基于ProE的自动编程与宏程序比较

河南质量工程职业学院毕 业 设 计（论 文）题 目：基于 Pro/E 的自动编程与宏程序比较系 别： 机电工程系 专 业： 机电一体化 5 班 学 号： 02043070524 学生姓名： 丁 亢 指导教师： 常 英 丽 完成日期： 2010-4-7 河南质量工程职业学院毕业设计（论文）任务书专业班级 机电 5 班 姓名 丁亢 学号 02043070524 指导教师 常英丽设计（论文）题目 基于 Pro/E 的自动编程与宏程序比较主要研究内容Pro/E NC 组件以及 FANUC 0i 系统用户宏程序在型腔零件加工方面的应用主要技术指标或研究目标通过对 FANUC 0i 系统用户宏程序和 Pro/E NC 组件的了解，以及分别对实例的加工过程的分析来对比两种加工方法各自的优缺点，并根据自己的见解对实际生产中常见含曲面零件的加工提出建议。基本要求1.使学生学会主动查阅有关资料，拓展知识2.能够熟练应用机械制造中的基本理论知识3.能够解决独立解决写作过程中所遇到的问题主要参考资料及文献1 陈志雄数控编程技术高等教育出版社 20072 李振格数控加工工艺学高等教育出版社20073 林清安Pro/E 野火版 3.0 综合教程浙江工业大学出版社20024 郑仲夏 Pro/NC 铣削加工秘籍清华大学出版社 2004 5 何佳兵数控加工自动编程冶金工业出版社20096 Peter SmidFANUC 系统用户宏程序与编程技巧机械工业出版社20027 Peter Smid数控编程手册机械工业出版社20038 北京法那科机电有限公司数据服务器20069 北京法那科机电有限公司FANUC-0i B/C 系统使用说明2008摘要随着最近几年模具及其相关行业的飞速发展，越来越多的被各行业应用，与模具紧密相关的型腔零件在日常的加工中也开始不断的出现。有别于以往的常规零件加工，型腔零件因为其构造上的特点，在加工中往往不能仅使用一般的 G 指令和 M 指令就实现加工，因此许多工厂和企业都已开始对员工进行以下要讲的两大方面的知识的培训宏程序编程、自动编程。本文主要对用户宏程序和基于 Pro/E 分别进行简单介绍，实例加工，然后通过分析加工过程比较两者之间的特点，并在最后就两者的特点如何能够在加工中发挥出来提出自己看法。关键词：数控技术、型腔零件、CAD/CAM、用户宏程序、自动编程、Pro/Engineer AbstractWith the rapid development of the mold and related industries in recent years, more and more applications have been used in various industries, some cavity parts that are closely related to the mold also begins to appear in the daily processing. Unlike the past, the conventional parts processing, the cavity part because of its structure on the characteristics of the processing is often not just use regular G-instruction and instruction on the realization of M processing, and so many factories and enterprises have begun to make the following staff to talk about two aspects of training in the knowledge - macro programming, automatic programming.KEYWORD: Number Control Technology, Cavity Parts,CAD/CAM, Macro Programming, Automatic Programming，Pro/Engineer.目录1. 前言 .- 1 -2. 宏程序编程 .- 2 -2.1 用户宏程序的简介 .- 2 -2.2 编程实例 .