基于proe的自動(dòng)編程論文

1、1. 前言隨著航空工業(yè)、汽車工業(yè)和輕工消費(fèi)品生產(chǎn)的高速增長，復(fù)雜形狀的零件越來越多，精度要求也越來越高；此外，激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要求產(chǎn)品研制生產(chǎn)周期越來越短，傳統(tǒng)的加工設(shè)備和制造方法已難以適應(yīng)這種多樣化、柔性化與復(fù)雜形狀的高效、高質(zhì)量加工要求。因此，近幾十年來，能有效解決復(fù)雜、精密、小批多變零件加工問題的數(shù)控（NC）加工技術(shù)得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使制造技術(shù)發(fā)生了根本性的變化。為了進(jìn)一步滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求，進(jìn)一步開發(fā)機(jī)床的性能，數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)廠商開發(fā)了一些專用宏程序，以實(shí)現(xiàn)一些特殊形狀的零件加工。發(fā)那科公司1979年推出含有專用宏功能的數(shù)控系統(tǒng)6，隨著宏功能的不斷完善，最終形成了目前常見到的A類宏

2、程序。80年代后，發(fā)那科開始生產(chǎn)操控面板帶有各種運(yùn)算符號(hào)的數(shù)控系統(tǒng)，這標(biāo)準(zhǔn)著功能更強(qiáng)，更易懂的B類宏程序開始應(yīng)用于生產(chǎn)之中。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造（CAD/CAM）開始在數(shù)控行業(yè)尤其是模具行業(yè)中已經(jīng)得到普遍的應(yīng)用，CAD/CAM集成系統(tǒng)可以提供單一準(zhǔn)確的產(chǎn)品幾何模型，幾何模型的產(chǎn)生和處理手段靈活、多樣、方便，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造一體化。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造（CAD/CAM）的出現(xiàn)給工業(yè)生產(chǎn)帶來了深刻的變革，如今，CAD/CAM已與現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)緊密相聯(lián)。目前，CAD/CAM圖形交互式自動(dòng)編程已得到較多的應(yīng)用，是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)。隨著CIMS技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前又出現(xiàn)

3、了CAD/CAPP/CAM集成的全自動(dòng)編程方式，其編程所需的加工工藝參數(shù)不必由人工參與，直接從系統(tǒng)內(nèi)的CAPP數(shù)據(jù)庫獲得，這將推動(dòng)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展。國內(nèi)最早對(duì)CAD/CAM的研究和應(yīng)用始于20世紀(jì)70年代末，起步雖比國外晚了近30年，但其間恰好遇到微型計(jì)算機(jī)的誕生和迅速普及，使得中國CAD/CAM的推廣應(yīng)用能夠迅速趕上國際先進(jìn)水平。2. 宏程序編程 2.1 用戶宏程序的簡(jiǎn)介隨著數(shù)控加工設(shè)備技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，數(shù)控機(jī)床已成為制造業(yè)尤其是模具加工技術(shù)中不可缺少的關(guān)鍵設(shè)備。然而，模具產(chǎn)品的小批量，多品種，短周期還有就是經(jīng)常要面對(duì)一些不規(guī)則產(chǎn)品等特點(diǎn)，為數(shù)控機(jī)床的編程帶來很大不便，既增加了

4、編程的工作量，又影響著加工的進(jìn)度。在實(shí)際工作中，應(yīng)用宏程序既能很好地解決一些復(fù)雜規(guī)則幾何形狀的零件加工，同時(shí)也簡(jiǎn)化了程序編制，節(jié)約了時(shí)間，為模具生產(chǎn)中數(shù)控機(jī)床的編程提供了一種簡(jiǎn)捷的方式方法。用戶宏程序是以變量的組合，通過各種算術(shù)和邏輯運(yùn)算、轉(zhuǎn)移和循環(huán)等命令，而編制的一種可以靈活運(yùn)用的程序，只要改變變量的值，即可完成不同的加工或操作。用戶宏功能是提高數(shù)控機(jī)床性能的一種特殊功能。使用中，通常把能完成某一功能的一系列指令像子程序一樣存入存儲(chǔ)器，然后用一個(gè)總指令代表它們，使用時(shí)只需給出這個(gè)總指令就能執(zhí)行其功能。用戶宏功能主體是一系列指令，相當(dāng)于子程序體。既可以由機(jī)床生產(chǎn)廠提供，也可以由機(jī)床用戶自己編制

