第8章 自动编程与应用 8.1自动编程概述 8.2零件基本几何图形的绘制 8.3空间立体图形的绘制 8.4CAM基础 8.52D刀路定义 8.63D曲面加工刀路 8.7后置处理 思考与练习题 BACK
第8章 自动编程与应用 8.1 自动编程概述 8.2 零件基本几何图形的绘制 8.3 空间立体图形的绘制 8.4 CAM基础 8.5 2D刀路定义 8.6 3D曲面加工刀路 8.7 后置处理 思考与练习题
8.1自动编程概述 8.1.1自动编程原理及类型 1.数控语言型批处理式自动编程 早期的自动编程都是编程人员根据零件图形及加工工艺要求， 采用数控语言，先编写成源程序单，再输入计算机，由专门的 编译程序，进行译码、计算和后置处理后，自动生成数控机床 所需的加工程序清单，然后通过制成纸带或直接用通讯接口， 将加工程序送入到机床CNC装置中的。其中的数控语言是一套 规定好的基本符号和由基本符号描述零件加工程序的规则，它 比较接近工厂车间里使用的工艺用语和工艺规程，主要由几何 图形定义语句、刀具运动语句和控制语句等三种语句组成
8.1 自动编程概述 8.1.1 自动编程原理及类型 1．数控语言型批处理式自动编程 早期的自动编程都是编程人员根据零件图形及加工工艺要求， 采用数控语言，先编写成源程序单，再输入计算机，由专门的 编译程序，进行译码、计算和后置处理后，自动生成数控机床 所需的加工程序清单，然后通过制成纸带或直接用通讯接口， 将加工程序送入到机床CNC装置中的。其中的数控语言是一套 规定好的基本符号和由基本符号描述零件加工程序的规则，它 比较接近工厂车间里使用的工艺用语和工艺规程，主要由几何 图形定义语句、刀具运动语句和控制语句等三种语句组成
编译程序是根据数控语言的要求，结合生产对象和具体的 计算机，由专家应用汇编语言或其他高级语言编好的一套庞大 的程序系统。这种自动编程系统的典型就是APT语言。APT语言 最早于1955年由美国研制成功，经多次修改完善，于20世纪70 年代发展成APT-IV,一直沿用至今。其他如法国的IFAPT,德 国的EXAPT,日本的FAPT、HAPT以及我国的ZCK、SKC等都 是APT的变形。这些数控语言有的能处理3~5坐标，有的只能处 理2坐标，有车削用的、铣削和点位加工用的等。这种方式的自 动编程系统，由于当时计算机的图形处理能力较差，所以一般 都无图形显示，不直观，易出错。虽然后来增加了一些图形校 验功能，但还是要反复地在源程序方式和图形校验方式之间来 回切换，并且还需要掌握数控语言，初学者用起来总觉得不太 方便
编译程序是根据数控语言的要求，结合生产对象和具体的 计算机，由专家应用汇编语言或其他高级语言编好的一套庞大 的程序系统。这种自动编程系统的典型就是APT语言。APT语言 最早于1955年由美国研制成功，经多次修改完善，于20世纪70 年代发展成APT–Ⅳ，一直沿用至今。其他如法国的IFAPT，德 国的EXAPT，日本的FAPT、HAPT以及我国的ZCK、SKC等都 是APT的变形。这些数控语言有的能处理3～5坐标，有的只能处 理2坐标，有车削用的、铣削和点位加工用的等。这种方式的自 动编程系统，由于当时计算机的图形处理能力较差，所以一般 都无图形显示，不直观，易出错。虽然后来增加了一些图形校 验功能，但还是要反复地在源程序方式和图形校验方式之间来 回切换，并且还需要掌握数控语言，初学者用起来总觉得不太 方便
2.人机对话型图形化自动编程 在人机对话式的条件下，编程员按菜单提示的内容反复与 计算机对话，陆续回答计算机的提问。从一开始，对话方式就 紧密与图形显示相联，从工件的图形定义，刀具的选择，起刀 点的确定，走刀路线的安排直到各种工艺指令的及时插入，全 在对话过程中提交给了计算机，最后得到的是所需的机床数控 程序单。这种自动编程具有图形显示的直观性和及时性，能较 方便地进行对话修改，易学且不易出错。图形化自动编程系统 有EZ-CAM、Master CAM、UGII、PRO/E和CAXA制造工程师 等。本章主要介绍Master CAM自动编程系统
2．人机对话型图形化自动编程 在人机对话式的条件下，编程员按菜单提示的内容反复与 计算机对话，陆续回答计算机的提问。从一开始，对话方式就 紧密与图形显示相联，从工件的图形定义，刀具的选择，起刀 点的确定，走刀路线的安排直到各种工艺指令的及时插入，全 在对话过程中提交给了计算机，最后得到的是所需的机床数控 程序单。这种自动编程具有图形显示的直观性和及时性，能较 方便地进行对话修改，易学且不易出错。图形化自动编程系统 有EZ-CAM、Master CAM、UGII、PRO/E和CAXA制造工程师 等。本章主要介绍Master CAM自动编程系统
