发表于：2012/3/2 10:27:00
#0楼
CAM要害技能
1.cnc编程技能及其成长
cnc编程是如今CAD/CAPP/CAM体系中最能显然发挥效益的枢纽之一，其在实现计划加工主动化、进步加工精度和加工质量、收缩产品研制周期等方面发挥着紧张作用。在诸如航空财产、汽车财产等范畴有着大量的应用。由于生产实际的猛烈需求，国表里都对cnc编程技能举行了广泛的切磋，并取得了充裕结果。下面就对cnc编程及其成长作一些先容。
1.1 cnc编程的根本见解
cnc编程是从零件图纸到得到cnc加工步骤的全进程。它的重要职责是谋划加工走刀中的刀位点（cutter location point简称CL点）。刀位点平常取为刀具轴线与刀具外貌的交点，多轴加工中还要给出刀轴矢量。
1.2 cnc编程技能的成长大概
为了办理cnc加工中的步骤式样标题，50年代，MIT计划了一种特意用于机器零件cnc加工步骤式样的语言，称为APT（Automatically Programmed Tool）。厥后，APT几经成长，形成了诸如APTII、APTIII（立体切削用）、APT（算法改革，增长多坐标曲面加工编程作用）、APT-AC（Advanced contouring）(增长切削数据库治理体系)和APT-/SS（Sculptured Su***ce）(增长雕塑曲面加工编程作用)等进步版。
采取APT语言式样cnc步骤具有步骤简炼，走刀控制伶俐等长处，使cnc加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级，上升到面向多少元素APT仍有许多繁难之处：采取语言定义零件多少外形，难以形貌纷乱的多少外形，缺乏多少直观性；缺少对零件外形、刀具活动轨迹的直观图形呈现和刀具轨迹的验证伎俩；难以和CAD数据库和CAPP体系有效相连；不容易作到高度的主动化，集成化。
针对APT语言的缺点，1978年，法国达索飞机公司开始开辟集三维计划、分析、NC加工一体化的体系，称为为CATIA。随后很快出现了象EUCLID，UGII，INTERGRAPH，Pro/Engineering，MasterCAM及NPU/GNCP等体系，这些体系都有效的办理了多少造型、零件多少外形的呈现，交互计划、修改及刀具轨迹天生，走刀进程的仿真呈现、验证等标题，推动了CAD和CAM向一体化方向成长。到了80年代，在CAD/CAM一体化见解的根本上，渐渐形成了谋划机集成制造体系（CIMS）及并行工程（CE）的见解。如今，为了合适CIMS及CE成长的必要，cnc编程体系正向集成化和智能化方向成长。
在集成化方面，以开辟符合STEP（Standard for the Exchange of Product Model Data）准则的参数化特性造型体系为主，如今已举行了大量卓有结果的劳动，是国表里开辟的热门；在智能化方面，劳动方才开始，另有待我们往竭力。
2.NC刀具轨迹天生要领切磋成长近况
cnc编程的核心劳动是天生刀具轨迹，然后将其分离成刀位点，经后置处理产生cnc加工步骤。下面就刀具轨迹产生要领作一些先容。
2.1 基于点、线、面和体的NC刀轨天生要领
CAD技能从二维画图起步，经历了三维线框、曲面和实体造型成长阶段，一贯到如今的参数化特性造型。在二维画图与三维线框阶段，cnc加工重要以点、线为驱动东西，如孔加工，形状加工，平面地区加工等。这种加工要求支配职员的程度较高，交互纷乱。在曲面和实体造型成长阶段，出现了基于实体的加工。实体加工的加工东西是一个实体（平常为CSG和B-REP稠浊表现的），它由一些根本体素经集合运算（并、交、差运算）而得。实体加工不但可用于零件的粗加工和半精加工，大面积切削掉余量，进步加工效果，并且可用于基于特性的cnc编程体系的切磋与开辟，是特性加工的根本。
实体加工平常有实体形状加工和实体地区加工两种。实体加工的实现要领为层切法（SLICE），即用一组程度面往切被加工实体，然后对得到的交线产生等距线作为走刀轨迹。
