CAD、CAM-知识

CAD/CAM知识讲师：杨文聪前言CAD是英文ComputerAidedDesign的缩写，而CAM是ComputerAidedManufacturing的缩写,CAD/CAM的词面解释为计算机辅助设计与制造;所谓计算机辅助制造就是应用软件来创建数控加工程序，因而通俗地称为自动编程。CAM自动编程最终输出的即为数控程序;CAD/CAM软件应用是由现代制造业的发展，适应数控加工技术的发展而产生和发展的;目录02NX编程基础01CAD/CAM简介03平面铣04型腔铣05曲面轴轮廓铣06钻孔06科森常用功能1.1、CAD/CAM简介CAD/CAM软件均具备了较好的交互式图形编程功能，操作过程有点类似，编程能力差别不大;不管采用哪一种CAD/CAM软件，NC编程的基本过程及内容都如图所示;获得CAD模型加工工艺分析和规划参数设置后处理刀轨计算检查校验切削方式设置加工对象设置加工对象设置刀具设置刀具及机械参数设置加工程序参数设置CAD模型完善1.2、CAD/CAM简介（功能）现有CAD/CAM软件所提供的基本功能（模块）（1）三维造型功能：加工表面的几何信息是CAD/CAM软件进行加工刀轨计算的依据。因此CAD/CAM软件至少能够提供基本的曲面造型功能；（2）参数管理：参数（如加工对象、刀具参数、加工工艺参数等）的设置是交互式图形编程的主要操作内容，因此也是CAD/CAM软件数控编程的主要功能组成部分。它包括参数输入、修改、管理、优化等；（3）刀位点计算：根据用户设定的加工参数和加工对象计算出刀位点，由于刀位点计算是数控编程中最重要和最复杂的工作环节，因此它也是利用CAD/CAM软件进行交互式图形编程的最明显的优势；（4）仿真：以图形化的方式直观、逼真地模拟加工过程，以检验所编制的NC程序是否存在问题；（5）刀轨的编辑和修改：提供多种编辑手段（如增加、删除、修改刀轨段等）使用户对编制的数控刀轨进行修改；（6）后处理：CAD/CAM软件计算出的刀轨包含了大量刀位点的坐标值，后处理的作用就是将这些刀位点坐标值按标准的格式“填写”到数控程序中，得到程序主体的内容；（7）工艺文档生成：将机床操作人员所需要的工艺信息（如程序名称、加工次序、刀具参数等）编写成标准、规范的文档。这一功能虽然简单，但它对保证编程人员与机床操作人员的配合、避免失误有重要的作用；1.3、CAD/CAM简介（软件）1．Mastercam：Mastercam是美国CNCSoftware,Inc公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件；2．UGNX：UGNX（被西门子收购,习惯上仍称为UG）是NXPLM软件的核心，集CAD／CAE／CAM于一体的软件；3．Cimatron：Cimatron软件出自著名软件公司以色列Cimatron公司，CAD/CAM集成解决方案的提供者；4．PowerMILL：PowerMILL是世界上著名的功能强大，加工策略丰富的数控加工编程软件系统之一；2.1、进入加工环境在NX中进行数控编程，首先要进入加工模块，并且需要进行加工环境的初始化设置。通过加工环境设置，来选择编程模板；1．进入加工模块功能：从建模模块或者其他模块进入加工模块。应用：在标准工具条中选择“起始”按钮，在下拉选项中选择“加工”以进入加工模块；可以使用快捷键（Ctrl+Alt+M）进入加工模块；2.2、进入加工环境2．加工环境设置功能：为加工环境选择适用的机床与加工模板集；设置：进入加工模块时，系统会弹出加工环境对话框，如图所示，选择CAM会话设置和CAM设置后单击“确定”选项调用加工配置进行加工环境的初始化设置；CAM会话设置用于选择加工所使用的机床类别。CAM设置是在制造方式中指定加工设定的默认值文件，也就是要选择一个加工模板集；2.3、CAM界面1-标题栏2-主菜单3-工具栏4-绘图区5-提示/状态栏6-工序导航器①插入工具条②操作工具条③导航器工具条2.4、创建程序程序用于组织加工工序的排列各工序在程序中的次序。