8.1.2 Master CAM软件系统概述 Master CAM是美国CNC Software Inc.公司所研制的、集 CAD/CAM于一体的一个大型应用软件系统，主要用于数控机 床的自动编程及其控制。因它对机器配置要求较低而得到了广 泛的应用。该软件采用的是图形化自动编程的方式，具有绘图 设计、尺寸标注、轮廓铣削、钻削、车削和线切割等处理技术。 用户可利用其绘图设计功能绘制出待加工零件的图样，然后直 接在其上进行加工路线的描述定义，该软件即可自动计算处理 并生成用于控制机床的数控加工程序。图6-1所示是其中Ml铣 削模块的结构框架
8.1.2 Master CAM软件系统概述 Master CAM是美国CNC Software Inc.公司所研制的、集 CAD/CAM于一体的一个大型应用软件系统，主要用于数控机 床的自动编程及其控制。因它对机器配置要求较低而得到了广 泛的应用。该软件采用的是图形化自动编程的方式，具有绘图 设计、尺寸标注、轮廓铣削、钻削、车削和线切割等处理技术。 用户可利用其绘图设计功能绘制出待加工零件的图样，然后直 接在其上进行加工路线的描述定义，该软件即可自动计算处理 并生成用于控制机床的数控加工程序。图6-1所示是其中Mill 铣 削模块的结构框架
基本 线架 曲面 实体 轮廓 数据 加工 作图 构建 构建 铣削 钻孔 挖槽 构建 刻字 查询 模拟 NC程序 文件 图形绘制 加工刀具 刀具路径 路径定义 后置处理 其他数书 文件 分析 修 图形 删 曲面 曲面 实体 编辑 刀库 工件 查询 整 变换 除 粗铣 精修 加工 修改 设定 设定 视屏显示设定 图层颜色管理 文 件 管 理 图8-1Mill模块结构框架
图8-1 Mill模块结构框架 基 本 作 图 线 架 构 建 曲 面 构 建 实 体 构 建 图 形 绘 制 分 析 查 询 修 整 图 形 变 换 删 除 轮 廓 铣 削 钻 孔 挖 槽 刻 字 加 工 刀 具 路 径 定 义 曲 面 粗 铣 曲 面 精 修 实 体 加 工 数 据 查 询 加 工 模 拟 编 辑 修 改 刀 库 设 定 视 屏 显 示 设 定 图 层 颜 色 管 理 文 件 管 理 工 件 设 定 刀 具 路 径 后 置 处 理 N C程 序 文 件 其 他 数 据 文 件
1.系统界面特点 当前流行的Master CAM是基于Windows平台上运行的一套软 件系统。启动Master CAM8.O版的铣削模块Mill后的操作界面如 图6-2所示。 Master CAM系统将显示界面分割为三个区域：绘图工作区、 菜单区和系统回应区。其中： ●绘图区是为作图、图形显示、加工模拟显示等提供演示 的场所。可通过功能设定将其划分为多个视区，以达到从不同的 角度观察的效果
1．系统界面特点 当前流行的Master CAM是基于Windows平台上运行的一套软 件系统。启动Master CAM 8.0版的铣削模块Mill后的操作界面如 图6-2所示。 Master CAM系统将显示界面分割为三个区域：绘图工作区、 菜单区和系统回应区。其中： ● 绘图区是为作图、图形显示、加工模拟显示等提供演示 的场所。可通过功能设定将其划分为多个视区，以达到从不同的 角度观察的效果
●系统回应区是人机对话的场所，包括从系统中反馈的信 息显示、各种状态显示、错误提示以和必需的键盘响应，进行 中需要键入的数据等。 。菜单区共分主功能菜单区、次功能菜单区和图标菜单区 三部分
● 系统回应区是人机对话的场所，包括从系统中反馈的信 息显示、各种状态显示、错误提示以和必需的键盘响应，进行 中需要键入的数据等。 ● 菜单区共分主功能菜单区、次功能菜单区和图标菜单区 三部分
团Mastercam Mi118.0 ®☒ ++?圓？@@@同®⑧③图®喻⊙⑧⑧p興● 武汉职业技术学院 X41.956Y3.783 A分析 图标菜单区 坐标跟踪显示 C绘图 F档案 M锋整 X转换 D除 S屏幕 Q实体 功能菜单区 工刀具路径 N公用管理 上层功能表 绘图工作区 回主功能表 Z:0.000 源色：10 层别：1 线型线宽 辞组 限定层：关 刀具面：关 能菜单 构图面：T 视角：T 系统回应区 图8-2Mll模块的操作界面
图8-2 Mill模块的操作界面 屏幕
系统绝大部分功能实施都需要通过对主功能菜单的逐层调 用来进行。例如，如图8-3所示为进行“连续画线”功能操作 所需要逐层调用的菜单层次结构。 主菜单 绘图： 画线： 抓点方式： A分析 P点 H水平线 0原点0，) C绘图 L直线 Y垂直线 C圆心点 E档案 A图 E任意线段 E端点 M修整 E倒圆角 M连续线 1交点 X转换 S曲线 P极座标线 M中点 D除 C曲面曲线 工切线 卫存在点 S屏幕 业曲面 R法线 L选择上次 Q实体 R矩形 L平行线 R相对点 工刀具路径 D尺寸标注 B分角线 U四等分位 N公用管理 N下一页 C连近距线 K任意点 图8-3 菜单层次结构
系统绝大部分功能实施都需要通过对主功能菜单的逐层调 用来进行。例如，如图8-3所示为进行“连续画线”功能操作 所需要逐层调用的菜单层次结构。 屏幕 图8-3 菜单层次结构