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摘要：结合数控系统的编程方法介绍CimatronE的编程加工过程，以及CAD/CAM在现代制造技术中的地位及重要作用。
关键词：CimatronE；CAD/CAM
一、引言
数控编程是数控加工准备阶段的主要内容之一，通常包括分析零件图样，确定加工工艺过程；计算走刀轨迹，得出刀位数据；编写数控加工程序；制作控制介质；校对程序及首件试切。数控编程有手工编程和自动编程两种方法，现阶段数控程序的编制一直采用手工编程，这种方法适用于几何形状不太复杂的零件的加工，计算量小，程序短，编程速度快，代码简单。但对于几何形状比较复杂、包含不规则曲面的加工，采用手工编程就相当困难了。因为几何形状复杂，刀位点难以准确把握，对轨迹的计算量相当大，而且在程序完成后，要花费大量时间进行程序调试，占用机床工时。近年来，随着计算机的快速普及，CAD/CAM技术研究和软件开发得到很好的发展，CAM软件也日益成熟。通过CAM软件，可以实现对任意复杂零件的建模及轨迹生成，直到自动生成NC程序，实现了自动编程。Cimatron是以色列Cimatron公司的CAD/CAM/PDM产品，是较早在微机平台上实现三维CAD/CAM全功能的系统。该系统提供了比较灵活的用户界面，优良的三维造型、工程绘图，全面的数控加工，各种通用、专用数据接口以及集成化的产品数据管理。 CimatronCAD/CAM系统在国际上的模具制造业备受欢迎，国内模局制造行业也在广泛使用。
二、基于CimatronE的编程加工过程
CimatronE是一套易学易用的全中文三维造型、曲面实体完美结合的CAD／CAM一体化软件，为数控加工行业提供了从造型设计到G代码生成、校验一体化的全面解决方案。下面介绍基于CimatronE的技术支持，在数控机床上进行零件加工的工艺分析与加工过程，可分为以下几个阶段：
1.零件模型造型设计
CimatronE的实体模块提供了拉伸、旋转、放样、扫描等实体造型功能，可以将二维的草图轮廓快速生成三维实体模型；提供了自由曲面造型功能，可以形成各种复杂曲面，通过曲面模型生成的真实感图，可直观显示设计结果；还提供了灵活的曲面实体造型功能如：扫掠曲面、旋转曲面、导动曲面、混合曲面、网络曲面等，让曲面融合到实体中，实现曲面裁剪实体、曲面生成实体、曲面约束实体等混合操作，完成复杂零件的三维实体造型设计。
2.编程加工设计
Cimatron NC 支持从2.5到5轴高速铣削，毛坯残留知识和灵活的模板有效地减少了用户编程和加工时间。Cimatron NC提供了完全自动基于特征的NC 程序以及基于特征和几何形状的NC 自动编程。
在E8.0版本中，五轴铣削加工的功能更为完善，其中包括五轴联动铣削、侧刃铣削和深腔铣削等。先进的科学算法使得加工轨迹更为优化。在该版本中还增加了刀具夹头干涉检查功能。这样，即使在刀具较短、切削速率较高的情况下也能完成加工的任务，并且能够延长刀具的使用寿命。
Cimatron NC完全集成CAD环境，在整个NC流程中，程序为用户提供了交互式NC 向导，并结合程序管理器和编程助手把不同的参数选项以图形形式表示出来。用户不需要重新选取轮廓就能够重新构建程序，并且能够连续显示NC 程序的产生过程和用户任务的状态。可以说，Cimatron NC提高了整个生产过程的效率突破了我们日常加工中的瓶颈。
3.生成加工轨迹
根据需加工零件的形状特点及工艺要求，利用CAXA制造工程师提供的曲面、导动、参数线和等高等加工方法，灵活选定需要加工的实体部分，输入相关的数据参数和要求，可快速显示图形的生成刀具轨迹和刀具切削路径。针对实体不同加工性质和加工特点的部位，采用不同的加工方法从而生成不同的粗加工和精加工轨迹。编程人员可以根据实际需要，灵活选择加工部位和加工方法。加工軌迹生成后，利用刀位编辑、轨迹的连接和打断及参数修改等功能对相关轨迹进行编辑和修改。运用轨迹仿真功能，即屏幕模拟实际切削过程，显示材料去除过程和进行刀具干涉检查，检验生成的刀具轨迹的正确性。