5、。宏指令是代表一系列指令的總指令，相當(dāng)于子程序調(diào)用指令。用戶宏功能的最大特點(diǎn)是，可以對(duì)變量進(jìn)行運(yùn)算，使程序應(yīng)用更加靈活、方便。當(dāng)我們經(jīng)常需要面對(duì)某個(gè)類型的產(chǎn)品，可以對(duì)這些產(chǎn)品像軟件開發(fā)一樣，設(shè)置一個(gè)公版，當(dāng)我們需要調(diào)用時(shí)，只需用在主程序中設(shè)置適當(dāng)?shù)闹?，或是?duì)宏程序做一些簡(jiǎn)單的修改，就可以調(diào)用已編輯好的宏程序去加工產(chǎn)品。用戶宏功能有A、B兩類。A類宏程序是較早開發(fā)出來的用戶宏程序，使用時(shí)相對(duì)來說較為復(fù)雜，功能也比較簡(jiǎn)單。目前主流的FANUC系統(tǒng)上都已采用了B類宏程序，而且在應(yīng)用中，A類宏程序較多地應(yīng)用在車床上，我們這里主要是銑削加工，因此本文所指的宏程序在此特指B類宏程序。2.2 編程實(shí)例2.2

6、.1 零件分析下圖所示是一個(gè)模具工程上用到的型腔零件，它的底部是一個(gè)橢圓型腔，上部的是一個(gè)直徑為140mm的圓形型腔。設(shè)定圖中的橢圓型腔為AB；圓形型腔為CD；連接AB和CD的不規(guī)則型腔為BC。圖1 一個(gè)模具用型腔零件AB型腔BC型腔CD型腔圖2 型腔零件三維渲染效果圖2.2.2 建立數(shù)學(xué)模型本圖中，AB段可以用直線擬合一個(gè)參數(shù)方程為X=a·cos（Q），Y=b·sin（Q）的橢圓，CD段是個(gè)直徑為140的圓， BC段作為過渡段所以下截面是個(gè)長、短半軸為50mm、30mm的橢圓，上截面為一個(gè)直徑為140mm的圓。則BC在Z方向上的高度為44，并且BC段橢圓長短軸分別隨著高度

7、的增加20/44mm,40/44mm。2.2.3 編程思路橢圓加工可設(shè)角度Q為自變量0°Q360°，當(dāng)Q=360°時(shí)跳出循環(huán)；BC段加工可設(shè)層高Z為自變量，在每一個(gè)層高均完成一個(gè)橢圓的加工，當(dāng)Z到達(dá)BC段上截面時(shí)跳出循環(huán)。2.2.4 編制程序 主程序（O0001）N 10G90 G94 G40 G21 G17 G54;機(jī)床準(zhǔn)備起始部分N 20G91 G28 Z0.0;回?fù)Q刀點(diǎn)N 30T01 M06;換上一號(hào)刀N 40G90 G00 X0.0 Y0.0;移動(dòng)至工件中心N 50G43 Z50.0 H01;建立刀具長度補(bǔ)償N 60S2000 M03;N 70M08;N

8、80G01 Z-56.0 F100;N 90M98 P0011;調(diào)用11號(hào)子程序加工AB段橢圓N100G01 Z-50.0;道具定位N110M98 P0012;調(diào)用12號(hào)子程序加工BC段橢圓N120G00 Z100.0;結(jié)束部分N130M05;N140M09;N150M30;子程序1（O0011）N10#100=0.0;#101=50.0;#102=30.0;參數(shù)設(shè)定N20G90 Z-56.0 F80.0;N30#103=#101*COS#100;N40#104=#102*SIN#100;N50G90 G41 G01 X#103 Y#104 D01 F200;用直線擬合橢圓N60#100=#1

9、00+0.5;將橢圓方程微分到0.5°N70IF#100LE360GOTO30;條件判斷N80G40G01X0.0Y0.0;刀補(bǔ)取消N90M99;子程序調(diào)用返回子程序2（O0012）N 10#100=0.0;#101=50.0;#102=30.0;起始部分N 20#103=0.0;#104=-50.0;N 30G01 Z#104;N 40#100=0.0;N 50#105=#101+#103*20/44;各層X，Y軸計(jì)算N 60#106=#103*40/44;N 70#107=#105*COS#100;點(diǎn)計(jì)算N 80#108=#106*SIN#100;N 90G90 G41 G01

10、X#107 Y#108 D01 F2000;擬合橢圓N100#100=#100+0.5;N110IF#100LE360GOTO60;條件判斷N120G40 G01 X0.0 Y0.0;取消刀補(bǔ)N130#103=#103+0.1;參數(shù)計(jì)算N140#104=#104+0.1;N150IF#104LE-6.0GOTO30;條件判斷N160M99;子程序調(diào)用結(jié)束2.3 宏程序指令附表及說明2.3.1 變量類型（表1）表1 變量類型表變量類型位置區(qū)間使用范圍系統(tǒng)變量因機(jī)床廠家而異系統(tǒng)的設(shè)置或刀補(bǔ)本級(jí)變量#1#33僅在本級(jí)宏程序有效通用變量#100#144，#500#531可在各級(jí)宏程序中被使用2.3.2

