數(shù)字化精密制造基礎(chǔ) 課件 第1-3章 緒論、SurfMill基礎(chǔ)知識、SurfMill基本操作

數(shù)字化精密制造基礎(chǔ)

第一章緒論三、數(shù)字化精密加工系統(tǒng)二、數(shù)字化精密制造技術(shù)一、制造業(yè)及先進(jìn)制造技術(shù)目錄一、制造業(yè)及先進(jìn)制造技術(shù)

正文制造業(yè)是一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，在國民經(jīng)濟(jì)中載有重要份額。自18世紀(jì)中葉起，制造業(yè)的發(fā)展為國家的經(jīng)濟(jì)增長提供了源源不斷的動力。迄今為止，制造業(yè)經(jīng)歷了機(jī)械化、電氣化、信息化三次跳躍，從生產(chǎn)方式、制造技術(shù)、資源配置等方面歷經(jīng)了幾次重大變革。近年來，信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展大大推動了大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新技術(shù)的突破，加速了制造業(yè)的信息化融合，促使制造業(yè)目前正在向智能化的第四次工業(yè)革命邁進(jìn)。

作為現(xiàn)代制造業(yè)的重要基礎(chǔ)，先進(jìn)制造技術(shù)有效地促進(jìn)了我國制造業(yè)的快速發(fā)展，使其適應(yīng)市場全球化的趨勢，推動著新一輪產(chǎn)業(yè)變革的深入發(fā)展。在先進(jìn)制造技術(shù)不斷發(fā)展的推動下，我國制造業(yè)不斷向著高端化、智能化、綠色化的生產(chǎn)方式變革與進(jìn)步，而且對動態(tài)、多變個(gè)性化商品市場的適應(yīng)能力和競爭能力不斷增強(qiáng)。

（一）制造業(yè)的內(nèi)涵與發(fā)展

1.制造與制造業(yè)（1）制造的概念與內(nèi)涵

所謂制造，就是人們以市場需求為導(dǎo)向，依據(jù)自身掌握的知識和技能，借助于必要的能源和生產(chǎn)工具，采用合理的工藝方法和技術(shù)手段，將原材料轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品并投入市場的過程。

制造在內(nèi)涵上可分為廣義制造與狹義制造兩類，廣義制造包括從市場調(diào)研與分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝制定、加工裝配、質(zhì)量檢測與保證、生產(chǎn)管理、市場營銷、銷售服務(wù)直至產(chǎn)品報(bào)廢處理的制造企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動的全過程，而狹義制造則是與日常所理解的產(chǎn)品加工或制作，是在生產(chǎn)車間通過加工、裝配等生產(chǎn)步驟，使原材料成為成品的生產(chǎn)過程。制造理論與技術(shù)制造工藝與方法制造精度控制與測量制造信息獲取與分析（2）制造系統(tǒng)

制造系統(tǒng)是由軟件、硬件及相關(guān)人員組成的能夠?qū)崿F(xiàn)某些特定功能的整體，是為了完成某些制造目標(biāo)而構(gòu)建的物理系統(tǒng)。其中，軟件包括各種制造理論與技術(shù)、制造工藝與方法、制造精度控制與測量、制造信息獲取與分析等，硬件包括廠房基礎(chǔ)設(shè)施、能源、生產(chǎn)設(shè)備、工具材料以及各種輔助裝置，相關(guān)人員是指在制造過程中的承擔(dān)不同崗位任務(wù)的設(shè)計(jì)、制造、檢測、管理與銷售等人員。軟件基礎(chǔ)設(shè)施能源、生產(chǎn)設(shè)備工具材料輔助裝置硬件（3）制造業(yè)

制造業(yè)是指按照市場要求，通過制造過程將物料、能源、設(shè)備、工具、資金、技術(shù)、信息和人力等制造資源轉(zhuǎn)化為可供人們使用和利用的大型工具、工業(yè)品與生活消費(fèi)產(chǎn)品的行業(yè)，涵蓋國民經(jīng)濟(jì)中的眾多行業(yè)。根據(jù)我國國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類標(biāo)準(zhǔn)（GB/T4754-2017），我國制造業(yè)包括食品制造業(yè)、紡織業(yè)、家具制造業(yè)、醫(yī)藥制造業(yè)、金屬制品業(yè)、通用設(shè)備制造業(yè)、專用設(shè)備制造業(yè)、汽車制造業(yè)等共計(jì)31個(gè)大類。根據(jù)我國機(jī)械工業(yè)行業(yè)分類，機(jī)械制造業(yè)包含了13個(gè)行業(yè)大類（表1-1-1），這些大行業(yè)又被細(xì)分為126個(gè)小行業(yè)。序號行業(yè)分類序號行業(yè)分類1農(nóng)業(yè)機(jī)械工業(yè)行業(yè)8機(jī)床工具工業(yè)行業(yè)2內(nèi)燃機(jī)工業(yè)行業(yè)9電工電器工業(yè)行業(yè)3工程機(jī)械工業(yè)行業(yè)10機(jī)械基礎(chǔ)件工業(yè)行業(yè)4儀器儀表工業(yè)行業(yè)11食品包裝機(jī)械工業(yè)行業(yè)5文化辦公設(shè)備行業(yè)12汽車工業(yè)行業(yè)6石油化工通用機(jī)械工業(yè)行業(yè)13其他民用機(jī)械工業(yè)行業(yè)7重型礦山機(jī)械工業(yè)行業(yè)

表

機(jī)械工業(yè)行業(yè)分類

2.制造業(yè)的地位及作用一般來說，國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)可分為農(nóng)業(yè)、工業(yè)和服務(wù)業(yè)三大產(chǎn)業(yè)，制造業(yè)、建筑業(yè)、采掘業(yè)以及煤、電、水、氣的生產(chǎn)供應(yīng)業(yè)等隸屬于工業(yè)類，因此，制造業(yè)屬于第二產(chǎn)業(yè)。可為市場提供各類所需的商品，是提高消費(fèi)水平的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。是確保農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)地位、支持服務(wù)業(yè)更快更好發(fā)展的重要條件。是加快農(nóng)業(yè)勞動力轉(zhuǎn)移和就業(yè)的重要途徑。是加快發(fā)展科學(xué)技術(shù)和教育事業(yè)的重要物質(zhì)支撐。是影響發(fā)展對外貿(mào)易的關(guān)鍵因素。制造業(yè)是加快信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。其技術(shù)發(fā)展是實(shí)現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定增長的物質(zhì)保證。為實(shí)現(xiàn)軍事現(xiàn)代化和保障國家安全提供裝備基礎(chǔ)。制造業(yè)的地位及作用

3.制造業(yè)的發(fā)展與未來自第一次工業(yè)革命至今已有兩百多年歷史，制造業(yè)無論在生產(chǎn)方式、制造技術(shù)，還是在資源配置方式等方面均經(jīng)歷了多次重大的變革。

（二）制造業(yè)主要發(fā)展戰(zhàn)略

1.工業(yè)4.0

時(shí)間軸18世紀(jì)末20世紀(jì)初蒸汽機(jī)1970年代初今天電力廣泛應(yīng)用自動化、信息化信息物聯(lián)系統(tǒng)工業(yè)1.0創(chuàng)造機(jī)器工廠的“蒸汽時(shí)代”工業(yè)2.0將人類帶入分工明確、大批量生產(chǎn)的流水線模式和“電氣時(shí)代”工業(yè)3.0應(yīng)用電子信息技術(shù)進(jìn)一步提高生產(chǎn)自動化水平工業(yè)4.0開始應(yīng)用信息物理融合系統(tǒng)(CPS)

