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为了提高自由曲面数控加工的工件成型质量，文中基于Cimatron 软件CAD/ CAM 集成环境下，对反向工程中重构出的自由曲面CAD 模型进行数控加工编程的方法和原则进行了讨论，提出通过"WCUT”和"SRFPKT”的数控编程加工方法可以获得较高的成型质量和加工效率。并用实例验证了其有效性。
　　在模具制造中对自由曲面加工越来越多。常采用反向工程技术，即对存在的复杂实物模型或零件进行高精度的数字化测量，对重构出的CAD 模型进行计算机辅助分析（CAE），通过CAM 系统加工出产品，再对加工出的产品进行检验、修改和创新，若不满意则可以重新进行再设计、再加工和检验，直到满意的过程。数控加工编程是复杂曲面数控加工中的一个重要环节，数控加工编程中切削用量、加工余量、走刀方式、进退刀方式、编程零点和加工坐标系等方面的因素都将影响着切削加工效率、成型质量和加工粗糙度，也关系着反向工程的整体性能。文中在Cimatron 软件CAD/ CAM 集成环境基础上，对反向工程中重构出的复杂曲面CAD 模型进行数控加工编程，通过对确定数控加工参数原则的讨论，给出了一种加工效率高、成型质量好的数控加工方法。
1 复杂曲面数控加工工艺分析
　　1.1 数控加工曲面的方法
　　随着数控机床的出现，特别是加工中心的出现，自由曲面的加工过程可以通过来实现。加工复杂型面一般采用球头铣刀数控铣削，程序给出的加工轨迹是刀头球心的运动轨迹。
　　加工中心对自由曲面的连续铣削加工，有行切法、环切法、层切法、等深法等几种加工方法，文中主要采用行切法和层切法两种。行切法具有编程简单和切削效率高的优点，但由于刀具在行切平面内运动，且曲面的曲率不同和定位等原因，会导致行间的残留高度相差较大，因此常用于粗加工。层切法加工是在等高面上切除加工余量，其实质是一种二轴半的分层处理加工方法。在层切法加工过程中，走刀轨迹被限制在二维平面中，方便了刀具轨迹的优化，空刀现象大大减少，切削效率高。因此，层切法是一种高效的粗加工方法。
　　1. 2 曲面数控加工参数选用的原则
　　加工中心对自由曲面的铣削加工中，切削用量、加工余量、走刀方式、进退刀方式、编程零点和加工坐标系等方面的因素都将影响着切削加工效率、成型质量和加工粗糙度。特定以下原则：
　　1）合理选择切削用量的原则：粗加工时，一般以提高生产效率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。用三坐标加工中心铣削曲面时，在机床和刀具允许的范围内，主轴转速尽量选高些，以提高加工效率。
　　2）加工步长确定的原则：加工形状复杂的曲面时采用残留刀痕高度法来确定加工步长。残留高度是指沿加工表面的法向矢量方向，两相邻切削行之间的波峰与波谷的高度差，如图1 所示，以球头铣刀加工凸曲面来讨论它们之间的关系。
　　图1 中，AB=2a（刀具中心间的距离），PE=h残留刀痕高度），p为曲率半径， 为曲率中心，r 为刀具半径。当曲线弧CD的弧长很小时，可以把其近似认为是以p为半径的一段圆弧，因此，可得残留刀痕高度h 和加工步长的关系如式（1）所示：
　　这样可以通过残留刀痕高度h 的值，来控制加工步长，以此来确保工件的加工精度。
　　3）确定加工余量的基本原则：在保证复杂型面加工完整的前提下尽量减少加工余量。
　　4）走刀方式与切削方向选择原则：根据被加工零件表面的几何形状，在保证加工精度的前提下，使切削加工时间尽可能短，且在切削加工过程中，刀具受力平稳。在三维曲面区域加工的刀具运动轨迹生成技术中，可采用如下3 种走刀方式：往复型走刀方式、单方向走刀方式、环切走刀方式。
　　5）进刀方式与退刀方式的选择方法：加工精度要求较高的曲面，为不在工件的进刀或退刀处留下驻刀痕迹，应选择沿曲面的切矢方向或沿圆弧方向的进刀、退刀方式。
　　6）编程零点的选择原则：应使编程零点与工件的尺寸基准重合；应使编制数控程序时的运算最为简单，避免出现尺寸链计算误差；起的加工误差最小；编程零点应选在容易找正，在加工过程中便于测量的位置。
2 基于Cimatron 的自由曲面数控加工编程
　　曲面的数控加工是反向工程的重要步骤之一，只有通过编程加工出按&点云&数据重构的自由曲面，反向工程才有实际价值。为了论述方便，选择了具有曲率变化较大的曲面& 电话机听筒的外表面作为数控加工编程对象，来研究自由曲面的数控加工方法。&