11、 算術(shù)運(yùn)算指令（表2）表2 算術(shù)運(yùn)算指令G碼H碼功 能定 義G65H01定義，替換# i# jG65H02加# i# j# kG65H03減# i# j-# kG65H04乘# i# j × # kG65H05除# i# j/# kG65H21平方根# i# j G65H22絕對(duì)值# i|# j|G65H23求余# i# j-trunc# j/# k· # k  Trunc；丟棄小于1的分?jǐn)?shù)部分G65H24BCD碼二進(jìn)制碼# iBIN# jG65H25二進(jìn)制碼BCD碼# iBCD# jG65H26復(fù)合乘/除# i# i × # j÷# kG65

12、H27復(fù)合平方根1# i# j2# k2 G65H28復(fù)合平方根2# i# j2-# k2 2.3.3 邏輯運(yùn)算指令（表3）表3 邏輯運(yùn)算指令G碼H碼功 能定 義G65H11邏輯“或”# i# j · OR · # kG65H12邏輯“與”# i# j · AND · # kG65H13異或# i# j · XOR · # k2.3.4 三角函數(shù)指令 （表4）表4 三角函數(shù)指令G碼H碼功 能定 義G65H31正弦# i# j · SIN # kG65H32余弦# i# j · COS # kG65H33正切# i#

13、 j · TAN# kG65H34反正切# iATAN# j/# k2.3.5 控制類指令（表5）表5 控制類指令表G碼H碼功 能定 義G65H80無條件轉(zhuǎn)移GO TO nG65H81條件轉(zhuǎn)移1IF # j# k，GOTOnG65H82條件轉(zhuǎn)移2IF # j# k，GOTOnG65H83條件轉(zhuǎn)移3IF # j# k，GOTOnG65H84條件轉(zhuǎn)移4IF # j# k，GOTOnG65H85條件轉(zhuǎn)移5IF # j# k，GOTOnG65H86條件轉(zhuǎn)移6IF # j# k，GOTOnG65H99產(chǎn)生PS報(bào)警PS報(bào)警號(hào)500n出現(xiàn)3. 利用自動(dòng)編程軟件編程3.1 自動(dòng)編程的基本原理自動(dòng)編程

14、指手工編程中的幾何計(jì)算、編寫加工程序單、程序校核，甚至 工藝處理等由計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理完成的編程方法稱為“計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程” ，簡(jiǎn)稱“自動(dòng)編程”。自動(dòng)編程是通過數(shù)控自動(dòng)程序編制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。它包括硬件及軟件兩部分，硬件主要由計(jì)算機(jī)及繪圖儀、掃描儀等一些外圍設(shè)備組成；軟件即計(jì)算機(jī)編程系統(tǒng)，又稱編譯軟件，它主要作用是使計(jì)算機(jī)具有處理工件源程序并自動(dòng)輸出具體數(shù)控機(jī)床加工程序的能力。 圖3 自動(dòng)編程的工作過程3.1.1 準(zhǔn)備原始數(shù)據(jù)自動(dòng)編程系統(tǒng)不會(huì)自動(dòng)地編制出完美的數(shù)控程序。首先，人們必須給計(jì)算機(jī)送入必要的原始數(shù)據(jù)，這些原始數(shù)據(jù)描述了被加工零件的所有信息，包括零件的幾何形狀、尺寸和幾何要素之間的相互關(guān)系，刀具

15、運(yùn)動(dòng)軌跡和工藝參數(shù)等等。原始數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式隨著自動(dòng)編程技術(shù)的發(fā)展越來越多樣化，它可以是用數(shù)控語言編寫的零件源程序，也可以是零件的圖形信息，還可以是操作者發(fā)出的聲音等等。一些原始數(shù)據(jù)是由人工準(zhǔn)備的，當(dāng)然它比直接編制數(shù)控程序要簡(jiǎn)單、方便得多。3.1.2 輸入翻譯原始數(shù)據(jù)以某種方式輸入計(jì)算機(jī)后，計(jì)算機(jī)并不立即識(shí)別處理，必須通過一套預(yù)先存放在計(jì)算機(jī)中的編程系統(tǒng)軟件，將它翻譯成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別和處理的形式。由于它的翻譯功能，故又稱編譯軟件。計(jì)算機(jī)編程系統(tǒng)品種繁多，原始數(shù)據(jù)的輸入方式不同，程編系統(tǒng)就不一樣，即使是同一種輸入方式，也有很多種不同的程編系統(tǒng)。3.1.3 數(shù)學(xué)處理這部分是根據(jù)已經(jīng)翻譯的原始數(shù)據(jù)計(jì)算

16、出刀具相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡。編譯和計(jì)算合稱為前置處理。3.1.4 后置處理后置處理就是編程系統(tǒng)將前置處理的結(jié)果處理成具體的數(shù)控機(jī)床所需要的輸入信息，即形成了零件加工的數(shù)控程序。3.1.5 信息輸出將后置處理得到的程序信息通過控制介質(zhì)（如磁盤、紙帶等）或通過計(jì)算機(jī)與機(jī)床的通訊接口，輸入到數(shù)控機(jī)床，控制數(shù)控機(jī)床加工，或邊輸入，邊加工。 3.2 Pro/ENGINEER簡(jiǎn)介隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD/CAM技術(shù)的飛速發(fā)展和普及，越來越多的工程設(shè)計(jì)人員開始利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開發(fā)，Pro/ENGINEER作為一種最流行的高端三維CAD/CAM軟件，越來越受到我國工程技術(shù)人員的青睞。Pro/ENGI

