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发信人: minho (蓝石头】), 信区: CAD
标  题: 典型零件CAM应用(一)
发信站: 荔园晨风BBS站 (Sun Mar 31 12:10:43 2002), 转信

                   典型零件CAM应用

                          ——主轴箱体加工图形交互式CAM编程应用



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北京市机电研究院 AMS办公室 孙家暾
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  CAM是在刀具建库、夹具建库、NC—POST建模、CAD实体造型基础上的集成。在
计算机中建立机床加工环境,根据加工工艺方案设置参数,模拟机床的实际切削过
程,进行刀具干涉检查,最后生成NC代码文件。主轴箱体(数控夹攻中心零件)具有
多孔、多平面、多连接尺寸、位置公差要求多、尺寸公差精度高等特点,具有相当
的复杂性。
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关键技术

① 夹具库的建立、多工位夹具的装配及在各工序间的切换。

② 装配式刀具库的建立及在仿真切削过程中的调用。

③ NC—POST在FFANUC 15MA系统的应用调试。

④ 使用Pro/Engineer的数据库功能和Family Table建立系列刀具元件、系列夹具
元件、加工毛坯模型。

⑤ 模拟加工试切过程,并进行切削干涉检查。

⑥ 在Tool Motion层,修改刀具路径。

⑦ 应用软件功能,生成刀具、夹具及部装装配图和刀具路径图,输出各种工艺信
息及报表。



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概述

  现阶段,许多工厂常用AUTOCAD进行基于2D的平面图零件设计,然后由工艺人
员/程序员按3D概念,直接以G代码或APT语言进行NC编程。这种方法适用于一般简
单零件的平面加工、直线加工、回转体加工及点位加工。其编程速度较快,代码简
洁。可是对于几何形状复杂、夹具装配复杂,特别是对非圆曲面的加工上述编程方
法就十分困难了。

  因为对空间几何图形和轨迹进行数学处理的计算量大,过程复杂,不易掌握。
而且编程过程中,不能对加工环境构成要素的几何体之间的空间关系进行检查;将
刀位坐标转为加工对象的几何图形检查精度低,不直观;因此需上机调试程序,占
用数控机床工时,技术准备周期时间长。

  近几年来,计算机辅助制造技术发展迅速,图形处理功能有了很大增强,硬件
平台价格大幅下降。同时,CAD/CAM软件技术日益成熟。直接将零件的几何体信息
转变为数控加工程序的计算机辅助编程技术—图形交互式自动编程得以推广和应用




  “图形交互式自动编程”以CAD生成的零件几何信息为基础,采用人机交互对
话方式,在计算机屏幕上指定被加工件的几何特征,定义相关的加工参数,由计算
机进行数据处理,并动态显示加工路径,最后输出NC代码数据。特别是它所提供的
仿真切削功能,能模拟加工环境进行切削,并检查刀具干涉。主轴箱体零件尺寸精
度高,孔、平面等几何要素位置公差约束多,箱体六个面都要加工,多次切换夹具
。加工周期长,计有工序共95道工步完成加工。

  使用的图形交互式编程软件是PTC(美国参数技术公司)的Pro/Engineer
--V18.0,软件运行于SGI图形工作站。Pro/Engineer是基于三维的零件设计、制造
、分析软件包。其制造功能模块主要具有以下功能:

  1) 数据的唯一性、相关性。如果对一个零件模型进行了修改,与此零件相关
的装配图、零件图等都会自动更新;

  2) 强大的加工环境设计能力。能够模拟加工条件,建立三维的组装式夹具装
配、刀具装配、加工毛坯系列;图形交互式人机对话;有多种进刀方式,可自动生
成加工刀具路径。能进行铣削、镗削、钻削、铰孔、车加工、线切割等多种加工。
每种加工方式提供多种加工方式;能图形显示刀具路径;屏幕模拟实际切削过程,
显示材料去除过程和进行刀具干涉检查;提供完整的工艺过程信息。可提供刀具装
配、安装、使用信息,夹具安装、使用信息,机床使用信息,工步参数设置信息等


  Pro/Engineer是目前企业级CAD/CAM/CAE中较为完善的一种实用软件。根据实
际应用过程,我们把图形交互式编程可分为七个阶段:

