项目三 自动编程应用技能训练

CAD/CAM自动编程应用技能训练项目三任务一CAD/CAM实体造型训练CAD/CAM自动编程训练DNC数控加工技术的应用数控加工仿真软件的应用任务二任务三任务四任务一教师通过引领学生运用CAD/CAM软件完成本任务所设计的典型工作任务的实体造型训练，帮助学生掌握应用CAD/CAM软件进行实体造型的基本方法，并建立起自动化编程的最初概念CAD/CAM实体造型训练知识链接一、认识CAXA制造工程师2008

CAXA制造工程师2008是北京大方数码科技公司研发的国产CAD/CAM软件，是一套具有原创风格、曲面实体完美结合、功能强大、易学易会的全中文CAD/CAM工具软件。

CAXA制造工程师2008将CAD模型与CAM加工技术无缝集成，可直接对曲面、实体模型进行一致的加工操作。支持先进行实用的轨迹参数化和批处理功能，支持高速切削，且通用的后置处理可向任何数控系统输出加工代码，大幅度提高加工效率和加工质量。二、CAXA制造工程师2008的工作界面

CAXA制造工程师2008的用户界面和其他Windows风格的软件一样，各种应用功能通过菜单和工具条驱动；状态栏指导用户进行操作并提示当前状态和所处位置；特征、轨迹树记录了历史操作和相关关系；绘图区显示各种功能操作的结果；同时，绘图区和特征轨迹树为用户提供了数据的交互功能。CAXA制造工程师2008的工作界面任务实施STEP实体造型的操作步骤1.拾取特征树上的“平面XY”（作基准面→按[F2]键→按[F5]键→绘制圆心坐标（0，0）、半径分别为15和50的同心圆→按[F2]键，特征树上生成“草图0”。2.按[F8]键→单击[拉伸增料]图标→[固定深度]→在[深度]栏中输入“10”。3.拾取特征树上的“草图0”→单击[确定]按钮，结果如图3-1-3所示。4.拾取实体上表面（作基准面）→按[F2]键→按[F5]键→绘制图3-1-4所示草图（先绘制1个扇形条，然后阵列）→按[F2]键，特征树上生成“草图1”。5.按[F8]键→单击[拉伸增料]图标→[固定深度]→在[深度]栏中输入“5”。6.拾取特征树上的“草图1”→单击[确定]按钮，生成结果如图3-1-5所示。Mastercam软件是美国的CNCSoftware公司开发的基于PC平台的CAD/CAM系统，由于它对硬件要求不高，操作灵活、易学易用，具有良好的价格性能比；另外它还具有二维几何图形设计、三维曲面设计、刀具路径模拟、加工实体模拟等功能，并提供友好的人机交互，从而实现了从产品的几何设计到加工制造的CAD/CAM一体化。因而深受广大企业用户和工程技术人员的欢迎，广泛应用于机械加工、模具制造、汽车工业和航天工业等领域。

Mastercam软件是一种典型的CAD/CAM软件系统，它把CAD造型和CAM数控编程集成于一个系统环境中，完成零件几何造型、刀具路径生成、加工模具仿真、数控加工程序生成和数据传输等动作，最终完成零部件的数控机床加工。我们可以通过以下三种途径来完成零件造型：

(1)

由系统本身的CAD模块来建立模型。

(2)

通过系统提供的DXF、IGES、CADL、VDA、STL、PARASLD、DWG等标准图形转换接口，把其他CAD软件生成的图形转变成本系统的图形文件，实现图形文件共享。

(3)

通过系统提供的ASCII图形转换接口，把经过三坐标测量仪或扫描仪测得的实物数据（XYZ离散点）转变成本系统的图形文件。国外典型CAD/CAM软件—Mastercam软件介绍MastercamCAD/CAM系统的工作流程包括以下三个主要处理过程：

(1)

利用CAD设计模块，通过上面叙述的三种途径来完成零件造型。

(2)

利用CAM制造模块，选择合适的加工方式、合适的加工刀具、材料、工艺参数和加工部位，产生刀具路径，生成刀具的运动轨迹数据。通常我们称之为CLF（CutLocationFile）文件。这种数据与采取哪一种特定的数控系统无关，因此这个过程称为前处理。生成的刀具运动轨迹，通过仿真模块进行轨迹模拟。如果使用者不满意，可以利用刀具轨迹与图形、加工参数的关联性，进行局部修改，并立即生成新的刀具轨迹。