17、NEER軟件產(chǎn)品的總體設(shè)計(jì)思想體現(xiàn)了機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的發(fā)展趨勢(shì)，在國際機(jī)械設(shè)計(jì)軟件市場(chǎng)上已處于領(lǐng)先地位。PTC公司提出的單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)及工程數(shù)據(jù)再利用等概念改變了MDA的傳統(tǒng)觀念，這種全新的概念已成為當(dāng)今世界MDA領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)。利用此概念寫成的第三代MDA產(chǎn)品Pro/ENGINEER軟件能將產(chǎn)品從設(shè)計(jì)至生產(chǎn)的過程集成在一起，讓所有的用戶同時(shí)進(jìn)行同一產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造工作，即所謂的并行工程。Pro/ENGINEER目前共有80多個(gè)專用模塊，涉及工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、功能仿真、加工制造等方面，為用戶提供全套解決方案。它包含的：基本數(shù)控編程模塊、多軸數(shù)控編程模塊、通用數(shù)控后處理模塊、數(shù)控

18、鈑金加工編程模塊以及數(shù)控仿真及優(yōu)化模塊可以有效處理我們一般所遇到的各種復(fù)雜零件。3.3 加工實(shí)例-肥皂盒模具對(duì)于復(fù)雜模型數(shù)控加工程序的編寫，已經(jīng)不是我們能夠靠手工、人力所能完成的工作。但現(xiàn)實(shí)是我們產(chǎn)品的形狀是越來越變化多樣，對(duì)我們的加工出提出了更高的要求。圖4 肥皂盒模具上圖展示的型腔零件是一個(gè)常見的肥皂盒的模具，通過軟件對(duì)數(shù)據(jù)的分析，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，無論是常規(guī)手工編程，還是利用宏編程似乎都有點(diǎn)不可能完成這個(gè)復(fù)雜的任務(wù)。這個(gè)時(shí)候就是我們要用到的自動(dòng)編程軟件大顯身手的時(shí)刻了。軟件環(huán)境：Windows XP sp3，ProE野火版4.0（附帶nc組件）。以下是加工的具體步驟：3.3.1 建立加工模型利

19、用ProE NC編程時(shí)，軟件是根據(jù)你建立的加工模型，以及你對(duì)加工工藝的設(shè)置逐步生成加工程序的。所以首先我們要建立起自己的加工模型。3.3.2 數(shù)控加工機(jī)床設(shè)置在左上角菜單欄點(diǎn)擊“文件新建”打開對(duì)話框點(diǎn)擊“制造制造模型裝配參照模型”選擇上圖所示的模型“feizaohe”，接受缺省設(shè)置打開模型點(diǎn)擊“創(chuàng)建工件”，輸入工件名稱為feizaohemaopei(當(dāng)然這里的名字不是特定的，不過需要注意的是，盡量別用中文命名)，點(diǎn)擊“實(shí)體加材料拉伸實(shí)體完成”， 以原模型上表面為參考平面，做一個(gè)整體尺寸（長、寬、高等）都大于等于此型腔零件的工件點(diǎn)擊“完成/返回”返回上一級(jí)目錄，建立坐標(biāo)系選擇模型上表面、RIGH

20、T和WC-ASM-TOP作為參考平面，點(diǎn)對(duì)話框中的“定向”使Z軸垂直于上平面方向朝上，X軸平行于RIGHT平面方向指向肥皂盒下方。點(diǎn)擊“完成/返回”返回上一級(jí)目錄，點(diǎn)“制造”對(duì)話框下的“機(jī)床設(shè)置”，根據(jù)實(shí)際加工需要進(jìn)行機(jī)床及刀具的設(shè)置。這里選擇機(jī)床為“銑削機(jī)床”，并點(diǎn)擊“切削刀具”，設(shè)置刀具類型為“球銑削”，刀具長度“50”，刀具半徑“9”，點(diǎn)擊“應(yīng)用”，“確定”（注意：刀具號(hào)是由系統(tǒng)自動(dòng)生成，編號(hào)為T0001）點(diǎn)擊“操作設(shè)置”進(jìn)行參照設(shè)置，選取工件上表面中心為“加工零點(diǎn)”，并設(shè)置工件上表面以上3mm為“退刀平面”，“應(yīng)用”后“確定”3.3.3 粗加工點(diǎn)擊“完成/返回”返回上一級(jí)目錄，點(diǎn)“加工