復(fù)雜性體能智能

2.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是以美國通用電氣為首的企業(yè)聯(lián)盟倡導(dǎo)的未來制造業(yè)發(fā)展新模式，強(qiáng)調(diào)通過智能機(jī)器間的連接，結(jié)合軟件和大數(shù)據(jù)技術(shù)來重構(gòu)全球制造業(yè)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心內(nèi)容充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的作用，為基于互聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)應(yīng)用打造一個(gè)穩(wěn)定、可靠、安全、實(shí)時(shí)、高效的全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，將智能化的機(jī)器與機(jī)器、機(jī)器與人之間進(jìn)行連通，幫助人類和機(jī)器設(shè)備做出智能分析和決策，以全面提升整個(gè)工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的工作效率。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)是通用互聯(lián)網(wǎng)的擴(kuò)展和延伸，旨在將人、數(shù)據(jù)和機(jī)器連接起來，引導(dǎo)研發(fā)、服務(wù)等環(huán)節(jié)新模式、新業(yè)態(tài)的產(chǎn)生，推動整個(gè)產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系的變革。側(cè)重于軟件、網(wǎng)絡(luò)和大數(shù)據(jù)技術(shù)。強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)制造的效率目標(biāo)，關(guān)注基于聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、分析和價(jià)值轉(zhuǎn)化。3.中國制造2025“中國制造2025”是我國應(yīng)對全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，提升制造業(yè)全球競爭力的重要舉措，也是著眼于國際國內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、產(chǎn)業(yè)變革大趨勢所制定的一個(gè)長期戰(zhàn)略性規(guī)劃，是實(shí)現(xiàn)為世界制造業(yè)提供中國力量的戰(zhàn)略支撐。到新中國成立一百年時(shí)進(jìn)入世界強(qiáng)國第一方陣，建成全球領(lǐng)先的技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)體系，成為具有全球引領(lǐng)影響力的制造強(qiáng)國。到2035年成為名副其實(shí)的工業(yè)強(qiáng)國，制造強(qiáng)國綜合指數(shù)達(dá)到世界制造強(qiáng)國陣營中的中等水平，創(chuàng)新能力大幅提升，優(yōu)勢行業(yè)形成全球創(chuàng)新引領(lǐng)能力，制造業(yè)整體競爭能力顯著增強(qiáng)。到2025年基本實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，使中國制造業(yè)邁入制造強(qiáng)國行列，制造強(qiáng)國綜合指數(shù)接近德國、日本，達(dá)到工業(yè)化時(shí)代的制造強(qiáng)國水平。第一步第二步第三步“中國制造2025”所規(guī)劃重點(diǎn)發(fā)展的十大領(lǐng)域包括信息技術(shù)、機(jī)床、航空航天、海洋與船舶等。當(dāng)前，人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等現(xiàn)代信息技術(shù)快速發(fā)展并與制造業(yè)深度融合，推進(jìn)了制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，引發(fā)了影響深遠(yuǎn)的產(chǎn)業(yè)變革，更體現(xiàn)了《二十大報(bào)告》對“推動制造業(yè)高端化、智能化、綠色化發(fā)展”的要求。制造業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)命脈所系，是立國之本、強(qiáng)國之基。推進(jìn)新型工業(yè)化，意味著要促進(jìn)我國制造業(yè)步入全球價(jià)值鏈的中高端，攻關(guān)“卡脖子”核心制造技術(shù)，推動制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈多元化，促進(jìn)先進(jìn)制造業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)深度融合，夯實(shí)新發(fā)展格局的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，為全面建設(shè)、建成制造強(qiáng)國提供有力支撐。

（三）先進(jìn)制造技術(shù)內(nèi)涵與發(fā)展現(xiàn)狀

1.先進(jìn)制造技術(shù)的背景（1）社會經(jīng)濟(jì)背景消費(fèi)者需求：主題化、個(gè)性化和多樣化，產(chǎn)品壽命周期不斷縮短全球化市場競爭：要求制造型企業(yè)在交貨周期T、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品成本、客戶服務(wù)及環(huán)境友善性

等方面滿足競爭需求。（2）科學(xué)技術(shù)背景制造技術(shù)進(jìn)步：傳統(tǒng)制造技術(shù)與材料、電子、信息、控制等技術(shù)融合?，F(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展：信息化與工業(yè)化融合使制造業(yè)成為技術(shù)密集與知識密集型產(chǎn)業(yè)。（3）可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略背景

資源匱泛，污染嚴(yán)重，可持續(xù)發(fā)展要求。

在上述社會經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)及可持續(xù)發(fā)展背景下，由美國率先提出了先進(jìn)制造技術(shù)，以獲取全球范圍的競爭優(yōu)勢。2.先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵與特征（1）先進(jìn)制造技術(shù)內(nèi)涵先進(jìn)制造技術(shù)（AdvancedManufacturingTechnology，AMT）是傳統(tǒng)制造技術(shù)結(jié)合微電子、自動化、信息化等先進(jìn)技術(shù)形成的新型制造技術(shù)概念。具體地說，就是指集機(jī)械工程技術(shù)、電子技術(shù)、自動化技術(shù)、信息技術(shù)等多種技術(shù)為一體所產(chǎn)生的技術(shù)、設(shè)備和系統(tǒng)的總稱。（2）先進(jìn)制造技術(shù)特征實(shí)用性：不追求技術(shù)的高新程度，注重實(shí)際效果的實(shí)用技術(shù)。應(yīng)用廣泛性：涉及產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、銷售服務(wù)等全生命周期所有技術(shù)。發(fā)展動態(tài)：在不斷吸收各類高新技術(shù)，其內(nèi)涵在不斷的更新與變化。技術(shù)集成：是機(jī)械、電子、信息、材料和管理等技術(shù)的集成。系統(tǒng)性：能夠駕馭生產(chǎn)過程中的物質(zhì)流、信息流和能量流的系統(tǒng)工程。強(qiáng)調(diào)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)。最終目標(biāo)是提高市場響應(yīng)能力和競爭能力。3.先進(jìn)制造技術(shù)的分類（1）現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)則是以滿足應(yīng)市產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、時(shí)間、成本、效益最優(yōu)為目的，以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)為主體，以多種科學(xué)方法及技術(shù)為手段，在創(chuàng)新、研究、改進(jìn)產(chǎn)品過程中所用到的技術(shù)群體的總稱。（2）先進(jìn)制造工藝技術(shù)高效精密成形技術(shù)、高效高精度切削加工工藝、現(xiàn)代特種加工工藝、現(xiàn)代表面工程技術(shù)等。（3）制造自動化技術(shù)采用自動化的制造技術(shù)，可以大大減輕操作者的勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低制造成本，增強(qiáng)企業(yè)市場競爭力。制造自動化技術(shù)的發(fā)展加速了制造業(yè)由勞動密集型向技術(shù)密集和知識密集型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變的步伐，是制造業(yè)技術(shù)進(jìn)步的重要標(biāo)志。（4）現(xiàn)代企業(yè)信息化管理技術(shù)應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，在企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營、管理決策、研究開發(fā)、市場營銷等產(chǎn)品全生命周期內(nèi)，通過對信息和知識資源的有效開發(fā)利用，重構(gòu)企業(yè)組織結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)流程，以提高企業(yè)的市場競爭力。（5）數(shù)字化制造與智能制造技術(shù)數(shù)字化制造就是指制造領(lǐng)域的數(shù)字化，它是制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與管理科學(xué)的交叉、融和、發(fā)展與應(yīng)用的結(jié)果。二、數(shù)字化精密制造技術(shù)

