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Cimatron：Cimatron数控编程基础1Cimatron软件简介1.1Cimatron软件概述Cimatron是一款集成的CAD/CAM(Computer-AidedDesign/Computer-AidedManufacturing)软件，由以色列Cimatron公司开发。它广泛应用于模具设计、产品设计以及数控编程等领域。Cimatron提供了从设计到制造的完整解决方案，包括三维建模、装配设计、模具设计、电极设计、数控编程、加工仿真以及后处理等功能。Cimatron的设计模块支持实体、曲面和线框建模，能够处理复杂的产品设计。其数控编程模块则提供了丰富的加工策略，包括粗加工、半精加工和精加工，适用于各种材料和加工设备。此外，Cimatron还具备强大的后处理能力，能够生成适用于不同机床的G代码。1.2Cimatron数控编程模块介绍Cimatron的数控编程模块是其核心功能之一，它为用户提供了一套全面的数控编程解决方案。该模块包括以下几个关键部分：1.2.1加工策略粗加工：用于快速去除大量材料，通常采用螺旋、平行或轮廓切削策略。半精加工：在粗加工后进行，用于提高表面质量和精度，减少精加工的负担。精加工：用于达到最终的表面质量和尺寸精度，包括等高精加工、轮廓精加工等策略。1.2.2刀具路径编辑Cimatron提供了灵活的刀具路径编辑功能，用户可以调整刀具路径的顺序、方向和间距，以优化加工效率和质量。1.2.3加工仿真在实际加工前，Cimatron的加工仿真功能可以帮助用户检查刀具路径的正确性，避免碰撞和过切，确保加工安全。1.2.4后处理Cimatron的后处理模块能够将刀具路径转换为特定机床可识别的G代码，支持多种机床类型和控制系统。1.2.5示例：创建一个简单的粗加工策略假设我们有一个简单的三维模型，需要在Cimatron中创建一个粗加工策略。以下是基本步骤：选择模型：在设计模块中，选择需要加工的模型或模型的特定部分。进入数控编程模块：点击菜单中的“数控编程”选项，进入数控编程环境。创建粗加工策略：在数控编程模块中，选择“粗加工”策略，设置加工参数，如切削深度、切削宽度、进给速度等。生成刀具路径：点击“生成”按钮，Cimatron将根据设置的参数生成刀具路径。检查和优化：使用加工仿真功能检查刀具路径，确保没有碰撞或过切。如有需要，调整刀具路径参数。生成G代码：最后，使用后处理功能将刀具路径转换为G代码，准备上传到机床进行实际加工。1.2.6注意事项在设置加工参数时，需要考虑材料的硬度和刀具的类型，以确保加工效率和刀具寿命。加工仿真不仅是检查刀具路径的工具，也是优化加工策略的重要手段。后处理生成的G代码需要与机床的控制系统相匹配，否则可能无法正确执行。通过以上介绍，我们可以看到Cimatron的数控编程模块为用户提供了从策略选择到G代码生成的完整流程，极大地简化了数控编程的过程，提高了加工的效率和精度。2Cimatron:CAD模型创建与编辑2.1使用Cimatron创建3D模型在Cimatron中创建3D模型是一个直观且高效的过程，它结合了直接建模和参数化设计，使用户能够快速构建和修改复杂零件。以下步骤概述了如何使用Cimatron创建一个基本的3D模型：启动Cimatron并选择“新建”:打开Cimatron软件，选择“新建”项目，确保选择正确的模板，通常是“零件设计”。创建基本形状:使用“拉伸”、“旋转”或“扫描”命令来创建模型的基本形状。例如，要创建一个简单的长方体，可以使用“拉伸”命令，选择一个草图平面，绘制一个矩形，然后指定拉伸的高度。添加特征:在基本形状上添加孔、槽、倒角等特征。这可以通过选择相应的特征命令，然后在模型上选择放置位置来完成。编辑模型:利用Cimatron的直接建模工具，可以自由地编辑模型的任何部分，而无需考虑创建历史。例如，可以移动面、调整边的曲率或改变模型的尺寸。检查模型:使用“测量”工具检查模型的尺寸和公差，确保它们符合设计要求。保存模型:完成设计后，保存模型到适当的文件格式，如IGES、STEP或Cimatron的原生格式。2.1.1示例：创建一个简单的长方体假设我们要创建一个长宽高分别为100mm、50mm、30mm的长方体。绘制草图:在XY平面上绘制一个100mmx50mm的矩形。1.选择“草图”命令。

