大大縮短了產(chǎn)品的制造周期，顯著地提高產(chǎn)品質(zhì)量，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。1．CAD/CAM軟件的技術(shù)特點(diǎn)針對企業(yè)從設(shè)計到制造整個過程的CAD/CAM軟件解決方案，一般都具備以下技術(shù)特點(diǎn)：1）產(chǎn)品制造一攬子解決一個完全集成的計算機(jī)輔助制造系統(tǒng)，包含著從設(shè)計到成品全過程的一攬子解決方案，即CAD/CAE/CAM軟件的高度集成。它能輔助工程師從概念設(shè)計到功能工程分析到制造產(chǎn)品的整個開發(fā)過程，如圖3-38所示。

2）相關(guān)性通過應(yīng)用主模型，使從設(shè)計到制造的所有應(yīng)用環(huán)節(jié)相關(guān)聯(lián)，如圖3-39所示。3）并行協(xié)作通過使用主模型，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM，產(chǎn)品可視化（PV）以及杠桿運(yùn)用Internet技術(shù)，支持?jǐn)U展企業(yè)范圍的并行協(xié)作，如圖3-40。2．CAD/CAM軟件分類CAD/CAM技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，先后走過大型機(jī)、小型機(jī)、工作站、微機(jī)時代，每個時代都有當(dāng)時流行的CAD/CAM軟件。現(xiàn)在，工作站和微機(jī)平臺的CAD/CAM軟件已經(jīng)占據(jù)主導(dǎo)地位，并且出現(xiàn)了一批比較優(yōu)秀、比較流行的商品化軟件。按照三維CAD/CAM軟件的集成度、功能，可將目前流行的CAD/CAM軟件劃分為三類：1）高檔CAD/CAM軟件提供機(jī)械制造全過程的一攬子解決方案，具有高度集成的CAD/CAE/CAM和部分PDM功能集成。高檔CAM軟件的代表有Unigraphics、Pro/Engineer、CATIA、I-DEAS等。這類軟件的特點(diǎn)是：具有優(yōu)越的參數(shù)化設(shè)計、變量化設(shè)計及特征造型技術(shù)與傳統(tǒng)的實(shí)體和曲面造型功能結(jié)合在一起；加工方式完備，計算準(zhǔn)確，實(shí)用性強(qiáng)，可以從簡單的2軸加工到以5軸聯(lián)動方式來加工極為復(fù)雜的工件表面；并可以對數(shù)控加工過程進(jìn)行自動控制和優(yōu)化；同時提供了二次開發(fā)工具允許用戶擴(kuò)展其功能。它們是大、中型企業(yè)的首選CAD/CAM軟件。2）中檔CAD/CAM軟件提供CAD/CAE/CAM和PDM的部分功能。CIMATRON是中檔CAD/CAM軟件的代表，其它還有Mastercam、Surfcam、Solidwork、SolidEdge、CAXA實(shí)體等。這類軟件實(shí)用性強(qiáng)，提供了比較靈活的用戶界面，優(yōu)良的三維造型、工程繪圖，全面的數(shù)控加工，各種通用、專用數(shù)據(jù)接口以及集成化的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。主要應(yīng)用在中小企業(yè)的模具行業(yè)。3）低檔CAD軟件這類軟件僅有二維工程圖設(shè)計能力，無法提供與數(shù)控加工機(jī)床的一體化應(yīng)用。這類軟件主要有AUTOCAD、CAXA等。3．CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展趨勢1)集成化集成化是CAD/CAM技術(shù)發(fā)展的一個最為顯著的趨勢。它是指把CAD、CAE、CAPP、CAM以至PPC（生產(chǎn)計劃與控制）等各種功能不同的軟件有機(jī)地結(jié)合起來，用統(tǒng)一的執(zhí)行控制程序來組織各種信息的提取、交換、共享和處理，保證系統(tǒng)內(nèi)部信息流的暢通并協(xié)調(diào)各個系統(tǒng)有效地運(yùn)行。國內(nèi)外大量的經(jīng)驗(yàn)表明，CAD系統(tǒng)的效益往往不是從其本身，而是通過CAM和PPC系統(tǒng)體現(xiàn)出來；反過來，CAM系統(tǒng)如果沒有CAD系統(tǒng)的支持，花巨資引進(jìn)的設(shè)備往往很難得到有效地利用；PPC系統(tǒng)如果沒有CAD和CAM的支持，既得不到完整、及時和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)作為計劃的依據(jù)，訂出的計劃也較難貫徹執(zhí)行，所謂的生產(chǎn)計劃和控制將得不到實(shí)際效益。因此，人們著手將CAD、CAE、CAPP、CAM和PPC等系統(tǒng)有機(jī)地、統(tǒng)一地集成在一起，從而消除"自動化孤島"，以期取得最佳的效益。

