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數控機床編程關鍵技術及加工方法分析--數控機床編程關鍵技術

日期：2009年10月13　來源：本站原創　關鍵字：數控機床
(1)數控機床復雜形狀零件的幾何建模
這里主要指的是曲線曲面生成和編輯裁剪、拼接、過渡、偏置。曲面造型是用曲面表達物體形狀的造型方法。與線框造型相比，曲面造型增加了有關邊信息、表面特征以及棱邊的連接方向等內容。與實體造型相比，曲面造型具有控制更加靈活的優點。目前市場上流行的UGH、Pro／ENGINEER、Cimatron、MasterCAM等軟件都具有這方面的功能，它們各有特色，各有側重點，但都可以保存為(．IGES)通用格式，實現各軟件造型功能的互補。
(2)數控機床加工方案與加工參數的合理選擇
根據建立的被加工零件的幾何模型確定數控加工中的加工工藝路線及加工的參數。其中，刀具、刀軸控制方式，走刀路線和進給速度的自動優化選擇與自適應控制，都是近年研究的重點問題，其目標在于滿足加工要求、機床正常運行和刀具——定壽命的前提下達到盡可能高的加工效率。
(3)數控機床刀具軌跡生成
能否生成刀具軌跡直接決定加工的可能性、質量與效串。刀具軌跡生成的首要任務目標，是使所生成的刀具軌跡能滿足無干涉、無碰撞、軌跡光滑、切削負荷、代碼質量高。同時，刀具軌跡生成還應滿足通用性好、穩定性好、編程效率高、代碼量小等條件。數控編程的核心工作是生成刀具軌跡，然后將其離散成刀位點，經后置處理產生數控加工程序。
CAD技術從二維繪圖起步，經歷了三維線框、曲面和實體造型發展階段，直到現在的參數化特征造型。在二維繪圖與三維線框階段，數控加工主要以點、線為驅動對象，如孔加工、輪廓加工、干面區域加工等。這種加工要求操作人員的水平較高，交互復雜。在曲面和實體造型發展階段，出現了基于實體的加工。實體加工的加工對象是一個實體(一般為CSG和B-Reps混合表示的)，它由一些基本體素經集合運算(并、交、差運算)而得。實體加工不僅可用于零件的粗加工和半精加工，大面積切削掉余量，提高加工效率，還可用于基于特征的數控編程系統的研究與開發，是特征加工的基礎。實體加工一般有實體輪廓加工和實體區域加工兩種。實體加工的實現方法為層切法(SLICE)，即用一組水平面去切被加工實體，然后對所得到的交線產生等距線作為走刀軌跡。
參數化特征造型已發展了較長時間，但基于特征的刀具軌跡生成方法的研究才剛剛開始。特征加工使數控編程人員不再對那些低層次的幾何信息(如點、線、面、實體)進行操作，面轉變為直接對符合工程技術人員習慣的特征進行數控編程，大大提高了編程效率。特征加工的基礎是實體加工，當然也可認為是更高級的實體加工。但特征加工不同于實體加工，實體加工有它自身的局限性。特征加工與實體加工主要有以下幾點不同：
(1)數控機床從概念上講，特征是組成零件的功能要素，符合工程技術人員的操作習慣，為工程技術人員所熱知。
(2)數控機床實體是低層的幾何對象，是經過一系列布爾運算而得到的一個幾何體，不帶有任何功能語義信息。
(3)數控機床實體加工常常是對整個零件(實體)的一次性加工，但實際上一個零件不太可能僅用一把刀一次加工完，常常要經過粗加工、半精加工。精加工等一系列工步，零件不同的部位一般要用不同的刀具進行加工。
(4)有時一個零件既要用到車削，也要用到銑削。因此，實體加工主要用于零件的粗加工及半精加工。而特征加工則從本質上解決了上述問題。
(5)特征加工具有更多的智能。對于特定的特征可規定某幾種固定的加工方法，特別是那些己在STEP標準規定的特征更是如此。如果我們對所有的標準特征都制定了特定的加工方法，那么對那些由標準特征構成的零件的加工．其方便性就可想而知了。
(6)倘若CAPP系統能提供相應的工藝特征，那么NCP系統就可以大大減少交互輸入，具有更多的智能。而這些實體加工是無法實現的．
(7)特征加工有利于實現從CAD、CAPP、NCP及CNC系統的全面集成，為實現信息的雙向流動奠定良好的基礎；而實體加工對這些是無能為力的。下面就幾個主要CAD／CAM系統的NC刀具軌跡生成方法分析如下：
CAD／CAM技術經過幾十年的發展，先后走過大型機、小型機、工作站、微機時代，每個時代都有當時流行的CAD／CAM軟件。現在，工作站和微機平臺CAD／CAM軟件已經占據主導地位并且出現了一批比較優秀、比較流行的商品化軟件。
目前比較成熟的CAM系統主要以兩種形式實現CAD／CAM系統集成；一體化的CAD／CAM系統(如UGH、Pro／ENGINEER等)和相對獨立的CAM系統(如Cimatron、Mastea<2AM等)。前者以內部統一的數據格式直接從CAD系統獲取產品幾何模型；而后者主要通過中性文件從其CAD系統獲取產品幾何模型。然而，無論是哪種形式的CAM系統，都由5個模塊組成，即交互工藝參數輸入模塊、刀具軌跡生成模塊、刀具軌跡編輯模塊、三維加工動態仿真模塊和后置處理模塊。下面僅就一些著名的CAD／CAM系統的NC加工方法進行討論。

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