- 3 -2.2.1 零件分析 .- 3 -2.2.2 建立数学模型 .- 4 -2.2.3 编程思路 .- 4 -2.3 宏程序指令附表及说明 .- 6 -3. 利用自动编程软件编程 .- 8 -3.1 自动编程的基本原理 .- 8 -3.1.1 准备原始数据 .- 8 -3.1.2 输入翻译 .- 8 -3.1.3 数学处理 .- 9 -3.1.4 后置处理 .- 9 -3.1.5 信息输出 .- 9 -3.2 Pro/ENGINEER 简介 .- 9 -3.3 加工实例-肥皂盒模具 .- 10 -3.3.1 建立加工模型 .- 10 -3.3.2 数控加工机床设置 .- 10 -3.3.3 粗加工 .- 11 -3.3.4 精加工 .- 11 -3.3.5 数控程序生成 .- 12 -3.4 DNC 加工 .- 12 -3.4.1 存储模式 .- 12 -3.4.2 利用 RS-232 接口 .- 13 -4. 分析比较 .- 14 -4.1 两者的共同点和区别 .- 14 -4.2 各种的特点 .- 14 -4.2.1 从便捷性 .- 14 -4.2.2 从机床反应速度 .- 15 -4.2.3 从加工精度 .- 15 -4.2.4 从调试难度 .- 17 -4.2.5 从应用范围 .- 17 -5. 实际加工中编程方式的选用 .- 18 -6. 结束语 .- 19 -1. 前言随着航空工业、汽车工业和轻工消费品生产的高速增长，复杂形状的零件越来越多，精度要求也越来越高；此外，激烈的市场竞争要求产品研制生产周期越来越短，传统的加工设备和制造方法已难以适应这种多样化、柔性化与复杂形状的高效、高质量加工要求。因此，近几十年来，能有效解决复杂、精密、小批多变零件加工问题的数控（NC）加工技术得到了迅速发展和广泛应用，使制造技术发生了根本性的变化。为了进一步满足工业生产的需求，进一步开发机床的性能，数控系统设计厂商开发了一些专用宏程序，以实现一些特殊形状的零件加工。发那科公司 1979 年推出含有专用宏功能的数控系统 6，随着宏功能的不断完善，最终形成了目前常见到的 A 类宏程序。80 年代后，发那科开始生产操控面板带有各种运算符号的数控系统，这标准着功能更强，更易懂的 B 类宏程序开始应用于生产之中。随着计算机技术的迅速发展，计算机辅助设计和辅助制造（CAD/CAM）开始在数控行业尤其是模具行业中已经得到普遍的应用，CAD/CAM 集成系统可以提供单一准确的产品几何模型，几何模型的产生和处理手段灵活、多样、方便，可以实现设计、制造一体化。计算机辅助设计和辅助制造（CAD/CAM）的出现给工业生产带来了深刻的变革，如今，CAD/CAM 已与现代工业生产紧密相联。目前，CAD/CAM 图形交互式自动编程已得到较多的应用，是数控技术发展的新趋势。随着 CIMS 技术的发展，当前又出现了 CAD/CAPP/CAM 集成的全自动编程方式，其编程所需的加工工艺参数不必由人工参与，直接从系统内的 CAPP 数据库获得，这将推动数控机床系统自动化的进一步发展。国内最早对 CAD/CAM 的研究和应用始于 20 世纪 70 年代末，起步虽比国外晚了近 30 年，但其间恰好遇到微型计算机的诞生和迅速普及，使得中国CAD/CAM 的推广应用能够迅速赶上国际先进水平。2. 宏程序编程 2.1 用户宏程序的简介随着数控加工设备技术的进步与发展，数控机床已成为制造业尤其是模具加工技术中不可缺少的关键设备。然而，模具产品的小批量，多品种，短周期还有就是经常要面对一些不规则产品等特点，为数控机床的编程带来很大不便，既增加了编程的工作量，又影响着加工的进度。在实际工作中，应用宏程序既能很好地解决一些复杂规则几何形状的零件加工，同时也简化了程序编制，节约了时间，为模具生产中数控机床的编程提供了一种简捷的方式方法。用户宏程序是以变量的组合，通过各种算术和逻辑运算、转移和循环等命令，而编制的一种可以灵活运用的程序，只要改变变量的值，即可完成不同的加工或操作。用户宏功能是提高数控机床性能的一种特殊功能。使用中，通常把能完成某一功能的一系列指令像子程序一样存入存储器，然后用一个总指令代表它们，使用时只需给出这个总指令就能执行其功能。用户宏功能主体是一系列指令，相当于子程序体。既可以由机床生产厂提供，也可以由机床用户自己编制。宏指令是代表一系列指令的总指令，相当于子程序调用指令。