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第1章数控编程及加工工艺基础

数控（NumericalControl，NC）定义是：用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制一个方法。数控加工是计算机辅助设计和制造技术中最能显著发挥效益生产步骤之一。它不仅大大提升了含有复杂型面产品制造能力和制造效率，而且确保产品能达成极高加工精度和加工质量。

数控加工技术集传统机械制造、计算机、现代控制、传感检测、信息处理、光机电技术于一体，是现代机械制造技术基础。它广泛应用，给机械制造业生产方法及产品结构带来了深刻改变。数控技术水平和普及程度，已经成为衡量一个国家综合国力和工业现代化水平关键标志。

本章将关键介绍CAM数控编程实现过程、数控加工基础原理、数控机床和数控程序等数控编程及加工工艺基础知识，以帮助读者快速掌握CATIAV5数控加工所必需首先掌握基础知识。

1.1数控编程基础过程

数控编程关键任务是计算加工走刀中刀位点（CutterLocation，CL点）。CATIA提供了多个加工类型用于多种复杂零件粗精加工，用户能够依据零件结构、加工表面形状和加工精度要求选择适宜加工类型。对于不一样加工类型，CATIAV5数控编程过程全部需经过获取零件模型、加工工艺分析及计划、完善零件模型、设置加工参数、生成数控刀路、检验数控刀路和生成数控程序七个步骤。其步骤图1-1所表示。

（1）建立或获取零件模型。零件CAD模型是数控编程前提和基础，CATIA数控程序编制必需有CAD模型作为加工对象。CATIA是含有强大CAD系统，用户能够经过模块之间切换，在零件设计、曲面造型等模块中建立所需零件CAD模型，完成后再切换到对应数控加工模块中。CATIA也含有健壮数据转换接口，用户能够首先将其它CAD系统所建立零件模型转换为公共数据转换格式，如iges、step等，再导入CATIA中并得到零件模型。获取零件模型具体方法将在第2章中具体介绍。

（2）加工工艺分析及计划。加工工艺分析和计划在很大程度上决定了数控程序质量，关键是确定加工区域、加工性质、走刀方法、使用刀具、主轴转速和切削进给等项目。加工工艺分析和计划关键包含以下内容。

加工对象确实定：经过对模型分析，确定工件哪些部位需要在数控铣床上或数控加工中心加工。数控铣加工工艺适应性也是有一定限制，对于尖角、细小筋条等部位是不适合加工，应使用线切割或电加工来加工；而一些加工内容可能使用一般机床有愈加好经济性，如孔加工能够使用钻床、回转体加工能够用车床来加工。

图1-1

加工区域计划：即对加工对象进行分析，按其形状特征、功效特征及精度、粗糙度要求将加工对象分成若干个加工区域。对加工区域进行合理计划，能够达成提升加工效率和加工质量目标。

加工工艺路线计划：从粗加工到精加工，再到清根加工加工步骤计划，和加工余量分配。

加工工艺和加工方法确定：如刀具选择、加工工艺参数和切削方法选择等。

（3）完善零件模型。因为CAD造型人员更多地考虑零件设计方便性和完整性，较少顾及零件模型对CAM加工影响，所以要依据加工对象确实定及加工区域划分对模型做部分完善。零件模型完善通常有以下部分内容。

确定坐标系。坐标系是加工基准，将坐标系定位在适合机床操作人员确定位置，同时保持坐标系统一。

清理隐藏对加工不产生影响元素。

修补部分曲面。对于因有不加工部位存在而造成曲面空缺部位，应该补充完整。如钻孔曲面，在狭小凹槽部位等，应该将这些曲面重新做完整，这么取得刀具路径规范而且安全。

增加安全曲面。

对轮廓曲线进行修整。对于经过公共数据转换格式得到零件CAD模型，看似光滑曲线可能存在断点，看似一体曲面在连接处可能不相交，这么能够经过修整或创建轮廓线结构出最好加工边界曲线。

构建刀路限制边界。需要使用边界来限制加工范围加工区域，先构建出边界曲线。

（4）设置加工参数。参数设置可视为对工艺分析和计划具体实施，它组成了利用CATIA进行数控编程关键操作内容，直接影响生成数控程序质量。参数设置内容关键有以下多个方面。

设置加工对象：用户经过交互手段选择被加工几何体或其中加工分区、毛坯和避让区域等。

设置切削方法：指定刀轨类型及相关参数。

设置刀具及机械参数：针对每一个加工工序选择适合加工刀具并在CATIA中设置对应机械参数，包含主轴转速、切削进给、切削液控制等。

设置加工程序参数：包含对进退刀位置及方法、切削用量、行间距、加工余量、安全高度等设置。这是参数设置中最关键内容之一。

（5）生成数控刀路。在完成参数设置后，CATIA将自动进行刀轨计算。

（6）检验数控刀路。为确保数控程序安全性，必需对生成刀轨进行检验校验，检验刀路是否有显著过切或加工不到位，同时检验是否发生和工件及夹具干涉。对检验中发觉问题，应该调整参数设置，再重新进行计算、校验，直到正确无误。

（7）生成数控程序。