### 机械CAD-CAM技术第六讲-数控加工自动编程
#### 数控加工自动编程概述
在现代制造业中，数控加工自动编程技术是实现高精度、高效生产的基石之一。本讲重点探讨了如何利用计算机辅助设计/计算机辅助制造（CAD/CAM）系统来自动完成零件的数控加工程序编制。这一过程涵盖了从产品数据模型到实际数控代码生成的所有步骤。
#### 数控编程方法及其发展历程
- **手工编程**：早期的数控编程方式，主要依靠技术人员根据图纸和经验手动编写数控指令。这种方式耗时且容易出错。
- **APT语言编程**：自动编程技术的一种，通过APT（Automatically Programmed Tools）语言实现对数控机床的自动化控制。APT语言是一种专门用于数控编程的语言，能有效减少手工编程的复杂度。
- **CAD/CAM系统自动编程**：随着计算机技术的发展，CAD/CAM系统成为主流的自动编程工具。这些系统可以自动完成从零件设计到数控程序生成的全过程，极大地提高了效率和精度。
#### CAD/CAM系统自动编程的关键特征
1. **集成性**：CAD/CAM系统将零件的设计、加工策略的规划、刀具路径的生成以及后处理等环节无缝集成在一起，形成一个完整的解决方案。
2. **用户友好性**：这些系统通常提供直观的用户界面，使得即使是没有编程背景的技术人员也能快速上手。
3. **灵活性**：可以根据不同零件的特点灵活选择加工策略和刀具类型，确保最佳的加工效果。
#### 常用的CAD/CAM自动编程系统
- **工作站~微机型系统**：如Idea、Pro/E、UG、CATIA等，这些系统通常具备强大的三维建模能力和高级的分析工具。
- **微机型系统**：例如MasterCAM、SurfCAM、PowerMILL、Cimtron、EdgeCAM、CAMworks、GibbsCAM、CAXA制造工程师等，这类系统侧重于高效的刀具路径生成和优化，适用于中小型企业。
#### CAD/CAM系统自动编程的基本步骤
1. **设计零件模型**：首先在CAD系统中创建零件的三维模型。
2. **选择加工策略**：根据零件的特点选择合适的加工策略，比如粗加工或精加工。
3. **设置刀具和加工参数**：定义所使用的刀具类型及其参数，同时设置进给速度、转速等加工参数。
4. **生成刀具路径**：系统根据前面设置的信息自动计算并生成刀具路径。
5. **验证与模拟**：利用系统提供的仿真工具检查生成的刀具路径是否存在碰撞或过切等问题。
6. **后处理**：将经过验证的刀具路径转换成特定数控机床能够识别的格式。
#### 数控编程系统中的基本概念和术语
- **坐标系统**：定义了机床工作台和刀具之间的相对位置，对于确保加工精度至关重要。
- **常用切削刀具**：
- **球头铣刀**：适合加工复杂曲面，具有较好的表面光洁度，但切削力较弱。
- **平底铣刀**：主要用于平面加工，价格低廉且刀刃强度高。
- **圆角铣刀**：兼具球头铣刀和平底铣刀的优点，适用于粗精加工。
- **刀触点与刀位点**：刀触点是刀具与工件的实际接触点，决定最终加工效果；刀位点则是编程时指定的参考点，用于确定刀具的位置。
- **刀具参数定义**：在CAM系统中，可以通过不同数量的参数来定义各种类型的刀具，从而实现更精确的加工控制。
- **刀具运动控制面**：包括零件面、导动面和检查面，它们共同决定了刀具的运动轨迹及其与工件之间的相互作用。
- **零件面**：指已加工的表面，用于控制刀具切削深度。
- **导动面**：引导刀具按照预定路径移动。
- **检查面**：用于检测刀具路径是否存在干涉或过切等问题。
通过上述介绍可以看出，CAD/CAM系统自动编程不仅大幅简化了数控编程的过程，而且显著提高了零件加工的质量和效率。随着技术的进步，未来CAD/CAM系统还将进一步集成更多智能化的功能，以适应更加复杂多变的加工需求。