用户宏功能的最大特点是，可以对变量进行运算，使程序应用更加灵活、方便。当我们经常需要面对某个类型的产品，可以对这些产品像软件开发一样，设置一个公版，当我们需要调用时，只需用在主程序中设置适当的值，或是对宏程序做一些简单的修改，就可以调用已编辑好的宏程序去加工产品。用户宏功能有 A、B 两类。A 类宏程序是较早开发出来的用户宏程序，使用时相对来说较为复杂，功能也比较简单。目前主流的 FANUC 系统上都已采用了 B 类宏程序，而且在应用中，A 类宏程序较多地应用在车床上，我们这里主要是铣削加工，因此本文所指的宏程序在此特指 B 类宏程序。2.2 编程实例2.2.1 零件分析下图所示是一个模具工程上用到的型腔零件，它的底部是一个椭圆型腔，上部的是一个直径为 140mm 的圆形型腔。设定图中的椭圆型腔为 AB；圆形型腔为 CD；连接 AB 和 CD 的不规则型腔为BC。图 1 一个模具用型腔零件图 2 型腔零件三维渲染效果图2.2.2 建立数学模型本图中，AB 段可以用直线拟合一个参数方程为 X=acos（Q ） ，Y=bsin（Q ）的椭圆，CD 段是个直径为 140 的圆， BC 段作为过渡段所以下截面是个长、短半轴为 50mm、30mm 的椭圆，上截面为一个直径为 140mm 的圆。则 BC 在 Z 方向上的高度为 44，并且 BC 段椭圆长短轴分别随着高度的增加 20/44mm,40/44mm。2.2.3 编程思路椭圆加工可设角度 Q 为自变量 0Q360，当 Q=360时跳出循环；BC 段加工可设层高 Z 为自变量，在每一个层高均完成一个椭圆的加工，当 Z 到达 BC 段上截面时跳出循环。2.2.4 编制程序主程序（O0001 ）N 10 G90 G94 G40 G21 G17 G54; 机床准备N 20 G91 G28 Z0.0; 回换刀点N 30 T01 M06; 换上一号刀N 40 G90 G00 X0.0 Y0.0; 移动至工件中心起始部分CD 型腔BC 型腔AB 型腔N 50 G43 Z50.0 H01; 建立刀具长度补偿N 60 S2000 M03;N 70 M08;N 80 G01 Z-56.0 F100;N 90 M98 P0011; 调用11号子程序加工AB段椭圆N100 G01 Z-50.0; 道具定位N110 M98 P0012; 调用12号子程序加工BC段椭圆N120 G00 Z100.0;N130 M05;N140 M09;N150 M30;结束部分子程序 1（O0011）N10 #100=0.0;#101=50.0;#102=30.0;N20 G90 Z-56.0 F80.0;N30 #103=#101*COS#100;N40 #104=#102*SIN#100;参数设定N50G90 G41 G01 X#103 Y#104 D01 F200; 用直线拟合椭圆N60#100=#100+0.5;将椭圆方程微分到0.5N70 IF#100LE360GOTO30; 条件判断N80 G40G01X0.0Y0.0; 刀补取消N90 M99; 子程序调用返回子程序 2（O0012）N 10 #100=0.0;#101=50.0;#102=30.0;N 20 #103=0.0;#104=-50.0;N 30 G01 Z#104;起始部分N 40 #100=0.0;N 50 #105=#101+#103*20/44;N 60 #106=#103*40/44;各层 X，Y 轴计算N 70 #107=#105*COS#100;N 80 #108=#106*SIN#100;点计算N 90G90 G41 G01 X#107 Y#108 D01 F2000;N100 #100=#100+0.5;拟合椭圆N110 IF#100LE360GOTO60; 条件判断N120 G40 G01 X0.0 Y0.0; 取消刀补N130 #103=#103+0.1;N140 #104=#104+0.1;参数计算N150 IF#104LE-6.0GOTO30; 条件判断N160 M99; 子程序调用结束2.3 宏程序指令附表及说明2.3.1 变量类型（表 1）表 1 变量类型表变量类型 位置区间 使用范围系统变量 因机床厂家而异 系统的设置或刀补本级变量 #1#33 仅在本级宏程序有效通用变量 #100#144，#500#531可在各级宏程序中被使用2.3.2 算术运算指令（表 2）表 2 算术运算指令G 码 H 码 功 能 定 义G65 H01 定义，替换 # i# jG65 H02 加 # i# j# kG65 H03 减 # i# j-# kG65 H04 乘 # i# j # kG65 H05 除 # i# j/# kG65 H21 平方根 # i# j G65 H22 绝对值 # i|# j|求余 # i# j-trunc# j/# k # kG65 H23Trunc；丢弃小于 1 的分数部分G65 H24 BCD 码二进制码 # iBIN# jG65 H25 二进制码BCD 码 # iBCD# jG65 H26 复合乘/除 # i# i # j # kG65 H27 复合平方根 1 # i# j2# k2 G65 H28 复合平方根 2 # i# j2-# k2 2.3.3 逻辑运算指令（表 3）表 3 逻辑运算指令G 码 H 码 功 能 定 义G65 H11 逻辑“或” # i# j OR # kG65 H12 逻辑“与” # i# j AND # kG65 H13 异或 # i# j XOR # k2.3.4 三角函数指令 （表 4）表 4 三角函 数指令G 码 H 码 功 能 定 义G65 H31 正弦 # i# j SIN # kG65 H32 余弦 # i# j COS # kG65 H33 正切 # i# j TAN # kG65 H34 反正切 # iATAN # j/# k2.3.5 控制类指令（表 5）表 5 控制类指令表G 码 H 码 功 能 定 义G65 H80 无条件转移 GO TO nG65 H81 条件转移 1 IF # j# k，GOTOnG65 H82 条件转移 2 IF # j# k，GOTOnG65 H83 条件转移 3 IF # j# k，GOTOnG65 H84 条件转移 4 IF # j# k，GOTOnG65 H85 条件转移 5 IF # j# k，GOTOnG65 H86 条件转移 6 IF # j# k，GOTOnG65 H99 产生 PS 报警 PS 报警号 500n 出现3. 利用自动编程软件编程3.1 自动编程的基本原理自动编程指手工编程中的几何计算、编写加工程序单、程序校核，甚至工艺处理等由计算机自动处理完成的编程方法称为“计算机自动编程” ，简称“自动编程” 。自动编程是通过数控自动程序编制系统实现的。它包括硬件及软件两部分，硬件主要由计算机及绘图仪、扫描仪等一些外围设备组成；软件即计算机编程系统，又称编译软件，它主要作用是使计算机具有处理工件源程序并自动输出具体数控机床加工程序的能零 件 图 样准 备 原 始 数 据输 入 翻 译数 学 处 理后 置 处 理数 控 机 床信 息 输 出力。图 3 自动编程的工作过程3.1.1 准备原始数据自动编程系统不会自动地编制出完美的数控程序。首先，人们必须给计算机送入必要的原始数据，这些原始数据描述了被加工零件的所有信息，包括零件的几何形状、尺寸和几何要素之间的相互关系，刀具运动轨迹和工艺参数等等。原始数据的表现形式随着自动编程技术的发展越来越多样化，它可以是用数控语言编写的零件源程序，也可以是零件的图形信息，还可以是操作者发出的声音等等。一些原始数据是由人工准备的，当然它比直接编制数控程序要简单、方便得多。3.1.2 输入翻译原始数据以某种方式输入计算机后，计算机并不立即识别处理，必须通过一套预先存放在计算机中的编程系统软件，将它翻译成计算机能够识别和处理的形式。由于它的翻译功能，故又称编译软件。计算机编程系统品种繁多，原始数据的输入方式不同，程编系统就不一样，即使是同一种输入方式，也有很多种不同的程编系统。3.1.3 数学处理这部分是根据已经翻译的原始数据计算出刀具相对于工件的运动轨迹。编译和计算合称为前置处理。3.1.4 后置处理后置处理就是编程系统将前置处理的结果处理成具体的数控机床所需要的输入信息，即形成了零件加工的数控程序。3.1.5 信息输出将后置处理得到的程序信息通过控制介质（如磁盘、纸带等）或通过计算机与机床的通讯接口，输入到数控机床，控制数控机床加工，或边输入，边加工。 