作者：翔宇工作室
出版社：电子工业出版社
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Pro/ENGINEER Wildfire 5.0中文版数控编程基础与典型范例(含CD光盘1张)试读：
前言
1985年，PTC公司在美国波士顿成立，并开始参数化建模软件的研究。1988年，V1.0的Pro/ENGINEER诞生了。经过20余年的发展，Pro/ENGINEER已经成为三维建模软件的领头羊。目前已经发布了Pro/ENGINEER Wildfire 5.0。PTC的系列软件包括在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等。Pro/ENGINEER还提供了目前所能达到的最全面、集成最紧密的产品开发环境。本书内容本书深入浅出地讲解了Pro/ENGINEER Wildfire 5.0的体积块铣削、轮廓铣削、端面铣削、曲面铣削、钻孔铣削、车削和线切割加工等数控加工功能。在每章的最后，以实例分析和实现为特点，进一步讲述所学知识的使用技巧，以及草图绘[1]制的基 方法。本书最后通过一个典型实例讲解了在Pro/ENGINEER Wildfire 5.0中模具加工的编程过程，更有利于初级、中级学者对所学知识的巩固。本书涵盖Pro/ENGINEER Wildfire 5.0的所有数控铣削加工知识，从数控基础到各铣削加工，讲述了NC加工模块中各工具的操作方法、使用步骤和基本功能。本书的特点主要体现在以下几个方面：● 本书的编排采用循序渐进的方式，适合初级、中级学者逐步掌握Pro/ENGINEER Wildfire5.0 NC加工模块使用的基本操作方法，以及使用软件进行产品设计的精髓。● 本书以知识点为介绍单元，通过概念、操作方法和经典实例透彻地剖解每个知识点，让读者对该软件的使用从零到精通。● 本书讲解各知识点时，采用了浅显易懂的例子，且容易上手操作。每个例子讲解的步骤简单全面，易于理解便于操作。● 本书对关键性的技巧，以“注意”提醒读者，使读者减少不必要的时间和精力去琢磨和研究它。● 本书内容翔实，选例典型，针对性强，叙述言简意赅、清晰流畅、讲解透彻，能使读者快速掌握Pro/ENGINEER Wildfire 5.0数控编程的应用要领。本书特色本书从软件基本命令的操作入手，以软件的应用为主线，以实例为导向，根据由浅入深的原则、举一反三的方式，讲述了Pro/ENGINEER Wildfire 5.0数控加工编程的方法和操作步骤，使读者能够快速掌握编程思路和加工技巧。本书图文并茂，讲解层次分明、思维清晰、重难点透彻、方法独到。把专业的软件知识点，有机地融合到每章的具体内容中。本书实例经典、易掌握，内容新颖，编排井然有序，技巧点拨精准，能够开拓读者思维，提高读者阅读兴趣，使其掌握具体的方法和技巧。本书既可以作为大、中专院校模具、数控等专业的教材，也可作为对制造行业有浓厚兴趣的读者自学的教程。Foreword作者信息本书在编写过程中得到了翔宇工作室的大力帮助，在此诚表谢意。翔宇工作室是专门从事CAD/CAM/CAE技术的研究、开发、咨询及产品设计与制造服务的机构，并提供专业的SolidWorks、Pro/ENGINEER、UG、CATIA及AutoCAD等软件的培训及技术咨询。本书由翔宇工作室、姜洪奎、王臣业编写，参与编写的还有黄成、张红霞、吕详波、黄海力、余成、赵福涛、杨思剑、腾召湖、赵斌、张忠荣、刘顺、张云杰、常夕、刘渝、王瑞东等，他们为本书提供了大量的实例和素材。感谢您选择了本书，希望我们的努力对您的工作和学习有所帮助，也希望您把对本书的意见和建议告诉我们。版权声明本书所有权归属电子工业出版社。未经同意，任何单位或个人不得将本书内容及光盘作其他商业通途，否则依法必究！翔宇工作室联系信箱：huangcheng-100@163.com编 著 者联系方式咨询电话：（010）88254160 88254161-67电子邮件：support@fecit.com.cn服务网址：http://www.fecit.com.cnhttp://www.fecit.net注 释[1].