2)網(wǎng)絡(luò)化21世紀(jì)是網(wǎng)絡(luò)化的世紀(jì)，網(wǎng)絡(luò)正在走向全球化，制造業(yè)也將全球化，從獲取需求信息，到產(chǎn)品分析設(shè)計、選購原輔材料和零部件、進(jìn)行加工制造，直至營銷，整個生產(chǎn)過程也將全球化。CAD/CAM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，需要能使設(shè)計人員對產(chǎn)品方案在費(fèi)用、流動時間和功能上并行處理的并行化產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)；能提供產(chǎn)品、進(jìn)程和整個企業(yè)性能仿真、建模和分析技術(shù)的虛擬制造系統(tǒng)；能開發(fā)自動化系統(tǒng)，產(chǎn)生和優(yōu)化工作計劃和車間級控制，支持敏捷制造的制造計劃和控制應(yīng)用系統(tǒng)；對生產(chǎn)過程中物流，能進(jìn)行管理的物料管理應(yīng)用系統(tǒng)等。3)智能化人工智能在CAD中的應(yīng)用主要集中在知識工程的引入，發(fā)展專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)具有邏輯推理和決策判斷能力。它將許多實(shí)例和有關(guān)專業(yè)范圍內(nèi)的經(jīng)驗(yàn)、準(zhǔn)則結(jié)合在一起,給設(shè)計者更全面，更可靠的指導(dǎo)。應(yīng)用這些實(shí)例和啟發(fā)準(zhǔn)則，根據(jù)設(shè)計的目標(biāo)不斷縮小探索的范圍，使問題得到解決。3.3.2常見自動編程軟件簡介自動編程是指編程的大部分或全部工作量都是由計算機(jī)自動完成的一種編程方法。采用自動編程的初衷是解決由于手工編程時計算繁瑣、甚至無法實(shí)現(xiàn)編程的問題而產(chǎn)生的。自動編程技術(shù)源于20世紀(jì)50年代初期。1952年，美國麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)研究室研制出第一臺數(shù)控銑床。為了充分發(fā)揮數(shù)控銑床的加工能力，解決復(fù)雜工件的加工問題，1953年，在美國空軍的資助下，著手研究數(shù)控自動編程問題，并于1955年公布研究成果：即APT（AutomaticallYProgrammedTools）自動編程系統(tǒng)。從而奠定了APT語言自動編程的基礎(chǔ)。隨后，于1958年又開發(fā)出用于平面曲線加工的自動編程APTⅡ；1962年研究成功用于2～5坐標(biāo)立體曲面的自動編程APTⅢ；1970年進(jìn)一步發(fā)展到可用于自由曲面加工的APTⅣ。除了APT這種大而全的系統(tǒng)外，美國還開發(fā)了多種用于小型計算機(jī)的自動編程系統(tǒng)，如ADAPT、AUTOSTOP等。在繼承美國APT的設(shè)計思想的基礎(chǔ)上，世界其它先進(jìn)國家也相繼開發(fā)和研究自己的自動編程系統(tǒng)和語言。如英國開發(fā)的用于點(diǎn)位和連續(xù)控制的2CL；德國研究開發(fā)的EXAPT-Ⅰ（用于點(diǎn)位加工）、EXAPT-Ⅱ（用于車削加工）和EXAPT-Ⅲ（用于銑削加工）三種。此外，還有法國的IFAPT、日本的FAPT、HAPT等為了促進(jìn)數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展，我國在20世紀(jì)70年代相繼開發(fā)出幾個實(shí)用的自動編程系統(tǒng)，如SKC、ZCX等，在生產(chǎn)中得到了一定范圍的應(yīng)用。以上介紹的自動編程系統(tǒng)都是用數(shù)控語言進(jìn)行編程的。這種編程方法直觀性差、編程過程比較復(fù)雜。之所以早期必須用語言的形式來描述幾何圖形信息及加工過程，然后再由計算機(jī)處理成加工程序，這主要是由于當(dāng)時的計算機(jī)的圖形處理能力不強(qiáng)。近年來，由于計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，計算機(jī)的圖形處理功能有了很大的提高。因此，一種可以直接將工件的幾何圖形信息自動轉(zhuǎn)化為數(shù)控加工程序的全新的計算機(jī)自動編程技術(shù)—圖形交互式自動編程方式便應(yīng)運(yùn)而生，這使得自動編程更直觀、更簡便易學(xué)，其功能也更豐富。