3.2 Pro/ENGINEER 简介随着计算机辅助设计CAD/CAM 技术的飞速发展 和 普 及 ， 越 来越 多 的 工 程 设 计 人 员 开 始 利 用 计 算 机 进 行 产 品 的 设 计 和 开 发 ，Pro/ENGINEER 作为一种最流行的高端三维 CAD/CAM 软件，越来越受到我国工程技术人员的青睐。Pro/ENGINEER 软件产品的总体设计思想体现了机械设计软件的发展趋势，在国际机械设计软件市场上已处于领先地位。PTC 公司提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关及工程数据再利用等概念改变了 MDA 的传统观念，这种全新的概念已成为当今世界 MDA 领域的新标准。利用此概念写成的第三代 MDA 产品Pro/ENGINEER 软件能将产品从设计至生产的过程集成在一起，让所有的用户同时进行同一产品的设计制造工作，即所谓的并行工程。Pro/ENGINEER 目前共有 80 多个专用模块，涉及工业设计、机械设计、功能仿真、加工制造等方面，为用户提供全套解决方案。它包含的：基本数控编程模块、多轴数控编程模块、通用数控后处理模块、数控钣金加工编程模块以及数控仿真及优化模块可以有效处理我们一般所遇到的各种复杂零件。3.3 加工实例-肥皂盒模具对于复杂模型数控加工程序的编写，已经不是我们能够靠手工、人力所能完成的工作。但现实是我们产品的形状是越来越变化多样，对我们的加工出提出了更高的要求。图 4 肥皂盒模具上图展示的型腔零件是一个常见的肥皂盒的模具，通过软件对数据的分析，我们会发现，无论是常规手工编程，还是利用宏编程似乎都有点不可能完成这个复杂的任务。这个时候就是我们要用到的自动编程软件大显身手的时刻了。软件环境：Windows XP sp3，ProE 野火版 4.0（附带 nc 组件） 。以下是加工的具体步骤：3.3.1 建立加工模型利用 ProE NC 编程时，软件是根据你建立的加工模型，以及你对加工工艺的设置逐步生成加工程序的。所以首先我们要建立起自己的加工模型。3.3.2 数控加工机床设置在左上角菜单栏点击“文件新建”打开对话框 1点击“制造制造模型装配参照模型”选择上图所示的模 2型“feizaohe” ，接受缺省设置打开模型点击“创建工件” ，输入工件名称为 feizaohemaopei(当然这 3里的名字不是特定的，不过需要注意的是，尽量别用中文命名)，点击“实体加材料拉伸实体完成” ， 以原模型上表面为参考平面，做一个整体尺寸（长、宽、高等）都大于等于此型腔零件的工件点击“完成/返回”返回上一级目录，建立坐标系选择模型上表 4面、RIGHT 和 WC-ASM-TOP 作为参考平面，点对话框中的“定向”使 Z 轴垂直于上平面方向朝上，X 轴平行于 RIGHT 平面方向指向肥皂盒下方。点击“完成/返回”返回上一级目录，点“制造” 对话框下的 5“机床设置” ，根据实际加工需要进行机床及刀具的设置。这里选择机床为“铣削机床” ，并点击“切削刀具” ，设置刀具类型为“球铣削” ，刀具长度“50” ，刀具半径“9” ，点击“应用” ， “确定” （注意：刀具号是由系统自动生成，编号为 T0001）点击“操作设置”进行参照设置，选取工件上表面中心为“加 6工零点” ，并设置工件上表面以上 3mm 为“退刀平面” ， “应用”后“确定”3.3.3 粗加工点击“完成/返回”返回上一级目录，点“加工NC 序列粗加 1工完成”在序列设置中勾选参数和窗口。设置“切削进给量=200；跨度=1.4；最大台阶深度=0.5；安全距离=2；主轴转速=2500”设置“窗口” ，单击“洗削窗口”“草绘窗口类型” “草 2绘”按钮进入草绘界面沿着肥皂盒轮廓草绘一个红色框以上操作就完成了对加工参数的设置，单击“演示轨迹” 3“屏幕演示”可以演示加工的过程3.3.4 精加工点击“完成/返回”返回上一级目录，点“加工NC 序列精加 1工完成”在序列设置中勾选刀具、参数和窗口。选择 T0001 号刀具，设置“切削进给量=100；跨度 =0.2；安全 2距 3 离=2；主轴转速=4000” 。单击“洗削窗口”“草绘窗口类型” “草绘”按钮进入草 3绘界面单击“通过使用边创建图元”选取肥皂盒两个内腔的边缘的边创建加工窗口红色边界。 （注意：使用粗加工时的草绘边界在修改程序时会造成一些不方便，对工件进行精加工时尽量选择它的内腔边缘）3.3.5 数控程序生成点击“完成/返回”返回，然后点击“ CL 数 据 ”， 选 择 “输 出 、 1选 项 一 、 NC 序 列 、 1： 粗 加 工 Operation OP10”。 