4.生成G代码
数控编程的核心工作就是生成刀具轨迹，然后将其离散成刀位点，经后置处理产生数控加工程序。当加工轨迹生成后，按照当前机床类型的配置要求，把已经生成的刀具轨迹自动转化成合适的数控系统加工G代码，即CNC数控加工程序。不同的机床其数控系统是不尽相同的，不同的数控系统其G代码功能不同，加工程序的格式也有所区别，所以要对G代码进行后置处理，以对应于相应的机床。利用软件的加工工艺参数后置处理功能，可以通过对“后置处理设置”进行修改，使其适用于机床数控系统的要求，或按机床规定的格式进行定制。定制后，可以保存设置，用于今后与此类机床匹配需要。G代码生成后，可根据需要自动生成加工工序单，程序会根据加工轨迹编制中的各项参数自动计算各项加工工步的加工时间，这样便于生产的管理和加工工时的计算，并可通过直观的加工仿真和代码反读来检验加工工艺和代码质量。
5.G代码传输和机床加工
生成的G代码要传输给机床，如果程序量少而机床内存容量允许的话，可以一次性地将G代码程序传输给机床。如果程序量巨大，就需要进行DNC在线传输，将G代码通过计算机标准接口直接与机床连通，在不占用机床系统内存的基础上，实现计算机直接控制机床的加工过程。机床根据接收到的G代码加工程序，就可以进行在线DNC加工或单独加工了。
三、结束语
通过CimatronE的运用，缩短了编程时间，尤其对于像复杂轮廓加工、非圆曲面轮廓加工等，更能体现出高效、准确的优点，再也不用花费大量的时间去计算和输入那些庞大的数据了。随着CimatronE功能的不断增强，在各类企业也得到了越来越广泛的应用。
参考文献
[1]赖新建，《Cimatron E 8.0中文版多轴数控加工基础教程》,人民邮电出版社,2009
[2]卫兵工作室，《CimatronE8.0 中文版三维造型与数控编程入门视频教程》,清华大学出版社，2007
[3] 谭雪松/张延敏，《Cimatron E8.0中文版机械设计与加工教程》，人民邮电出版社，2007
关键词：CimatronE；CAD/CAM
一、引言
数控编程是数控加工准备阶段的主要内容之一，通常包括分析零件图样，确定加工工艺过程；计算走刀轨迹，得出刀位数据；编写数控加工程序；制作控制介质；校对程序及首件试切。数控编程有手工编程和自动编程两种方法，现阶段数控程序的编制一直采用手工编程，这种方法适用于几何形状不太复杂的零件的加工，计算量小，程序短，编程速度快，代码简单。但对于几何形状比较复杂、包含不规则曲面的加工，采用手工编程就相当困难了。因为几何形状复杂，刀位点难以准确把握，对轨迹的计算量相当大，而且在程序完成后，要花费大量时间进行程序调试，占用机床工时。近年来，随着计算机的快速普及，CAD/CAM技术研究和软件开发得到很好的发展，CAM软件也日益成熟。通过CAM软件，可以实现对任意复杂零件的建模及轨迹生成，直到自动生成NC程序，实现了自动编程。Cimatron是以色列Cimatron公司的CAD/CAM/PDM产品，是较早在微机平台上实现三维CAD/CAM全功能的系统。该系统提供了比较灵活的用户界面，优良的三维造型、工程绘图，全面的数控加工，各种通用、专用数据接口以及集成化的产品数据管理。 CimatronCAD/CAM系统在国际上的模具制造业备受欢迎，国内模局制造行业也在广泛使用。
二、基于CimatronE的编程加工过程
CimatronE是一套易学易用的全中文三维造型、曲面实体完美结合的CAD／CAM一体化软件，为数控加工行业提供了从造型设计到G代码生成、校验一体化的全面解决方案。下面介绍基于CimatronE的技术支持，在数控机床上进行零件加工的工艺分析与加工过程，可分为以下几个阶段：
1.零件模型造型设计
