CNC 编程技术Pro/Engineer编程方法简介

一．Pro/NC的基本概念

  （1）参考模型

   也就是零件的设计模型。用Pro/NC编程时，需要用零件的设计模型与工件模型进行比对，以确定需要切除的工件几何。因此，此时称零件的设计模型为参考模型。在进行数控加工之

前，需要用Pro/ENGEER的CAD模块创建零件的设计模型，它是所有制造操作的基础。

在设计模型上，可以选取特征、曲面和边作为每一刀具轨迹的参照。零件、组件和钣金件都可以用做设计的模型。

（2）工件模型

   就是传统制造中所说的毛坯，它是设计模型添加上余量后的Pro/Engineer零件。工件模型可以通过复制设计模型，通过修改尺寸或删除／隐含特征来创建。图3-45 是壳体零件的工件模型。工件在Pro/NC中是可选的。使用工件的优点如下：

① 在创建NC序列时，自动定义加工的范围。

② 动态的材料去除模拟和过切检测。

③ 通过捕获去除的材料来管理进程中文档。

一般情况下，制造模型由一个设计模型和一个工件装配在一起组成。随着加工过程的进展，可对工件执行材料去除模拟。如果不涉及材料的去除，则不必定义工件模型。因此，加工组件的最低配置为一个设计模型。根据加工需要，制造模型可以是任何复杂级别的组件，并可包含任意数目独立的参照模型和工件。它还可以包含其它可能属于制造组件一部分、但对实际材料去除过程没有直接影响的元件（例如转台或夹具)。

创建制造模型时，它一般由以下四个单独的文件组成：制造加工文件(*．mfg)；制造模型(*．asm)；设计模型*.prt)；工件(*．prt)。

二．Pro/Engineer文件命名约定

   为了便于区分不同的模型，Pro/ENGINEER对不同的模型指定了不同的文件名，各种文件名的含义见表3-3。

三．Pro/NC的基本操作过程

Pro/NC的数控加工过程包括下列几个步骤：

（1）建立数据制造模型

首先利用制造模块的三维模型创建功能，将零件的三维设计模型调入Pro/NC窗口，并与毛坯模型进行装配，形成零件的制造模型图形文件。

（2）制造设置

就是建立数控加工所需的基本数据库，也就是定义操作。操作就是包含一系列序列(工序)的集合。它主要包含下列内容：

① 操作的名称；

② 定义加工机床；

③ 定义刀位数据输出的参考坐标系；

④ 操作的注释；

⑤ 设置操作的基本参数；

⑥ 定义初始点和返回点。

此步骤为可选步骤：机床和坐标系是必须先定义的；其它元素的设置，如果不想预先建立全部数据厍，可以直接进入加工过程，然后在真正需要时再进行详细的设置和修改。

（3）创建NC序列

NC序列就是便于后处理识别和描述的一系列刀具运动轨迹。为了便于设计的更改，Pro/NC采用了基于特征和基于几何的编程思想，就是围绕不同的特征和几何，需要建立不同的NC工序。每个NC工序是由一系列工艺参数与特定的处理器命令组成的，这些命令与运动无关，但却是获得正确NC输出所必需的。

系统根据NC序列类型、切削几何与制造参数进行刀具轨迹处理，由计算机自动对零件

加工轨迹的每个节点进行计算和数学处理，从而生成刀位数据文件。并且可以在计算机上动态地演示刀具的运动轨迹。

（4）后置处理

Pro/NC生成的文件有刀位数据文件、刀具清单、操作报告、中间模型和机床控制文件。用户可以通过NC-Check对生成的刀具轨迹进行检查，如果不符合要求，则可以对NC数控工序及时进行修改；如果刀具轨迹符合要求，则可以使用NC-Post对其进行后处理，生成NC代码，为数控机床提供加工数据。

四．NC序列的通用加工工艺参数

   Pro/NC提供了非常丰富的零件加工方法以及对应的加工工艺参数。有些参数是通用的，如机床名称等，而有些加工工艺参数则是针对某些特定的加工工艺方法的。在创建、修改和重新定义NC序列时，可以对加工工艺参数进行定义和修改。此处主要介绍一些通用的加工工艺参数。对于铣削加工、车削加工和线切割加工，由于篇幅限制，其专有的工艺参数在此不作介绍。

加工参数赋值的通用规则如下：

① 对于默认值为“-1”的参数，必须指定一个确定的参数值。因为系统没有为这样的参数提供默认可用的参数值。

② 对于默认值为“—"的参数：表示系统不使用此参数，或系统会使用一个默认值或者其它功能相同的参数取代此参数。因此，可以不考虑赋值。

③ NC工序参数的长度单位与工件的单位相同。如果使用Same Size选项改变工件的单位(使尺寸的数值发生变化)，那么系统将相应地按比例改变现有的NC工序参数值。