书涵盖Pro/ENGINEER Wildfire 5.0的所有数控铣削加工知识，从数控基础到各铣削工，讲述了NC加工模块中各工具的操作方法、使用步骤和基本功能。第1章 数控加工基础知识主要内容● 掌握数控加工的基本概念● 掌握数控加工的主要参数和基本步骤● 初步了解 Pro/E NC 的主要操作方法数控加工相对于传统的加工方式，有着不可比拟的优点，特别是对于现代工业高速发展所需要的柔性化制造的需要。Pro/E NC为用户提供了大量的数控加工方式，可以极为方便地对需要加工的零件进行自动编程。本章力求从工艺实践出发，介绍数控加工工艺所涉及的基础知识和Pro/E NC软件的基本操作方法，以便为后面的实例操作打好基础。1.1 数控加工概述1.1.1 数控加工的定义定 义数控加工（numerical control machining）是指在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法。数控机床加工与传统机床加工的工艺规程从总体上说是一致的，但也有明显的区别。数控机床是用数字信息控制零件和刀具位移的机械加工方法。它是解决零件品种多变、批量小、形状复杂、精度高等问题和实现高效化与自动化加工的有效途径。概 况数控技术源于航空工业的需要，20 世纪 40 年代后期，美国一家直升机公司提出了数控机床的初始设想，1952年，美国麻省理工学院研制出三坐标数控铣床。20世纪50年代中期，这种数控铣床已用于加工飞机零件。20 世纪 60 年代，数控系统和程序编制工作日益成熟和完善，数控机床已被用于各个工业部门，但航空航天工业始终是数控机床的最大用户。一些大的航空工厂配有数百台数控机床，其中以切削机床为主。数控加工的零件有飞机和火箭的整体壁板、大梁、蒙皮、隔框、螺旋桨，以及航空发动机的机匣、轴、盘、叶片的模具型腔和液体火箭发动机燃烧室的特型腔面等。数控机床发展初期是以连续轨迹控制的数控机床为主，连续轨迹控制又称轮廓控制，它要求刀具相对于零件按规定轨迹运动。以后又大力发展点位控制数控机床。点位控制是指刀具从某一点向另一点移动，只要求最后能准确地到达目标，而不管移动路线如何。主要特点数控机床最初就选定具有复杂型面的飞机零件作为加工对象，解决普通加工方法难以解决的关键。数控加工的最大特点是用穿孔带（或磁带）控制机床进行自动加工。由于飞机、火箭和发动机零件各有不同的特点——飞机和火箭的零、构件尺寸大、型面复杂；发动机零、构件尺寸小、精度高。因此飞机、火箭制造部门和发动机制造部门所选用的数控机床有所不同。制造飞机和火箭以采用连续控制的大型数控铣床为主；而制造发动机既采用连续控制的数控机床，也采用点位控制的数控机床（如数控钻床、数控镗床和加工中心等）。1．工序集中数控机床一般带有可以自动换刀的刀架、刀库，换刀过程由程序控制自动进行，因此，工序比较集中。工序集中可以带来巨大的经济效益：● 减少机床占地面积，节约厂房。● 减少或没有中间环节（如半成品的中间检测、暂存搬运等），既省时间又省人力。2．加工自动化数控机床加工时，无需人工控制刀具，自动化程度高，有以下几点好处：● 对操作工人的要求降低。一个普通机床的高级工，不是短时间内可以培养的，而一个不需要编程的数控工培养时间极短（如数控车工需要一周即可，还会编写简单的加工程序）。另外，数控工在数控机床上加工出的零件比普通工在传统机床上加工的零件精度要高，并节省了时间。● 降低了工人的劳动强度。数控工人在加工过程中，大部分时间被排斥在加工过程之外，非常省力。● 产品质量稳定。数控机床的加工自动化，免除了普通机床上工人因疲劳、粗心、估计等原因造成的人为误差，提高了产品的一致性。● 加工效率高。数控机床的自动换刀等功能使加工过程紧凑，提高了劳动生产率。3．柔性化高传统的通用机床，虽然柔性好，但效率低下；而传统的专机，虽然效率很高，但对零件的适应性很差，刚性大，柔性差，很难适应市场经济下激烈竞争带来的产品频繁改型。