本文从体系必要角度出发，在ACIS多少造型平台上实现了这种基于点、线、面和实体的cnc加工。
2.2 基于特性的NC刀轨天生要领
参数化特性造型已有了肯定的成长时期，但基于特性的刀具轨迹天生要领的切磋才方才开始。特性加工使cnc编程职员不在对那些低层次的多少信息（如：点、线、面、实体）举行支配，而变化为直接对符合工程技能职员民俗的特性举行cnc编程，大猛进步了编程效果。
W.R.Mail和A.J.Mcleod在他们的切磋中给出了一个基于特性的NC代码天生子体系，这个体系的劳动原理是：零件的每个加工进程都可以当对立构成该零件的外形特性组举行加工的总和。那么对整个外形特性或外形特性组分别加工后即完成了零件的加工。而每一外形特性或外形特性组的NC代码可主动天生。如今开辟的体系只实用于2.5D零件的加工。
Lee and Chang开辟了一种用假造边界的要领主动产生凸解放曲面特性刀具轨迹的体系。这个体系的劳动原理是：在凸解放曲面内嵌进一个最小的长方块，如许凸解放曲面特性就被转换成一个凹特性。最小的长方块与终极产品模型的归并就构成了被称为假造模型的一种间接产品模型。刀具轨迹的天生要领分成三步完成：（1）、切削多面体特性；（2）、切削解放曲面特性；（3）、切削相交特性。
Jong-Yun Jung切磋了基于特性的非切削刀具轨迹天生标题。文章把基于特性的加工轨迹分成形状加工和内地区加工两类，并定义了这两类加工的切削方向，议决裁减切削刀具轨迹到达团体优化刀具轨迹的目标。文章重要针对几种根本特性（孔、内凹、台阶、槽），讨论了这些根本特性的典范走刀路径、刀具选择和加工次序等，并议决IP（Inter Programming）技能禁止重复走刀，以优化非切削刀具轨迹。别的，Jong-Yun Jong还在他1991年的博士论文中切磋了制造特性提取和基于特性的刀具及刀具路径。
特性加工的根本是实体加工，虽然也可以为是更高级的实体加工。但特性加工差别于实体加工，实体加工有它自身的范围性。
特性加工与实体加工重要有以下几点差别：
从见解上讲，特性是构成零件的作用要素，符合工程技能职员的支配民俗，为工程技能职员所熟知；实体是低层的多少东西，是议决一系列布尔运算而得到的一个多少体，不带有任何作用语义信息；实体加工每每是对整个零件（实体）的一次性加工。但实际上一个零件不太大概仅用一把刀一次加工完，每每要议决粗加工、半精加工、精加工等一系列工步，零件差别的部位平常要用差别的刀具举行加工；偶然一个零件既要用到车削，也要用到铣削。因此实体加工重要用于零件的粗加工及半精加工。而特性加工则从品质上办理了上述标题；
特性加东西有更多的智能。对付特定的特性可法则某几种稳固的加工要领，特别是那些已在STEP准则法则的特性更是云云。倘若我们对全部的准则特性都订定了特定的加工要领，那么对那些由准则特性够成的零件的加工其方便性就可想而知了。倘若CAPP体系能提供相应的工艺特性，那么NCP体系就可以大大裁减交互输进，具有更多的智能。而这些实体加工是无法实现的；
特性加工有利于实现从CAD、CAPP、NCP及CNC体系的全面集成，实现信息的双向活动，为CIMS以致并行工程（CE）奠定精良的根本；而实体加工对这些是无能为力的。
2.3 现役几个重要CAD/CAM体系中的NC刀轨天生要领分析
现役CAM的构成及重要作用
如今比较老练的CAM体系重要以两种式样实现CAD/CAM体系集成：一体化的 CAD/CAM体系（如：UGII、Euclid、Pro/ENGINEER等）和相对独立的CAM体系（如：Mastercam、Surfcam等）。前者以内部统一的数据模样直接从CAD体系获取产品多少模型，而后者重要议决中性文件从别的CAD体系获取产品多少模型。然而，无论是哪种式样的CAM体系，都由五个模块构成，即交互工艺参数输进模块、刀具轨迹天生模块、刀具轨迹编辑模块、三维加工动态仿真模块和后置处理模块。下面仅就一些知名的CAD/CAM体系的NC加工要领举行讨论。
UGII加工要领分析
平常以为UGII是业界中最佳，最具代表性的cnc软件。其最具特点的是其作用强盛的刀具轨迹天生要领。包括车削、铣削、线 切割等美满的加工要领。此中铣削重要有以下作用：