其具有代表性的自動編程軟件有美國CNCSoftware公司的MASTERCAM自動編程軟件；美國ParametricTechnologYCorporation公司的Pro/Engineer軟件及我國北航海爾軟件公司的機(jī)械制造工程師等自動編程軟件。除了以上以自動編程語言為基礎(chǔ)的自動編程方法和以計算機(jī)繪圖為基礎(chǔ)的圖形交互式自動編程方法以外，隨著計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，功能進(jìn)一步完善和豐富，自動編程技術(shù)將會以更新的姿態(tài)展現(xiàn)在世人面前。其具有發(fā)展前途的新的自動編程技術(shù)將會向以下幾個方面發(fā)展：1）發(fā)展具有完善的工藝處理功能的自動編程系統(tǒng)目前的自動編程系統(tǒng)主要解決了幾何參數(shù)計算問題，從而替代了大量復(fù)雜而繁瑣的手工計算，絕大多數(shù)不具備工藝處理能力。實(shí)際上工藝處理是數(shù)控加工中非常重要的一個方面。現(xiàn)在多由操作者的經(jīng)驗(yàn)確定，結(jié)果往往不是最佳切削狀態(tài)，這直接影響加工效率和加工質(zhì)量。因此，發(fā)展具有完善的工藝處理能力的自動編程系統(tǒng)是十分必要的。2）實(shí)物模型自動編程系統(tǒng)由無尺寸的圖形或?qū)嵨锬Ｐ徒o出工件形狀時，采用測量機(jī)將圖形或?qū)嵨锬Ｐ偷某叽鐪y量出來，并自動生成計算機(jī)能處理的信息，經(jīng)后置處理，形成加工程序，控制數(shù)控機(jī)床加工出與圖形或?qū)嵨锬Ｐ拖嗤墓ぜ?）語音式自動編程系統(tǒng)使用語音識別系統(tǒng)，編程人員既不用編寫程序也不需輸入圖形，只需根據(jù)被加工工件的幾何特征，按計算機(jī)能夠識別的詞匯，用話筒輸入指令，經(jīng)計算機(jī)識別翻譯并經(jīng)后置處理輸出加工程序。3.3.3Pro/Engineer編程方法1．Pro/NC的數(shù)控加工界面Pro/ENGINEER數(shù)控加工主要使用的是Pro/NC模塊。進(jìn)入Pro/NC模塊的方式有兩種：建立一個新的Pro/NC文件和打開已存在的Pro/NC文件。（1）建立新的Pro/NC文件建立新的Pro/NC文件也就是創(chuàng)建Pro/NC制造模型，其操作過程如下：①從Pro/ENGINEER主菜單中，選擇【文件】→【新建】選項(xiàng)，或者單擊相應(yīng)的圖標(biāo)。系統(tǒng)顯示【新建】對話框。②從【新建】對話框中選擇【類型】下的【制造】選項(xiàng)。③通過在【子類型】下選取一個選項(xiàng)按鈕，指定模型類型。圖3-41Pro/NC數(shù)控加工環(huán)境④除非要接受缺省名稱，否則在【名稱】文本框中鍵入新制造模型的名稱。⑤單擊【確定】按鈕。⑥如果選擇了【NC組件】作為子類型，則圖3-41為進(jìn)入Pro/NC后的數(shù)控加工環(huán)境窗口。（2）打開已存在的Pro/NC文件打開已存在的Pro/NC文件，即檢索Pro/NC制造模型，其一般步驟如下：①從Pro/ENGINEER主菜單中，選擇圖3-41Pro/NC數(shù)控加工環(huán)境【文件】→【打開】選項(xiàng)，或者單擊快捷工具圖標(biāo)，系統(tǒng)將顯示瀏覽窗口。②缺省情況下，瀏覽窗口中列出所有文件。要縮小搜索范圍，可從【類型】下拉列表中選擇【制造（*.mfg）】選項(xiàng)進(jìn)行過濾。還可使用【子類型】選項(xiàng)進(jìn)一步細(xì)化過濾條件。③從瀏覽窗口中選取要檢索的模型名稱。單擊【打開】按鈕。④系統(tǒng)顯示制造模型、模型結(jié)構(gòu)樹和【制造】菜單。（3）Pro/NC的數(shù)控加工界面進(jìn)入Pro/NC制造加工模塊后，在計算機(jī)屏幕上會出現(xiàn)如圖3-42所示的工作界面，它主要包括模型窗口、制造菜單、工具條按鈕及模型結(jié)構(gòu)樹等部分組成。在Pro/NC制造模塊中可以設(shè)定各項(xiàng)控制及數(shù)據(jù)顯示，其中有標(biāo)題欄、主菜單欄、工具欄、信息區(qū)、主窗口等。用戶可以在Pro/NC制造模塊中進(jìn)行文件管理、顯示控制、系統(tǒng)設(shè)置及讀取各項(xiàng)信息，以控制正在進(jìn)行的文件操作設(shè)定。在標(biāo)題欄內(nèi)，顯示當(dāng)前的軟件版本、軟件模塊和正在運(yùn)行的文件名稱等?！ぁ痉治觥浚悍治龉δ苓x項(xiàng)，包括文件數(shù)據(jù)的計算及幾何分析功能等。?【信息】：查詢數(shù)據(jù)模型各項(xiàng)信息?！ぁ緫?yīng)用程序】：文件數(shù)據(jù)的相關(guān)應(yīng)用功能，根據(jù)所安裝的模塊而定。?【工具】：各種應(yīng)用工具，如屏幕定制、模型播放等。?【窗口】：窗口的管理，以及各文件窗口名稱等選項(xiàng)。