CimatronE的实体模块提供了拉伸、旋转、放样、扫描等实体造型功能，可以将二维的草图轮廓快速生成三维实体模型；提供了自由曲面造型功能，可以形成各种复杂曲面，通过曲面模型生成的真实感图，可直观显示设计结果；还提供了灵活的曲面实体造型功能如：扫掠曲面、旋转曲面、导动曲面、混合曲面、网络曲面等，让曲面融合到实体中，实现曲面裁剪实体、曲面生成实体、曲面约束实体等混合操作，完成复杂零件的三维实体造型设计。
2.编程加工设计
Cimatron NC 支持从2.5到5轴高速铣削，毛坯残留知识和灵活的模板有效地减少了用户编程和加工时间。Cimatron NC提供了完全自动基于特征的NC 程序以及基于特征和几何形状的NC 自动编程。
在E8.0版本中，五轴铣削加工的功能更为完善，其中包括五轴联动铣削、侧刃铣削和深腔铣削等。先进的科学算法使得加工轨迹更为优化。在该版本中还增加了刀具夹头干涉检查功能。这样，即使在刀具较短、切削速率较高的情况下也能完成加工的任务，并且能够延长刀具的使用寿命。
Cimatron NC完全集成CAD环境，在整个NC流程中，程序为用户提供了交互式NC 向导，并结合程序管理器和编程助手把不同的参数选项以图形形式表示出来。用户不需要重新选取轮廓就能够重新构建程序，并且能够连续显示NC 程序的产生过程和用户任务的状态。可以说，Cimatron NC提高了整个生产过程的效率突破了我们日常加工中的瓶颈。
3.生成加工轨迹
根据需加工零件的形状特点及工艺要求，利用CAXA制造工程师提供的曲面、导动、参数线和等高等加工方法，灵活选定需要加工的实体部分，输入相关的数据参数和要求，可快速显示图形的生成刀具轨迹和刀具切削路径。针对实体不同加工性质和加工特点的部位，采用不同的加工方法从而生成不同的粗加工和精加工轨迹。编程人员可以根据实际需要，灵活选择加工部位和加工方法。加工軌迹生成后，利用刀位编辑、轨迹的连接和打断及参数修改等功能对相关轨迹进行编辑和修改。运用轨迹仿真功能，即屏幕模拟实际切削过程，显示材料去除过程和进行刀具干涉检查，检验生成的刀具轨迹的正确性。
4.生成G代码
数控编程的核心工作就是生成刀具轨迹，然后将其离散成刀位点，经后置处理产生数控加工程序。当加工轨迹生成后，按照当前机床类型的配置要求，把已经生成的刀具轨迹自动转化成合适的数控系统加工G代码，即CNC数控加工程序。不同的机床其数控系统是不尽相同的，不同的数控系统其G代码功能不同，加工程序的格式也有所区别，所以要对G代码进行后置处理，以对应于相应的机床。利用软件的加工工艺参数后置处理功能，可以通过对“后置处理设置”进行修改，使其适用于机床数控系统的要求，或按机床规定的格式进行定制。定制后，可以保存设置，用于今后与此类机床匹配需要。G代码生成后，可根据需要自动生成加工工序单，程序会根据加工轨迹编制中的各项参数自动计算各项加工工步的加工时间，这样便于生产的管理和加工工时的计算，并可通过直观的加工仿真和代码反读来检验加工工艺和代码质量。
5.G代码传输和机床加工
生成的G代码要传输给机床，如果程序量少而机床内存容量允许的话，可以一次性地将G代码程序传输给机床。如果程序量巨大，就需要进行DNC在线传输，将G代码通过计算机标准接口直接与机床连通，在不占用机床系统内存的基础上，实现计算机直接控制机床的加工过程。机床根据接收到的G代码加工程序，就可以进行在线DNC加工或单独加工了。
三、结束语
通过CimatronE的运用，缩短了编程时间，尤其对于像复杂轮廓加工、非圆曲面轮廓加工等，更能体现出高效、准确的优点，再也不用花费大量的时间去计算和输入那些庞大的数据了。随着CimatronE功能的不断增强，在各类企业也得到了越来越广泛的应用。
参考文献
[1]赖新建，《Cimatron E 8.0中文版多轴数控加工基础教程》,人民邮电出版社,2009
[2]卫兵工作室，《CimatronE8.0 中文版三维造型与数控编程入门视频教程》,清华大学出版社，2007
[3] 谭雪松/张延敏，《Cimatron E8.0中文版机械设计与加工教程》，人民邮电出版社，2007