Point to Point：完成种种孔加工；
Panar Mill：平面铣削。包括单向行切，双向行切，环切以及形状加工等；
Fixed Contour：稳固多轴投影加工。用投影要领控制刀具在单张曲面上或多张曲面上的移动，控制刀具移动的可以是已天生的刀具轨迹，一系列点或一组弧线；
Variable Contour：可变轴投影加工；
Parameter line：等参数线加工。可对单张曲面或多张曲面连续加工；
Zig-Zag Su***ce：裁剪面加工；
Rough to Depth：粗加工。将毛坯粗加工到指定深度；
Cavity Mill：多级深度型腔加工。特别实用于凸模和凹模的粗加工；
Sequential Su***ce：曲面交加工。根据零件面、导动面和查抄面的思路对刀具的移动提供最大程度的控制。
EDS Unigraphics还包括大量的别的方面的作用，这里就不逐一罗列了。
STRATA加工要领分析
STRATA是一个cnc编程体系开辟环境，它是创建在ACIS多少建模平台上的。
它为用户提供两种编程开辟环境，即NC下令语言接口和NC支配C++类库。它可支持三轴铣削，车削和线 切割NC加工，并可支持线框、曲面和实体多少建模。其NC刀具轨迹天生要领是基于实体模型。STRATA基于实体的NC刀具轨迹天生类库提供的加工要领包括：
Profile Toolpath：形状加工；
AreaClear Toolpath：平面地区加工；
SolidProfile Toolpath：实体形状加工；
SolidAreaClear Toolpath：实体平面地区加工；
SolidFace ToolPath：实体外貌加工；
SolidSlice ToolPath：实体截平面加工；
Language-based Toolpath：基于语言的刀具轨迹天生。
别的的CAD/CAM软件，如Euclid, Cimitron, CV,CATIA等的NC作用半斤八两，但其根本内容天悬地隔，没有品质区别。
2.4 现役CAM体系刀轨天生要领的重要标题
根据枯燥的CAD/CAM体系和CNC体系的劳动方法，CAM体系以直接或间接（议决中性文件）的方法从CAD体系获取产品的多少量据模型。CAM体系以三维多少模型中的点、线、面、或实体为驱动东西，天生加工刀具轨迹，并以刀具定位文件的式样经后置处理，以NC代码的式样提提供CNC机床，在整个CAD /CAM及CNC体系的运行进程中存在以下几方面的标题：
CAM体系只能从CAD体系获取产品的低层多少信息，无法主动捕获产品的多少外形信息和产品高层的作用和语义信息。因此，整个CAM进程务必在阅历充裕的制造工程师的参加下，议决图形交互来完成。如：制造工程师务必选择加工东西（点、线、面或实体）、束缚条件（装夹、干涉和碰撞等）、刀具、加工参数（切削方向、切深、进给量、进给速率等）。整个体系的主动化程度较低。
在CAM体系天生的刀具轨迹中，同样也只包括低层的多少信息（直线和圆弧的多少定位信息），以及小量的进程控制信息（如进给率、主轴转速、换刀等）。因此，卑鄙的CNC体系既无法获取更高层的计划要求（如公差、外貌光洁度等），也无法得到与天生刀具轨迹相关的加工工艺参数。
CAM体系各个模块之间的产品数据差别一，各模块相对独立。比方刀具定位文件只记录刀具轨迹而不记录相应的加工工艺参数，三维动态仿真只记录刀具轨迹的干涉与碰撞，而不记录与其产生干涉和碰撞的加工东西及相干的加工工艺参数。
CAM体系是一个独立的体系。CAD体系与CAM体系之间没有统一的产品数据模型，纵然是在一体化的集成CAD/CAM体系中，信息的共享也只是单向的和大略的。CAM体系不克富裕明白和利用CAD体系相关产品的全部信息，尤其是与加工相关的特性信息，同样CAD体系也无法获取CAM体系产生的加工数据信息。这就给并行工程的履行带来了困难。clear_link=1 下一篇：数控编程指令代码的区别及技巧上一篇：暂无
1.cnc编程技能及其成长