·【幫助】：解決操作困難的幫助功能。在主菜單欄中顯示有【文件】、【編輯】、【視圖】、【插入】、【分析】、【信息】、【應(yīng)用程序】、【工具】、【窗口】、【幫助】等菜單項(xiàng)。其中：·【文件】：對各種文件數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲管理以及工作目錄設(shè)定等?！ぁ揪庉嫛浚簩Ω鞣N文件數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯等。·【插入】：插入基準(zhǔn)特征、修飾特征等?！ぁ疽晥D】：數(shù)據(jù)模型顯示效果設(shè)定。在工具欄中，以圖形界面方式顯示常用的功能選項(xiàng)，讓用戶能更快捷地操作及管理各項(xiàng)功能?；镜墓ぞ甙粹o可分為六部分：文件管理功能工具按鈕：依序?yàn)榻⑿挛募?、打開舊文件、保存文件、另存為新文件以及打印文件數(shù)據(jù)。視覺顯示功能工具按鈕：依序?yàn)閳D形更新、放大圖形、縮小圖形、最佳縮放比例、視角控制、視角選項(xiàng)。幾何顯示功能工具按鈕：依序?yàn)榫€框顯示、帶隱藏線顯示、不帶隱藏線顯示、著色(即渲染)顯示、模型結(jié)構(gòu)樹顯示。基準(zhǔn)數(shù)據(jù)顯示控制功能工具按鈕：依序?yàn)榛鶞?zhǔn)平面顯示控制、軸線顯示控制、基準(zhǔn)點(diǎn)顯示控制、坐標(biāo)系統(tǒng)顯示控制。加工參數(shù)設(shè)定功能工具按鈕：依序?yàn)榧庸ば畔⒋翱陲@示控制、加工參數(shù)設(shè)定、刀具數(shù)據(jù)設(shè)定、參考樹顯示。幫助功能工具按鈕：即時幫助功能選項(xiàng)。在信息區(qū)中，會顯示系統(tǒng)在操作過程中的各項(xiàng)操作信息、系統(tǒng)會根據(jù)使用的操作過程，適當(dāng)給予提示信息，幫助用戶更順利地完成各種選項(xiàng)的操作，以及提供用戶在操作過程中的各種數(shù)據(jù)輸入框。主窗口用于圖形的顯示，會顯示文件在操作過程中的加工幾何圖形，如：加工模型、加工幾何參數(shù)、加工刀具路徑等數(shù)據(jù)顯示。工作菜單包含有軟件的所有功能選項(xiàng)，會在用戶的操作過程中，以下拉式菜單的方式提供用戶所需的各項(xiàng)操作功能選項(xiàng)，進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的設(shè)定。模型結(jié)構(gòu)樹可以將Pro/NC建立起來的幾何模型結(jié)構(gòu)以樹狀圖的方式表示，從而使用戶能快速地了解模型的建立過程及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。2．Pro/NC的功能和工藝流程Pro/NC包括有幾個子模塊，其各子模塊的功能如表3-2所示。用戶可以根據(jù)需要，按任意組合訂購Pro/NC模塊。實(shí)際上其中的Pro/NCADVANCED模塊涉及全部Pro/NC功能，其它模塊提供這一功能的子集。Pro/NC模塊可以生成數(shù)控機(jī)床加工的程序代碼。Pro/NC通過為制造工程師提供工具，使其遵循一系列的邏輯步驟來從設(shè)計模型進(jìn)展到ASCIICL數(shù)據(jù)文件，這些數(shù)據(jù)文件經(jīng)后置處理轉(zhuǎn)化為數(shù)控加工程序，從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動數(shù)控機(jī)床加工這一目的。圖3-43表示了Pro/NC的工藝流程。3．Pro/NC的基本概念（1）參考模型也就是零件的設(shè)計模型。用Pro/NC編程時，需要用零件的設(shè)計模型與工件模型進(jìn)行比對，以確定需要切除的工件幾何。因此，此時稱零件的設(shè)計模型為參考模型。在進(jìn)行數(shù)控加工之

前，需要用Pro/ENGEER的CAD模塊創(chuàng)建零件的設(shè)計模型，它是所有制造操作的基礎(chǔ)。在設(shè)計模型上，可以選取特征、曲面和邊作為每一刀具軌跡的參照。零件、組件和鈑金件都可以用做設(shè)計的模型。圖3-44表示一殼體零件的設(shè)計模型。需要進(jìn)加工的幾何要素有待鉆的孔1和要銑削的平面2。（2）工件模型就是傳統(tǒng)制造中所說的毛坯，它是設(shè)計模型添加上余量后的Pro/Engineer零件。工件模型可以通過復(fù)制設(shè)計模型，通過修改尺寸或刪除／隱含特征來創(chuàng)建。圖3-45是殼體零件的工件模型。工件在Pro/NC中是可選的。使用工件的優(yōu)點(diǎn)如下：1在創(chuàng)建NC序列時，自動定義加工的范圍。②動態(tài)的材料去除模擬和過切檢測。③通過捕獲去除的材料來管理進(jìn)程中文檔。