只要改变程序，就可以在数控机床上加工新的零件，且又能自动化操作，柔性好，效率高，因此数控机床能很好地适应市场竞争。4．加工能力强机床能精确加工各种轮廓，而有些轮廓在普通机床上无法加工。数控机床特别适合以下场合：● 不许报废的零件。● 新产品研制。● 急需件的加工。CAM用CAM软件编程实现数控加工的过程：（1）首先，对要加工的零件进行工艺分析；（2）配置机床和加工参数，这是正确输出代码的关键；（3）根据工件图纸和工件形状，选择合适的加工方式；（4）进行CAM软件操作，确定刀位轨迹；（5）最后，生成G代码，传给机床。1.1.2 数控机床数控机床是指采用数控的方式进行零件加工的工艺。数控机床是一种用计算机来控制的机床，用来控制机床的计算机（专用计算机和通用计算机）都统称为数控系统。数控机床的运动和辅助动作均受控于数控系统发出的指令。而数控系统的指令是由程序员根据工件的材质、加工要求、机床的特性和系统所规定的指令格式（数控语言或符号）编制的。数控系统根据程序指令向伺服装置和其他功能部件发出运行或终断信息来控制机床的各种运动。当零件的加工程序结束时，机床便会自动停止。任何一种数控机床，在其数控系统中若没有输入程序指令，数控机床就不能工作。机床的受控动作大致包括机床的起动、停止；主轴的启停、旋转方向和转速的变换；进给运动的方向、速度和方式；刀具的选择、长度和半径的补偿；刀具的更换，冷却液的开启、关闭等。因此用户首先要了解数控机床的基础知识。机床分类数控机床的分类有多种方式。1．按机床数控运动轨迹划分● 点位控制数控机床：指在刀具运动时，只控制刀具相对于工件位移的准确性，不考虑两点间的路径，如数控钻床。● 点位直线控制数控机床：在点位控制的基础上，还要保证运动一条直线，且刀具在运动过程中还要进行切削加工。● 轮廓控制数控机床：能对两个或更多的坐标运动进行控制（多坐标联动），刀具运动轨迹可为空间曲线。在模具行业中这类机床的应用最多，如三坐标以上的数控铣或加工中心。2．按伺服系统控制方式划分● 开环控制机床：价格低廉，精度及稳定性差。● 半闭环控制数控机床：精度及稳定性较高，价格适中，应用最普及。● 闭环控制数控机床：精度高，稳定性难以控制，价格高。3．按联动坐标轴数划分（1）两轴联动数控机床：X、Y、Z三轴中任意两轴做插补联动，第三轴做单独的周期进刀，常称2.5轴联动。如图1-1所示，将X向分成若干段，圆头铣刀沿YZ面所截的曲线进行铣削，每一段加工完后进给再加工另一相邻曲线，如此依次切削即可加工出整个曲面，故称为行切法。根据“表面光洁度及刀头不干涉相邻表面”原则选取行切法加工所用的刀具通常是球刀铣头（即指状铣刀）。用这种刀具加工曲面，不易干涉相邻表面，计算比较简单。球状铣刀的刀头半径应选得大一些，有利于提高加工光洁度、增加刀具刚度、散热等。但刀头半径应小于曲面的最小曲率半径。图1-1 两轴半联动数控机床用球头铣刀加工曲面时，总是用刀心轨迹的数据进行编程。如图1-2所示为二轴联动3坐标行切法加工的刀心轨迹与切削点轨迹示意图。ABCD 为被加工曲面，P 平面为平行于YZ表面的一个平行面，其刀心轨迹OO为曲面ABCD的等距面12IJKL与行切面P的交线，显然，OO是一条平面曲线。在这种情况下，曲面的曲yz12率变化时会导致球头刀与曲面切削点的位置亦随之改变，而切削点的连线ab是一条空间曲线，从而在曲面上形成扭曲的残留沟纹。由于 2.5 轴坐标加工的刀心轨迹为平面曲线，故编程计算较为简单，数控逻辑装置也不复杂，常用于曲率变化不大及对精度要求不高的粗加工。图1-2 两轴联动数控机床（2）3轴联动数控机床：X、Y、Z三轴可同时插补联动。用3坐标联动加工曲面时，通常亦用行切方法。如图1-3所示，3轴联动的数控刀轨可以是平面曲线或者空间曲线。3坐标联动加工常用于复杂曲面的精确加工（如精密锻模）。但编程计算较为复杂，所用的数控装置还必须具备3轴联动功能。（3）4轴联动数控机床：除了X、Y、Z三轴平动之外，还有工作台或者刀具的转动。如图1-4所示，侧面为直纹扭曲面。若在3坐标联动的机床上用圆头铣刀按行切法加工时，不但生产率低，而且光洁度差。