选择“文件”，勾上“CL 文件、MCD 文件、交互、完成 ”，然后选择程序存储的位置我们选择 D:（注意：存储位置尽量别选桌面，因为这样存储路径中有中文，所以随便选一个纯英文的存储路径，这里就选 D：）在后置处理和选项中勾选“全部、跟踪、完成” 2在后置处理列表中选择 UNCX01.P01(这个后置处理设置生成的 3文件能用于 FANUC 0i 系统 )，在下图对话框中输入 10（程序起始位置）处理完后就能得到信息记录，在 D 盘生成的后缀为 tap 的就是我 4们所需的程序文件，可以用记事本打开按照上面的步骤生成精加工程序 53.4 DNC 加工在自动编程的过程中，我们经常会发现，通过自动编程软件生成的 NC 代码往往会大于机床的存储空间。遇到这种情况我们该怎么办呢?师傅们会告诉我们：DNC。DNC 是我们扩展机床存储空间的一个重要方法。以下是 DNC 的几个主要模式：3.4.1 存储模式：即利用 CF 卡作为存储介质扩展机床空间，这种模式以其方便和稳定、速度快如今成为了大家的首选。但前提是机床需支持板载 CF 卡，以下是利用 CF 卡 DNC 加工的几个步骤 将需要的程序通过外部电脑存入 CF 卡 1在 OFFET SETTING 里将 IO 通道即 20#参数改为 4，将 CF 2卡插入卡槽按DNC键，转换为 RMT 方式。 3按PROG键，再按数次键，出现： 4HOST CONECT DNC-CD 操作按DNC-CD键，出现： 5DNC OPERATION （M-CARD）N0 FILE NAME COMMENT1 . 2 . 3 . 8 LM50-2.NC .选(8)按DNC-ST或DNC-CD键 6在 DNC FILE NAMEM50-2.NC 7按循环启动 键,即可. 83.4.2 利用 RS-232 接口在电脑上利安装好 RS-232 串行口驱动程序以及数据传输软件 1用 RS-232C 数据传输线两端分别连接电脑及机床 2打开软件，在弹出的对话框中按照数控机床的要求，设置好 3Format（传输格式） 、Port（传输接口） 、Baud rate（波特率） 、Parity（奇偶校验位） 、Data bits（数据位）和 bits（停止位）等就可以实现机床与电脑之间的数据传输了图 5 DNC 中的数据传输软件设置示例4. 分析比较4.1 两者的共同点和区别通过这两种途径都能完成许多使用常规手工编程无法实现的零件特征加工，但是两者之间也有着很大区别。首先，从编程手段上来说，用户宏程序算是比较高级的手工编程，但仍属手工编程，而自动编程通过计算机来实现，属于自动编程。其次，从实现方法上来说，用户宏程序通过变量来实现用直线对一些不规则线条的拟合，而自动编程则是凭借计算机的强大的运算能力计算出各个点，用它们之间形成的直线实现对曲线的拟合。不过值得注意的是有些曲面是使用宏程序采用圆拟合出来，虽然转化到机床上仍然是由直线插补，但插补由机床来完成相对于自动编程中计算机用直线拟合，然后在传送到机床，相对要更精确些。最后，从加工方法来说，一般的宏程序是采用直接输入机床加工，但自动编程生成的一般采用 DNC 加工。4.2 各种的特点4.2.1 从便捷性宏程序编程之前要经过仔细的加工工艺分析，根据不同的零件 1和生产要求进行计算，然后据此编制加工程序，并且前提要求操作员比较熟悉宏程序的编程。自动编程看似比较繁琐，但其实生成 NC 程序的过程很接近于 2一个标准化的步骤，在师傅的指导下很快就能掌握操作的方法。其前提是有参数化的或是自己制作的零件模型。宏程序天生就短小精悍，只要合理适当地应用宏程序，一个常 3规零件的加工程序不会超过 60 行，换算成字节，至多会有 2KB，而常规的机床存储空间大体都在 128256KB 之间，一个机床里一般可以存储上百个宏程序。宏程序结合了机床功能和数控指令系统的特点，编程人员根据 4零件的几何信息建立相应的数学模型，采用模块化的程序设计思想进行编程，除了便于调用外，还使编程人员从繁琐的、大量的重复性工作中解脱出来，这是任何自动编程软件都不能达到的效果。而在自动编程软件中，当零件的几何参数改变时，都要重新建模，重新设置加工参数，重新生成数控程序。