　　2.1 定义MACSYS 加工坐标系
　　为了使编程人员系统而又方便地管理产品的整个数控加工过程，在编程前首先需定义一个加工坐标系。在反向工程中加工某一复杂曲面时，由于曲面的具体尺寸无法得到，因此建议采用系统自动生成的新坐标系（M_MODE），并把编程零点设在此加工坐标系的原点。
　　2.2 建立刀具资料库和选择加工类别
　　建立刀具资料库是根据本单位加工中心刀具库的刀具以及加工曲面所要选用的刀具种类，建立一个刀具库，把刀具的有关参数，如切削刃长度、切削角以及刀杆长度输入刀具库中。文中加工用的&P&12 球铣刀。由于Cimatron 软件能够进行2 ~5 轴的铣削加工、数控车和线切割等数控加工的编程，所以编程前要选择加工类别，这里选择3 轴的铣削加工编程。
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面向CNC系统的自由曲面模型的建立
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　　摘要　在分析现有的曲面模型不利于进行CNC加工的基础上，建立了一种面向CNC加工的自由曲面模型，介绍了该曲面模型的基本要求并阐明了建立的措施和方法。　　关键词：CNC　自由曲面模型　建模Establishment of a sculptured surfaces model for CNCWu Guanglin　Li Congxin　Ruan Xueyu　　Abstract　A sculptured surfaces model for CNC is established on the basis of analyse of the reason that the cansual one is disadvantageous for its machining in CNC system.Its requirement is introduced and its establishing mothod is clarified.　　Key word：CNC;sculptures surface model；modelling1　引言　　随着CAD/CAM等技术的日益成熟和完善，作为CAM的核心技术CNC得到了迅猛的发展。但当今CNC的发展也遇到了一些问题，其中之一便是适合CNC加工的曲面模型的建立。目前的CNC系统大都使用CAD曲面造型系统中的曲面模型，由于CAD的曲面造型系统发展已比较成熟，其曲面模型的发展也比较完善，能够比较令人满意地表达曲面的几何信息，但由于历史上CAD和CAM相对独立的发展使这些在CAD系统中使用的纯几何数据的曲面模型在CNC系统中的应用却遇到了困难。因为这些包含完善几何信息的曲面模型却缺少CNC加工中所不可缺少的非几何信息，如曲面材料的特性，加工精度的要求和控制信息等。这样，怎样妥善地解决这一问题使CNC能方便地从曲面模型中获取充分的信息是发展CNC急需解决的问题之一。　　目前，从总体上来说有两大类解决方法。一是完善现有CAD和CAM之间的集成；二是直接建立面向CNC加工的曲面模型。第一种方法目前研究较多，比较常用和理想的是基于特征的产品建模方法，即用特征来构造产品模型，并以此模型为基础实现CAD和CAM数据交换和共享以实现二者的集成。但由于现在社会产品的异常丰富，建立准确和完善的产品的特征比较困难，很难包含各领域的应用，更无法协调各特征集的集成，所以此方法的应用受到限制，主要针对一些具体的应用而采取相应的产品特征进行特征建模。相对于第一种方法，由于用于建立产品曲面模型的种类比产品本身的种类少得多，故第二种方法可以建立比较通用的CNC曲面模型，该方法目前研究相对较少。本文采用第二种方法，即直接建立面向CNC加工的曲面模型，将CNC加工时所需要的信息融入曲面模型，从根本上解决传统CAD曲面模型不能给CNC系统提供充分信息的缺点，为该方法的最后完善做一些探索性的研究。2　面向CNC系统曲面模型的要求　　作为面向CNC系统的曲面模型，必须满足以下基本的要求。　　1)丰富的曲面表达和造型能力　和传统的CAD曲面模型一样，面向CNC系统的曲面模型也必须能够完善地表达曲面的几何信息并能方便地进行造型。因为CNC系统加工的对象是形形色色的社会产品，所以作为面向CNC系统的曲面模型首先必须具有表达各种各样产品形状并方便地进行生成、修改等造型的能力。　　