2.选择XY平面作为草图平面。

3.绘制一个矩形，长度为100mm，宽度为50mm。拉伸草图:将绘制的矩形拉伸30mm。1.选择“拉伸”命令。

2.选择步骤1中绘制的矩形。

3.指定拉伸高度为30mm。检查模型尺寸:使用“测量”工具验证长方体的尺寸。1.选择“测量”命令。

2.选择长方体的三个边，分别测量长度、宽度和高度。保存模型:将模型保存为Cimatron的原生格式。1.选择“文件”>“保存”。

2.选择保存位置，输入文件名，保存。2.2模型编辑与修改技巧Cimatron提供了强大的模型编辑工具，允许用户在设计过程中进行灵活的修改。以下是一些关键的编辑技巧：直接编辑:可以直接选择模型的面、边或顶点进行编辑，而无需考虑模型的创建历史。例如，可以使用“移动面”命令来调整模型的形状。参数化编辑:如果模型是参数化创建的，可以修改创建特征的参数，如尺寸、角度或位置，以更新模型。特征复制与阵列:使用“复制”和“阵列”命令可以快速创建多个相同或相似的特征，这对于创建重复结构非常有用。布尔运算:利用“并集”、“差集”和“交集”等布尔运算，可以合并或分割模型，创建复杂的几何形状。曲面编辑:Cimatron的曲面编辑工具允许用户调整曲面的形状和曲率，这对于设计流线型或有机形状的零件特别有用。2.2.1示例：使用“移动面”命令调整模型形状假设我们有一个长方体模型，需要将其中一个面向外移动10mm。选择“移动面”命令:在“编辑”菜单中选择“移动面”。选择要移动的面:选择长方体模型上需要移动的面。指定移动方向和距离:指定移动方向为“向外”，移动距离为10mm。1.在命令行中输入移动方向和距离。