4.2.2 从机床反应速度为了对复杂的加工运动进行描述，宏程序必然会最大限度地使 1用数控系统内部的各种指令代码，例如直线插补 G01 指令、圆弧(螺旋)插补 G02/G03 指令等，因此机床在执行宏程序时，数控系统的计算机可以直接进行插补运算，运算速度极快，伺服电动机响应快，机床反应迅速，加工效率极高。对于 CAD/CAM 软件生成的程序， CAD/CAM 软件生成的程序 2通常都比较大，非常容易就突破机床数控系统内部程序存储空问的限制，因此一般来说，除了相对简单的孔系加工、二维轮廓或口袋加工以外，其余绝大部分程序都不得不以 DNC 方式进行在线加工，而机床与电脑之间的传输速度也严重影响了加工速度。目前凡是运用 CAD/CAM 软件进行数控编程的数控铣/ 加工中心 3绝大多数都是通过 RS232 口的串口通信来实现 DNC 在线加工的。当计算精度较高、进给速度，值又较大(如 F1800F2500)时，程序传输速度往往跟不上机床的节拍，在实际加工中可以看到机床震动比较大，进给运动有明显的断续、迟滞， FANUC 系统即使打开 DNC 缓冲，或设置 C51.1 参数，也难以有大的改观。并且 RS232 口通信抗干扰能力有限，其传输效果实际上还涉及到传输线是否屏蔽良好、是否长度适中、机床与电脑两端接地是否良好等，波特率越高，传输越不稳定，实际中往往被迫限制在 9600 甚至更低，如此一来 DNC 在线方式下的加工效率更打折扣。现在随着 CF 卡使用的普及， DNC 的加工效率得到了不小的提高，但是相对与机床配合更密切的宏程序来说，DNC 的加工速度还是有待于进一步提高。4.2.3 从加工精度从用户使用的层面上说，使用 CAD/CAM 软件来生成刀路及程序是非常容易的事，但是剖析 CAD/CAM 软件计算刀路的原理，就知道它存存一定的弊端。在 CAD/CAM 软什中，无论构造规则或不规则的曲面，都有一个数学运算的过程，也必然存在着计算的误差和处理，而在对其生成三维加工刀路时，软件是根据你选择的加工方式、设定的加工参数，并结合所设定的加工误差(或称为曲面的计算精度)，使刀具与加工表面接触点(相交点或相切点)逐点移动完成加工，从本质上看，其实就是在允许的误差值范围内沿每条路径用直线去逼近曲面的过程。这样任意曲面自然都能对付，而且也是完全合理的做法，但是在加工规则曲面如球面时，工艺上就出现了一些问题。由于 CAD/CAM 软件构造曲面的底层数学模型所限，也由于 CAD/CAM 软件对曲面生成刀路的逼近原理所限，在走事实上真正的整圆或圆弧时，软件无法智能地判断这里其实是“真正的整圆或圆弧” ，生成的程序并不是 G02/G03指令，而是 G01 逐点逼近形成的“圆”可以想象为用正 N 边形去逼近一个圆，只不过这个 N 非常巨大而已。如果整圆或圆弧是座落在G18 或 G19 平面内，更加没有机会生成 G02/G03 指令。这也正能解释为什么 CAD/CAM 软件生成的程序 “天生”就庞大无比。程序执行时，相邻的每两个逼近点之间数控系统都要进行直线插补运算，系统的计算机工作量巨大，反映到机床上，必然表现为运动迟钝、不连贯。其实 CAD/CAM 软件厂商也不可能没有意识到这个问题，事实上，各个 CAD/CAM 软件也捉供了一些其他途径来对此加以改善，但都不是在根本上解决先天性的问题，而是在“后天”的环节上做文章。众所周知，CAD/CAM 软件进行编程的原理是首先生成一个仅包含纯粹几何意义的刀位点文件(即刀路轨迹)，这个过程对于使用者来说往往是后台的、不透明的，例如 Pro/E 的 CL 文件(Cutter Location File)、UG的 CLF 文件、 Mastercam 的 NCI 文件，Cimatron 的 APT 文件等，然后要经过一道非常重要的环节即后处理，才能生成真证的程序。CAD/CAM 软件所能做的，就是在不改变刀位点文件(即用 G01 直线逼近曲线的刀路轨迹)的前提下，在后处理上做文章。例如Mastercam 软件后处理的环节中，允许使用者设定最小半径值和最大半径值来生成 G02/G03 指令，其实就是用 G02/G03 来逼近(准确地说应是“拟合”)相邻的若干段直线段，以达到减少程序字节，提高机床实际运行速度的目的。而 Cimatron 软件也是采用相似的做法，即使用者不用通常使用的GPP 后处理，而是用另外一个非常专业的后处理软件 IMs，这是个第三方软件，可以外挂在众多的知名 CAD/CAM 软件上运行，使用者可以根据自己的需要度身订作，设置最适合自己的后处理选项。