cnc编程是如今CAD/CAPP/CAM体系中最能显然发挥效益的枢纽之一，其在实现计划加工主动化、进步加工精度和加工质量、收缩产品研制周期等方面发挥着紧张作用。在诸如航空财产、汽车财产等范畴有着大量的应用。由于生产实际的猛烈需求，国表里都对cnc编程技能举行了广泛的切磋，并取得了充裕结果。下面就对cnc编程及其成长作一些先容。
1.1 cnc编程的根本见解
cnc编程是从零件图纸到得到cnc加工步骤的全进程。它的重要职责是谋划加工走刀中的刀位点（cutter location point简称CL点）。刀位点平常取为刀具轴线与刀具外貌的交点，多轴加工中还要给出刀轴矢量。
1.2 cnc编程技能的成长大概
为了办理cnc加工中的步骤式样标题，50年代，MIT计划了一种特意用于机器零件cnc加工步骤式样的语言，称为APT（Automatically Programmed Tool）。厥后，APT几经成长，形成了诸如APTII、APTIII（立体切削用）、APT（算法改革，增长多坐标曲面加工编程作用）、APT-AC（Advanced contouring）(增长切削数据库治理体系)和APT-/SS（Sculptured Su***ce）(增长雕塑曲面加工编程作用)等进步版。
采取APT语言式样cnc步骤具有步骤简炼，走刀控制伶俐等长处，使cnc加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级，上升到面向多少元素APT仍有许多繁难之处：采取语言定义零件多少外形，难以形貌纷乱的多少外形，缺乏多少直观性；缺少对零件外形、刀具活动轨迹的直观图形呈现和刀具轨迹的验证伎俩；难以和CAD数据库和CAPP体系有效相连；不容易作到高度的主动化，集成化。
针对APT语言的缺点，1978年，法国达索飞机公司开始开辟集三维计划、分析、NC加工一体化的体系，称为为CATIA。随后很快出现了象EUCLID，UGII，INTERGRAPH，Pro/Engineering，MasterCAM及NPU/GNCP等体系，这些体系都有效的办理了多少造型、零件多少外形的呈现，交互计划、修改及刀具轨迹天生，走刀进程的仿真呈现、验证等标题，推动了CAD和CAM向一体化方向成长。到了80年代，在CAD/CAM一体化见解的根本上，渐渐形成了谋划机集成制造体系（CIMS）及并行工程（CE）的见解。如今，为了合适CIMS及CE成长的必要，cnc编程体系正向集成化和智能化方向成长。
在集成化方面，以开辟符合STEP（Standard for the Exchange of Product Model Data）准则的参数化特性造型体系为主，如今已举行了大量卓有结果的劳动，是国表里开辟的热门；在智能化方面，劳动方才开始，另有待我们往竭力。
2.NC刀具轨迹天生要领切磋成长近况
cnc编程的核心劳动是天生刀具轨迹，然后将其分离成刀位点，经后置处理产生cnc加工步骤。下面就刀具轨迹产生要领作一些先容。
2.1 基于点、线、面和体的NC刀轨天生要领
CAD技能从二维画图起步，经历了三维线框、曲面和实体造型成长阶段，一贯到如今的参数化特性造型。在二维画图与三维线框阶段，cnc加工重要以点、线为驱动东西，如孔加工，形状加工，平面地区加工等。这种加工要求支配职员的程度较高，交互纷乱。在曲面和实体造型成长阶段，出现了基于实体的加工。实体加工的加工东西是一个实体（平常为CSG和B-REP稠浊表现的），它由一些根本体素经集合运算（并、交、差运算）而得。实体加工不但可用于零件的粗加工和半精加工，大面积切削掉余量，进步加工效果，并且可用于基于特性的cnc编程体系的切磋与开辟，是特性加工的根本。
实体加工平常有实体形状加工和实体地区加工两种。实体加工的实现要领为层切法（SLICE），即用一组程度面往切被加工实体，然后对得到的交线产生等距线作为走刀轨迹。
本文从体系必要角度出发，在ACIS多少造型平台上实现了这种基于点、线、面和实体的cnc加工。
2.2 基于特性的NC刀轨天生要领