21、NC序列粗加工完成”在序列設(shè)置中勾選參數(shù)和窗口。設(shè)置“切削進(jìn)給量=200；跨度=1.4；最大臺(tái)階深度=0.5；安全距離=2；主軸轉(zhuǎn)速=2500”設(shè)置“窗口”，單擊“洗削窗口”“草繪窗口類型” “草繪”按鈕進(jìn)入草繪界面沿著肥皂盒輪廓草繪一個(gè)紅色框以上操作就完成了對(duì)加工參數(shù)的設(shè)置，單擊“演示軌跡”“屏幕演示”可以演示加工的過程3.3.4 精加工點(diǎn)擊“完成/返回”返回上一級(jí)目錄，點(diǎn)“加工NC序列精加工完成”在序列設(shè)置中勾選刀具、參數(shù)和窗口。選擇T0001號(hào)刀具，設(shè)置“切削進(jìn)給量=100；跨度=0.2；安全距3離=2；主軸轉(zhuǎn)速=4000”。單擊“洗削窗口”“草繪窗口類型” “草繪”按鈕進(jìn)入草繪界面單擊

22、“通過使用邊創(chuàng)建圖元”選取肥皂盒兩個(gè)內(nèi)腔的邊緣的邊創(chuàng)建加工窗口紅色邊界。（注意：使用粗加工時(shí)的草繪邊界在修改程序時(shí)會(huì)造成一些不方便，對(duì)工件進(jìn)行精加工時(shí)盡量選擇它的內(nèi)腔邊緣）3.3.5 數(shù)控程序生成點(diǎn)擊“完成/返回”返回，然后點(diǎn)擊“CL數(shù)據(jù)”，選擇“輸出、選項(xiàng)一、NC序列、1：粗加工Operation OP10”。 選擇“文件”，勾上“CL文件、MCD文件、交互、完成”，然后選擇程序存儲(chǔ)的位置我們選擇D:（注意：存儲(chǔ)位置盡量別選桌面，因?yàn)檫@樣存儲(chǔ)路徑中有中文，所以隨便選一個(gè)純英文的存儲(chǔ)路徑，這里就選D：）在后置處理和選項(xiàng)中勾選“全部、跟蹤、完成”在后置處理列表中選擇UNCX01.P01(這個(gè)后置

23、處理設(shè)置生成的文件能用于FANUC 0i系統(tǒng))，在下圖對(duì)話框中輸入10（程序起始位置）處理完后就能得到信息記錄，在D盤生成的后綴為tap的就是我們所需的程序文件，可以用記事本打開按照上面的步驟生成精加工程序3.4 DNC加工在自動(dòng)編程的過程中，我們經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)，通過自動(dòng)編程軟件生成的NC代碼往往會(huì)大于機(jī)床的存儲(chǔ)空間。遇到這種情況我們?cè)撛趺崔k呢?師傅們會(huì)告訴我們：DNC。DNC是我們擴(kuò)展機(jī)床存儲(chǔ)空間的一個(gè)重要方法。以下是DNC的幾個(gè)主要模式：3.4.1 存儲(chǔ)模式：即利用CF卡作為存儲(chǔ)介質(zhì)擴(kuò)展機(jī)床空間，這種模式以其方便和穩(wěn)定、速度快如今成為了大家的首選。但前提是機(jī)床需支持板載CF卡，以下是利用CF卡

24、DNC加工的幾個(gè)步驟 將需要的程序通過外部電腦存入CF卡在OFFET SETTING里將IO通道即20#參數(shù)改為4，將CF卡插入卡槽按DNC鍵，轉(zhuǎn)換為RMT方式。按PROG鍵，再按數(shù)次鍵，出現(xiàn)：HOST CONECT DNC-CD 操作按DNC-CD鍵，出現(xiàn)：DNC OPERATION （M-CARD）N0 FILE NAME COMMENT1 . 2 . 3 . 8 LM50-2.NC .選(8)按DNC-ST或DNC-CD鍵 在DNC FILE NAMEM50-2.NC 按循環(huán)啟動(dòng)鍵,即可.3.4.2 利用RS-232接口在電腦上利安裝好RS-232串行口驅(qū)動(dòng)程序以及數(shù)據(jù)傳輸軟件用RS-2

25、32C數(shù)據(jù)傳輸線兩端分別連接電腦及機(jī)床打開軟件，在彈出的對(duì)話框中按照數(shù)控機(jī)床的要求，設(shè)置好Format（傳輸格式）、Port（傳輸接口）、Baud rate（波特率）、Parity（奇偶校驗(yàn)位）、Data bits（數(shù)據(jù)位）和bits（停止位）等就可以實(shí)現(xiàn)機(jī)床與電腦之間的數(shù)據(jù)傳輸了 圖5 DNC中的數(shù)據(jù)傳輸軟件設(shè)置示例4. 分析比較4.1 兩者的共同點(diǎn)和區(qū)別通過這兩種途徑都能完成許多使用常規(guī)手工編程無法實(shí)現(xiàn)的零件特征加工，但是兩者之間也有著很大區(qū)別。首先，從編程手段上來說，用戶宏程序算是比較高級(jí)的手工編程，但仍屬手工編程，而自動(dòng)編程通過計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)，屬于自動(dòng)編程。其次，從實(shí)現(xiàn)方法上來說，用戶宏