2.确认操作。检查模型:使用“测量”工具检查模型的尺寸，确保修改正确。保存修改后的模型:保存模型以保留更改。通过以上步骤和示例，我们可以看到Cimatron在创建和编辑3D模型方面的强大功能和灵活性。无论是初学者还是经验丰富的用户，Cimatron都能提供一个高效且直观的环境来实现复杂的设计需求。3CAM编程基础3.1CAM编程流程概述在Cimatron中，CAM编程流程是实现从设计到制造的关键步骤。这一流程通常包括以下几个阶段：模型导入与分析：首先，将CAD模型导入Cimatron系统中，进行模型的几何分析，确定加工的范围和特征。加工策略选择：根据模型的几何特征和材料属性，选择合适的加工策略，如粗加工、半精加工、精加工等。刀具与切削参数设置：选择合适的刀具类型，设置切削速度、进给速度、切削深度等参数，确保加工效率和零件质量。刀具路径生成：基于上述设置，Cimatron自动生成刀具路径，即刀具在工件上的运动轨迹。刀具路径验证与优化：通过模拟刀具路径，检查是否有碰撞风险，优化路径以提高效率和安全性。后处理与NC代码生成：将刀具路径转换为特定机床可识别的NC代码，准备进行实际加工。加工模拟与验证：在虚拟环境中模拟加工过程，验证NC代码的正确性。程序输出与传输：将NC代码输出并传输到机床，开始实际的零件加工。3.2刀具路径规划与优化3.2.1刀具路径规划刀具路径规划是CAM编程的核心，直接影响加工效率和零件质量。在Cimatron中，刀具路径规划通常遵循以下步骤：确定加工区域：通过选择模型的特定面或区域，定义刀具的加工范围。设置加工参数：包括刀具直径、切削深度、进给速度等，这些参数需根据材料硬度和刀具类型调整。选择加工策略：如平行切削、螺旋切削、轮廓切削等，每种策略适用于不同的加工需求。生成刀具路径：Cimatron根据上述设置，自动计算并生成刀具路径。3.2.2刀具路径优化优化刀具路径可以减少加工时间，提高刀具寿命，确保加工精度。以下是一些优化策略：避免空行程：通过合理规划刀具的起始点和结束点，减少刀具在非切削状态下的移动距离。切削顺序优化：确保刀具从一个切削点到下一个切削点的移动路径最短，避免重复切削同一区域。切削参数调整：动态调整切削深度和进给速度，以适应不同的加工条件，提高效率。碰撞检测与避免：通过模拟刀具路径，检测并避免刀具与工件或夹具之间的碰撞。3.2.3示例：刀具路径规划与优化假设我们有一个需要加工的零件模型，材料为铝合金，使用直径为10mm的立铣刀进行粗加工。以下是如何在Cimatron中进行刀具路径规划与优化的步骤：导入模型：使用Cimatron的模型导入功能，将零件模型导入系统。选择加工策略：在加工策略设置中，选择“平行切削”作为粗加工策略。设置加工参数：刀具直径：10mm切削深度：每次3mm进给速度：1000mm/min生成刀具路径：点击“生成路径”按钮，Cimatron将自动计算并显示刀具路径。优化路径：避免空行程：在路径优化选项中，选择“最短路径”模式，确保刀具在非切削状态下的移动距离最小。切削顺序优化：启用“顺序优化”功能，自动调整切削顺序，减少刀具在工件上的移动时间。碰撞检测：运行“碰撞检测”模拟，检查刀具路径中是否存在潜在的碰撞风险。后处理与NC代码生成：选择机床的后处理器，将优化后的刀具路径转换为NC代码。加工模拟与验证：在Cimatron的加工模拟环境中，验证NC代码的正确性和加工效果。程序输出与传输：将NC代码输出并传输到实际的机床，准备进行零件加工。通过以上步骤，可以有效地在Cimatron中规划和优化刀具路径，确保加工过程的高效和安全。以上内容详细介绍了Cimatron中CAM编程的基础流程和刀具路径规划与优化的原理及步骤，通过具体示例展示了如何在实际操作中应用这些知识。4Cimatron数控编程基础4.1数控机床基础4.1.1数控机床类型与选择数控机床（NumericalControlMachineTool，简称NC机床）是通过数字信息，指令机床动作的控制系统。它是一种高度自动化的机床，能够按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工。数控机床的类型多样，包括车床、铣床、加工中心、线切割机、激光切割机等，每种类型都有其特定的加工范围和优势。4.1.1.1数控机床类型车床：主要用于加工旋转体零件，如轴类、盘类零件。铣床：适合加工平面、沟槽、成型面、螺纹等。加工中心：集铣削、钻削、镗削、攻丝等功能于一体，自动化程度高。线切割机：通过电极丝与工件之间的脉冲放电进行切割，适合加工硬质材料。激光切割机：利用高能量密度的激光束进行切割，精度高，速度快。4.1.1.2选择数控机床的考虑因素加工精度：根据零件的精度要求选择合适的机床。加工效率：考虑机床的加工速度和自动化程度。加工材料：不同材料适合不同的加工方式。成本效益：包括机床的购置成本、维护成本和使用成本。4.1.2机床坐标系与工件坐标系在数控编程中，正确理解和使用坐标系是至关重要的。坐标系用于确定工件在机床上的位置，以及刀具相对于工件的运动路径。4.1.2.1机床坐标系机床坐标系是机床制造商设定的，用于描述机床各轴运动的坐标系。通常，机床坐标系的原点位于机床的固定位置，如工作台的左下角或刀具的初始位置。机床坐标系的轴通常标记为X、Y、Z轴，有时还会有A、B、C轴，用于描述旋转运动。4.1.2.2工件坐标系工件坐标系（WorkCoordinateSystem，简称WCS）是编程者根据工件的加工要求设定的坐标系。工件坐标系的原点可以设定在工件的任何位置，如工件的中心、边缘或特定的基准点。工件坐标系的设定直接影响到刀具路径的计算和编程。4.1.2.3坐标系的转换在实际加工中，需要将工件坐标系转换到机床坐标系中，以确保刀具能够准确地按照编程路径进行加工。这种转换通常通过设定工件坐标系的原点在机床坐标系中的位置来实现。4.1.2.4示例：设定工件坐标系在Cimatron中，设定工件坐标系可以通过以下步骤进行：打开工件模型。选择“设定工件坐标系”功能。选择工件上的参考点作为坐标系原点。调整X、Y、Z轴的方向，以符合加工要求。**步骤说明：**