在后处理上做文章有一个根本的弊端:它并没有改变、改良或优化刀路轨迹本身，只是增加了一个“二次逼近”的计算过程，必然会导致额外的误差积累，也不可能从根本上解决问题。4.2.4 从调试难度宏程序的调试相当复杂，往往会出现加工出的零件某个地方不 1对，可是又不容易从程序上找出错误的地方。还有就是机床上的设置对宏程序的影响往往很不容易看出来，导致加工的零件错误。这些问题对于接触宏程序不久而且缺乏指导的人来说可是是非常致命的。自动编程软件的调试相对简单，配合自带的加工仿真组件，使 2用者可以清楚明了的看到零件的加工过程。不过软件偶尔也会出现实际加工路径与软件上模拟出的不一样的情况或是加工路径不合常理，效率低下的情况。当遇到这种情况的话，我们可以自己尝试解决，比如更换加工顺序，调整加工路径等方法，不行的话也可以上网查找解决方法。4.2.5 从应用范围随着技术的发展，工业零件的复杂性和精度也越来越高，已经 1有相当一部分零件的加工开始采用自动编程，而且确实也有一部分零件用宏程序加工不了或是不易编出程序。目前机床的发展日新月异，采用高速切削技术以及拥有强大运 2算能力的机床也会越来越多，这些机床配合自动编程软件将会一定程度上弥补自动编程的缺陷，使各种复杂的加工在精度及速度上大幅提高，从而满足客户越来越高的加工要求。5. 实际加工中编程方式的选用在日常的加工中，零件是变得越来越复杂，作为一个合格的工艺工程师，我们必须要达到以下基础要求：1、 熟悉常用的钻、铣、镗、磨、刨床的结构、工艺特点; 收集一定量的刀具、机床、机械标准的资料。熟悉冷却液的选用及维护。2、 有较好的夹具基础。熟悉加工材料的性能。3、 扎实的刀具理论基础知识，掌握刀具的常规切削用量等。特别要熟悉数控机床用的刀具系统。4、 了解被加工零件的装配要求、使用要求。5、有较好的测量技术基础。能够熟练的掌握各种量具的使用能熟练使用，如：游标卡尺、千分卡、百分表、千分表、内径杠杆表等，会使用真圆度仪、投影仪以及坐标测量机等辅助性工具。6、 对相关工种要有常识性的了解。比如：铸造、电加工、热处理等。一些老师傅说过，工艺是程序的灵魂，程序是工艺的身体。当我们达到以上的基础，我们就可以可以跟着自己的工艺思路轻松地进行程序的编制。当我们遇到简单的零件时自然可以用手工编程来完成，稍复杂的规则零件则完全可以用用户宏程序来实现（如例一） 。而遇到一些带曲面的规则零件，我们完全可以利用自动编程的基于特征，采用手工编程+自动编程（可以包含宏程序）的方式来实现加工，首先采用手工编程编出出包含整个程序（不包括曲面部） ，然后采用自动编程加工那些复杂的曲面，然后将自动编程产生的程序改作一个子程序，最后在手工编制的程序中调用曲面加工子程序。当遇到多曲面的较复杂零件时，采用手工+自动编程的方法在实际的加工中往往会因为莫名其妙的问题并且难易消除，我们可以根据零件的加工难易程度来决定是采用手工编程+自动编程还是采用完全自动编程。通过这次论文写作，我掌握了一些机床的工艺特点，常见零件的程序设计以及常见机床的故障的排除，更锻炼了自己的独立思考和动手能力，这是我在课本上所学不到的，但是我知道距离自己理想中的工艺员的水平还相错甚远，我会继续努力，去实现自己的目标！6. 结束语很早就开始了毕业论文的写作，直到最近才基本完成毕业论文的写作。从刚开始写的时候感觉眼高手低，再到制定计划，逐步进行，到最后论文基本完成，期间的经历和感受真是无法用苍白的语言来表达。回想刚制定论文题目时的踌躇满志，刚进数控工厂的兴奋，到从厂里辞工，到过完年专心论文的写作，想起了真是让人感慨万千。当初凭着自己的兴趣定了这个题目，于是在书上找了一个零件作为加工对象，然后根据书上的知识编出了程序，不过在仿真时遇到了麻烦，用了好长时间才调试好。然后根据身边一些书籍上的介绍，用 ProE 编制出了自动编程的程序。当时我还想这个题目这么好搞定啊，但是后来我才知道原来自己是井底之蛙。随后我和一些同学去了苏州一家机械厂，去了以一个相处比较好的师傅看到了我的草稿，指出了我用户宏程序编制中的很多失误和自动编程中一些技巧以及后置处理中的注意事项，并建议我多关注些机床结构、刀具知识、工艺处理、夹具知识、高速加工、相关的模具知识等，这一下子让自己看到了自己的不足，同时，他的一些建议让自己的视野也放开了许多。在他的建议下我重新换了