为此，采用圆柱铣刀周边切削，并用 4 坐标铣床加工，即除3个直角坐标运动外，为保证刀具与工件型面在全长始终贴合，刀具还应绕O（或O）做摆角联动。由于摆角运动导致直角坐标系（图12中 Y）须做附加运动，其编程计算较为复杂。图1-3 3坐标联动数控机床图1-4 4轴联动数控机床（4）5轴联动数控机床：除了X、Y、Z3轴的平动外还有刀具旋转、工作台的旋转。螺旋桨是5坐标加工的典型零件之一，其叶片形状及加工原理如图1-5所示。在半径为R的圆柱面上与叶面的交线AB为螺旋线的一部分，螺旋角为，i叶片的径向叶型线（轴向剖面）EF的倾角为后倾角。螺旋线AB用极坐标加工方法并以折线段逼近。逼近线段mn是由C坐标旋转与Z坐标位移的合成。当AB加工完后，刀具径向位移（改变R），再加工相邻的另一条叶型线，i依次逐一加工，即可形成整个叶面。由于叶面的曲率半径较大，所以常用端面铣刀加工，以提高生产率并简化程序。因此，为保证铣刀端面始终与曲面贴合，铣刀还应做坐标A和坐标B形成的摆角运动，在摆角的同时，还应做直角坐标的附加运动，以保证铣刀端面中心始终处于编程值位置上，所以需要Z、C、X、A、B五坐标加工。这种加工的编程计算相当复杂。图1-5 5轴联动数控机床（5）加工中心：是在数控铣床上配置刀库，其中存放着不同数量的各种刀具或检具，在加工过程中由程序自动选用和更换，从而将铣削、镗削、钻削和攻螺纹等功能集中在一台设备上完成，使其具有多种工艺手段。机床坐标系机床坐标系是机床上固有的坐标系，是机床加工运动的基本坐标系。它是考察刀具在机床上实际运动位置的基准坐标系。对于具体机床来说，有的是刀具和移动工作台（工件）均不动，有的则是刀具不动而工作台（工件）移动。不管是刀具移动还是工件移动，机床坐标系永远假定刀具相对于静止的工件运动。同时，运动的正方向是增大工件和刀具之间距离的方向。机床坐标系通常采用如图 1-6 所示的右手直角笛卡儿坐标系。一般情况下主轴的方向为Z坐标，而工作台的两个运动方向分别为X、Y坐标。如图 1-7 所示是典型的单立柱立式数控铣床加工运动坐标系示意图。刀具沿与地面垂直的方向上下运动，工作台带动工件在与刀具垂直的平面（即与地面平行的平面）内运动。机床坐标系的Z坐标是刀具运动方向，并且刀具向上运动为正方向。当面对机床进行操作时，刀具相对工件的左右运动方向为X坐标，并且刀具相对工件向右运动（即工作台带动工件向左运动）时为 X 坐标的正方向。Y 坐标'''的方向可用右手法则确定。若以 X、Y、Z表示工作台相对于刀具的运动坐标，而'''以X、Y、Z表示刀具相对于工件的运动坐标，则显然有X=-X、Y=-Y、Z=Z。机床坐标系的原点也称机床原点或零点，其位置在机床上是固定不变的。关于数控机床坐标和运动方向命名的详细内容，可参阅JB3052-82部颁标准。为了方便起见，在数控编程时往往采用工件上的局部坐标系（称为工件坐标系），即以工件上的某一点（工件原点）为坐标系原点进行编程。数控编程采用的坐标系称为编程坐标系，数控程序中的加工刀位点坐标均以编程坐标系为参照进行计算。图1-6 右手法则确定机床坐标图1-7 单立柱立式数控铣床加工运动坐标系在加工时，工件安装在机床上，这时只要测量工件原点相对机床原点的位置坐标（称为原点偏置），并将该坐标值输入数控系统中，数控系统则会自动将原点偏置加入到刀位点坐标中，使刀位点在编程坐标系下的坐标值转化为机床坐标系下的坐标值，从而使刀具运动到正确的位置。测量原点偏置即在数控机床操作中通常所说的“对刀”操作。1.1.3数控编程基础和Pro/E NC加工过程数控加工的最终目的是根据零件的设计工艺要求，采用手工或自动编程软件编制控制刀具走刀的路径文件，然后将文件传输到如数控铣床、加工中心等数控加工设备，生产出质量合格的产品。整个工艺加工过程中，数控编程是数控加工过程最重要也是最复杂的工艺过程。数控编程最终结果是计算加工过程中刀具走刀的刀位文件（Cutter Location，CL点）。编程方法主要有两种形式：手工编程和软件编程。下面首先了解数控编程的基础知识。程序结构程序段是可以作为一个单位来处理的连续字组，它实际是数控加工程序中的一段程序。