1.在Cimatron的主界面中，首先加载需要加工的工件模型。

2.进入“加工”模块，找到“设定工件坐标系”选项。

3.使用鼠标在工件模型上选择一个参考点，该点将作为工件坐标系的原点。

4.通过界面中的工具调整X、Y、Z轴的方向，确保它们与工件的加工方向一致。通过以上步骤，可以准确地设定工件坐标系，为后续的数控编程和加工提供基础。在设定过程中，需要仔细检查工件坐标系的原点和轴向，以避免加工错误。5Cimatron数控编程实践5.15轴铣削编程5.1.1原理2.5轴铣削编程是一种在Cimatron中常见的编程模式，它主要利用X、Y、Z三个轴中的两个轴进行定位，而第三个轴（通常是Z轴）进行切削。这种编程方式适用于加工平面、槽、孔等二维或二维半的几何形状，因其简单、高效，被广泛应用于模具制造和零件加工中。5.1.2内容5.1.2.1选择加工策略在Cimatron中，2.5轴铣削编程通常包括以下几种加工策略：-面铣削：用于加工平面，可以设定切削深度、进给速度等参数。-槽铣削：适用于加工槽和沟，可以设定槽的宽度、深度等。-钻孔：用于加工孔，可以设定钻孔深度、直径等。5.1.2.2设定切削参数切削深度：设定每次切削的深度，以避免切削力过大。进给速度：设定刀具的移动速度，影响加工效率和表面质量。刀具路径：设定刀具的移动路径，确保加工的准确性和效率。5.1.2.3刀具选择选择适合的刀具是2.5轴铣削编程的关键。常见的刀具包括：-端铣刀：适用于面铣削和槽铣削。-钻头：适用于钻孔。5.1.2.4生成刀具路径在Cimatron中，通过选择加工策略和设定切削参数，可以自动生成刀具路径。生成的路径需要检查和优化，确保没有过切、欠切或碰撞的风险。5.1.2.5后处理后处理是将Cimatron生成的刀具路径转换为数控机床可以识别的代码（如G代码）的过程。Cimatron提供了多种后处理器，可以针对不同的机床进行设置。5.1.3示例假设我们需要在一块材料上加工一个深度为10mm的平面，使用面铣削策略。选择加工策略：选择“面铣削”。设定切削参数：切削深度：设定为每次2mm。进给速度：设定为100mm/min。刀具选择：选择直径为10mm的端铣刀。生成刀具路径：在Cimatron中，通过点击“生成路径”按钮，系统将自动计算并生成刀具路径。后处理：选择适合的后处理器，将刀具路径转换为G代码。5.1.3.1G代码示例;G代码示例，用于2.5轴铣削编程