（一）數(shù)字化制造

1.數(shù)字化的提出當(dāng)前，數(shù)字化的提法已經(jīng)席卷全國，從數(shù)字化社會到數(shù)字化城市、數(shù)字化工廠以及數(shù)字化裝備等，數(shù)字化儼然成了信息化和智能化的代名詞。早期的數(shù)字化限于工程學(xué)上的“數(shù)字信號處理”，是指將連續(xù)變化的輸入（信號）轉(zhuǎn)變（表示）成不連續(xù)的標(biāo)準(zhǔn)單元的過程。

2.數(shù)字化制造的主要內(nèi)容數(shù)字化制造主要依靠軟件，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工、裝配等環(huán)節(jié)相關(guān)數(shù)據(jù)的可視化，包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助工程分析、計(jì)算機(jī)輔助制造、計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、逆向工程等。主要內(nèi)容英文名稱具體內(nèi)涵計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)ComputerAidedDesign/CAD綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)及其相關(guān)技術(shù)輔助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的技術(shù)。由早起的計(jì)算機(jī)輔助繪圖發(fā)展至現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、優(yōu)化的綜合性技術(shù)。計(jì)算機(jī)輔助工程ComputerAidedEngineering/CAE通常指有限元分析和機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)分析。有限元分析可完成力學(xué)分析（線性、非線性、靜態(tài)、動態(tài)）、場分析（熱場、電場、磁場等）、頻率響應(yīng)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等；機(jī)構(gòu)分析能完成機(jī)構(gòu)內(nèi)零部件的位移、速度、加速度和力的計(jì)算，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動模擬及機(jī)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化。計(jì)算機(jī)輔助制造ComputerAidedManufacturing/CAM能根據(jù)CAD模型自動生成零件加工的數(shù)控代碼，對加工過程進(jìn)行動態(tài)模擬、同時(shí)完成在實(shí)現(xiàn)加工時(shí)的干涉和碰撞檢查。簡單來說，CAM就是用數(shù)控機(jī)床按數(shù)字量控制刀具運(yùn)動，完成零件加工。計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃ComputerAidedProcessPlanning/CAPP借助于計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)和支撐環(huán)境，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算、邏輯判斷和推理等的功能來制定零件機(jī)械加工工藝過程，可以解決手工工藝設(shè)計(jì)效率低、一致性差、質(zhì)量不穩(wěn)定、不易達(dá)到優(yōu)化等問題。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理ProductDataManagement/PDMPDM系統(tǒng)除了管理產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的全部數(shù)據(jù)外，還要對相關(guān)的市場需求、分析、設(shè)計(jì)與制造過程中的全部更改歷程、用戶使用說明及售后服務(wù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一有效的管理。逆向工程ReverseEngineering/RE對實(shí)物進(jìn)行快速測量，并反求為可被3D軟件接受的數(shù)據(jù)模型，進(jìn)而對模型進(jìn)行修改和詳細(xì)設(shè)計(jì)，達(dá)到快速開發(fā)新產(chǎn)品的目的。

（二）精密加工技術(shù)

1.精密加工的內(nèi)涵從技術(shù)上來看，精密加工主要指的是精密切削加工（如金剛鏜、精密車削、寬刃精刨等）和高光潔高精度磨削。精密加工的加工精度一般在0.1～1μm，表面粗糙度Ra在0.1μm以下。2.精密加工的特點(diǎn)精密加工是以精度高、剛性好的機(jī)床和精細(xì)刃磨的刀具為基礎(chǔ)，用很高或極低的切削速度、很小的切深和進(jìn)給量在工件表面切去極薄一層金屬的過程，顯然，這個(gè)過程能顯著提高零件的加工精度，極大地提高了加工表面質(zhì)量。3.典型的精密加工技術(shù)（1）高速切削加工技術(shù)高速切削加工是集高效、優(yōu)質(zhì)、低耗于一身的先進(jìn)制造技術(shù)。

與傳統(tǒng)切削加工相比，高速切削加工發(fā)生了本質(zhì)性的飛躍，其單位功率的金屬切除率可提高30%～40%，切削力可降低30%，刀具的切削壽命可提高70%，留于工件的切削熱大幅降低。高速切削比常規(guī)切削速度高出了一個(gè)數(shù)量級，其切削機(jī)理和切削特征有很大不同，具有切削力低、熱變形小、材料切除率高、加工質(zhì)量高等特點(diǎn)。（2）在機(jī)測量技術(shù)所謂在機(jī)測量，就是以機(jī)床硬件為載體，附以相應(yīng)的測量工具，在機(jī)床上完成零件幾何特征測量的測量方式。

在機(jī)測量除了用于零件尺寸和精度的測量，還可以用于工件的找正、刀具破損檢測、機(jī)床健康狀態(tài)檢測以及加工誤差補(bǔ)償和參數(shù)設(shè)置，對提高加工精度、構(gòu)造大閉環(huán)系統(tǒng)有重要指導(dǎo)意義，尤其對復(fù)雜曲面來說，工件越復(fù)雜，精度要求越高，其優(yōu)勢越明顯。工件在機(jī)檢測系統(tǒng)硬件示意圖刀具在機(jī)檢測系統(tǒng)硬件示意圖

（三）數(shù)字化精密制造典型案例

1.七級葉輪葉輪采用數(shù)字化工藝方法，讓傳統(tǒng)的基于經(jīng)驗(yàn)的加工變成一種規(guī)范化的操作。該案例中應(yīng)用虛擬加工技術(shù)、在機(jī)測量技術(shù)、過程管控技術(shù)，從毛坯的來料檢測，到小批量的產(chǎn)品加工，從CAM軟件的編程、刀具的優(yōu)化以及加工工藝等方面形成了一套完整的、可量化、可管控的加工方案。

2.精密磨削以現(xiàn)有高速加工中心為基礎(chǔ)，集成一套完整的、成熟的磨削體系，如圖1-2-3所示。從設(shè)備端的磨削防護(hù)系統(tǒng)、磨削過濾系統(tǒng)、砂輪修整器、清潔刀柄等方面著手，采用數(shù)字化精密制造在機(jī)測量技術(shù)、數(shù)控磨削專用功能、CAM軟件編程等，實(shí)現(xiàn)精密磨削方案。三、數(shù)字化精密加工系統(tǒng)

（一）精密制造系統(tǒng)

1.精密制造系統(tǒng)概念精密制造系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)統(tǒng)一控制下，將加工、刀具、夾具、檢測等系統(tǒng)連接起來，構(gòu)成適合于多品種、中小批量生產(chǎn)的一種先進(jìn)制造系統(tǒng)，也是當(dāng)前制造技術(shù)水平層次最高、應(yīng)用較為廣泛的機(jī)械制造裝備。