26、程序通過變量來實(shí)現(xiàn)用直線對(duì)一些不規(guī)則線條的擬合，而自動(dòng)編程則是憑借計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大的運(yùn)算能力計(jì)算出各個(gè)點(diǎn)，用它們之間形成的直線實(shí)現(xiàn)對(duì)曲線的擬合。不過值得注意的是有些曲面是使用宏程序采用圓擬合出來，雖然轉(zhuǎn)化到機(jī)床上仍然是由直線插補(bǔ)，但插補(bǔ)由機(jī)床來完成相對(duì)于自動(dòng)編程中計(jì)算機(jī)用直線擬合，然后在傳送到機(jī)床，相對(duì)要更精確些。最后，從加工方法來說，一般的宏程序是采用直接輸入機(jī)床加工，但自動(dòng)編程生成的一般采用DNC加工。4.2 各種的特點(diǎn)4.2.1 從便捷性宏程序編程之前要經(jīng)過仔細(xì)的加工工藝分析，根據(jù)不同的零件和生產(chǎn)要求進(jìn)行計(jì)算，然后據(jù)此編制加工程序，并且前提要求操作員比較熟悉宏程序的編程。自動(dòng)編程看似比較繁瑣

27、，但其實(shí)生成NC程序的過程很接近于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的步驟，在師傅的指導(dǎo)下很快就能掌握操作的方法。其前提是有參數(shù)化的或是自己制作的零件模型。宏程序天生就短小精悍，只要合理適當(dāng)?shù)貞?yīng)用宏程序，一個(gè)常規(guī)零件的加工程序不會(huì)超過60行，換算成字節(jié)，至多會(huì)有2KB，而常規(guī)的機(jī)床存儲(chǔ)空間大體都在128256KB之間，一個(gè)機(jī)床里一般可以存儲(chǔ)上百個(gè)宏程序。宏程序結(jié)合了機(jī)床功能和數(shù)控指令系統(tǒng)的特點(diǎn)，編程人員根據(jù)零件的幾何信息建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，采用模塊化的程序設(shè)計(jì)思想進(jìn)行編程，除了便于調(diào)用外，還使編程人員從繁瑣的、大量的重復(fù)性工作中解脫出來，這是任何自動(dòng)編程軟件都不能達(dá)到的效果。而在自動(dòng)編程軟件中，當(dāng)零件的幾何參數(shù)改變時(shí)

28、，都要重新建模，重新設(shè)置加工參數(shù)，重新生成數(shù)控程序。4.2.2 從機(jī)床反應(yīng)速度為了對(duì)復(fù)雜的加工運(yùn)動(dòng)進(jìn)行描述，宏程序必然會(huì)最大限度地使用數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部的各種指令代碼，例如直線插補(bǔ)G01指令、圓弧(螺旋)插補(bǔ)G02/G03指令等，因此機(jī)床在執(zhí)行宏程序時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)可以直接進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，運(yùn)算速度極快，伺服電動(dòng)機(jī)響應(yīng)快，機(jī)床反應(yīng)迅速，加工效率極高。對(duì)于CAD/CAM軟件生成的程序， CAD/CAM軟件生成的程序通常都比較大，非常容易就突破機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部程序存儲(chǔ)空問的限制，因此一般來說，除了相對(duì)簡(jiǎn)單的孔系加工、二維輪廓或口袋加工以外，其余絕大部分程序都不得不以DNC方式進(jìn)行在線加工，而機(jī)床與電腦之

29、間的傳輸速度也嚴(yán)重影響了加工速度。目前凡是運(yùn)用CAD/CAM軟件進(jìn)行數(shù)控編程的數(shù)控銑/加工中心絕大多數(shù)都是通過RS232口的串口通信來實(shí)現(xiàn)DNC在線加工的。當(dāng)計(jì)算精度較高、進(jìn)給速度，值又較大(如F1800F2500)時(shí)，程序傳輸速度往往跟不上機(jī)床的節(jié)拍，在實(shí)際加工中可以看到機(jī)床震動(dòng)比較大，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)有明顯的斷續(xù)、遲滯， FANUC系統(tǒng)即使打開DNC緩沖，或設(shè)置C51.1參數(shù)，也難以有大的改觀。并且RS232口通信抗干擾能力有限，其傳輸效果實(shí)際上還涉及到傳輸線是否屏蔽良好、是否長度適中、機(jī)床與電腦兩端接地是否良好等，波特率越高，傳輸越不穩(wěn)定，實(shí)際中往往被迫限制在9600甚至更低，如此一來DNC在線