G21;设置单位为毫米

G90;绝对坐标编程

G17;选择XY平面

G40;取消刀具半径补偿

G49;取消刀具长度补偿

G54;选择工件坐标系

M3S1000;主轴启动，转速1000rpm

G0Z5.0;快速移动到安全高度

G0X0Y0;快速移动到起始点

G1Z-2.0F100;以100mm/min的速度下刀，切削深度2mm

G1X100Y0;沿X轴切削

G1Y100;沿Y轴切削

G1X0;返回起始点X坐标

G0Z5.0;快速移动到安全高度

;重复上述过程，直到达到所需深度

G1Z-4.0;下刀，切削深度4mm

G1X100Y0;沿X轴切削

G1Y100;沿Y轴切削

G1X0;返回起始点X坐标

G0Z5.0;快速移动到安全高度

;以此类推，直到达到10mm深度

G0Z100;移动到安全高度

M5;主轴停止

M30;程序结束5.1.3.2解释上述G代码示例展示了如何使用G代码进行2.5轴铣削编程。首先，设置单位、坐标系和取消刀具补偿，然后启动主轴并快速移动到安全高度和起始点。接着，以设定的速度和深度下刀，沿X和Y轴进行切削，返回起始点后再次快速移动到安全高度。重复这一过程，直到达到所需的切削深度。最后，移动到安全高度，停止主轴，程序结束。5.2轴铣削编程5.2.1原理3轴铣削编程在Cimatron中是一种更高级的编程模式，它利用X、Y、Z三个轴进行定位和切削，可以加工更复杂的三维几何形状。这种编程方式适用于加工曲面、斜面、复杂轮廓等。5.2.2内容5.2.2.1选择加工策略3轴铣削编程的策略更加多样，包括：-曲面铣削：用于加工曲面，可以设定切削方向、切削深度等。-轮廓铣削：适用于加工复杂轮廓，可以设定轮廓的跟随方式、切削深度等。5.2.2.2设定切削参数与2.5轴铣削类似，但增加了对切削方向的控制：-切削深度：设定每次切削的深度。-进给速度：设定刀具的移动速度。-切削方向：设定刀具的切削方向，影响加工质量和效率。5.2.2.3刀具选择选择适合的刀具，如球头铣刀，适用于曲面和复杂轮廓的加工。5.2.2.4生成刀具路径在Cimatron中，通过选择加工策略和设定切削参数，可以生成3轴的刀具路径。路径的优化更为重要，以避免刀具与工件或夹具的碰撞。5.2.2.5后处理将生成的刀具路径转换为G代码，适用于3轴数控机床。5.2.3示例假设我们需要加工一个三维曲面，使用曲面铣削策略。选择加工策略：选择“曲面铣削”。设定切削参数：切削深度：设定为每次1mm。进给速度：设定为50mm/min。切削方向：设定为沿曲面的法线方向。刀具选择：选择直径为5mm的球头铣刀。生成刀具路径：在Cimatron中，通过点击“生成路径”按钮，系统将自动计算并生成刀具路径。后处理：选择适合的后处理器，将刀具路径转换为G代码。5.2.3.1G代码示例;G代码示例，用于3轴铣削编程