零件加工程序的主体由若干个程序段组成。多数程序段用来指令机床完成或执行某一动作。程序段是由尺寸字、非尺寸字和程序段结束指令构成的。在书写和打印时，每个程序段一般占一行，在屏幕显示程序时也是如此。程序格式常规加工程序由开始符（单列一段）、程序名（单列一段）、程序主体和程序结束指令（一般单列一段）组成。程序的最后还有一个程序结束符。程序开始符与程序结束符是同一个字符——在ISO代码中是%，在EIA代码中是ER。程序结束指令可用M02（程序结束）或M30（纸带结束）。现在的数控机床一般都使用存储式的程序运行，此时M02与M30的共同点是：在完成了所在程序段其他所有指令之后，用以停止主轴、冷却液和进给，并使控制系统复位。M02与M30在有些机床（系统）上使用时是完全等效的，而在另一些机床（系统）上使用有如下不同：用M02结束程序场合，自动运行结束后光标停在程序结束处；而用M30结束程序运行场合，自动运行结束后光标和屏幕显示能自动返回到程序开头处，一按启动钮就可以再次运行程序。虽然M02与M30允许与其他程序字合用一个程序段，但最好还是将其单列一段，或者只与顺序号共用一个程序段。程序名位于程序主体之前、程序开始符之后，它一般独占一行。程序名有两种形式：一种是以规定的英文字（多用 O）打头、后面紧跟若干位数字。数字的最多允许位数由说明书规定，常见的是两位和4位。这种形式的程序名也可称为程序号。另一种形式是，程序名由英文字、数字或英文与数字混合组成，中间还可以加入“—”号。这种形式使用户命名程序比较灵活，例如在LC30型数控车床上加工零件图号为215的法兰第三道工序的程序，可命名为LC30-FIANGE-215-3，这就给使用、存储和检索等带来很大方便。程序名用哪种形式是由数控系统决定的。%O1001N0 G92 X0 Y0 Z0N5 G91 G00 X50 Y35 S500 MO3N10 G43 Z-25 T01.01N15 G01 G007 Z-12N20 G00 Z12N25 X40N30 G01 Z-17N35 G00 G44 Z42 M05N40 G90 X0 Y0N45 M30%程 序 段程序段中字、字符和数据的安排形式的规则称为程序段格式（block format）。数控历史上曾经用过固定顺序格式和分隔符（HT 或 TAB）程序段格式。这两种程序段格式己经过时，目前国内外都广泛采用字地址可变程序段格式，又称为字地址格式。在这种格式中，程序字长是不固定的，程序字的个数也是可变的，绝大多数数控系统允许程序字的顺序是任意排列的，故属于可变程序段格式。但是，在大多数场合，为了书写、输入、检查和校对的方便，程序字在程序段中习惯按一定的顺序排列。数控机床的编程说明书中用详细格式来分类规定程序编制的细节：程序编制所用字符、程序段中程序字的顺序及字长等。例如：/ NO3 G02X+053Y+053 I0 J+053 F031 S04 T04 M03 LF上例详细格式分类说明如下：N03为程序段序号；G02表示加工的轨迹为顺时针圆弧；X+053、Y+053表示所加工圆弧的终点坐标；I0、J+053表示所加工圆弧的圆心坐标；F031为加工进给速度；S04为主轴转速；T04为所使用刀具的刀号；M03为辅助功能指令；LF程序段结束指令；/为跳步选择指令。跳步选择指令的作用是：在程序不变的前提下，操作者可以对程序中的有跳步选择指令的程序段做出执行或不执行的选择。选择的方法通常是通过操作面板上的跳步选择开关扳向ON或OFF，来实现不执行或执行有“/”的程序段。主程序编制加工程序有时会遇到这种情况：一组程序段在一个程序中多次出现，或者在几个程序中出现。此时可以把这组程序段摘出来，命名后单独存储，这组程序段就是子程序。子程序是可由适当的机床控制指令调用的一段加工程序，它在加工中一般具有独立意义。调用第一层子程序的指令所在的加工程序称为主程序。调用子程序的指令也是一个程序段，它一般由子程序调用指令、子程序名称和调用次数等组成，具体规则和格式随系统不同而有所区别。例如，同样是“调用55号子程序一次”，FANUC系统使用M98 P55，而美国A-B公司系统使用P55x。