2)能够提供CNC加工时所需的控制信息　这是面向CNC系统的曲面模型的关键要求，也是其区别传统的CAD曲面模型的根本所在。如前文所述，传统的CAD曲面模型虽然能够提供完善的几何信息，却不能提供CNC加工所必需的控制信息。因此，面向CNC系统的曲面模型必须包含充分的控制信息，如曲面材料的性质，曲面加工的精度，曲面表面要求的质量，曲面在加工零件中的拓扑信息等，以满足CNC系统能按既定的要求对曲面进行加工。　　3)提供的信息能方便地被CNC系统所提取　作为面向CNC系统的曲面模型，这一要求是无庸置疑的。因为建立面向CNC系统的曲面模型的目的就是能方便地为CNC系统提供需要的加工信息，所以，包含的信息不能被CNC系统方便地提取的曲面模型再完美也不是好的面向CNC系统的曲面模型。3　自由曲面模型的建立3.1　建立自由曲面模型的途径　　为了满足上面提出的要求，我们用以下几方面的措施来建立面向CNC系统的自由曲面模型：　　1)用三次B样条曲面模型在面向CNC系统的自由曲面模型中表达曲面形状几何信息　我们知道，三次B样条曲面具有一系列优良的特性。主要包括：几何不变性，即曲面的表达形式不因所取坐标系的不同而变化；适中的光滑性，在每一曲面片内具有任意阶连续，片间在两个参数方向具有二阶连续；凸包性，该曲面恒位于它的控制顶点的凸包内；逼近性，若控制顶点逐渐加密，曲面将逐渐逼近控制顶点；局部修改性，即若改变某一控制顶点，曲面只在某局部区域发生变化。正是基于以上一系列优良的特性使得它几乎能比较理想地表达任意类型的自由曲面，在目前的CAD曲面造型系统中得到广泛的应用。所以我们也选择三次B样条曲面来表达曲面形状几何信息，以满足面向CNC系统的曲面模型必须能够表达CNC系统所加工的各种曲面的形状几何信息的需要。　　2)将CNC系统中所需要的加工信息融入面向CNC系统的自由曲面模型　为了提供CNC系统加工时所需的控制信息，我们采取在面向CNC系统的自由曲面模型中融入必须的控制信息。这些控制信息主要包括：曲面材料的特性信息，比如材料的刚度、强度、硬度、可切削性等；精度控制信息，即加工后产品所要达到的精度；表面粗糙度信息，即加工所要达到的表面质量要求；曲面的拓扑信息，即该曲面在具体产品中的位置。所有这些控制信息都是CNC系统进行加工时所必需的，不同的控制信息将对加工工艺的选择产生重要的影响。　　3)在面向CNC系统的自由曲面模型中增加提取各种信息的接口　目前，在前述的CAD和CAM的集成中，主要有以下几种方法进行CAD和CAM之间的信息传递：特征的自动识别方法、特征设计的方法以及数据交换的方法。为了使CNC系统能方便地从面向CNC系统的自由曲面模型中获取各种信息，我们采取在该曲面模型内部建立提取信息的接口函数。这样，CNC系统就可通过这些接口函数直接提取所需的信息，从而自然实现信息交换的目的。　　4)引入C＋＋类的概念将面向CNC系统的自由曲面模型的信息进行封装　随着网络技术的日益发展，CNC系统中网络技术的使用将成为现代化生产中一股潮流。这样，在一个CNC网络系统中，将会出现多台CNC机床同时使用同一曲面模型，这将对曲面模型的信息的安全产生危胁。为了曲面模型中信息的安全，我们将面向CNC系统的自由曲面模型的信息进行封装，使CNC系统只有通过曲面模型本身所带的接口函数才能对曲面模型中信息进行操作，这样，同一网络的CNC机床就可以安全地共享曲面模型中的信息。3.2　自由曲面模型的建立　　基于上面的分析，我们用C＋＋语言建立了下面的面向CNC系统的自由曲面模型的基类：struct material∥材料特性｛ ∥硬度　 ∥强度　 ∥刚度　 切削性 ｝　 struct point∥控制顶点结构｛ ∥x坐标　 ∥y坐标　 ∥z坐标 ｝　 class ssfcnc∥面向CNC的自由曲面模型｛ private:　 point*∥几何形状信息　 struc∥材料性能信息　 ∥精度信息　 ∥表面质量信息　 ∥拓扑信息public:　　ssfcnc(pointshape0,struct material　　　　　 materials0,float precision0,float　　　　　 roughness0,char position0)　　　　　 ∥基类构造函数｛ shape=shape0;　 materials=materials0;　 precision=precision0;　 roughness=roughness0;　 position=position0; ｝∥下面为提取信息的接口函数point getshape()｛　　｝struct material getmaterials()｛　 ｝float getprecision()　｛　return precision；　｝float getroughness()｛