G21;设置单位为毫米

G90;绝对坐标编程

G18;选择XZ平面

G40;取消刀具半径补偿

G49;取消刀具长度补偿

G54;选择工件坐标系

M3S1500;主轴启动，转速1500rpm

G0Z5.0;快速移动到安全高度

G0X0Z0;快速移动到起始点

G1Z-1.0F50;以50mm/min的速度下刀，切削深度1mm

G1X100Z10;沿X轴和Z轴切削

G1X100Z20;继续沿Z轴切削

G1X100Z30;再次沿Z轴切削

G1X0Z30;返回起始点X坐标

G0Z5.0;快速移动到安全高度

;重复上述过程，直到达到所需深度

G1Z-2.0;下刀，切削深度2mm

G1X100Z10;沿X轴和Z轴切削

G1X100Z20;继续沿Z轴切削

G1X100Z30;再次沿Z轴切削

G1X0Z30;返回起始点X坐标

G0Z5.0;快速移动到安全高度

;以此类推，直到达到所需深度

G0Z100;移动到安全高度

M5;主轴停止

M30;程序结束5.2.3.2解释上述G代码示例展示了如何使用G代码进行3轴铣削编程。首先，设置单位、坐标系和取消刀具补偿，然后启动主轴并快速移动到安全高度和起始点。接着，以设定的速度和深度下刀，沿X轴和Z轴进行切削，返回起始点后再次快速移动到安全高度。重复这一过程，直到达到所需的切削深度。最后，移动到安全高度，停止主轴，程序结束。请注意，实际的G代码将根据Cimatron生成的刀具路径和所选后处理器的具体格式进行调整。上述示例仅用于说明基本的编程逻辑和步骤。6Cimatron数控编程基础教程：后处理与程序验证6.1后处理设置与生成G代码在Cimatron的数控编程中，后处理(Post-Processing)是将Cimatron生成的刀具路径转换为特定机床可读的G代码格式的过程。这一环节至关重要，因为它直接决定了生成的程序是否能在实际的数控机床上正确运行。Cimatron提供了灵活的后处理设置，允许用户根据不同的机床类型和控制系统的需要进行定制。6.1.1后处理设置后处理设置包括了对机床参数、刀具路径指令、进给速度、主轴转速等的详细配置。在Cimatron中，这些设置通常存储在后处理文件中，文件格式为.post。后处理文件包含了特定机床的指令集和格式规则，确保生成的G代码与机床的控制要求相匹配。6.1.1.1示例：后处理文件配置;Cimatron后处理文件示例

;机床类型：Fanuc

;刀具路径指令

G0X[#1]Y[#2];快速移动到指定位置

G1X[#1]Y[#2]F[#3];直线插补，进给速度为#3

G2X[#1]Y[#2]I[#4]J[#5];顺时针圆弧插补

G3X[#1]Y[#2]I[#4]J[#5];逆时针圆弧插补

G4P[#6];暂停#6秒

;进给速度和主轴转速

S[#7];设置主轴转速为#7

F[#8];设置进给速度为#8

;开始和结束指令

%(;程序开始

%);程序结束在上述示例中，#1、#2等代表了变量，这些变量在后处理过程中会被实际的数值替换，以生成具体的G代码指令。6.1.2生成G代码一旦后处理设置完成，Cimatron就可以将刀具路径转换为G代码。这一过程通常在完成零件编程后进行，通过菜单中的“后处理”选项，选择相应的后处理文件，Cimatron会自动将当前的刀具路径转换为G代码，并保存为文本文件。6.1.2.1示例：生成G代码假设你已经完成了零件的编程，并设置了后处理文件为Fanuc类型的后处理文件。在Cimatron中，你可以通过以下步骤生成G代码：选择菜单中的“后处理”选项。从下拉菜单中选择你之前设置的Fanuc后处理文件。点击“生成G代码”按钮，Cimatron将自动转换并保存G代码到指定的文件中。6.2程序模拟与验证生成G代码后，下一步是进行程序的模拟与验证，以确保刀具路径的正确性和安全性。Cimatron提供了强大的模拟功能，可以在虚拟环境中预览刀具路径，检查是否有碰撞风险，以及评估加工时间。6.2.1程序模拟程序模拟是在Cimatron中通过虚拟机床模型来预览G代码的执行过程。这有助于用户在实际加工前发现并修正潜在的问题，如刀具与工件或夹具的碰撞。6.2.1.1示例：程序模拟步骤选择菜单中的“模拟”选项。加载你生成的G代码文件。调整视图，观察刀具路径的每一个细节。使用模拟工具检查是否有碰撞风险。6.2.2程序验证程序验证是通过一系列的检查和测试，确保G代码符合加工要求，没有错误或遗漏。Cimatron的验证工具可以检查刀具路径的连续性、进给速度的合理性、主轴转速的设置等。6.2.2.1示例：程序验证步骤在模拟过程中，注意观察刀具路径是否连续，没有突然的跳跃。检查进给速度和主轴转速是否在机床的允许范围内。使用Cimatron的验证工具，自动检查G代码中的错误和警告。通过上述的后处理设置与生成G代码，以及程序模拟与验证的步骤，你可以确保Cimatron生成的数控程序在实际加工中既高效又安全。这不仅提高了加工的精度，也减少了因程序错误导致的材料浪费和机床损坏的风险。7高级数控编程技术7.1高速加工策略7.1.1理论基础高速加工（HighSpeedMachining,HSM）是一种通过提高切削速度和进给率来减少加工时间、提高加工效率和表面质量的数控编程技术。在Cimatron中，高速加工策略主要涉及刀具路径的优化，包括避免刀具与工件的剧烈接触、减少空行程时间、优化切削参数等。7.1.2实践应用在Cimatron中，实