参数化特性造型已有了肯定的成长时期，但基于特性的刀具轨迹天生要领的切磋才方才开始。特性加工使cnc编程职员不在对那些低层次的多少信息（如：点、线、面、实体）举行支配，而变化为直接对符合工程技能职员民俗的特性举行cnc编程，大猛进步了编程效果。
W.R.Mail和A.J.Mcleod在他们的切磋中给出了一个基于特性的NC代码天生子体系，这个体系的劳动原理是：零件的每个加工进程都可以当对立构成该零件的外形特性组举行加工的总和。那么对整个外形特性或外形特性组分别加工后即完成了零件的加工。而每一外形特性或外形特性组的NC代码可主动天生。如今开辟的体系只实用于2.5D零件的加工。
Lee and Chang开辟了一种用假造边界的要领主动产生凸解放曲面特性刀具轨迹的体系。这个体系的劳动原理是：在凸解放曲面内嵌进一个最小的长方块，如许凸解放曲面特性就被转换成一个凹特性。最小的长方块与终极产品模型的归并就构成了被称为假造模型的一种间接产品模型。刀具轨迹的天生要领分成三步完成：（1）、切削多面体特性；（2）、切削解放曲面特性；（3）、切削相交特性。
Jong-Yun Jung切磋了基于特性的非切削刀具轨迹天生标题。文章把基于特性的加工轨迹分成形状加工和内地区加工两类，并定义了这两类加工的切削方向，议决裁减切削刀具轨迹到达团体优化刀具轨迹的目标。文章重要针对几种根本特性（孔、内凹、台阶、槽），讨论了这些根本特性的典范走刀路径、刀具选择和加工次序等，并议决IP（Inter Programming）技能禁止重复走刀，以优化非切削刀具轨迹。别的，Jong-Yun Jong还在他1991年的博士论文中切磋了制造特性提取和基于特性的刀具及刀具路径。
特性加工的根本是实体加工，虽然也可以为是更高级的实体加工。但特性加工差别于实体加工，实体加工有它自身的范围性。
特性加工与实体加工重要有以下几点差别：
从见解上讲，特性是构成零件的作用要素，符合工程技能职员的支配民俗，为工程技能职员所熟知；实体是低层的多少东西，是议决一系列布尔运算而得到的一个多少体，不带有任何作用语义信息；实体加工每每是对整个零件（实体）的一次性加工。但实际上一个零件不太大概仅用一把刀一次加工完，每每要议决粗加工、半精加工、精加工等一系列工步，零件差别的部位平常要用差别的刀具举行加工；偶然一个零件既要用到车削，也要用到铣削。因此实体加工重要用于零件的粗加工及半精加工。而特性加工则从品质上办理了上述标题；
特性加东西有更多的智能。对付特定的特性可法则某几种稳固的加工要领，特别是那些已在STEP准则法则的特性更是云云。倘若我们对全部的准则特性都订定了特定的加工要领，那么对那些由准则特性够成的零件的加工其方便性就可想而知了。倘若CAPP体系能提供相应的工艺特性，那么NCP体系就可以大大裁减交互输进，具有更多的智能。而这些实体加工是无法实现的；
特性加工有利于实现从CAD、CAPP、NCP及CNC体系的全面集成，实现信息的双向活动，为CIMS以致并行工程（CE）奠定精良的根本；而实体加工对这些是无能为力的。
2.3 现役几个重要CAD/CAM体系中的NC刀轨天生要领分析
现役CAM的构成及重要作用
如今比较老练的CAM体系重要以两种式样实现CAD/CAM体系集成：一体化的 CAD/CAM体系（如：UGII、Euclid、Pro/ENGINEER等）和相对独立的CAM体系（如：Mastercam、Surfcam等）。前者以内部统一的数据模样直接从CAD体系获取产品多少模型，而后者重要议决中性文件从别的CAD体系获取产品多少模型。然而，无论是哪种式样的CAM体系，都由五个模块构成，即交互工艺参数输进模块、刀具轨迹天生模块、刀具轨迹编辑模块、三维加工动态仿真模块和后置处理模块。下面仅就一些知名的CAD/CAM体系的NC加工要领举行讨论。
UGII加工要领分析
平常以为UGII是业界中最佳，最具代表性的cnc软件。其最具特点的是其作用强盛的刀具轨迹天生要领。包括车削、铣削、线 切割等美满的加工要领。此中铣削重要有以下作用：
Point to Point：完成种种孔加工；