当程序数量较多时，可以通过程序组进行分开管理；创建加工方法，首先要选择类型及子类型，选择位置，再在名称框中输入名称，单击确定创建程序；输入开始事件中的操作员消息；2.5、创建刀具刀具组可定义切削刀具；刀具是数控加工中必不可少的选项，刀具组的创建可以通过从模板创建刀具，或者通过从库调用刀具来创建刀具；2.6、刀具参数刀具参数设置用于指定刀具尺寸以及相关的管理信息；重点在于尺寸的设置；必须设置直径、下半径；2.7、创建几何体几何体包括定义加工坐标系、工件、边界和切削区域等；创建几何体主要是在零件上定义要加工的几何体对象和指定零件在机床上的加工方位。创建几何体包括定义加工坐标系、工件、边界和切削区域等。创建几何体建立的几何体对象，可指定为相关工序的加工对象；2.8、坐标系几何体加工坐标系是所有后续刀具路径各坐标点的基准位置。在刀具路径中，所有坐标点的坐标值与加工坐标系关联，如果移动加工坐标系，则重新确立了后续刀具路径输出坐标点的基准位置；加工坐标系的坐标轴用XM、YM、ZM表示。其中ZM特别重要，如果不另外指定刀轴矢量方向，则ZM轴为默认的刀轴矢量方向；2.9、坐标系几何体机床坐标系功能：指定MCS可以通过多种方法来指定坐标系，该坐标系将作机床坐标系；设置：可以通过各种坐标系创建方法来创建指定坐标系，也可以单击图标弹出CSYS对话框来创建坐标系。安全设置功能：安全设置选项用于指定安全平面位置，在创建工序中的非切削移动中将可以选择使用安全设置选项。（1）使用继承的将使用上级组参数的设置；（2）无将不使用安全设置；（3）自动直接指定安全距离值，此时需要在下方输入安全距离值；（4）平面指定一个平面为安全平面；2.10、坐标系几何体在平面铣和型腔铣中，工件几何体用于定义加工时的零件几何体、毛坯几何体和检查几何体。通过在模型上选择体、面、曲线和切削区域来定义零件几何体、毛坯几何体和检查几何体，还可以定义零件的偏置厚度、材料和存储当前视图布局与层；1．指定部件功能：部件定义的是加工完成后的零件，即最终的零件。它控制刀具的切削深度和活动范围，可以选择特征、几何体（实体、面、曲线）和小面模型来定义零件几何体；2．指定毛坯功能：毛坯是将要加工的原材料，可以用特征、几何体（实体、面、曲线）定义毛坯几何体。在型腔铣中，零件几何体和毛坯几何体共同决定了加工刀轨的范围；3．指定检查功能：检查几何体是刀具在切削过程中要避让的几何体，如夹具和其他已加工过的重要表面；4．部件偏置功能：在零件实体模型上增加或减去由偏置量指定的厚度。正的偏置值在零件上增加指定的厚度，负的偏置值在零件上减去指定的厚度；2.11、指定部件为加工工序指定部件几何体，可以通过不同的选择方式进行部件的选择；功能：指定要选择的实体的类型。设置：可以指定过滤方法限制系统可以选择的对象类型；2.12、指定毛坯为加工操作指定毛坯，毛坯将确定型腔铣的加工范围，另外毛坯在动态的可视化刀轨的动态仿真中也是必须的；可以通过选择几何体的方式进行毛坯的定义，选择方法与部件几何体相同；部件的偏置使用部件的偏置方式创建毛坯，将部件几何体的表面进行偏置指定的值产生一个毛坯；功能：使用部件的偏置方式创建毛坯，将部件几何体的表面进行偏置指定的值产生一个毛坯；设置：直接指定偏置值，即确定了毛坯；应用：对于铸件毛坯，或者直接创建曲面铣操作的毛坯，应用部件的偏置方式可以生成合适的毛坯；2.13、指定毛坯包容块功能：使用自动块方式创建毛坯，将以一个包容盒包容所有部件几何体，并可以在各个方向进行扩展。设置：系统以部件几何体的边界创建一个包容盒，可以在下方指定各个方向的扩展值或者直接拖动图形上的箭头；包容圆柱体使用一个圆柱体包容所有部件几何体，并可以在各个方向进行扩展；2.14、指定毛坯部件轮廓与部件凸包以部件轮廓进行水平方向的偏置，而Z方通过直接指定方式创建毛坯。