外文翻译--CAD-CAM零件编程 中文版

河北建筑工程学院 毕业设计（论文）外文资料翻译 系别： 机械工程系 专业： 机械设计制造及其自动化 班级： 姓名： 学号： 外文出处： CAD/CAM 附 件： 1、外文原文； 2、外文资料翻译译文。 指导教师评语： 签字： 年 月 日 零件编程 序言 工艺设计的成果之一是用标明各种机床加工方法的工艺卡片来生产产品的零部件，工艺卡片上的信息也可以应用到数控机床上来生产零部件。读者应当知道这里讨论的仅仅是一本书，而读者应该查询更多的书籍，已得到更多的信息。 零件编程的前提是机床的控制器读懂并执行了零件程序中获得的用来加工零部件的加工步骤。这使得零件能够在没有人工操作的情况下自动完成加工过程。零件编程应用了数控技术。零件编程是 金属加工工业的一个转折点，能够满足错综复杂的设计要求，而其误差小，这用人工方法是不可能完成的。 数控技术是通过一段数控程序来控制传动装置的运动并控制机床刀具的运动。一段数控程序是一系列指令语句。这些指令能被机床控制器读懂执行并能转化为驱动机床主轴和传动装置的信号。 数控软件的应用通过两种形式的代码：附加式和独立式。附加式代码中数控软件是一个累加的整体或者计算机辅助设计与计算机辅助制造系统软件的累加。独立式可被独立的应用在 CAD/CAM 系统或者通过基本图形转换规范或科学技术发展将其转换。独立式数控软件包括熟练 的计算机辅助制造系统与不熟练的计算机辅助制造系统的集成。 22.2 CAD、 NC 和 CAM 的集成 在竞争日益激烈的市场条件下，生存和增加产品的需求，要求 CAD 与 CAM 的集成并且促成 CIM 观点的形成。 CIM 观点的最初观点是通过建立一个普通的中央数据单元来储存大量的必要的数据来管理公司。 这些技术将在中央数据单元的收发两用信息中起到作用，这些信息包括 CAD、CAM、柔性制造系统产品管理及自动化装配过程。由于 CAD 与 CAM 的数据是成分混杂并且不相等的，一个真正的 CIM 系统的完成是一项具有挑战性的工作。例如， CAD中 央数据单元的几何数据对于生产部门来说是没有用处的；反之亦然，与生产部门有关的数据对设计部门来说是没用的。 为了面对建立集成化 CIM 中央数据单元的挑战，连接多种独立的 CAD 与 CAM 中央数据单元来创造一个相关联的 CIM 系统就显得更有趣并且更有实践意义。关联式 CIM系统提供了实现 CAD 与 CAM 集成的方法，并且是速度快成本低而搞笑的。关联式 CIM系统主要依靠连接软件来连接多种相关硬件。 在不同的计算机系统及硬件共容，不同的计算机语言共容，不同的软件共容方面还有许多问题。软件的传递协议如 IGES， STEP 与 MAP 也实 现了类似的目的。 数控编程的一个关键步骤是通过数控编程软件有效的运用 CAD 信息，有时这被称之为 CAD 与 NC 的连接，为了确保 CAD 与 NC 的成功连接，零件的几何名称应该合理安排，数控信息应放在独立的行上。工程图的生成加上这些要求使得数控程序能够自动的生成，这些要求形成了一个在 CAD 阶段必须考虑的约束，这样可以避免整个的丢失掉工程图而产生新的工程图来形成数控程序。 22.3 为数控准备 CAD 数据 有的时候，一张来自与草图或者 CAD 图的工程图看起来比较好，但当它被转化成数控软件包的时候就容易混淆，虽然有些数控软件包 包括自动规划草图布局的规则，有些却不包括，而且还要求数控编程人员为编程准备草图。为得到从 CAD 到 NC 成功的电子连接，当输入最终为数控程序所应用的 CAD 数据时，设计者心中应当有以下一系列指导方针。 1.零件数据定义必须精确。图纸被输入数控软件包之前，坐标系必须精确。数据的精确程度可以减少控制 CAD 软件的电脑的错误，使之更加完美，很大程度上，精确度是不够的，零件配合时，这种精确度显得尤其重要。举例来说，可以看看一个数据单元，这个尺寸 10+0.0005，如果名义尺寸是 10.0003，而不是 10.0000，这个公差 就变得没有意义了。很多的 CAD/CAM 系统让他们的用户指明数据单元的精确度和数据的小数位，也可以通过写程序来检查储存于数据单元中的数据。 2.数据的公差应当合适。如果零件是用名义尺寸绘制的，在输给数控程序之前，它们必须被编制成实际尺寸。 3.图纸公差应当符合生产实际。限于数控控制器及机床的极限精度，一定的尺寸与公差比其它的容易编程，双向公差更容易编程。