（1）名称

1）加工名称（MACH_NAME）  在加工后处理模块中必需的加工名称。对于车削加工，默认的名称为TURN，其他NC工序默认的名称为MILL。

2）加工标识（MACH ID）  NC后处理使用的机床ID号，默认的ID号是01。

3）NCL_FILE  指定默认的NC 工序刀具CL数据文件名，系统的默认值为“—”，表示系统将使用工序名称产生一个NCL文件。

4）PRE_MACHINING_FILE  指定包括在CL文件开头的文件名。该文件必须位于当前

工作目录中且扩展名为“．ncl”。缺省值为“—，表示没有。

5）POST_MACHINING_FILE  指定包含在CL文件末端的文件名。该文件必须位于当前工作目录中且扩展名为“．ncl"。缺省值为“—”，表示没有。

（2）切削参数

1）公差（TOLERANCE） 加工的轮廓误差。刀具在切削曲线轮廓时，是采用微小的直线段位移来逼近实际的曲线轮廓，如图3-46所示。从弯曲几何到直线路径的最大偏离距离通过公差设置。缺省的公差为0．025 mm。

1-公差  2-设计曲面

3-加工曲面  4-刀具中心  5-刀具

2）进给量（CUT_FEED）  切削运动所使用的进给速度。没有设置的缺省值为“-1”，用户必须指定。

3）进刀单位（CUT_UNITS）  常用的单位有IPM（英寸每分钟— 缺省值），FPM（英尺每分钟），MMPM（毫米每分钟），FPR（英尺每转），IPR（英寸每转），MMPR（毫米每转）。MMPM(毫米每分钟)，FPR(英尺每转)，IPR(英寸每转)，MMPR(毫米每转)。

4 ）退刀进给（RETRACT_FEED ）   刀具退离工件的速度。缺省的RETRACT_FEED 为“—" ，在此情况下，将使用CUT_FEED 。

5 ）退刀单位（RETRACT_UNITS ）    退刀速度的单位，常用的单位有IPM  （缺省值）、FPM 、MMPM 、FPR 、IPR 、MMPR 。

6 ）自由进给（FREE_FEED ）   指定快速运动的速度，RETRACT_UNITS 用于指定快速进给速度的单位。缺省的FREE_FEED 为“—” ，在此情况下，RAPID 命令将被输出到  

CL 文件。如果FREE_FEED 设置为0 ，则会发生同样的情况

7）全面进刀法(PLUNGE_FEED)   在“铣削”和“车削”中，刀具接近并切入工件的速度。缺省的PLUNGE_FEED为“—”，在此情况下，将使用CUT_FEED。

8）全面进刀单位（PLUNGE_UNITS）   常用的单位有IPM （缺省值）、FPM、MMPM、FPR、IPR、MMPR。

（3）机床参数

1）LINTOL  允许为多轴铣削和“铣削/ 车削”旋转线性化指定后处理器所使用的线性

公差插值。在CL文件开头输出“LINTOL/ r”语句。缺省的LINTOL为“—”，在此情况下，将不输出L INTOL语句。

2）圆弧插补方式（CIRC_INTERPOLATION）   指定以何种格式将沿弧或圆的刀具运动输出到CL文件。该参数的选项如下。

① POINTS_ONLY：弧由一系列受公差影响的直线运动来逼近。一般没有圆弧插补功能的机器使用此格式。

② ARC_ON LY(缺省值)：系统将向CL文件输出CIRCLE语句以及所需的最少量的点，

以便后处理能够完成圆弧插补。点数由N UMBER_OF_ARC_PTS参数定义。对具有完全圆弧插补的机器应尽量使用此格式。

③ POINTS_＆_ARC：将 CIRCLE 语句和取决于公差值的最大点数输出到 CL 文件。

④ A PT_ FORMAT：如果后处理器要求圆周运动的格式为 APT 格式，则使用此项。

3）NUMBER_OF_ARC_PTS  指定要输出到CL 文件的点数。如果 CIRC_INTERPOLATION 设置为 ARC_ONLY ，系统将向CL文件输出指定的点数，缺省值为 3。

4） COOLANT_OPTION   冷却液的状态选项。其取值为ON、OFF（缺省值）、FLOOD、MIST、TAP、THRU。

5）COOLANT_PRESSURE  冷却液压力选项。其取值为NONE（缺省值）、LOW、MEDIUM、HIGH。

6）COORDINATE_OUTPUT  指定机床坐标系MACHINE_CSYS或NC序列坐标系SEQUENCE_CSYS作为CL数据原点，缺省值为MACHINE_CSYS。