部件凸包方式将轮廓的局部进行简化。；IPW-处理中的工件以一个加工的过程毛坯IPW文件作为毛坯，需要选择IPW源，该源文件将包括了部件文件与几何体信息；2.15、创建方法创建加工方法将可以指定余量、公差、切削步距和进给率等选项的默认值；创建加工方法，首先要选择类型及子类型，选择位置，再在名称框中输入方法的名称，单击确定打开铣削方法对话框；2.16、创建方法（1）部件余量：为加工方法指定加工余量。使用该方法的操作将具有同样的加工余量；（2）公差：公差限制了刀具在加工过程中离零件表面的最大距离，指定的值越小，加工精度越高。内公差限制刀具在加工过程中越过零件表面的最大过切量，外公差是刀具在切削过程中没有切至零件表面的最大间隙量。（3）切削方式：指定切削方式，可以从弹出的列表中选择一种加工方式；（4）进给：设置进给率，打开“更多”选项可以为各种非切削移动和切削运动的运动条件设置进给度。（5）选项:指定刀轨的显示方式，包括不同运动状态的显示颜色与显示方式；2.17、创建工序创建工序是UGNX编程中的核心工序内容。可以通过从模板中选择不同的工序类型，选择程序、几何体、刀具和方法位置组，并按具体的工序要求选择几何体，设置刀轨参数，生成刀轨;1．类型功能：选择模板，选择的模板将决定可以创建的工序类型;应用：可以选择系统设置的默认模板，也可以通过“浏览”选择一个已经创建工序的UG文件作为模板;2．工序子类型功能：在铣削加工模板中可以创建多种不同的工序子类型;应用：不同的子类型，其特点与应用各有不同，这是创建工序的关键;3．位置功能：指定父节点组，包括程序、几何体、刀具和方法位置组;应用：选择正确的位置组参数，将可以直接应用组参数中的设置;4．名称功能：为新建的工序指定名称;应用：创建工序时，应选择能反应加工特征的名称进行命名;2.18、工序导航器视图工序导航器是让用户管理当前零件的工序及工序参数的一个树形界面，以图示的方式表示出工序与组之间的关系，选择不同的视图将以不同的组织方式显示组对象与工序；工序导航器具有4个用来创建和管理NC程序的分级视图。每个视图都根据其主题来组织相同的工序集合：程序内的工序顺序、使用的刀具、加工的几何体或使用的加工方法。单击屏幕左侧的工序导航器图标将显示工序导航器，工序导航器在鼠标离开时会自动隐藏，如需固定显示，单击角落上的图标；2.19、工序导航器视图1．程序顺序视图将按程序分组显示工序。工序在输出时将按照其在程序顺序中的顺序进行输出，因而可以根据情况决定是否按最有效的方式进行安排。而在其他视图中的工序位置并不表示输出后的加工顺序；2．机床视图将按刀具分组显示工序。在工序导航器的机床视图将显示当前所有刀具，并在创建过工序的刀具下显示工序；3．几何体视图将按几何体分组显示工序。在工序导航器的几何体视图将以树形方式显示当前所有创建的几何体，工序显示在创建时选择的几何体组之下；4．方法视图在“方法视图”中，系统显示根据其加工方法（粗加工、精加工、半精加工）分组在一起的工序；2.20、对象操作在工序导航器中可以进行多种针对选择对象的工序管理，包括对象的编辑、删除，复制与粘贴等操作，可以操作的对象包括几何体、刀具、方法、程序与工序；1．编辑功能：编辑选择的对象，会出现所选对象（工序或组）的相应编辑对话框供用户进行参数修改；应用：在快捷菜单中选择“编辑”选项，出现所选对象（工序或组）的相应编辑对话框以进行参数修改。如果选择了多个对象，则根据对象在工序导航工具中的排列顺序，依次显示相应编辑对话框供用户进行参数编辑；2．剪切和复制功能：这两个菜单项用于在工序导航器中剪切或复制所选对象到剪贴板上，以便将所选对象粘贴到不同的位置。剪切将不保留选择的对象；应用：对于类似的工序，可以复制该工序，在粘贴后修改部分参数成为新的工序；3．粘贴与内部粘贴功能：该菜单项将先前剪切或复制的对象粘贴到指定位置，并与当前选择的对象关联。粘贴与内部粘贴的区别在于，用粘贴的