2.精密制造系統(tǒng)的組成精密制造系統(tǒng)主要分為加工子系統(tǒng)、物料運(yùn)儲子系統(tǒng)和控制子系統(tǒng)三大部分，具體包括加工子系統(tǒng)、工件運(yùn)儲子系統(tǒng)、刀具運(yùn)儲子系統(tǒng)、夾具子系統(tǒng)、在機(jī)測量子系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制子系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)，除了上述基本組成部分之外，精密制造系統(tǒng)還包含冷卻潤滑系統(tǒng)、切屑輸運(yùn)系統(tǒng)、自動清洗裝置等附屬系統(tǒng)。刀具運(yùn)儲子系統(tǒng)包括中央刀庫、機(jī)床刀庫、刀具裝卸站、刀具輸運(yùn)車、工業(yè)機(jī)器人、換刀機(jī)械手等。精密制造系統(tǒng)工件運(yùn)儲子系統(tǒng)

對工件、原材料以及成品件的自動裝卸、輸運(yùn)和存儲等，由工件裝卸站、自動化輸運(yùn)小車、工業(yè)機(jī)器人、自動化倉庫等組成。計(jì)算機(jī)控制子系統(tǒng)負(fù)責(zé)精密制造系統(tǒng)計(jì)劃調(diào)度、運(yùn)行控制、物流管理、系統(tǒng)監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)通信等任務(wù)。夾具子系統(tǒng)精密制造系統(tǒng)所加工的零件類型較多，要求機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)種類不一。精密制造系統(tǒng)夾具的合理選用將直接影響工件裝夾時(shí)間及裝夾穩(wěn)定性。在機(jī)測量子系統(tǒng)以機(jī)床硬件為載體，附以相應(yīng)的測量工具，在工件加工過程中，實(shí)時(shí)在機(jī)床上進(jìn)行工件幾何特征的測量。軟件系統(tǒng)

利用計(jì)算機(jī)和CAM軟件進(jìn)行仿真加工，輸入信息是零件的工藝路線和工序內(nèi)容，輸出信息是刀具加工時(shí)的運(yùn)動軌跡和數(shù)控程序。加工子系統(tǒng)

由多臺CNC機(jī)床、加工中心以及其他如測量機(jī)、動平衡機(jī)和各種特種加工設(shè)備組成。圖示為典型的精密制造系統(tǒng)，由JDMR600機(jī)床、JDCT800機(jī)床、庫卡機(jī)器人等組成，配置人機(jī)交互系統(tǒng)、人工裝載站、固定式串聯(lián)料庫、地軌、裝夾系統(tǒng)、電子芯片管理系統(tǒng)、JMS中央控制系統(tǒng)等，通過數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)精密零件的加工制造，提升零件加工品質(zhì)，提高企業(yè)整體數(shù)字化覆蓋率，有效解決實(shí)際生產(chǎn)過程中各類問題。

（二）數(shù)字化精密加工系統(tǒng)的優(yōu)越性

1.提升了精密加工系統(tǒng)的安全性與可靠性當(dāng)前精密數(shù)控加工主要采取“軟件驅(qū)動設(shè)備”的作業(yè)模式，既在軟件端編寫程序，然后將程序?qū)朐O(shè)備中，驅(qū)動設(shè)備進(jìn)行加工。然而，伴隨著加工設(shè)備的精密化與復(fù)雜化，其使用風(fēng)險(xiǎn)也有所增加。以五軸高速加工中心為例，由于加入旋轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動，因此在加工過程中存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)。

機(jī)床出現(xiàn)碰撞后，容易引發(fā)安全事故，增加機(jī)床維修成本，并且造成不必要的貨期延誤損失。因此，需要借助基于數(shù)字孿生的數(shù)字化精密制造技術(shù)來提升精密數(shù)控加工作業(yè)的安全性及可靠性。刀柄與工件碰撞刀柄與工件碰撞

2.提高了精密加工系統(tǒng)的生產(chǎn)效率精密數(shù)控加工首先要進(jìn)行工藝編程，然后再上機(jī)加工。但在常規(guī)的精密數(shù)控加工作業(yè)模式下，由于工藝編程和上機(jī)加工階段存在信息“裂縫”，在上機(jī)試制階段常出現(xiàn)生產(chǎn)停滯或“返工”調(diào)試問題，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。因此，需要借助數(shù)字化精密制造技術(shù)增強(qiáng)加工過程的連續(xù)性，提高生產(chǎn)效率。

3.提升了精密加工系統(tǒng)的資源使用效率由于信息“裂縫”的存在，工藝編程階段將無法獲取工廠實(shí)際的物資情況，導(dǎo)致空閑設(shè)備、物資不能得到有效利用，極大影響設(shè)備、物資使用效率。因此，需要借助數(shù)字化精密制造技術(shù)提升精密數(shù)控加工作業(yè)的資源使用效率。

（三）數(shù)字化精密加工系統(tǒng)的重要載體與工具——CAM軟件基于數(shù)字孿生技術(shù)的CAM軟件，允許用戶在軟件中根據(jù)真實(shí)的加工環(huán)境（物理模型）搭建一個(gè)虛擬的加工環(huán)境（數(shù)字環(huán)境），包括機(jī)床、夾具、工件、刀具刀柄等模型。在這種編程模式下，數(shù)字模型和物理模型在不同的階段都保持著映射關(guān)系，這就是在CAM軟件中引入數(shù)字孿生（DigitalTwin）技術(shù)的理念，這項(xiàng)技術(shù)稱為虛擬加工技術(shù)。我國在CAM軟件的研發(fā)方面已由原來的引進(jìn)、模仿、追趕發(fā)展到與國外軟件功能同步甚至超越的水平，誕生了多種具有自主知識產(chǎn)權(quán)的CAM軟件，如JDSoftSurfMill、中望3D、CAXA制造工程師、SINOVATION等。基于以上CAM軟件，虛擬加工技術(shù)將軟件編程、生產(chǎn)準(zhǔn)備和實(shí)際加工過程串聯(lián)起，推進(jìn)了工藝、工具、機(jī)床之間的深度融合，使得整個(gè)生產(chǎn)過程安全可控。

1.從物理實(shí)體到軟件環(huán)在CAM軟件編程時(shí)可使用的設(shè)備、物料都是生產(chǎn)實(shí)際中真實(shí)存在的，編程人員可以在現(xiàn)有資源基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝規(guī)劃和編程。在規(guī)劃刀具軌跡時(shí)，程序會自動檢測各種碰撞風(fēng)險(xiǎn)，用戶可以根據(jù)軟件提示優(yōu)化軌跡，生成安全可靠的路徑。

2.從軟件編程到實(shí)際加工根據(jù)在CAM軟件編程時(shí)使用的物料進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，將計(jì)算得到的路徑輸入到機(jī)床上后，可以直接加工，整個(gè)過程就像數(shù)字環(huán)境下切削形態(tài)在真實(shí)加工環(huán)境下的再現(xiàn)。虛擬加工技術(shù)有助于降低精密數(shù)控加工的編程難度和多軸機(jī)床的使用難度。