｝char getposition()｛　　｝～ssfcnd()｛｝∥析构函数　｝　　以上构造了该曲面模型的基类，提供了进行CNC系统加工时所需的基本控制信息，若加工的曲面需要特殊的信息，比如曲面只允许在某一方向留下加工刀痕等，用户只需用C＋＋的继承功能派生出新类，加入所需信息，并重写构造函数和相应的接口即可。4　结论　　本文提出的模型能表达CNC系统所加工的各种曲面的形状几何信息，提供了CNC系统加工所需的各种控制信息，而且其提供的信息能被CNC系统方便地提取，以及它具备一定的安全措施使得它的信息可以安全地被多个CNC系统共享。因此，它能很好地满足当前CNC系统的需要，并将有力地促进CNC系统的发展。当然，该曲面模型的建立还处于探索阶段，它的进一步完善还有待于以后的继续深入研究。
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数控车床 曲面
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如何用数控车床在曲面上车螺纹?料的柱面不是纯圆柱，其中有一部分是突出的曲面，我想在这个面上车螺纹，怎么车？用宏程序编?请详细回答！用宏程序和螺纹循环一起编写 用螺纹循环指令中用X、Z用两个变量代替， 但你要知道突出的曲面点的变化规律，也就是通过已知求出曲面公式。然后就可以编写。做到这步后并不难。还可以只用运动场程序编程也可以。你怎么用MASTERCAM获取可以导入数控机床的曲面加工代码???我用proe做了一个实体模型MASTERCAM最重要的功能就是利用proe做了的实体模型来进行数控编程，经过后处理可以生成机床的代码，即NC程序。将这个数控程序传送给机床，就可以加工这个模型。不知是否回答了你的疑问。希望对你有帮数控车床如何车曲面程序头起始的X,Z坐标点值，然后150°G2 或者G3夹角的终点坐标X,Z坐标点值空格 法兰克系统R5 西门子系统为CR=5，然后程序结尾就可以了。似乎事倒圆角啊。加工同种曲面工件,相较于数控车床, 数控铣床有什么优势?数控车床只能加工回转体类的曲面工件，而数控铣床则可以加工任意形状的曲面工件，可以加工的范围比数控车床要广的多。数控车床怎样做曲面简易经济型数控，要用到什么代码，怎样编程呀，谢谢车床只有圆弧没有曲面，圆弧最常用的指令是G02和G03，如果是一个整体建议使用楼上哥们说的G71和G73，G71的缺点是如果遇到较大的圆弧刀具容易废掉，G73的缺点是空跑刀过多，浪费时间（以上解答为广数控车床比赛都比些什么我们镇里要举行什么技能比赛，到每个厂里去让人家参加，我参加的数控车床比赛 来个高手告诉我比赛都比些什么5. 三维曲面加工程序的生成方法 3.数控机床原理知识 1. 数控机床几何精度的检验2. 数控机床定位精度的检验3. 数控机床切削精度的检验4. 数控机床的组成请问数控机床如何加工自由曲面? 如果自由曲面只有三维坐标分布而不能用简单方程描述时,可以加工吗?可以加工，机床必须知道每个点的坐标就可以了。数控车床我想学习数控车床，但是不知道需要什么条件。外语、数学和计算机都要一起学吗？1.2 5轴联动加工和复合加工机床快速发展 采用5轴联动对三维曲面零件的加工21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统,智能化的内容包括在数控系统中的数控车床的分类?数控车床与普通车床一样,也是用来加工零件旋转表面的。一般能够自动完成外圆柱面、圆锥面、球面以及螺纹的加工,还能加工一些复杂的回转面,如双曲面等。车床普通车床、数控车床和加工中心的区别数控车床可用代码编程控制机床动作,实现自动加工加工中心是带刀库的数控铣床,能自动换刀实现铣钻镗等工艺,也可以用软件编制程序加工出复杂曲面工件 评论面向数控加工组合自由曲面过渡技术
时间: 14:36:57
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