7） FIXT_OFFSET_REG  指定加工机床所用到的夹具变换偏移寄存器。缺省值为“—”，

表示不使用此参数。如果为 FIXT_OFFSET_REG 指定另一值“n”，则输出 “SET / OFSETL，n”和“SET / OFSETL，OFF”语句。

8） END_STOP_CONDITION  指定是否在NC序列的CL数据输出结束时，发出停止指令。

    NONE为缺省值，表示不使用停止指令；如果该参数取值为OPSTOP，将在CL数据文件的末尾添加选择性停止指令，相当于数控指令M01；如果该参数取值为PROGRAM_STOP，

将发出 STOP 命令；GOHOME参数为返回初始点指令，如果为操作指定Home点，则刀具将出现在HOME位置。如果不指定Home点，系统仍将输出GOHOME指令，但不移动刀具，并发出报警信息。

  （4）进刀／退刀参数

   1）START_MOTION  定义刀具的起始动作，即如何从NC序列的起始点移动到切削运动的开始处。如果不指定起始点，此参数将被忽略。该参数的取值如下。

   ① DIRECT—为系统的默认值。进刀运动将沿直线从NC序列起始点移动到切削点。

② Z_FIRST—刀具先在平行于NC 序列坐标系Z轴的方向上移动．然后在垂直于Z轴的方向上移动并开始切削。

   ③ Z_LAST—刀具首先沿垂直于NC序列坐标系的Z轴移动，然后沿着Z轴移动并开始切削。

   该参数对线切割加工无效。

   2） END -MOTION   定义刀具的终止动作，即如何从切削的末端移动到NC序列的终止点。如果不指定终止点，此参数将被忽略。该参数的取值如下。

① DIRECT—为系统的缺省值。退刀运动将沿直线从切削终点移动到NC序列终止点。

    ② Z_FIRST—刀具先在平行于NC序列坐标系Z轴的方向上移动，直至到达终止点的Z坐标处，然后沿垂直于Z轴的方向上到达终止点。

    ③ Z_LAST—刀具先在垂直于Z轴的方向上运动，直至到达终止点的X、Y坐标处，然后沿Z轴运动到终止点。

   该参数对线切割不适用。

五．NC加工的后置处理技术

由于不同的数控机床或是不同的数控系统，其数控加工代码和语法结构并不完全一样。因此，利用 CAD/CAM软件，根据加工对象的结构特征、加工环境的实际要求和工艺设计的具体特点并不能直接生成驱动机床进行加工的数控程序。在此需要有一个中间产物—“刀具路径”文件作转换。即先生成描述加工过程的刀具路径文件，然后通过“后置处理器”模块进行翻译和转换。该模块具有灵活机动的配置功能，用户可以根据自己的机床情况，对“后置处理器”进行配置设置。“后置处理器”读取刀具路径文件并从中提取相关的加工信息，

根据用户指定的机床数控系统特点以及NC程序格式要求进行相应的分析、判断和处理，从而生成数控机床所能直接识别的NC程序。

 （1）对后置处理器的基本要求

   后置处理是CAD/CAM软件的重要组成部分。其性能的好坏，直接影响CAD/CAM软件的使用效果、零件的加工质量，一个完善的后置处理器应该具备以下功能：

   ① 接口功能：后置处理器自动识别并读取不同CAM软件所生成的刀具路径文件。

② NC程序生成功能：数控机床通过一系列代码的组合来实现直线插补、圆弧插补、自动换刀、夹具偏置、固定循环及冷却等功能。数控代码的结构、顺序及数据格式必须满足数控系统的要求。

   ③ 仿真功能：在进行实际加工之前，应该能进行加工路径的模拟和仿真，以便能够及早发现NC代码的错误，防止出现事故。目前大多数CAM软件的仿真过程主要是针对刀具运动轨迹的摸拟。

   ④ 智能化：后置处理器不仅能够对刀位路径文件进行处理和转换，还要加入一定的工

艺要求，比如对于高速加工，后置处理器会自动确定圆弧走刀的方式以及合理的切入／切出方法和参数。

 （2）后置处理器的使用

   每个Pro/NC模块都包括一组标准的可直接执行或使用可选模块修改的NC后处理程序。它把不同加工机床的代码定义，格式要求制作成一个数据文件，这个文件可以作为后置处理器的部分输入参数的选项，配合用户的加工对象和加工参数，从而生成符合指定机床要求的加工代码。具体可通过设置配置选项ncpost_type来控制要使用的后处理模块。Ncpost_type

的取值如下。

    ① gpost (缺省) ——使用Intercim Corporation提供的G-Post (TM) 后处理器。

    ② ncpost——使用Pro/NCPOST后处理器。

  ③ 其他被认可Pro/NC CL数据文件可以使用的后处理器。