3.從軟件編程到實(shí)際加工數(shù)字化精密加工系統(tǒng)的構(gòu)建主要包括三步：①安裝（升級）CAM軟件，為軟件中的物料映射提供基礎(chǔ)；②映射物理加工環(huán)境，即把真實(shí)生產(chǎn)環(huán)境中的所有物料信息映射到軟件環(huán)境中；③使用建立好的系統(tǒng)編程加工，并進(jìn)行驗(yàn)證和調(diào)整。（1）機(jī)床的映射該映射包括機(jī)床模型的幾何參數(shù)、主軸信息和數(shù)控系統(tǒng)信息，如圖1-3-4所示。機(jī)床仿真時(shí)根據(jù)機(jī)床幾何參數(shù)進(jìn)行碰撞檢查；機(jī)床的主軸信息用于在添加刀柄時(shí)作為篩選條件，使選擇的刀柄與主軸適配，保證刀柄選擇合理。（2）刀具和刀柄的映射系統(tǒng)刀具庫是刀具庫房在軟件中的映射。構(gòu)建系統(tǒng)時(shí)根據(jù)現(xiàn)場刀具庫房的實(shí)際情況，錄入庫房所有刀具，依此定制用戶專屬的系統(tǒng)刀具庫。軟件系統(tǒng)刀具庫中每一把刀具的基本信息、刀具參數(shù)、推薦加工參數(shù)都與庫房中的刀具相對應(yīng)；系統(tǒng)刀柄庫是刀柄庫房在軟件中的映射，包含庫房中所有的刀柄型號。構(gòu)建系統(tǒng)時(shí)根據(jù)現(xiàn)場刀柄庫房的實(shí)際情況錄入刀柄信息，定制客戶專屬的系統(tǒng)刀柄庫。（3）夾具的映射系統(tǒng)夾具庫是夾具庫房在軟件中的映射，主要分為標(biāo)準(zhǔn)夾具和非標(biāo)準(zhǔn)夾具兩大類。標(biāo)準(zhǔn)類夾具主要指的是常用夾具，可以直接進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用；非標(biāo)準(zhǔn)夾具主要指根據(jù)零件造型設(shè)計(jì)的非通用夾具，需在系統(tǒng)中構(gòu)建夾具模型來滿足虛擬裝夾要求。

（四）數(shù)字化精密加工系統(tǒng)的應(yīng)用以某鋁合金樣件為例，介紹數(shù)字化精密加工系統(tǒng)的應(yīng)用方法。已知工件材料為ADC12壓鑄鋁合金，質(zhì)量為3.18kg，尺寸為373.3mm×298.3mm×208mm，需完成圖中①②③④所示幾個(gè)部位面和孔的加工。

1.編程階段（1）加載文件模板加載文件模板就是選擇虛擬機(jī)床制造環(huán)境的過程，本例中選擇采用北京精雕五軸高速加工中心JDGR400_A15SH完成此零件的加工。

（2）導(dǎo)入加工模型導(dǎo)入工件模型，并從系統(tǒng)夾具庫中加載夾具模型，按照裝夾狀態(tài)調(diào)整好工件與夾具之間的位置關(guān)系。（3）建立刀具表從系統(tǒng)刀具庫中選擇加工所需的所有刀具，并依次修改刀具輸出編號、加工速度及加工參數(shù)，完成刀具的添加。刀具選擇刀柄選擇參數(shù)修改（4）編制程序工件需采用單線切割加工方法，在計(jì)算加工路徑時(shí)，軟件自動完成過切檢查和刀柄碰撞檢查，生成加工路徑。計(jì)算結(jié)束后，提示信息包括路徑的安全情況（有無過切或碰撞）及刀具裝夾指導(dǎo)信息。刀具選擇（5）機(jī)床仿真機(jī)床仿真是將工件擺上機(jī)床模型后進(jìn)行的，可以看作是實(shí)際加工狀態(tài)在軟件里的模擬。其目的在于檢查機(jī)床鈑金與工件夾具之間是否存在干涉，以及各個(gè)運(yùn)動軸是否有超程現(xiàn)象。機(jī)床仿真（6）輸出工藝文件和NC程序工藝文件中包含了輸出路徑及所用物料的各類信息，是溝通編程與加工的重要橋梁，程序文件中包含程序中包含了加工路徑、測量路徑、刀具信息及管控信息等，可通過移動存儲器保存至機(jī)床端，為后續(xù)加工提供數(shù)據(jù)支撐。工藝文件

2.加工過程加工前，機(jī)床操作人員需對照工藝文件進(jìn)行刀具、刀柄、毛坯和夾具等物料的準(zhǔn)備工作，并進(jìn)行工件的裝夾。按下程序啟動鍵后，機(jī)床可以自動按程序設(shè)計(jì)運(yùn)行，完成工件加工。綜上所述，相比于傳統(tǒng)編程和加工過程，基于CAM軟件和虛擬加工技術(shù)的數(shù)字化精密加工系統(tǒng)不再拘泥于“編程”這個(gè)概念，而是承擔(dān)起連接編程上下游環(huán)節(jié)的角色，其變化是顯而易見的：第一，規(guī)范的編程流程和全程安全檢查降低了程序本身的風(fēng)險(xiǎn)；第二，編程人員在CAM軟件端就能看到所有可用資源，程序輸出帶有完整的物料信息，打通了編程和加工的壁壘，提升了加工效率和資源使用率；第三，從編程到加工的各個(gè)環(huán)節(jié)，均可避免因誤操作帶來的撞機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。通過數(shù)字化精密加工系統(tǒng)的搭建和規(guī)范使用，使整個(gè)生產(chǎn)過程變得安全可控。

（五）數(shù)字化精密加工系統(tǒng)的維護(hù)與升級通過上述案例可以知道，數(shù)字化精密加工系統(tǒng)可有效地將虛擬仿真與實(shí)際加工過程聯(lián)系起來，將CAM軟件的作用從單一的編程工具拓展到現(xiàn)場管理。然而在實(shí)際生產(chǎn)中，數(shù)字化精密加工系統(tǒng)并不是一成不變，需根據(jù)用戶及加工現(xiàn)場的實(shí)際情況動態(tài)地進(jìn)行維護(hù)與升級。其中，CAM軟件的升級維護(hù)和設(shè)備更新的部分由系統(tǒng)廠商負(fù)責(zé)，而后續(xù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)庫的更新與維護(hù)則可由用戶自己完成。刀具形態(tài)和切削參數(shù)更新刀具庫更新內(nèi)容主要包括刀具的幾何參數(shù)和綁定在刀具上的推薦切削參數(shù)，可由用戶自行更新。夾具數(shù)據(jù)更新由用戶將新增夾具模型導(dǎo)入到系統(tǒng)軟件中，方便編程人員在編程時(shí)從系統(tǒng)夾具庫中調(diào)用。根據(jù)行業(yè)特點(diǎn)形成專業(yè)編程模式制造廠商可根據(jù)不同行業(yè)工件的工藝特點(diǎn)，為其制作適用的編程模板和軟件界面，確保系統(tǒng)編程和仿真過程符合行業(yè)習(xí)慣。刀柄數(shù)據(jù)更新刀柄數(shù)據(jù)庫的更新與刀具類似，用戶可依據(jù)刀柄的變化在系統(tǒng)刀柄庫中進(jìn)行增減和修改?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)庫的維護(hù)機(jī)床數(shù)據(jù)更新制造廠商需要以用戶現(xiàn)場添加的新型號機(jī)床為依據(jù)，在系統(tǒng)機(jī)床庫中添加機(jī)床模型，并確保編程中計(jì)算和模擬時(shí)使用的機(jī)床模型參數(shù)與真實(shí)機(jī)床相對應(yīng)。數(shù)字化精密制造基礎(chǔ)