同設(shè)計模型一樣，工件也是Pro/ENGINEER的零件，可以像其他任何零件一樣對其進(jìn)行操作。它可以作為零件族表的一個實(shí)例而存在，也可被修改和重定義。（3）制造模型一般情況下，制造模型由一個設(shè)計模型和一個工件裝配在一起組成。隨著加工過程的進(jìn)展，可對工件執(zhí)行材料去除模擬。如果不涉及材料的去除，則不必定義工件模型。因此，加工組件的最低配置為一個設(shè)計模型。根據(jù)加工需要，制造模型可以是任何復(fù)雜級別的組件，并可包含任意數(shù)目獨(dú)立的參照模型和工件。它還可以包含其它可能屬于制造組件一部分、但對實(shí)際材料去除過程沒有直接影響的元件（例如轉(zhuǎn)臺或夾具)。創(chuàng)建制造模型時，它一般由以下四個單獨(dú)的文件組成：制造加工文件(*．mfg)；制造模型(*．a(chǎn)sm)；設(shè)計模型*.prt)；工件(*．prt)。4．Pro/Engineer文件命名約定為了便于區(qū)分不同的模型，Pro/ENGINEER對不同的模型指定了不同的文件名，各種文件名的含義見表3-3。5．Pro/NC的基本操作過程Pro/NC的數(shù)控加工過程包括下列幾個步驟：（1）建立數(shù)據(jù)制造模型首先利用制造模塊的三維模型創(chuàng)建功能，將零件的三維設(shè)計模型調(diào)入Pro/NC窗口，并與毛坯模型進(jìn)行裝配，形成零件的制造模型圖形文件。（2）制造設(shè)置就是建立數(shù)控加工所需的基本數(shù)據(jù)庫，也就是定義操作。操作就是包含一系列序列(工序)的集合。它主要包含下列內(nèi)容：①操作的名稱；②定義加工機(jī)床；③定義刀位數(shù)據(jù)輸出的參考坐標(biāo)系；④操作的注釋；⑤設(shè)置操作的基本參數(shù)；⑥定義初始點(diǎn)和返回點(diǎn)。此步驟為可選步驟：機(jī)床和坐標(biāo)系是必須先定義的；其它元素的設(shè)置，如果不想預(yù)先建立全部數(shù)據(jù)厙，可以直接進(jìn)入加工過程，然后在真正需要時再進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)置和修改。（3）創(chuàng)建NC序列NC序列就是便于后處理識別和描述的一系列刀具運(yùn)動軌跡。為了便于設(shè)計的更改，Pro/NC采用了基于特征和基于幾何的編程思想，就是圍繞不同的特征和幾何，需要建立不同的NC工序。每個NC工序是由一系列工藝參數(shù)與特定的處理器命令組成的，這些命令與運(yùn)動無關(guān)，但卻是獲得正確NC輸出所必需的。系統(tǒng)根據(jù)NC序列類型、切削幾何與制造參數(shù)進(jìn)行刀具軌跡處理，由計算機(jī)自動對零件加工軌跡的每個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計算和數(shù)學(xué)處理，從而生成刀位數(shù)據(jù)文件。并且可以在計算機(jī)上動態(tài)地演示刀具的運(yùn)動軌跡。（4）后置處理Pro/NC生成的文件有刀位數(shù)據(jù)文件、刀具清單、操作報告、中間模型和機(jī)床控制文件。用戶可以通過NC-Check對生成的刀具軌跡進(jìn)行檢查，如果不符合要求，則可以對NC數(shù)控工序及時進(jìn)行修改；如果刀具軌跡符合要求，則可以使用NC-Post對其進(jìn)行后處理，生成NC代碼，為數(shù)控機(jī)床提供加工數(shù)據(jù)。6．NC序列的通用加工工藝參數(shù)Pro/NC提供了非常豐富的零件加工方法以及對應(yīng)的加工工藝參數(shù)。有些參數(shù)是通用的，如機(jī)床名稱等，而有些加工工藝參數(shù)則是針對某些特定的加工工藝方法的。在創(chuàng)建、修改和重新定義NC序列時，可以對加工工藝參數(shù)進(jìn)行定義和修改。此處主要介紹一些通用的加工工藝參數(shù)。對于銑削加工、車削加工和線切割加工，由于篇幅限制，其專有的工藝參數(shù)在此不作介紹。加工參數(shù)賦值的通用規(guī)則如下：①對于默認(rèn)值為“-1”的參數(shù)，必須指定一個確定的參數(shù)值。因?yàn)橄到y(tǒng)沒有為這樣的參數(shù)提供默認(rèn)可用的參數(shù)值。②對于默認(rèn)值為“—"的參數(shù)：表示系統(tǒng)不使用此參數(shù)，或系統(tǒng)會使用一個默認(rèn)值或者其它功能相同的參數(shù)取代此參數(shù)。因此，可以不考慮賦值。③NC工序參數(shù)的長度單位與工件的單位相同。如果使用SameSize選項(xiàng)改變工件的單位(使尺寸的數(shù)值發(fā)生變化)，那么系統(tǒng)將相應(yīng)地按比例改變現(xiàn)有的NC工序參數(shù)值。（1）名稱