(3)产生数控加工程序。由于世界上有几百种型号的数控系统（如FANUC、SIEMENS、AB、GE、MITSUBISHI等），它们的数控指令格式不完全相同，因此软件系统应选择针对某一数控系统的处理文件，生成特定的数控加工程序。这样才能正确地完成数控加工。这个过程称为后处理。在整个工作流程中需要输入两种数据：零件几何模型数据和切削加工工艺数据。任务拓展1.完成图所示零件图的实体造型。任务拓展2.完成图所示垫片的三个槽的实体造型。教师通过引领学生使用CAD/CAM软件完成本任务中给定的图样的实体造型，并进行利用CAD/CAM软件的后置处理功能完成零件的自动编程任务，帮助学生掌握应用CAD/CAM软件进行自动化编程的方法和工作流程任务二CAD/CAM自动编程训练任务实施STEP1工件坐标原点和装夹方法

为了与设计基准保持一致，将工件坐标原点选在零件下表面中心处；用毛坯底面、侧面定位，平口钳夹紧。STEP2生成刀轨迹及G代码的操作步骤1.进行实体造型（实体造型方法略），结果如图所示。2.用“等高线粗加工”的方法粗加工型腔内侧壁。单击【相关线】→【实体边界】→拾取型腔加工边界，结果如图所示。3.单击【等高线粗加工】图标，在对话框中，按图3-2-4到图3-2-10所示设置加工参数，并单击【确定】按钮。4.拾取步骤2中的加工边界生成【等高线粗加工】的刀具轨迹，如图3-2-11所示；进行轨迹仿真如图3-2-12所示；生成G代码，如图3-2-13所示，文件名为“O001”。5.用“区域式粗加工”方法加工型腔底面。先隐藏等高线粗加工轨迹，再单击【相关线】→【实体边界】→拾取底面区域轮廓线，结果如图3-2-14所示。6.单击【区域式粗加工】图标→在对话框中，按图3-2-15到图3-2-18设置加工参数→单击【确定】按钮。7.拾取步骤5中的加工边界，生成“区域式粗加工刀具轨迹”，如图3-2-19所示。进行轨迹仿真，生成“G”代码，文件名“O002”，此过程图略。8.用“导动线精加工”方法进行型腔内壁的精加工。隐藏“区域式粗加工刀具轨迹”，单击[相关线]→[实体边界]→拾取型腔加工边界和截面线，如图3-2-20所示。9单击【导动线精加工】图标，在对话框中，按图3-2-21到图3-2-24所示设置加工参数、切削用量、刀具参数、加工边界，再单击【确定】按钮。10.拾取加工边界，如图3-2-25所示，拾取指向左侧的箭头并右击；拾取截面线，如图3-2-26所示，拾取指向上的箭头并右击，生成如图3-2-27所示“导动线精加工”的刀具轨迹。11.将前两条轨迹“显示”，单击屏幕左侧【加工管理树】上【刀具轨迹】，使所有轨迹（共3条）被选中，如图3-2-28所示；这时可对3条轨迹同时仿真，仿真结果如图3-2-29所示。根据仿真结果判断刀具路径和刀具形状的选择是否合理。若合理则继续下面生成G代码的操作；若在仿真过程中发现不合理情况，要对仿真参数进行调整，直至合理。12.对“导动线精加工”轨迹生成代码，文件名“OS003”，过程和图略。任务拓展1.应用CAD/CAM软件完成如图所示零件（毛坯为80mm×50mm×20mm板料）的加工程序。任务拓展2.应用CAD/CAM软件完成如图所示零件的实体造型、观察和形成加工刀具轨迹并生成G、M代码程序。任务三

教师通过数字化工厂背景知识的讲解，帮助学生建立起未来数字化加工工厂的概念，通过实施本任务中设计的典型工作任务，帮助学生掌握在数控机床与计算机之间，应用DNC数控加工技术或计算机通讯技术来实现数控加工程序的互传DNC数控加工技术的应用知识链接一、了解DNC的概念和发展过程DNC是DistributedNumericalControl或DirectNumericalControl英文词组的缩写形式。中文意思是分布式控制、直接数字控制或群控。DNC最早是指分布式数控系统（DistributedNumericalControl），所以DNC最早是DistributedNumericalControl三个英文词第一个字母缩写形式。其含义是用一台大型计算机同时控制几台数控机床。1980年颁布的ISO2806对DNC定义为“DirectNumericalControl（直接数控）”，其含义为：此系统使一群数控机床与公用零件程序或加工程序存储器发生联系，一旦提出请求，它立即把数据分配给有关机床。二、DNC的内涵1.实现程序集中管理2.实现程序传输程序传输解决程序库与机床间的加工程序、机床参数和刀具参数的双向通讯。现在的CNC系统功能一般都支持RS-232C串口通讯端口通信功能.三、RS-232C串口通讯端口简介RS-232C串口通讯端口（又称EIARS-232-C）在各种现代化自动控制装置上应用十分广泛，是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”，该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定，一般只使用3～9根引线。