子程序可以嵌套，即一层套一层。上一层与下一层的关系，跟主程序与第一层子程序的关系相同。最多可以套多少层由具体的数控系统决定。子程序的形式和组成与主程序大体相同：第一行是子程序号（名），最后一行则是“子程序结束”指令，它们之间是子程序主体。不过，主程序结束指令的作用是结束主程序、让数控系统复位，其指令已经标准化，各系统都用M02或M30；而子程序结束指令的作用是结束子程序、返回主程序或上一层子程序，各系统指令不统一，如FANUC系统使用M99、西门子系统使用M17，美国A—B公司的系统使用M02等。在数控加工程序中可以使用用户宏（程序）。所谓宏程序就是含有变量的子程序，在程序中调用宏程序的指令称为用户宏指令，系统可以使用用户宏程序的功能称为用户宏功能。执行时只需写出用户宏命令，就可以执行其用户宏功能。用户宏的最大特征是：● 可以在用户宏中使用变量。● 可以使用演算式、转向语句及多种函数。● 可以用用户宏命令对变量进行赋值。Pro/E NC提供了多种加工类型用于各种复杂零件的粗精加工，用户可以根据零件结构、加工表面形状和加工精度要求选择合适的加工类型。NC编程对于不同的加工类型，Pro/E NC的数控编程过程都需经过获取零件模型、加工工艺分析及规划、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7个步骤。具体流程如图1-8所示。图1-8 Pro/E NC数控编程过程（1）建立零件模型。零件的CAD模型是数控编程的前提和基础，Pro/E NC数控程序的编制必须有CAD模型作为参考模型。Pro/E具有强大的CAD建模功能，用户可以在建模模块中直接建立所需零件的CAD模型，也可以首先将其他CAD系统所建立的零件模型转换为公共的数据转换格式，如iges、step等，再导入Pro/E中建立零件模型。（2）加工工艺分析及规划。加工工艺分析及规划在很大程度上决定了数控程序的质量，主要是确定加工区域、加工性质、走刀方式、使用刀具、主轴转速和切削进给等项目。加工工艺分析及规划主要包括以下内容：● 确定加工对象。通过对图纸设计模型的分析，确定工件的哪些部位需要在数控铣床上或者数控加工中心进行加工。数控加工工艺应该综合考虑各种因素，比如细小的筋板或者异形孔的加工，更适合使用电火花加工等其他方式，而某些加工内容可能使用普通机床有更好的经济性，如孔的加工可以使用钻床、回转体加工可以用车床。● 加工区域规划。即对加工对象进行分析，按其形状特征、功能特征及精度、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规划，可以达到提高加工效率和加工质量的目的。● 加工工艺路线规划。从粗加工到半精加工、精加工的加工流程规划，以及加工余量分配。● 加工工艺和加工方式确定。如刀具选择、加工工艺参数设置和切削方式选择等。（3）完善制造模型。由于CAD造型人员设计的零件模型，只是为数控加工提供的参考模型，还要根据最终设计模型确定加工对象和加工区域，进一步对加工模型做一些完善。零件模型的完善通常有以下一些内容：● 确定坐标系。坐标系是加工的基准，因此要综合考虑机床类型、夹具等因素，将坐标系定位在适合机床操作人员操作的位置。● 建立退刀（安全）曲面。● 装配或建立工件（毛坯）。● 构建加工区域。通过建立体积块、铣削窗口等特征，构建加工区域。（4）设置加工参数。参数设置是利用Pro/E NC进行数控编程的主要操作内容，直接影响到数控程序质量。参数设置的内容主要有以下几个方面：● 设置加工对象。用户通过交互方式选择被加工的体积块、曲面或其中的加工分区、毛坯和避让区域等。● 设置切削方式：指定刀具路径的类型及相关参数。● 设置刀具及机械参数。针对每一个加工工序选择适合的加工刀具，并在 Pro/E NC中设置相应的机械参数，包括主轴转速、切削进给和切削液控制等。● 设置加工程序参数。包括对进退刀位置及方式、切削用量、行间距、加工余量和安全高度等的设置。这是参数设置中最主要的内容之一。