Panar Mill：平面铣削。包括单向行切，双向行切，环切以及形状加工等；
Fixed Contour：稳固多轴投影加工。用投影要领控制刀具在单张曲面上或多张曲面上的移动，控制刀具移动的可以是已天生的刀具轨迹，一系列点或一组弧线；
Variable Contour：可变轴投影加工；
Parameter line：等参数线加工。可对单张曲面或多张曲面连续加工；
Zig-Zag Su***ce：裁剪面加工；
Rough to Depth：粗加工。将毛坯粗加工到指定深度；
Cavity Mill：多级深度型腔加工。特别实用于凸模和凹模的粗加工；
Sequential Su***ce：曲面交加工。根据零件面、导动面和查抄面的思路对刀具的移动提供最大程度的控制。
EDS Unigraphics还包括大量的别的方面的作用，这里就不逐一罗列了。
STRATA加工要领分析
STRATA是一个cnc编程体系开辟环境，它是创建在ACIS多少建模平台上的。
它为用户提供两种编程开辟环境，即NC下令语言接口和NC支配C++类库。它可支持三轴铣削，车削和线 切割NC加工，并可支持线框、曲面和实体多少建模。其NC刀具轨迹天生要领是基于实体模型。STRATA基于实体的NC刀具轨迹天生类库提供的加工要领包括：
Profile Toolpath：形状加工；
AreaClear Toolpath：平面地区加工；
SolidProfile Toolpath：实体形状加工；
SolidAreaClear Toolpath：实体平面地区加工；
SolidFace ToolPath：实体外貌加工；
SolidSlice ToolPath：实体截平面加工；
Language-based Toolpath：基于语言的刀具轨迹天生。
别的的CAD/CAM软件，如Euclid, Cimitron, CV,CATIA等的NC作用半斤八两，但其根本内容天悬地隔，没有品质区别。
2.4 现役CAM体系刀轨天生要领的重要标题
根据枯燥的CAD/CAM体系和CNC体系的劳动方法，CAM体系以直接或间接（议决中性文件）的方法从CAD体系获取产品的多少量据模型。CAM体系以三维多少模型中的点、线、面、或实体为驱动东西，天生加工刀具轨迹，并以刀具定位文件的式样经后置处理，以NC代码的式样提提供CNC机床，在整个CAD /CAM及CNC体系的运行进程中存在以下几方面的标题：
CAM体系只能从CAD体系获取产品的低层多少信息，无法主动捕获产品的多少外形信息和产品高层的作用和语义信息。因此，整个CAM进程务必在阅历充裕的制造工程师的参加下，议决图形交互来完成。如：制造工程师务必选择加工东西（点、线、面或实体）、束缚条件（装夹、干涉和碰撞等）、刀具、加工参数（切削方向、切深、进给量、进给速率等）。整个体系的主动化程度较低。
在CAM体系天生的刀具轨迹中，同样也只包括低层的多少信息（直线和圆弧的多少定位信息），以及小量的进程控制信息（如进给率、主轴转速、换刀等）。因此，卑鄙的CNC体系既无法获取更高层的计划要求（如公差、外貌光洁度等），也无法得到与天生刀具轨迹相关的加工工艺参数。
CAM体系各个模块之间的产品数据差别一，各模块相对独立。比方刀具定位文件只记录刀具轨迹而不记录相应的加工工艺参数，三维动态仿真只记录刀具轨迹的干涉与碰撞，而不记录与其产生干涉和碰撞的加工东西及相干的加工工艺参数。
CAM体系是一个独立的体系。CAD体系与CAM体系之间没有统一的产品数据模型，纵然是在一体化的集成CAD/CAM体系中，信息的共享也只是单向的和大略的。CAM体系不克富裕明白和利用CAD体系相关产品的全部信息，尤其是与加工相关的特性信息，同样CAD体系也无法获取CAM体系产生的加工数据信息。这就给并行工程的履行带来了困难。clear_link=1 下一篇：数控编程指令代码的区别及技巧上一篇：暂无
shukongcn.com 数控机床网
bbs.shukongcn.com 数控中国论坛
bbs.shukongcn.com 数控中国论坛