RS-232C串口通讯端口在数控机床上有9针或25针串口，数据传输简单，用一根RS-232C电缆和电脑进行连接，就可实现在计算机和数控机床之间进行系统参数、PMC参数、螺距补偿参数、加工程序、刀补等数据传输，完成数据备份和数据恢复，以及DNC加工和诊断维修。任务实施STEP1设置FANUC-0i数控系统的通讯协议

应用FANUC数控系统RS-232串口通讯端口，实现PC与数控系统之间的数据传输操作（利用CAXA制造工程师2008完成程序的传输）。STEP2CAXA制造工程师2008的设置

对于操作者要完成两机之间的串口通讯，前提条件就是要将串口通讯线连接好，机床与软件的参数应一致。其操作步骤如下：STEP3由PC向CNC发送普通文件1.机床的操作2.传输软件的操作任务拓展

利用FANUC数控系统提供的传输软件传输本项目任务二中所形成的零件加工程序到FANUC数控铣床系统中。任务四

教师通过引领学生利用数控加工仿真软件对本任务中所给出的典型工作任务进行仿真加工技术的应用训练，帮助学生学会应用仿真技术校验加工程序、优化加工程序、学习数控加工技术数控加工仿真软件的应用知识链接一、数控加工仿真软件系统的作用

在数控编程与操作的传统培训过程中，几乎所有的培训都是在实际机床上进行的，这样做既占用了设备的加工时间，又存在一定的安全风险。同时，也由于设备少、人数多，人均占有机床的时间减少，从而降低了培训质量。因此，随着计算机技术的发展，在数控培训中逐渐普遍采用了仿真加工技术。这样做可使受培训者在人手一机的基础上接受培训，既可以迅速提高操作者的技能素质，又使培训安全可靠。当前在数控培训中使用的仿真软件较多，现以上海宇龙软件公司开发的“数控仿真系统V3.8版”来说明仿真加工的方法。该仿真软件含有多种数控系统的数控车、数控铣和加工中心的仿真操作，具有较大的适用性。二、宇龙仿真系统的操作界面

宇龙数控铣仿真系统（FANUC0i系统）操作界面如图所示。宇龙仿真系统的操作界面1.主菜单主菜单为下拉式菜单，其展开图如图所示，可根据需要选择其中的一个。2.工具栏3.机床操作面板宇龙数控铣仿真系统的机床操作面板是根据相应系统数控铣床的实际操作面板定制而成的，数控仿真系统的机床操作面板与实际机床面板无太大的差异。4.机床显示根据所选择的不同类型的机床，在机床显示区域将显示不同类型的数控机床。任务实施STEP1制定加工工艺

利用仿真系统加工如图所示工件（毛坯尺寸为100mm×100mm×40mm板料）的轮廓，将加工程序输入计算机后以“TXT”文本格式保存于D＼数控仿真加工＼综合练习1、综合练习2和综合练习3中，加工过程中采用DNC传输的方式输入仿真系统。