第二章

SurfMill基礎(chǔ)知識三、SurfMill軟件編程實(shí)現(xiàn)過程二、數(shù)字化精密制造技術(shù)一、SurfMill軟件概述目錄一、SurfMill軟件概述SurfMill軟件是北京精雕科技集團(tuán)有限公司自主研發(fā)一款通用且極具特色的CAD/CAM軟件，是絕佳的數(shù)字化精密制造載體。它具有完善的基于曲面造型的設(shè)計(jì)功能，包含豐富的平面加工和曲面加工策略，具有專業(yè)的智能化在機(jī)檢測程序編制功能模塊，具備完善且開放的制造數(shù)據(jù)庫，為用戶提供可靠的數(shù)字化精密制造平臺，能夠有效支撐基于制造工藝的數(shù)字端虛擬驗(yàn)證，同時(shí)具備葉輪加工、齒輪加工等專業(yè)領(lǐng)域制造解決方案，被廣泛應(yīng)用于精密模具制造、精密電極制造、光學(xué)模具制造、精密零件制造等行業(yè)。

（一）SurfMill軟件簡介

（二）SurfMill軟件的安裝STEP1：運(yùn)行SurfMillX64安裝包，彈出安裝界面，如圖2-1-1所示，軟件提供了三種語言環(huán)境，選擇安裝語言，單擊下一步，開始安裝；STEP2：接受用戶協(xié)議，勾選“我接受許可證協(xié)議中的條款（A）”，點(diǎn)擊下一步，如圖2-1-2所示；

STEP3：選擇SurfMill安裝路徑，點(diǎn)擊下一步；STEP4：選擇所需要的安裝類型，點(diǎn)擊下一步，軟件開始進(jìn)行安裝；

STEP5：安裝完成，單擊“完成”按鈕。二、SurfMill軟件功能SurfMill主窗口主要由快速訪問工具欄、菜單欄、Ribbon區(qū)、導(dǎo)航工作區(qū)、狀態(tài)提示欄、工具條、繪圖區(qū)和參數(shù)輸入?yún)^(qū)組成，包括2D繪制、3D造型和加工三大工作環(huán)境。

（一）軟件工作環(huán)境

1.快速訪問工具欄顯示快速訪問工具，例如：打開、新建、保存等。

2.菜單欄菜單欄將系統(tǒng)的功能通過主菜單及其各級子菜單進(jìn)行分類管理，系統(tǒng)中大多數(shù)命令都可以從菜單中啟動。由于SurfMill引入Ribbon區(qū)，所以默認(rèn)將菜單隱藏起來，用戶可以根據(jù)需要調(diào)出菜單。

3.Ribbon區(qū)

Ribbon區(qū)將常用功能入口放置在各個(gè)標(biāo)簽中，便于用戶快速啟動命令。在不同的工作環(huán)境下，其顯示的標(biāo)簽也不同。它主要包含的公共標(biāo)簽有：文件、編輯、分析和幫助。用戶可以控制標(biāo)簽和命令的顯示及隱藏?！拔募辈藛沃饕糜趧?chuàng)建、保存、輸入、輸出文件和系統(tǒng)設(shè)置等操作；“編輯”菜單主要用于對圖層、當(dāng)前視圖和坐標(biāo)系等進(jìn)行操作；“分析”菜單主要提供了如長度、角度、曲面曲率分析等實(shí)用的工具；“幫助”菜單主要提供了使用軟件所遇到的各種問題的解決辦法。4.導(dǎo)航工作區(qū)導(dǎo)航區(qū)主要是提供一種快捷的操作導(dǎo)航工具，用于引導(dǎo)用戶進(jìn)行與當(dāng)前狀態(tài)或操作相關(guān)的工作。主要包含2D繪制、3D造型和加工導(dǎo)航區(qū)。當(dāng)進(jìn)行命令操作時(shí)，會增加“命令”導(dǎo)航區(qū)。5.狀態(tài)提示欄狀態(tài)欄主要是為了提示當(dāng)前操作處于什么狀態(tài)，以便能作出下一步操作。

6.工具條工具條匯集了比較常用的工具，可以不必通過菜單層層選擇，只需要通過單擊各種工具按鈕，即可進(jìn)入命令。每個(gè)人經(jīng)常使用的工具是不一樣的，因此SurfMill提供了定制功能，用戶可以根據(jù)自己的使用情況來定制工具欄。另外，當(dāng)工具圖標(biāo)右側(cè)有

符號時(shí)，表示這是一個(gè)工具組，其中包含數(shù)量不等功能相近的工具按鈕，單擊該符號便會展開相應(yīng)的列表框。點(diǎn)擊工具條右上方，可以自定義添加、刪除按鈕到工具條。

7.繪圖區(qū)在工作界面中最大的區(qū)域，是進(jìn)行模型設(shè)計(jì)和顯示的場所；系統(tǒng)允許用戶修改繪圖區(qū)中的背景顏色。8.參數(shù)輸入?yún)^(qū)主要用于輸入點(diǎn)的坐標(biāo)值和快速啟動命令；例如：（1）輸入點(diǎn)坐標(biāo)；（2）輸入快速啟動命令的別名：L。2D繪制功能模塊主要包括曲線、變換和藝術(shù)曲面等?！扒€”菜單主要提供了系統(tǒng)中常用的曲線繪制、曲線編輯命令；“變換”菜單主要提供了系統(tǒng)中常用的變換和轉(zhuǎn)換命令；“藝術(shù)曲面”菜單主要提供了藝術(shù)曲面、標(biāo)準(zhǔn)曲面和展平及映射拼合等曲面繪制和變換等命令。

（二）2D平面繪制

（三）3D曲面造型SurfMill不僅具有強(qiáng)大的2D曲線繪制功能，而且具有完善的3D造型功能。點(diǎn)擊左側(cè)導(dǎo)航欄“3D造型”按鈕，進(jìn)入3D造型主界面。加工功能模塊主要包括項(xiàng)目設(shè)置、刀具路徑、三軸加工、多軸加工、特征加工、在機(jī)測量和路徑編輯等。

（四）CAM加工

1.數(shù)控編程SurfMill軟件不僅提供了完善的曲面造型模塊，還提供了2.5軸、3軸、多軸、特征加工等多種加工策略，能夠?yàn)橛脩籼峁┌踩?、穩(wěn)定、高效的加工路徑。

2.虛擬制造虛擬制造是利用計(jì)算機(jī)以可視化的、逼真的形式來直觀表示零件數(shù)控加工過程，如車、鏜、銑、鉆等實(shí)際產(chǎn)品加工的本質(zhì)過程。對干涉、碰撞、切削力和變形進(jìn)行預(yù)測和分析，減少或消除因參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤而導(dǎo)致的機(jī)床損壞、刀具折斷以及因切削力和切削變形造成的薄型或精密零件的報(bào)廢，從而進(jìn)一步優(yōu)化切削用量，提高加工質(zhì)量和加工效率。

3.在機(jī)測量在機(jī)測量是以機(jī)床為載體，附以相應(yīng)的測量工具（硬件包括機(jī)床測頭、機(jī)床對刀儀等，軟件包括宏程序、專用3D測量軟件等），在工件加工過程中，實(shí)時(shí)在機(jī)床上進(jìn)行幾何特征測量的一種檢測方式，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)可以進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算、幾何評價(jià)、工藝改進(jìn)等工作，在機(jī)測量是過程控制的重要環(huán)節(jié)。三、SurfMill軟件編程實(shí)現(xiàn)過程由于SurfMillCAD/CAM功能已相當(dāng)成熟，因此使得數(shù)控編程的工作也大大簡化，對編程人員的技術(shù)背景、創(chuàng)造力的要求也大大降低。