（5）生成刀具轨迹文件。在完成参数的设置后，Pro/E NC将自动进行刀具轨迹的计算。（6）检验数控刀路。● 为确保数控程序的安全性，必须对生成的刀具轨迹进行检查校验，检查刀具路径是否有明显过切或者加工不到位的情况，同时检查刀具是否与工件及夹具发生干涉。● 对检查中发现的问题，应调整参数的设置，再重新进行计算、校验，直到准确无误。（7）生成数控程序。● 数控刀具轨迹文件不能直接驱动数控系统，还需要将刀具轨迹文件以规定的标准格式转换为数控代码并输出保存。数控程序文件可以用记事本打开。● 在生成数控程序后，还需要检查这个程序文件，特别要对程序及程序尾部的语句进行检查，如有必要可以修改。● 数控程序文件可以通过传输软件传输到数控机床的控制器上，由控制器按程序语句驱动机床加工。● 数控机床采用成组技术进行零件的加工，可扩大批量、减少编程量、提高经济效益。在成组加工中，应将零件进行分类，对这一类零件编制加工程序，而不需要对每一个零件都编一个程序。在加工同一类零件（只是尺寸不同）时，使用用户宏的主要方便之处是可以用变量代替具体数值，到实际加工时，只需将此零件的实际尺寸数值用用户宏命令赋与变量即可。1.2 数控加工工艺基本概念1.2.1 加工术语基本概念（1）机床参数：数控车床的一些速度参数，包括主轴转速、接近速度、进给速度和退刀速度，如图 1-9 所示。主轴转速是切削时机床主轴转动的角速度；进给速度是正常切削时刀具行进的线速度（r/mm）；接近速度为进刀点到切入工件前刀具行进的线速度，又称进刀速度；退刀速度为刀具离开工件回到退刀位置时刀具行进的线速度。图1-9 数控车削中的各种速度示意（2）干涉：切削被加工表面时，如刀具切到了不应该切的部分，称为出现干涉，或者称为过切。（3）刀具轨迹和刀位点：刀具轨迹是系统按给定工艺要求生成的对给定加工图形进行切削时刀具行进的路线。系统以图形方式显示。刀具轨迹由一系列有序的刀位点和连接这些刀位点的直线（直线插补）或圆弧（圆弧插补）组成。（4）加工余量：车削加工是一个去除余量的过程，即从毛坯开始逐步除去多余的材料，以得到需要的零件。这种过程往往由粗加工和精加工构成，必要时还需要进行半精加工，即需要经过多道工序的加工。在前一道工序中，往往要给下一道工序留下一定的余量。（5）加工误差：刀具轨迹和实际加工模型的偏差即加工误差。用户可通过控制加工误差来控制加工的精度。用户给出的加工误差是刀具轨迹同加工模型之间的最大允许偏差，CAM软件保证刀具轨迹与实际加工模型之间的偏差不大于加工误差。用户应根据实际加工工艺要求给定加工误差，如在进行粗加工时，加工误差可以较大，否则加工效率会受到不必要的影响；而进行精加工时，需根据表面加工要求等给定加工误差来控制加工的精度。主要参数1．工件坐标系的选取在实际加工中，通常会选择工件坐标系作为数控程序原点。工件坐标系的合理确定，对数控编程及加工时的工件找正都很重要。为提高零件加工精度，程序原点应尽量选在零件的设计基准和工艺基准上，如以孔定位的工件，以孔的中心为程序原点就比较合适。程序原点也可以选在两条垂直平面的交线上，这样不论是用铣刀还是用测头都可以很容易地找到交线的位置。车削零件编程原点的X向零点应选在零件的回转中心。Z向零点一般选在零件的右端面、设计基准或对称平面内。车削零件的编程原点选择如图1-10所示。图1-10 车削加工的编程原点铣削零件的编程原点，X、Y向零点一般可选在设计基准或工艺基准的端面或孔的中心线上，对于有对称部分的工件，可以选在对称面上，以便用镜像等指令来简化编程。Z 向的编程原点，习惯选在工件上表面，这样当刀具切入工件后Z向尺寸字均为负值，以便于检查程序。铣削零件的编程原点如图1-11所示。图1-11 铣削加工的编程原点编程原点选定后，就应把各点的尺寸换算成以编程原点为基准的坐标值。为了在加工过程中有效地控制尺寸公差，可按尺寸公差的中值来计算坐标值。对于几何形状不规则的产品，要根据产品的具体情况来选择工件坐标系。通常遵循以下原则：在机床上容易找正、编程方便、对刀误差小、加工时检查方便、可靠和所引起的加工误差小等。2．