1）加工名稱（MACH_NAME）在加工后處理模塊中必需的加工名稱。對于車削加工，默認(rèn)的名稱為TURN，其他NC工序默認(rèn)的名稱為MILL。2）加工標(biāo)識（MACHID）NC后處理使用的機(jī)床ID號，默認(rèn)的ID號是01。3）NCL_FILE指定默認(rèn)的NC工序刀具CL數(shù)據(jù)文件名，系統(tǒng)的默認(rèn)值為“—”，表示系統(tǒng)將使用工序名稱產(chǎn)生一個NCL文件。4）PRE_MACHINING_FILE指定包括在CL文件開頭的文件名。該文件必須位于當(dāng)前工作目錄中且擴(kuò)展名為“．ncl”。缺省值為“—，表示沒有。5）POST_MACHINING_FILE指定包含在CL文件末端的文件名。該文件必須位于當(dāng)前工作目錄中且擴(kuò)展名為“．ncl"。缺省值為“—”，表示沒有。（2）切削參數(shù)1）公差（TOLERANCE）加工的輪廓誤差。刀具在切削曲線輪廓時，是采用微小的直線段位移來逼近實(shí)際的曲線輪廓，如圖3-46所示。從彎曲幾何到直線路徑的最大偏離距離通過公差設(shè)置。缺省的公差為0．025mm。1-公差2-設(shè)計曲面3-加工曲面4-刀具中心5-刀具圖3-46加工誤差示意2）進(jìn)給量（CUT_FEED）切削運(yùn)動所使用的進(jìn)給速度。沒有設(shè)置的缺省值為“-1”，用戶必須指定。3）進(jìn)刀單位（CUT_UNITS）常用的單位有IPM（英寸每分鐘—缺省值），F(xiàn)PM（英尺每分鐘），MMPM（毫米每分鐘），F(xiàn)PR（英尺每轉(zhuǎn)），IPR（英寸每轉(zhuǎn)），MMPR（毫米每轉(zhuǎn)）。MMPM(毫米每分鐘)，F(xiàn)PR(英尺每轉(zhuǎn))，IPR(英寸每轉(zhuǎn))，MMPR(毫米每轉(zhuǎn))。4）退刀進(jìn)給（RETRACT_FEED）刀具退離工件的速度。缺省的RETRACT_FEED為“—"，在此情況下，將使用CUT_FEED。5）退刀單位（RETRACT_UNITS）退刀速度的單位，常用的單位有IPM（缺省值）、FPM、MMPM、FPR、IPR、MMPR。6）自由進(jìn)給（FREE_FEED）指定快速運(yùn)動的速度，RETRACT_UNITS用于指定快速進(jìn)給速度的單位。缺省的FREE_FEED為“—”，在此情況下，RAPID命令將被輸出到CL文件。如果FREE_FEED設(shè)置為0，則會發(fā)生同樣的情況。7）全面進(jìn)刀法(PLUNGE_FEED)在“銑削”和“車削”中，刀具接近并切入工件的速度。缺省的PLUNGE_FEED為“—”，在此情況下，將使用CUT_FEED。8）全面進(jìn)刀單位（PLUNGE_UNITS）常用的單位有IPM（缺省值）、FPM、MMPM、FPR、IPR、MMPR。（3）機(jī)床參數(shù)1）LINTOL允許為多軸銑削和“銑削/車削”旋轉(zhuǎn)線性化指定后處理器所使用的線性公差插值。在CL文件開頭輸出“LINTOL/r”語句。缺省的LINTOL為“—”，在此情況下，將不輸出LINTOL語句。2）圓弧插補(bǔ)方式（CIRC_INTERPOLATION）指定以何種格式將沿弧或圓的刀具運(yùn)動輸出到CL文件。該參數(shù)的選項(xiàng)如下。①POINTS_ONLY：弧由一系列受公差影響的直線運(yùn)動來逼近。一般沒有圓弧插補(bǔ)功能的機(jī)器使用此格式。②ARC_ONLY(缺省值)：系統(tǒng)將向CL文件輸出CIRCLE語句以及所需的最少量的點(diǎn)，以便后處理能夠完成圓弧插補(bǔ)。點(diǎn)數(shù)由NUMBER_OF_ARC_PTS參數(shù)定義。對具有完全圓弧插補(bǔ)的機(jī)器應(yīng)盡量使用此格式。③POINTS_＆_ARC：將CIRCLE語句和取決于公差值的最大點(diǎn)數(shù)輸出到CL文件。④APT_FORMAT：如果后處理器要求圓周運(yùn)動的格式為APT格式，則使用此項(xiàng)。3）NUMBER_OF_ARC_PTS指定要輸出到CL文件的點(diǎn)數(shù)。如果CIRC_INTERPOLATION設(shè)置為ARC_ONLY，系統(tǒng)將向CL文件輸出指定的點(diǎn)數(shù)，缺省值為3。4）COOLANT_OPTION冷卻液的狀態(tài)選項(xiàng)。其取值為ON、OFF（缺省值）、FLOOD、MIST、TAP、THRU。5）COOLANT_PRESSURE冷卻液壓力選項(xiàng)。其取值為NONE（缺省值）、LOW、MEDIUM、HIGH。6）COORDINATE_OUTPUT指定機(jī)床坐標(biāo)系MACHINE_CSYS或NC序列坐標(biāo)系SEQUENCE_CSYS作為CL數(shù)據(jù)原點(diǎn)，缺省值為MACHINE_CSYS。7）FIXT_OFFSET_REG指定加工機(jī)床所用到的夾具變換偏移寄存器。缺省值為“—”，表示不使用此參數(shù)。如果為FIXT_OFFSET_REG指定另一值“n”，則輸出“SET