1.選擇文件模板文件模板對于一臺機(jī)床來說是加工環(huán)境和工藝方案的映射。文件模板可以保存機(jī)床、刀具刀柄、圖層分類、常用的坐標(biāo)系及刀具平面路徑信息等，下次新建加工文件時(shí)可以直接調(diào)用，無需再次從機(jī)床開始配置相關(guān)參數(shù)，只需根據(jù)模型稍作修改即可。對于同類型不同型號的批量產(chǎn)品來說，使用文件模板進(jìn)行編程十分快捷。常用于精密模具、微小零件中。

2.輸入CAD模型

CAD模型是NC編程的前提和基礎(chǔ)，任何CAM的程序編制必須有CAD模型為加工對象。

3.加工工藝分析和規(guī)劃加工工藝分析和規(guī)劃的主要內(nèi)容包括：加工機(jī)床、安裝位置和裝夾方式、加工區(qū)域規(guī)劃、加工工藝路線規(guī)劃、加工工藝和加工方式。在編寫加工路徑之前，需要對當(dāng)前的加工環(huán)境進(jìn)行配置，包括：機(jī)床設(shè)置、刀具表設(shè)置、幾何體設(shè)置等。

5.創(chuàng)建刀具加工路徑在完成編程環(huán)境的搭建后，就開始編寫加工路徑，包括：加工程序參數(shù)設(shè)置、路徑計(jì)算。

6.加工仿真為確保程序的安全性，必須對生成的刀軌進(jìn)行仿真模擬，包括：過切、干涉檢查，線框、實(shí)體模擬，機(jī)床仿真。

7.路徑輸出路徑輸出時(shí)檢查路徑安全狀態(tài)，檢查到過切、刀柄碰撞、機(jī)床碰撞的路徑不允許輸出，安全狀態(tài)未知的路徑需用戶確認(rèn)之后才能輸出。輸出路徑文件格式主要有*.ENG、*.NC兩種格式。

4.搭建編程環(huán)境

8.后處理后處理實(shí)際上是一個(gè)文本編輯處理過程，其作用是將計(jì)算出的刀具路徑以規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)格式轉(zhuǎn)化為NC代碼并輸出保存。數(shù)字化精密制造基礎(chǔ)

第三章SurfMill基本操作三、自定義用戶界面二、系統(tǒng)設(shè)置一、文件操作目錄四、顯示操作五、圖層操作六、對象操作七、訪問幫助一、文件操作為了方便設(shè)計(jì)，SurfMill增加了模板功能。新建文件時(shí)，系統(tǒng)會提供給用戶一些常用文件模板。

（一）新建和打開文件

1.新建文件通過“打開文件”命令可以直接進(jìn)入與文件相對應(yīng)的操作環(huán)境中。

2.打開文件

“文件”→“保存”選項(xiàng)（常用Ctrl+S快捷鍵），即可將文件保存到原路徑。如需將當(dāng)前文件保存至其他路徑，可點(diǎn)擊“文件”→“另存為”選項(xiàng)，打開“另存為”對話框，設(shè)置另存路徑、文件名稱等，之后點(diǎn)擊“保存”按鈕即可完成文件的另存操作。如需對文件進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，可勾選“壓縮文件”復(fù)選框。新建文件的保存與已有文件的另存為操作相同。

（二）保存或另存文件

SurfMill提供多文檔功能，支持多個(gè)文檔同時(shí)打開。支持層疊、水平平鋪和垂直平鋪三種窗口顯示樣式。點(diǎn)擊不同文件的名稱，可以實(shí)現(xiàn)多窗口切換，即通過“窗口”菜單可在多個(gè)文檔之間進(jìn)行切換，便于在操作時(shí)查看其他文檔。

（三）多文檔管理

（四）輸入/輸出文件

1.輸入文件文件“輸入”與文件“打開”不同，文件“輸入”不破壞當(dāng)前的工作環(huán)境，新輸入的數(shù)據(jù)與原設(shè)計(jì)并行存在，輸入的數(shù)據(jù)獨(dú)立成塊不影響原設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)；而“打開”文件如同開始一個(gè)新設(shè)計(jì)一樣，破壞當(dāng)前的工作環(huán)境，然后將工作環(huán)境全部交給新打開的圖形數(shù)據(jù)。

2.輸出文件點(diǎn)擊“文件”→“輸出”選項(xiàng)，在導(dǎo)航欄選擇輸出圖形的條件，點(diǎn)擊按鈕，彈出“輸出”對話框，選擇需要輸出文件的類型和路徑，點(diǎn)擊“保存”按鈕即可完成文件的輸出。

SurfMill可將現(xiàn)有模型輸出為其他類型文件，如IGES、STL、OBJ、DXF等，還可以輸出為圖片格式（SurfMill加工環(huán)境無文件輸出功能）。二、系統(tǒng)設(shè)置微調(diào)距離：使用鍵盤的上下左右鍵將被選圖形在四個(gè)方向上移動的距離。微調(diào)角度：按住“Shift”鍵，使用鍵盤上下左右鍵將被選圖形在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的角度。網(wǎng)點(diǎn)間距：使用網(wǎng)格捕捉時(shí)，設(shè)定坐標(biāo)變化的位移量，也就是相鄰兩點(diǎn)間的距離。

（一）系統(tǒng)參數(shù)

1.編輯參數(shù)對象拾取精度：采用鼠標(biāo)選擇對象時(shí)，鼠標(biāo)的點(diǎn)擊位置和拾取到的對象在屏幕上的最大像素誤差值。串聯(lián)拾取精度：串聯(lián)拾取曲線鏈對象時(shí)，兩相鄰曲線能夠成功被串聯(lián)拾取時(shí)端點(diǎn)處的最大間隙值。

2.拾取精度最大撤銷次數(shù)：設(shè)置編輯菜單中撤銷命令的最大有效次數(shù)。最大重做次數(shù)：設(shè)置編輯菜單中重做命令的最大有效次數(shù)。

3.Undo/Redo設(shè)置

4.精度設(shè)置曲線精度：構(gòu)成曲線關(guān)鍵點(diǎn)的兩點(diǎn)間的距離?；謴?fù)默認(rèn)值：將設(shè)置全部恢復(fù)到系統(tǒng)的默認(rèn)值。為了減少某些意外導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的后果，系統(tǒng)設(shè)置了軟件自動備份功能。點(diǎn)擊“文件保存”標(biāo)簽，顯示“自動保存”界面。

（二）文件保存文件保存功能可以將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)按設(shè)定的時(shí)間間隔自動保存。默認(rèn)保存到SurfMill應(yīng)用程序目錄下的*_AutoSave.escam文件中（*---表示原文件名稱）；如需保存到指定目錄，可選擇“保存到以下指定目錄”選項(xiàng)，點(diǎn)擊“瀏覽”按鈕，設(shè)置自動保存的文件夾位置。勾選“變換加工方法時(shí)更改路徑名稱”，在刀具路徑參數(shù)設(shè)置中更改加工方法后，路徑名稱更改為新的加工方法。輸出路徑時(shí)選擇子程序模式，子程序號按照輸入的數(shù)值開始增加。3.路徑設(shè)置五軸曲線刀軸顯示長度：用于控制五軸曲線刀軸的顯示長度。路徑刀軸顯示長度：用于設(shè)置加工路徑的刀軸線顯示長度。路徑補(bǔ)償方向顯示長度：用于設(shè)置半徑磨損補(bǔ)償方向顯示長度。