加工刀具的选择选择刀具应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量及其他相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：适用、安全、经济。“适用”要求所选择的刀具能够完成材料去除的目的，并达到预定的加工精度。如粗加工时选择有足够大并有足够切削能力的刀具快速去除材料；而在精加工时，为了把结构形状全部加工出来，要使用较小的刀具，从而加工到每一个角落。再如，切削低硬度材料时，可以使用高速钢刀具，而切削高硬度材料时，就必须使用硬质合金刀具。“安全”是指在有效去除材料的同时，不会产生刀具的碰撞、折断等。要保证刀具及刀柄不会与工件相碰撞或者挤擦，造成刀具或工件的损坏。如使用加工直径很小的刀具切削硬质材料时，很容易折断，选用时一定要慎重。“经济”是指能以最小的成本完成加工。在同样可以完成加工的情形下，选择相对综合成本较低的方案，而不是选择最便宜的刀具。刀具的耐用度和精度与刀具的价格关系极大，必须引起注意的是，在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高，则可以使总体成本比使用普通刀具更低，产生更好的效益。如进行钢材切削时，选用高速钢刀具，其进给只能达到100mm/min，而采用同样大小的硬质合金刀具，进给可以达到500mm/min以上，可以大幅缩短加工时间，虽然刀具价格较高，但总体成本反而更低。通常情况下，优先选择经济性良好的可转位刀具。选择刀具时还要考虑安装调整的方便程度、刚性、耐用度和精度。在满足加工要求的前提下，刀具的悬伸长度应尽可能短，以提高刀具系统的刚性。下面对部分常用的铣刀作简要的说明，供读者参考。（1）圆柱铣刀：圆柱铣刀主要用于卧式铣床加工平面，一般为整体式，如图1-12所示。该铣刀材料为高速钢，主切削刃分布在圆柱上，无副切削刃。该铣刀有粗齿和细齿之分。粗齿铣刀，齿数少，刀齿强度大，容屑空间大，重磨次数多，适用于粗加工；细齿铣刀，齿数多，工作较平稳，适用于精加工。圆柱铣刀直径（d）范围为50mm～100mm，齿数为6～14个，螺旋角为30°～45°。当螺旋角时，螺旋刀齿变为直刀齿，目前生产上应用较少。（2）面铣刀：面铣刀主要用于立式铣床上加工平面、台阶面等。面铣刀的主切削刃分布在铣刀的圆柱面或圆锥面上，副切削刃分布在铣刀的端面上。面铣刀按结构可以分为整体式面铣刀、硬质合金整体焊接式面铣刀、硬质合金机夹焊接式面铣刀和硬质合金可转位式面铣刀等形式。如图1-13所示为硬质合金整体焊接式面铣刀。该铣刀是由硬质合金刀片与合金钢刀体经焊接而成，其结构紧凑，切削效率高，制造较方便。刀齿损坏后，很难修复，所以该铣刀应用不多。图1-12 圆柱铣刀图1-13 面铣刀（3）立铣刀：立铣刀主要用于立式铣床上加工凹槽、台阶面和成形面（利用靠模）等。如图1-14所示为高速钢立铣刀。该立铣刀的主切削刃分布在铣刀的圆柱面上，副切削刃分布在铣刀的端面上，且端面中心有顶尖孔，铣削时一般不能沿铣刀轴向做进给运动，只能沿铣刀径向做进给运动。该立铣刀有粗齿和细齿之分，粗齿齿数3～6个，适用于粗加工；细齿齿数5～10个，适用于半精加工。该立铣刀的直径范围为柄部有直柄、莫氏锥柄、7:24锥柄等多种形式。该立铣刀应用较广，但切削效率较低。图1-14 立铣刀（4）键槽铣刀：键槽铣刀主要用于立式铣床上加工圆头封闭键槽等，如图1-15所示。该铣刀外形似立铣刀，端面无顶尖孔，端面刀齿从外圆开始至轴心，且螺旋角较小，增强了端面刀齿强度。端面刀齿上的切削刃为主切削刃，圆柱面上的切削刃为副切削刃。加工键槽时，每次先沿铣刀轴向进给较小的量，然后再沿径向进给，这样反复多次，就可完成键槽的加工。由于该铣刀的磨损是在端面和靠近端面的外圆部分，所以修磨时只要修磨端面切削刃，这样，铣刀直径可保持不变，使加工键槽精度较高，铣刀寿命较长。键槽铣刀的直径范围为2mm～63mm。图1-15 键槽铣刀试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]