30、方式下的加工效率更打折扣?，F(xiàn)在隨著CF卡使用的普及，DNC的加工效率得到了不小的提高，但是相對(duì)與機(jī)床配合更密切的宏程序來說，DNC的加工速度還是有待于進(jìn)一步提高。4.2.3 從加工精度從用戶使用的層面上說，使用CAD/CAM軟件來生成刀路及程序是非常容易的事，但是剖析CAD/CAM軟件計(jì)算刀路的原理，就知道它存存一定的弊端。在CAD/CAM軟什中，無論構(gòu)造規(guī)則或不規(guī)則的曲面，都有一個(gè)數(shù)學(xué)運(yùn)算的過程，也必然存在著計(jì)算的誤差和處理，而在對(duì)其生成三維加工刀路時(shí)，軟件是根據(jù)你選擇的加工方式、設(shè)定的加工參數(shù)，并結(jié)合所設(shè)定的加工誤差(或稱為曲面的計(jì)算精度)，使刀具與加工表面接觸點(diǎn)(相交點(diǎn)或相切點(diǎn))逐點(diǎn)移動(dòng)

31、完成加工，從本質(zhì)上看，其實(shí)就是在允許的誤差值范圍內(nèi)沿每條路徑用直線去逼近曲面的過程。這樣任意曲面自然都能對(duì)付，而且也是完全合理的做法，但是在加工規(guī)則曲面如球面時(shí)，工藝上就出現(xiàn)了一些問題。由于CAD/CAM軟件構(gòu)造曲面的底層數(shù)學(xué)模型所限，也由于CAD/CAM軟件對(duì)曲面生成刀路的逼近原理所限，在走事實(shí)上真正的整圓或圓弧時(shí)，軟件無法智能地判斷這里其實(shí)是“真正的整圓或圓弧”，生成的程序并不是G02/G03指令，而是G01逐點(diǎn)逼近形成的“圓”可以想象為用正N邊形去逼近一個(gè)圓，只不過這個(gè)N非常巨大而已。如果整圓或圓弧是座落在G18或G19平面內(nèi)，更加沒有機(jī)會(huì)生成G02/G03指令。這也正能解釋為什么CAD

32、/CAM軟件生成的程序“天生”就龐大無比。程序執(zhí)行時(shí)，相鄰的每?jī)蓚€(gè)逼近點(diǎn)之間數(shù)控系統(tǒng)都要進(jìn)行直線插補(bǔ)運(yùn)算，系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)工作量巨大，反映到機(jī)床上，必然表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)遲鈍、不連貫。其實(shí)CAD/CAM軟件廠商也不可能沒有意識(shí)到這個(gè)問題，事實(shí)上，各個(gè)CAD/CAM軟件也捉供了一些其他途徑來對(duì)此加以改善，但都不是在根本上解決先天性的問題，而是在“后天”的環(huán)節(jié)上做文章。眾所周知，CAD/CAM軟件進(jìn)行編程的原理是首先生成一個(gè)僅包含純粹幾何意義的刀位點(diǎn)文件(即刀路軌跡)，這個(gè)過程對(duì)于使用者來說往往是后臺(tái)的、不透明的，例如Pro/E的CL文件(Cutter Location File)、UG的CLF文件、Mast

33、ercam的NCI文件，Cimatron的APT文件等，然后要經(jīng)過一道非常重要的環(huán)節(jié)即后處理，才能生成真證的程序。CAD/CAM軟件所能做的，就是在不改變刀位點(diǎn)文件(即用G01直線逼近曲線的刀路軌跡)的前提下，在后處理上做文章。例如Mastercam軟件后處理的環(huán)節(jié)中，允許使用者設(shè)定最小半徑值和最大半徑值來生成G02/G03指令，其實(shí)就是用G02/G03來逼近(準(zhǔn)確地說應(yīng)是“擬合”)相鄰的若干段直線段，以達(dá)到減少程序字節(jié)，提高機(jī)床實(shí)際運(yùn)行速度的目的。而Cimatron軟件也是采用相似的做法，即使用者不用通常使用的GPP后處理，而是用另外一個(gè)非常專業(yè)的后處理軟件IMs，這是個(gè)第三方軟件，可以外掛

34、在眾多的知名CAD/CAM軟件上運(yùn)行，使用者可以根據(jù)自己的需要度身訂作，設(shè)置最適合自己的后處理選項(xiàng)。在后處理上做文章有一個(gè)根本的弊端:它并沒有改變、改良或優(yōu)化刀路軌跡本身，只是增加了一個(gè)“二次逼近”的計(jì)算過程，必然會(huì)導(dǎo)致額外的誤差積累，也不可能從根本上解決問題。4.2.4 從調(diào)試難度宏程序的調(diào)試相當(dāng)復(fù)雜，往往會(huì)出現(xiàn)加工出的零件某個(gè)地方不對(duì)，可是又不容易從程序上找出錯(cuò)誤的地方。還有就是機(jī)床上的設(shè)置對(duì)宏程序的影響往往很不容易看出來，導(dǎo)致加工的零件錯(cuò)誤。這些問題對(duì)于接觸宏程序不久而且缺乏指導(dǎo)的人來說可是是非常致命的。自動(dòng)編程軟件的調(diào)試相對(duì)簡(jiǎn)單，配合自帶的加工仿真組件，使用者可以清楚明了的看到零件的加