加工时先使用φ12mm的键槽铣刀在工件中心（X0，Y0）处铣一个深14.8mm的下刀孔。再用φ16mm的立铣刀加工内型腔。STEP2编制加工程序1.用φ12mm键槽铣刀铣下刀孔程序2.用φ16mm立铣刀铣内型腔主程序STEP2编制加工程序3.用φ16mm立铣刀铣内型腔子程序STEP3启动宇龙数控仿真系统1.单击【开始】→【所有程序】→【数控加工仿真系统】→【加密锁管理程序】，打开宇龙仿真系统加密锁管理程序，此时在教师机右下角出现加密锁图标。2.再次单击【开始】→【所有程序】→【数控加工仿真系统】，出现如图所示“用户登录”界面，此时无须填写【用户名】和【密码】，直接单击【快速登录】，登录数控仿真系统。STEP4选择机床和数控系统1.单击【机床】→【选择机床】，弹出如图选择机床界面。2.在选择机床界面中，“控制系统”选择FANUC，再在次菜单中选中FANUC0I系统；“机床类型”选中铣床，再在次菜单中选中标准。单击【确定】，完成机床和数控系统的选择。3为了清楚地显示机床，仿真系统中可将机床的外壳拆除。操作过程为单击【视图选项】，出现图视图选项对话框，在该对话框中将“显示机床罩子”前的选项去除。拆除机床罩子后的机床如图所示。STEP5机床开机返回参考点1.解除急停报警在机床操作面板中单击红色急停按钮，此时机床指示灯熄灭。2.启动数控装置在机床操作面板中单击启动按钮，此时机床电机、伺服控制指示灯变亮。3.返回参考点单击返回参考点图标，其指示灯变亮。选择【Z】轴，使其指示灯变亮；再选择图标速度控制按钮中的【+】，使Z轴返回参考点。用同样的方法分别使X轴和Y轴返回参考点。返回参考点后，仿真系统的显示屏显示如图所示界面。STEP6安装零件1.单击【零件】→【定义毛坯】，弹出定义毛坯对话框。将该对话框中毛坯的长、宽、高分别设定为100mm、100mm、40mm。2.单击【零件】→【安装夹具】，弹出安装夹具对话框，选择平口钳作为夹具，调节工件的装夹高度和在钳口的位置。STEP6安装零件3.单击【零件】→【放置零件】，弹出放置零件对话框，选中上一步定义的毛坯后选择【安装零件】，弹出调整零件位置对话框。4.调整零件的伸出量后，单击【退出】，完成零件安装，零件安装完成后，单击工具栏中的局部放大图标，放大后的工件位置如图所示。STEP7输入数控程序

数控程序可通过记事本或写字板等编辑软件输入并保存为文本格式文件，通过传输的方式输入仿真系统。也可采用MDI键盘输入，MDI键盘的输入与编辑方法和实际机床的操作相同，仿真传输输入的如下图所示：STEP8安装刀具、对刀

加工该工件时，以工件上表面的对称中心作为编程原点。其对刀及安装刀具的过程如下：1.单击下拉菜单“机床”→“基准工具”弹出如图所示基准工具对话框，单击【确定】，这时基准工具装入主轴。基准工具用于X、Y轴。2.单击手动按钮，使其指示灯变亮；单击轴选择按钮，选择不同的坐标轴，再分别按下正向或负向轴移动按钮移动刀具，在刀具移动过程中，单击视图按钮，变换不同的视角将刀具移动至工件附近，如图所示，在手动过程中，可单击如图所示的倍率按钮对进给倍率进行调节（鼠标对准相应按钮，左击则按钮左旋，右击则按钮右旋）。STEP8安装刀具、对刀3.单击【塞尺检查】→【1mm】，将刀具移动至接近工件附近，此时在机床显示区的显示如图所示，并提示“塞尺检查结果：太松”。这时选择手摇脉冲发生器按钮，使其指示灯变亮。单击机床面板上的手摇脉冲器按钮，显示如图所示的手摇脉冲发生器，选择相应的轴和增量倍率，单击手摇脉冲发生器，使基准工具接近工件并提示“塞尺检查结果：合适”，记下CRT中的X值，记下X（假设X=-400）。STEP8安装刀具、对刀4.单击【塞尺检查】→【收回塞尺】，再单击手动按钮将Z轴抬起，再单击X负向按钮，向X轴负方向移动58mm（7mm+50mm+1mm），计算出X=-458，记入G54和G55坐标系中。5.用同样的方法得到机械坐标系Y坐标，记下Y（假设Y=-230），记入G54和G55坐标系中。6.单击手动按钮，移动刀具至工件的正上方。单击【机床】→【拆除工具】，拆下基准工具。7.单击【机床】→【选择刀具】，弹出如图所示选择刀具对话框，在该对话框中选择φ16mm平底立铣刀，按【确定】按钮完成刀具的选择及安装。STEP8安装刀具、对刀8.单击【塞尺检查】→【1mm】，将刀具采用手动方式移动至接近工件上表面附近，再使用手摇方式移动刀具接近工件并提示“塞尺检查结果：合适”，记下CRT中的机械Z1值（假设Z1=-400），计算工件上表面处的机床坐标