数铣实训中Pro/Engineer的编程应用

1引言

三维设计软件Pro/Engineer是美国PTc公司推出的基于参数化的特征造型系统,被广泛地应用于汽车、航空航天、模具制造和通用机械领域,越来越多的工程技术人员正在应用Pro/Engineer解决生产实践中的问题.该软件操作方便、直观、生动形象,能激发学生学习热情和学习兴趣,能使学生快速学会数控铣削编程和提高操作能力.四川航天职业技术学院实训教学部在数控铣削实训中充分与市场接轨,将Pro/Engineer软件应用于数控铣削实训,培养出大量优秀的一线技术应用人才.

Pro/Engineer具有二维CAD设计软件的所有功能.在Pro/engineer中提出了单一数据库、参数化、基于特征、全相关联性及工程数据再利用等概念.Pro/engineer软件利用此概念能将产品从设计至生产的过程集成在一起,能让所有学生同时进行同一产品的设计工作,即所谓的并行过程.Pro/Engineer目前共有80多个模块,涉及机械设计、功能仿真、加工制造等方面,为学生实训提供了全套解决方案.

Pro/Engineer集成了CAD/CAM/CAE

和统一数据库技术及参数化特征描述方法的系统,其中的数控加工模块（Pro/NC）具有车、铣、钻、线切割等的编程与加工仿真的能力.学生在实训中充分利用软件的功能,能开阔视野,有效地让学生积累大量的实际操作经验,快速熟悉掌握各种编程和应用,同时又能达到降低成本的效果.

2铣削实训加工模块介绍

Pro/Engineer铣工模块得益于该软件强大的CAD造型能力,在进行零件编程过程中可以方便地调出CAD模块对加工位置进行指定或修饰,功能强大,界面友好,对于每个铣削功能都较为完善,对刀具的轨迹控制能力强,又由于软件采用统一数据库,零件模型更改时已完成的加工过程会自动进行更改,特别适合产品零件的研制加工和学生实训练习.

Pro/Engineer铣工模块具体功能如图1所示,前8个为常用功能,后7个为特殊功能,包括铣螺纹、刻字、插铣、高速加工等；8个常用功能中“体积快”可以相对地看作粗铣,其余为精铣.本文重点介绍铣削实训中体积块及轨迹铣削编程及技巧.

2.1体积快

分两种方式：

第一种“体积”,是通过CAD功能建立出零件所需切除的区域的三维模型,软件将自动计算出所需刀轨,学生在实训中需注意该三维模型正确,否则会过切；

第二种“窗口”,是通过CAD功能建立一封闭轮廓线,软件将计算出轮廓线以内零件所有的区域,如图2所示.

对于产品零件使用CAM软件粗加工来说,学生需注意：

1）粗加工的刀具轨迹的行走方式（刀具铣削过程中遇到“岛屿”采取的处理方式）；

2）粗加工时刀具完成铣削的类型；

3）粗加工的下刀方式,主要是处理封闭腔或是开放腔以及进刀路线.

对于PROE体积铣两种方式都可以如下方式处理：在参数树里,选择“扫描类型”参数可以处理刀具的行走方式,可使用“螺旋方式、平行铣削,保持铣削方式等”,选择“粗加工选项”参数可以设定刀具铣削的类型；粗加工下刀方式分为封闭腔下刀和开放腔下刀两个部分.对于封闭腔下刀主要采取斜线下刀或螺旋下刀,在PROE加工参数树“进刀/退刀”里设定如图3所示：“斜面角度”为斜线或螺旋下刀的螺旋升角,一般为2°～4°；螺旋直径若为“—”则是斜线下刀,若为某一数值则是螺旋下刀,一般大于刀具半径而小于刀具直径；“引入”及“引出”选择“是”；

开放腔下刀主要是处理下刀点及进刀线路,在PROE里有以下几种处理方式.

①只需要从某个边或方向下刀,不考虑进刀路线,只需要在“序列设置”里指定“逼近薄壁”,一般指定在开放腔的缺口处,选择“体积”或“窗口”的缺口面或边,并可以在参数树“进刀/退刀”里设定“逼近—退出—延伸”（主要设定刀具与指定面或边的距离）,一般为2～3mm,如图4所示.

②不仅需要从某个边或方向下刀,还考虑进刀路线,首先指定“逼近薄壁”,然后再指定“构建切削”选择“进入”,选择“整个体积块”,选择“草绘”进入CAD二维绘图,利用二维绘图工具,绘出刀具进入时的轨迹,如图5所示,所得刀轨如图6所示.

2.2轨迹铣削

主要用于清根及各种特殊刀具轨迹.在PROE加工模块里,轨迹加工功能强大,可在Z向分层,也可以在XY向分层,并且可延各种曲面,边、线甚至草绘进刀,可以用于各种粗精加工；拥有编程的高度灵活性,使零件程序更符合加工实际,可实现3～5轴编程.

进入轨迹加工.学生在设置完常用参数后,系统进入轨迹加工选项,点选“插入—自动切削”,出现菜单,如图7所示.有4个选项,代表刀具的轨迹驱动方式,其中“边”“曲线”“曲面”是参照模型上已有的面或线条,而“草绘”方式则是编程员根据加工需要在二维草图状态下,手工绘制刀具的轨迹.草绘过程采用PROE的草图绘制工具,可绘制各种复杂的线条.点选“草绘”完成,选择“草绘”“起始高度”“高度”选项,完成后进入二维草绘,根据零件需绘制刀具轨迹,指定起始点,指定刀具开始切除材料的高度及刀具切除完成的高度曲面,如图8所示.这时学生在操作中需特别注意在设置参数时,要指定“步长深度”否则在轨迹加工时,“起始高度”这一选项将不出现.刀具轨迹完成后如图9所示.

3结束语

在数控加工中,CAM编程有着重要的作用,编程者对软件的掌控程度,会直接影响工艺的方案以及零件加工的效率、精度等,选择好的软件只是一方面,应强化训练,使之熟练掌控参考模型的创建方法和NC文件的创建过程,以及该加工方法中的一些关键参数,PRO/Engineer中的各种功能,再与实际的加工过程联系起来,便可以充分发挥出Pro/Engineer强大的CAD/CAM功能.

学生通过数控铣削实训掌握了Pro/Engineer软件的编程方式与技巧后,为尽快融入社会、跨入生产一线奠定扎实的基础.

（作者单位：四川航天职业技术学院）