软件系统编程的基本步骤

7.2.3　CAD/CAM软件系统编程的基本步骤

目前，国内外CAD/CAM编程软件的种类很多，其软件功能、面向用户的接口方式有所不同，所以编程的具体过程及编程过程中所使用的指令也不尽相同。从总体上讲，其编程的基本方法是一致的，编程步骤如下：

1.熟悉系统的功能与使用方法

在使用一个CAD/CAM集成软件系统进行零件数控加工编程之前，应对该系统的功能及使用方法有一个比较全面的了解。

（1）了解系统的功能框架

对于CAD/CAM集成软件系统，首先应了解其总体功能框架，包括造型设计、二维工程绘图、装配、模具设计、制造等功能模块，以及每一个功能模块所包含的内容，应特别关注造型设计中的草图设计、曲面设计、实体造型以及特征造型的功能，因为这些是数控加工编程的基础。

（2）了解系统的数控加工编程能力

一个系统的数控编程能力是至关重要的，主要体现在以下几个方面：

① 适用范围：车削、铣削、线切割（EDM）等。

② 可编程的坐标数：点位、二坐标、三坐标、四坐标以及五坐标。

③ 可编程的对象：多坐标点位加工编程、表面区域加工编程（是否具备多曲面曲域的加工编程）、轮廓加工编程、曲面交线及过渡区域加工编程、型腔加工编程、曲面通道加工编程等。

④ 是否具备刀具轨迹的编辑功能，有哪些编辑手段，如刀具轨迹变换、裁剪、修正、删除、转置、匀化（刀位点加密、浓缩和筛选）、分割及连接等。

⑤ 是否具备刀具轨迹验证的能力，有哪些验证手段，如刀具轨迹仿真、刀具运动过程仿真、加工过程模拟、截面法验证等。

（3）熟悉系统的界面和使用方法

通过系统提供的手册、例子或教程，熟悉系统的操作界面和风格，掌握系统的使用方法。

（4）了解系统的文件管理方式

对于一个零件的数控加工编程，最终要得到的是能在指定的数控机床上完成该零件加工的正确的数控程序，该程序是以文件形式存在的。在实际编程时，往往还要构造一些中间文件，如零件模型（或加工单元）文件、工作过程文件（日志文件）、几何元素（曲线、曲面）的数据文件、刀具文件、刀位原文件、机床数据文件等。在使用之前应该熟悉系统对这些文件的管理方式以及它们之间的关系。

2.分析加工零件

当拿到待加工零件的零件图样或工艺图样时，首先应当对零件图样进行仔细的分析，这部分内容详见第三章。

3.对待加工表面及其约束面进行几何造型

对于CAD/CAM集成软件系统来说，几何造型就是利用三维造型CAD软件或CAM软件的三维造型、编辑修改、曲线曲面造型功能把要加工的工件的三维几何模型构造出来，并将零件被加工部位的几何图形准确地绘制在计算机屏幕上。与此同时，在计算机内自动形成零件三维几何模型数据库。这些三维几何模型数据是下一步刀具轨迹计算的依据。自动编程过程中，CAD/CAM软件将根据加工要求提取这些数据，进行分析判断和必要的数学处理，形成加工的刀具位置数据。

4.确定加工方案

选择合理的加工方案以及工艺参数是准确、高效加工的前提条件。加工工艺方案内容包括选择切削加工方式、定义毛坯尺寸和边界、选择刀具、确定工艺参数等。CAM系统一般均可为粗加工、半精加工、精加工各个阶段提供多种切削加工方式、刀具和工艺参数选择。用户也可自行定义刀具和加工参数。

5.刀具轨迹生成及刀具轨迹编辑

对于CAD/CAM集成软件系统来说，一般可在所定义加工表面及其约束面（或加工单元）上确定其外法向矢量方向，并选择一种走刀方式，根据所选择（或定义）的刀具和加工参数，自动生成所需的刀具轨迹。所要求的加工参数包括：安全平面、主轴转速、进给速度、线性逼近误差、刀具轨迹间的残留高度、切削深度、加工余量、进刀／退刀方式等。当然，对于某一加工方式来说，可能只要求其中的部分加工参数。一般来说，数控编程系统对所要求的加工参数都有一个缺省值。

刀具轨迹生成以后，如果系统具备刀具轨迹显示及交互编辑功能，则可以将刀具轨迹显示出来，如果有不太合适的地方，可以在人工交互方式下对刀具轨迹进行适当的编辑与修改。刀具轨迹计算的结果存放在刀位原文件中。

6.刀具轨迹验证

如果系统具有刀具轨迹验证功能，对可能过切、干涉与碰撞的刀位点，采用系统提供的刀具轨迹验证手段进行检验。值得说明的是，对于非动态图形仿真验证，由于刀具轨迹验证需大量应用曲面求交算法，计算时间比较长，最好是在批处理方式下进行，检验结果存放在刀具轨迹验证文件之中，供分析和图形显示用。

7.后置处理

根据所选用的数控系统，调用其机床数据文件，运行系统提供的后置处理程序，将刀位原文件转换成数控加工程序。

8.程序输出

CAD/CAM编程软件在计算机内自动生成刀位轨迹图形文件和数控程序文件后，可采用打印机打印数控加工程序单；也可在绘图机上绘制出刀位轨迹图，使机床操作者更加直观地了解加工的走刀过程；还可使用磁盘存储加工程序，由机床控制系统读入；对于有标准通信接口的机床控制系统可以和计算机直接联机，由计算机将加工程序直接传送给机床控制系统。