  ① 准备工作阶段。在这个阶段里,主要完成加工环境设计工作。即在人工或
CAPP完成工艺方案设计的前提下,在计算机上完成数控机床(FMC)参数设置;刀
具元件建库,刀具组装;加工毛坯系列设计;CAD模型检查和简化设计;通用夹具
元件建库、专用夹具元件建摸、夹具组装。上述这些工作,建立了三维的实际的加
工环境,而加工刀具路径的建立,要受上述要素的空间几何关系约束。

  ② 加工方案概念设计阶段。在前一阶段建立的加工环境上,按工艺方案的要
求,根据零件毛坯、夹具装配之间空间几何关系及刀具特征和参数,筛选最适用的
加工方法。拟定刀具的进入路径、切削路径、退出路径。刀具在运动中可能发生干
涉的部位,并及时地进行加工环境调整。注意:要按照工艺方案,一道序一道序地
进行加工方法筛选,拟订刀具路径。因后道工步而调整加工环境时,要返回到与夹
具调整有关的工步,重新进行加工方案设计。在后道工步加工方案拟定没有完成时
,不要急于进入加工路径设计。否则因后道工步进行了加工环境调整,将使你当前
所完成的路径设计作废。

  ③ 加工方案初步设计。此时进入实际的路径设计过程。要选定刀具、设置坐
标和参数,重点是放在刀具路径的优化上。特别要注意刀具进入和退出的插入点。
应在满足工艺要求的前提下使切削路径最捷。

  ④ 加工方案细化设计。在这个阶段主要是对与路径优化的各项参数进行优化
。如:提高空刀运行速度,缩短空刀运动距离等。

  ⑤ 刀具路径坐标检查。在图形方式下刀具路径显示受程序员观察角度及显示
器分辨率误差的影响,不能精确的描述刀具在X—Y、Y—Z、Z—X三个平面的确切位
置。在动态显示刀具运动轨迹时,浏览APT文件,检查刀具X、Y、Z坐标的正确性。
在加工微量进给时,如半精加工或精加工,刀具路径的坐标检查是必不可少的。

  ⑥ 工序切换的环境准备工作。在工序切换时,加工环境会进行一定的更动。
如:更换新的夹具,更换新的毛坯,增加或减少加工毛坯个数。同时需对加工环境
要求重新进行设置。

  ⑦ NC后处理及信息输出。根据具体的加工单元系统,选用相应的后处理器
NC--POST,将已生成的APT文件编译成特定CNC系统的NC代码文件。随着代码文件的
生成,输出全面工艺过程信息。主要有:工艺路线表、刀具装配清单、刀具安装表
、刀具使用明细表、夹具装配明细表、夹具使用明细表、加工单元参数表、工步参
数设置等。

  同时还可提供刀具路径图形输出。上述信息根据需要,发送到不同的使用人员
手中。



  以上简述了图形交互式编程七个阶段的工作内容。在上述2—5阶段中,各阶段
都需进行以下两项相同的工作:

  ① 刀具干涉检查和相应的加工环境调整。刀具干涉检查有三种方式:静态图
形检查、动态图形检查、静态数学计算检查。图形检查属于一种定性检查方式,适
用于过度切削或明显干涉的情况下的工步全过程检查。一般用于方案初步设计和细
化设计阶段,使用频率较高。数学计算检查是一种精确定量的检查方式,一般用于
细化设计和数字检查阶段,在有限特定点处进行。

  ② 发生刀具干涉后的调整。有参数调整和环境调整两种方式。一般先采用参
数调整,即重新草绘路径、重设置进入或退出方式等。当参数调整仍不能避免干涉
的发生,就不得不对加工环境进行调整。如:改变刀长、更换刀头、更换夹具元件
、调整夹具元件位置,直至修改工艺方案设计或新设计师提出修改零件图。要注意
:加工环境的调整,可能影响到已经完成的前工步的路径设计。要返回与此相关的
前工步,重新进行刀具干涉检查或修改刀具路径。



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               那块石头在阳光下闪过几丝神秘的蓝光

※ 来源:·荔园晨风BBS站 bbs.szu.edu.cn·[FROM: 192.168.55.120]


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