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OFSETL，n”和“SET/OFSETL，OFF”語句。8）END_STOP_CONDITION指定是否在NC序列的CL數(shù)據(jù)輸出結(jié)束時，發(fā)出停止指令。NONE為缺省值，表示不使用停止指令；如果該參數(shù)取值為OPSTOP，將在CL數(shù)據(jù)文件的末尾添加選擇性停止指令，相當(dāng)于數(shù)控指令M01；如果該參數(shù)取值為PROGRAM_STOP，將發(fā)出STOP命令；GOHOME參數(shù)為返回初始點(diǎn)指令，如果為操作指定Home點(diǎn)，則刀具將出現(xiàn)在HOME位置。如果不指定Home點(diǎn)，系統(tǒng)仍將輸出GOHOME指令，但不移動刀具，并發(fā)出報警信息。（4）進(jìn)刀／退刀參數(shù)1）START_MOTION定義刀具的起始動作，即如何從NC序列的起始點(diǎn)移動到切削運(yùn)動的開始處。如果不指定起始點(diǎn)，此參數(shù)將被忽略。該參數(shù)的取值如下。①DIRECT—為系統(tǒng)的默認(rèn)值。進(jìn)刀運(yùn)動將沿直線從NC序列起始點(diǎn)移動到切削點(diǎn)。②Z_FIRST—刀具先在平行于NC序列坐標(biāo)系Z軸的方向上移動．然后在垂直于Z軸的方向上移動并開始切削。③Z_LAST—刀具首先沿垂直于NC序列坐標(biāo)系的Z軸移動，然后沿著Z軸移動并開始切削。該參數(shù)對線切割加工無效。2）END-MOTION定義刀具的終止動作，即如何從切削的末端移動到NC序列的終止點(diǎn)。如果不指定終止點(diǎn)，此參數(shù)將被忽略。該參數(shù)的取值如下。①DIRECT—為系統(tǒng)的缺省值。退刀運(yùn)動將沿直線從切削終點(diǎn)移動到NC序列終止點(diǎn)。②Z_FIRST—刀具先在平行于NC序列坐標(biāo)系Z軸的方向上移動，直至到達(dá)終止點(diǎn)的Z坐標(biāo)處，然后沿垂直于Z軸的方向上到達(dá)終止點(diǎn)。③Z_LAST—刀具先在垂直于Z軸的方向上運(yùn)動，直至到達(dá)終止點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)處，然后沿Z軸運(yùn)動到終止點(diǎn)。該參數(shù)對線切割不適用。7．NC加工的后置處理技術(shù)由于不同的數(shù)控機(jī)床或是不同的數(shù)控系統(tǒng)，其數(shù)控加工代碼和語法結(jié)構(gòu)并不完全一樣。因此，利用CAD/CAM軟件，根據(jù)加工對象的結(jié)構(gòu)特征、加工環(huán)境的實(shí)際要求和工藝設(shè)計的具體特點(diǎn)并不能直接生成驅(qū)動機(jī)床進(jìn)行加工的數(shù)控程序。在此需要有一個中間產(chǎn)物—“刀具路徑”文件作轉(zhuǎn)換。即先生成描述加工過程的刀具路徑文件，然后通過“后置處理器”模塊進(jìn)行翻譯和轉(zhuǎn)換。該模塊具有靈活機(jī)動的配置功能，用戶可以根據(jù)自己的機(jī)床情況，對“后置處理器”進(jìn)行配置設(shè)置?！昂笾锰幚砥鳌弊x取刀具路徑文件并從中提取相關(guān)的加工信息，根據(jù)用戶指定的機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)特點(diǎn)以及NC程序格式要求進(jìn)行相應(yīng)的分析、判斷和處理，從而生成數(shù)控機(jī)床所能直接識別的NC程序。（1）對后置處理器的基本要求后置處理是CAD/CAM軟件的重要組成部分。其性能的好壞，直接影響CAD/CAM軟件的使用效果、零件的加工質(zhì)量，一個完善的后置處理器應(yīng)該具備以下功能：①接口功能：后置處理器自動識別并讀取不同CAM軟件所生成的刀具路徑文件。②NC程序生成功能：數(shù)控機(jī)床通過一系列代碼的組合來實(shí)現(xiàn)直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、自動換刀、夾具偏置、固定循環(huán)及冷卻等功能。數(shù)控代碼的結(jié)構(gòu)、順序及數(shù)據(jù)格式必須滿足數(shù)控系統(tǒng)的要求。③仿真功能：在進(jìn)行實(shí)際加工之前，應(yīng)該能進(jìn)行加工路徑的模擬和仿真，以便能夠及早發(fā)現(xiàn)NC代碼的錯誤，防止出現(xiàn)事故。