35、工過程。不過軟件偶爾也會(huì)出現(xiàn)實(shí)際加工路徑與軟件上模擬出的不一樣的情況或是加工路徑不合常理，效率低下的情況。當(dāng)遇到這種情況的話，我們可以自己嘗試解決，比如更換加工順序，調(diào)整加工路徑等方法，不行的話也可以上網(wǎng)查找解決方法。4.2.5 從應(yīng)用范圍隨著技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)零件的復(fù)雜性和精度也越來越高，已經(jīng)有相當(dāng)一部分零件的加工開始采用自動(dòng)編程，而且確實(shí)也有一部分零件用宏程序加工不了或是不易編出程序。目前機(jī)床的發(fā)展日新月異，采用高速切削技術(shù)以及擁有強(qiáng)大運(yùn)算能力的機(jī)床也會(huì)越來越多，這些機(jī)床配合自動(dòng)編程軟件將會(huì)一定程度上彌補(bǔ)自動(dòng)編程的缺陷，使各種復(fù)雜的加工在精度及速度上大幅提高，從而滿足客戶越來越高的加工要求。

36、5. 實(shí)際加工中編程方式的選用在日常的加工中，零件是變得越來越復(fù)雜，作為一個(gè)合格的工藝工程師，我們必須要達(dá)到以下基礎(chǔ)要求：1、 熟悉常用的鉆、銑、鏜、磨、刨床的結(jié)構(gòu)、工藝特點(diǎn); 收集一定量的刀具、機(jī)床、機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)的資料。熟悉冷卻液的選用及維護(hù)。2、 有較好的夾具基礎(chǔ)。熟悉加工材料的性能。3、 扎實(shí)的刀具理論基礎(chǔ)知識(shí)，掌握刀具的常規(guī)切削用量等。特別要熟悉數(shù)控機(jī)床用的刀具系統(tǒng)。4、 了解被加工零件的裝配要求、使用要求。5、有較好的測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)。能夠熟練的掌握各種量具的使用能熟練使用，如：游標(biāo)卡尺、千分卡、百分表、千分表、內(nèi)徑杠桿表等，會(huì)使用真圓度儀、投影儀以及坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等輔助性工具。7、 對(duì)相關(guān)工種

37、要有常識(shí)性的了解。比如：鑄造、電加工、熱處理等。一些老師傅說過，工藝是程序的靈魂，程序是工藝的身體。當(dāng)我們達(dá)到以上的基礎(chǔ)，我們就可以可以跟著自己的工藝思路輕松地進(jìn)行程序的編制。當(dāng)我們遇到簡(jiǎn)單的零件時(shí)自然可以用手工編程來完成，稍復(fù)雜的規(guī)則零件則完全可以用用戶宏程序來實(shí)現(xiàn)（如例一）。而遇到一些帶曲面的規(guī)則零件，我們完全可以利用自動(dòng)編程的基于特征，采用手工編程+自動(dòng)編程（可以包含宏程序）的方式來實(shí)現(xiàn)加工，首先采用手工編程編出出包含整個(gè)程序（不包括曲面部），然后采用自動(dòng)編程加工那些復(fù)雜的曲面，然后將自動(dòng)編程產(chǎn)生的程序改作一個(gè)子程序，最后在手工編制的程序中調(diào)用曲面加工子程序。當(dāng)遇到多曲面的較復(fù)雜零件時(shí)，

38、采用手工+自動(dòng)編程的方法在實(shí)際的加工中往往會(huì)因?yàn)槟涿畹膯栴}并且難易消除，我們可以根據(jù)零件的加工難易程度來決定是采用手工編程+自動(dòng)編程還是采用完全自動(dòng)編程。通過這次論文寫作，我掌握了一些機(jī)床的工藝特點(diǎn)，常見零件的程序設(shè)計(jì)以及常見機(jī)床的故障的排除，更鍛煉了自己的獨(dú)立思考和動(dòng)手能力，這是我在課本上所學(xué)不到的，但是我知道距離自己理想中的工藝員的水平還相錯(cuò)甚遠(yuǎn)，我會(huì)繼續(xù)努力，去實(shí)現(xiàn)自己的目標(biāo)！6. 結(jié)束語很早就開始了畢業(yè)論文的寫作，直到最近才基本完成畢業(yè)論文的寫作。從剛開始寫的時(shí)候感覺眼高手低，再到制定計(jì)劃，逐步進(jìn)行，到最后論文基本完成，期間的經(jīng)歷和感受真是無法用蒼白的語言來表達(dá)?；叵雱傊贫ㄕ撐念}目時(shí)的躊躇滿志，剛進(jìn)數(shù)控工