4.路徑顯示在系統(tǒng)設(shè)置中點(diǎn)擊“測量設(shè)置”便簽，顯示“測量顯示”界面。勾選“測量點(diǎn)ID顯示”，視圖區(qū)生成的測量點(diǎn)旁邊會默認(rèn)顯示ID號，且可以調(diào)整顯示ID的尺寸和顯示方向的長度。

（五）測量設(shè)置測量點(diǎn)ID尺寸：視圖區(qū)顯示的測量點(diǎn)ID數(shù)字的大小。測量方向顯示長度：視圖區(qū)顯示的測量點(diǎn)顯示長度引線的尺寸。三、自定義用戶界面根據(jù)自己的操作習(xí)慣可以對系統(tǒng)提供的工具條進(jìn)行定制。點(diǎn)擊“自定義”對話框中的“工具欄”頁簽，即可切換到工具欄自定義界面，勾選列表中工具條名稱前的復(fù)選框，即可顯示該工具條。點(diǎn)擊“保存界面”可將自定義的工具欄以*.ui格式保存為SurfMill配置文件；點(diǎn)擊“載入界面”可將已保存的SurfMill配置文件載入并直接應(yīng)用。

（一）自定義工具欄根據(jù)自己的操作習(xí)慣可以設(shè)置或更改快捷鍵。點(diǎn)擊“自定義”對話框中的“快捷鍵”頁簽，即可切換到快捷鍵自定義界面，點(diǎn)擊需要設(shè)置快捷鍵命令空白處，然后在鍵盤直接輸入要設(shè)置的快捷鍵，即可完成快捷鍵的設(shè)置?！氨４婵旖萱I”可將對快捷鍵的設(shè)置以SurfMill配置文件*UIK保存；“讀取快捷鍵”可將SurfMill配置文件載入并直接應(yīng)用。

（二）自定義快捷鍵在3D環(huán)境下，每一個(gè)命令都可以配置一個(gè)功能按鍵來快速啟動命令，相當(dāng)于對一個(gè)命令定義了一個(gè)別名。根據(jù)自己的操作習(xí)慣可以給命令設(shè)置別名。點(diǎn)擊需要設(shè)置別名的命令空白處，鍵盤直接輸入要設(shè)置的別名，即可完成命令別名的設(shè)置?！氨４婷顒e名”可將對快捷鍵的設(shè)置以SurfMill配置文件*UIK保存；“讀取命令別名”可將SurfMill配置文件載入并直接應(yīng)用。使用命令別名時(shí)，需通過“編輯”→“允許輸入命令”激活命令輸入框（軟件界面右下角），然后在命令輸入框中輸入該別名字母后回車，即可啟動該字母所配置的命令。

（三）命令別名配置四、顯示操作為了提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的速度，SurfMill針對常用命令操作提供了組合快捷鍵，供用戶快速更有效率的操作本軟件。如“新建”為Ctrl+N，窗口觀察為F5，圖層管理為ALT+L，等等。支持自定義。導(dǎo)航功能鍵是SurfMill特色的鍵盤快捷操作方式，之所以稱為導(dǎo)航功能鍵，是這些鍵都出現(xiàn)在導(dǎo)航工作條中，隨著不同的工具狀態(tài)、不同的運(yùn)行命令而動態(tài)地發(fā)生變化。使用者可以通過敲擊一個(gè)按鍵快速啟動一個(gè)新的命令，或者完成命令功能選項(xiàng)的選擇。

（一）鍵盤操作一般而言，導(dǎo)航功能鍵都是可見的，凡在導(dǎo)航工具欄中的按鈕、檢查框等控件，如果其標(biāo)題具有一個(gè)被中括號“[]”包括的下劃線字符，那么該字符即是一個(gè)導(dǎo)航功能鍵，可通過A\S\D\F\P這幾個(gè)導(dǎo)航功能鍵進(jìn)行快速設(shè)置，從而完成各種不同方法的直線繪制。鼠標(biāo)在SurfMill軟件中應(yīng)用率非常高，而且應(yīng)用功能強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、繪制和拾取幾何對象等操作。建議使用應(yīng)用最廣三鍵滾輪鼠標(biāo)，一個(gè)質(zhì)量好的鼠標(biāo)可以有效地提高設(shè)計(jì)造型的效率。

（二）鼠標(biāo)操作鼠標(biāo)左鍵：單擊鼠標(biāo)左鍵，可用于選擇命令菜單項(xiàng)、工具條按鈕、繪制幾何對象等。鼠標(biāo)中鍵：在繪圖區(qū)滾動鼠標(biāo)的滾輪可進(jìn)行視圖的放大或縮??；長按鼠標(biāo)中鍵并且移動光標(biāo)可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)視圖觀察。鼠標(biāo)右鍵：按下鼠標(biāo)右鍵可彈出快捷菜單；按住鍵盤Ctrl+右鍵并移動光標(biāo)可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)視圖觀察；按住鍵盤Shift+右鍵并移動光標(biāo)可實(shí)現(xiàn)平移視圖觀察。系統(tǒng)支持對圖形進(jìn)行窗口放大。用戶可根據(jù)自己的需要，通過鼠標(biāo)框選某一區(qū)域來對窗口內(nèi)的對象進(jìn)行放大觀察。選擇窗口觀察命令后，光標(biāo)會由變?yōu)?，在繪圖區(qū)域內(nèi)通過按下并拖動鼠標(biāo)框選某一區(qū)域，抬起鼠標(biāo)左鍵以確定窗口區(qū)域邊界，再次點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵即可實(shí)現(xiàn)圖形對象的窗口觀察。

（三）視圖觀察系統(tǒng)支持在繪圖區(qū)顯示所有圖形。用戶可根據(jù)自己的需要快速觀察到所有圖形。選擇全部觀察命令后，當(dāng)前視圖內(nèi)的圖形會根據(jù)情況放大或縮小顯示比例以保證所有圖形都能居中顯示到繪圖區(qū)，且盡可能地占滿整個(gè)繪圖區(qū)。系統(tǒng)支持對圖形進(jìn)行旋轉(zhuǎn)觀察。用戶可根據(jù)自己的需要對創(chuàng)建的模型進(jìn)行動態(tài)的旋轉(zhuǎn)，可讓模型停留在任何的角度，方便觀察。選擇旋轉(zhuǎn)觀察命令后，光標(biāo)會由變?yōu)?，在繪圖平面內(nèi)持續(xù)按下鼠標(biāo)中鍵，然后拖動鼠標(biāo)即可實(shí)現(xiàn)模型的旋轉(zhuǎn)觀察系統(tǒng)支持對圖形對象的平移觀察。用戶可根據(jù)自己的需要通過平移對象來進(jìn)行觀察。選擇平移觀察命令后，光標(biāo)會由變?yōu)?，長按鼠標(biāo)左鍵拖動即可實(shí)現(xiàn)圖形對象的平移觀察。五、圖層操作在SurfMill中，圖層是一個(gè)非常重要的概念，它可以使繪圖過程更簡潔清楚。在構(gòu)造模型的過程中，可將屬性相似的對象或同一繪圖面上的曲線放在同一層中，便于進(jìn)行對象的選擇、顯示、加鎖和編輯等操作。點(diǎn)擊各功能菜單按鈕，可以方便地進(jìn)行圖層的添加、刪除、