目前大多數(shù)CAM軟件的仿真過程主要是針對刀具運(yùn)動軌跡的摸擬。④智能化：后置處理器不僅能夠?qū)Φ段宦窂轿募M(jìn)行處理和轉(zhuǎn)換，還要加入一定的工藝要求，比如對于高速加工，后置處理器會自動確定圓弧走刀的方式以及合理的切入／切出方法和參數(shù)。（2）后置處理器的使用每個Pro/NC模塊都包括一組標(biāo)準(zhǔn)的可直接執(zhí)行或使用可選模塊修改的NC后處理程序。它把不同加工機(jī)床的代碼定義，格式要求制作成一個數(shù)據(jù)文件，這個文件可以作為后置處理器的部分輸入?yún)?shù)的選項(xiàng)，配合用戶的加工對象和加工參數(shù)，從而生成符合指定機(jī)床要求的加工代碼。具體可通過設(shè)置配置選項(xiàng)ncpost_type來控制要使用的后處理模塊。Ncpost_type的取值如下。①gpost(缺省)——使用IntercimCorporation提供的G-Post(TM)后處理器。②ncpost——使用Pro/NCPOST后處理器。③其他被認(rèn)可Pro/NCCL數(shù)據(jù)文件可以使用的后處理器。表3-4所列的后處理器可以為Pro/NCCL數(shù)據(jù)文件使用。Ncpost_type的參數(shù)設(shè)置如圖3-47所示。在Pro/ENGINEER中，選擇【工具】→【選項(xiàng)】，將【僅顯示從文件載入的選項(xiàng)】前的勾號去掉，顯示所有的參數(shù)。

在Pro/NC內(nèi)部可以執(zhí)行后處理器，其方式如下。①選取要使用的后處理器。②執(zhí)行具有選項(xiàng)的后處理器以執(zhí)行CL文件。③直接根據(jù)刀具路徑輸出執(zhí)行具有選項(xiàng)的后處理器。

Pro/ENGINEER配置了當(dāng)今世界上著名的一些數(shù)控生產(chǎn)廠家的后處理文

件，如FANUC15MA、FANUC11M等。但是，Pro/ENGINEER涉及的系統(tǒng)畢竟有限。如果用戶所使用的數(shù)控機(jī)床，在Pro/ENGINEER中找不到后處理文件，則可以使用Pro/ENGINEER自帶的NCPOST模塊制作某一數(shù)控系統(tǒng)的選配文件。3.3.4Pro/Engineer自動編程應(yīng)用實(shí)例本節(jié)將通過一個實(shí)例介紹用Pro/NC加工一個零件的全過程，包括加工方法選擇、工藝路線安排、加工參數(shù)設(shè)定以及刀具軌跡規(guī)劃等內(nèi)容。1、零件工藝分析圖3-48所示，是要加工的零件設(shè)計模型，它包含有凸臺、凹坑、孔、曲面等特征。由于Pro/NC的加工是基于特征和幾何進(jìn)行的。因此，該零件可以采用“體積塊”、“輪廓”、“曲面”、“孔加工”、“表面（平面）”和“陷入”等NC序列進(jìn)行加工?！绑w積塊”加工，主要用于切除大量余量的粗加工，當(dāng)然也可用于“輪廓”、“平面”的粗和精加工，可以看出，它幾乎可以用于零件所有面的粗、精加工，因此也可稱為“萬能加工”?！拜喞笔侵竷A斜面、豎直（側(cè)壁）面和平面邊界，“曲面”是指傾斜面，“表面”是指平面，因此“輪廓”、“曲面”和“平面”主要用于這些面的精加工。綜上所述，考慮到機(jī)械加工的主要問題是：保證精度和提高生產(chǎn)率，兼顧Pro/NC的加工特點(diǎn)，該零件的加工工藝路線可以安排為：“體積塊”加工切除大部分余量；采用“曲面”加工上部四角凸臺的側(cè)曲面；采用“體積塊”加工除孔和曲面外的其它所有表面；用“孔加工”鉆四個孔。2．創(chuàng)建制造模型并進(jìn)行制造設(shè)置（1）創(chuàng)建數(shù)控加工文件1）啟動Pro/ENGINEERWildfire軟件進(jìn)入主界面，單擊按鈕，系統(tǒng)彈出圖3-49所示【新建】對話框。圖3-50“參照模型”完全約束2）在【類型】選項(xiàng)組點(diǎn)選【制造】，在【子類型】選項(xiàng)組點(diǎn)選【NC組件】，然后在【名稱】文本框輸入數(shù)控加工文圖3-49【新建】對話框件名稱【sxlj】，去除【使用缺省模板】復(fù)選框，單擊【確定】，并選擇新文件配置選項(xiàng)后，進(jìn)入Pro/NC制造界面。（2）創(chuàng)建制造模型1）在【菜單管理器】中單擊【制造模型】→【裝配】→【參照模型】，進(jìn)入文件選擇窗口，選擇“sxlj.prt”文件后單擊【打開】，進(jìn)入【參照模型】放置界面。圖3-50“參照模型”完全約束2）在【參照模型】放置界面，分別點(diǎn)選“參照模型”坐標(biāo)系和Pro/NC環(huán)境坐標(biāo)系，將“參照模型”進(jìn)行完全約束。如圖3-50所示。單擊圖標(biāo)按鈕。3）單擊“銑削體積塊刀具”工具按鈕，在參照模型上建立工件模型（銑削體積