首选的尺寸公差标通常指一个名义尺寸，然后加上或减去一个公差，这样刀具磨损，工件偏差及刀具安装误差可以得到补偿。 4.图纸注释及图纸数据独立。将注释和数据放在不 同的图层上，如果注释信息与零件的几何信息置于相同的图层上，数控软件包可能会丢弃零件的数据文件。 5.建立图层分配标准。所有的 CAD/CAM 系统运用的图层可被用来分离信息，例如：图纸当中的尺寸、标注及材料名称，通过采用控制数据放置的图层结构，为数控程序分离几何信息的目的可以快速而方便的实现。 6.实体轮廓必须完整连贯。典型的数控机床连续切割不超过 0.0001 英寸，因此， CAD数据单元必须达到或超过机床精度。 7.避免实体图形重叠。如果一条弧线或者直线覆盖了现存的线，最终刀具的路线是不能用的。 8.尺寸要求要标 明。如果图样要求是 Z 坐标方向的磨削，生成零件数据单元的 CAD软件必须是三维数据，然而二维软件包对于一些要求是足够的，例如 routing。 9.按顺序输入零件的几何信息。几何参数要按他们相互联系的顺序输入，它们会形成一条连续的单向（顺时针或者是逆时针）路径，这样刀具就会按着这个路径工作。然而，设计者按照加工顺序输入的几何参数，会严重的降低设计产品的创造性，因此现在的许多 NC 软件包会自动的或半自动的对几何信息进行重新排列。零件集合信息通常根据相重合的端点进行重新排列。 22.4 机床 零件的一个数控程序有机床代 码和机床的具体指令组成，它包括零件的几何信息和刀具运动的指令语句（切削速度、进给量和附加功能）等信息根据表面光洁度和公差要求进行编程。 为数控机床提供零件程序的编制人员必须理解机床坐标系及它们的工作原理，这部分实现这个功能。 22.4.1 机床的类型 图 22.1 显示了一个有 MCU 组成的典型数控机床及机床本身， MCU 被称为机床的大脑，它的功能是读零件程序并控制机床的运动，读完程序后 MCU 将其进行译码，为机床各轴的运动路线提供指令。 MCU 有两个功能：读零件程序与控制机床，它有两部分组成，每一部分完成一个功能。 DPU 读程序并将程序进行译码，处理译码信息，并为 CLU 提供数据。 CLU 从 DPU 中获得数据并将其转化为控制信号，这些数据通常提供控制信息，例如各轴要求新的位置信息、运动方向与运动速度以及以后的附加控制信号。必要的情况下， CLU 也可以指示 DPU 从零件程序中读取新的指令信息，控制与机床丝杠相关联的运动及从实际位置获取反馈信息并获得机床各轴的速度信息。机床运动轴有各自的丝杠、控制信号与反馈信号。 22.4.2 机床刀具及运动 一个工件最终加工成形是依靠刀具和工件间的相互运动完成的，这种相互运动可以使工件保持静止不 动而刀具运动，例如钻孔；或者是刀具和工件同时运动，例如车削及磨削。 无论是刀具运动还是工件运动，每种运动都增加了机床的多用途性，一个机床可能有多个刀架以便提供运动轴。 在数控机床上，每个运动轴配有一个驱动设备以取代常规机床的手动论，驱动设备的类型主要根据机床电源设备要求进行选择。驱动设备可以是直流电动机，液力制动器或者步进电机。 运动轴可被定义为刀具和给偶关键的相对运动产生的轴，这种运动通过机床工作台的运动来实现。三维全运动指的是机床 XYZ 坐标系在 X、 Y、 Z 三个轴向的运动。图22.2 表明了坐标系与典型机床的 运动轴。 XYZ 坐标系是一个右手坐标系，坐标系原点的位置可以是固定的，也可以调整，轴的正方向有机床的生产者指定，但是 Z 轴正方向使刀具远离工件与机床工作台确是一中习惯，如图 22.2 所表示的，这可以使 XYZ 坐标系的 XY 平面沿机床工作台平面放置。 除了 X、 Y、 Z 方向上主运动外，还有 U、 V、 W 方向上附加进给运动，还可能有平行于 XYZ 轴方向的旋转运动，它们分别被命名为 a、 b、 c。图 22.2 可以表明，这些是 EIA 的标准。 根据可以控制刀具位置和运动方向的运动轴的数量对机床进行命名是一中惯例。通常情况下，我们听 过 例如 2 这些 轴指的是机床可能同时控制的几个轴，我们不应该把它们与空间自由度联系起来，以避免混淆与错误。 如果一个机床仅仅能够控制刀具同时沿两个轴向运动，它是一个典型的 2联动机床，这种机床的刀具是平行于第三个轴，并且被独立控制的，从几何意义上说，这意味着机床控制器能够引导刀具以独立的确定的第三轴路线沿 2 维轮廓移动，图 22.3 是 2 维机床的例子，这里的 Z 轴控制平面平行与 XY 平面。 如果能够控制刀具沿着一个倾斜