ProE_NC数控加工模块教程与操作步骤

一ProE/NC数控加工模块

随着以Pro/ENGINEER为代表的CAD/CAM软件的飞速发展，计算机辅助设计与制造越来越广泛地应用到各行各业，设计人员可根据零件图及工艺要求，使用CAD模块对零件实体造型，然后利用CAM模块产生刀具路径，通过后置处理产生NC代码，最后将NC代码输入到数控机床，对零件进行数控加工。本章主要通过最简单的实例操作说明用Pro/ENGINEER软件进行数控加工的一般操作流程，介绍NC工序的通用加工工艺参数的含义及设置方法。

Pro/NC数控加工的工艺过程

利用Pro/NC实现产品数控加工的基本过程与实际加工的过程基本相同。如图9－1所示，包括以下几个步骤：

图9－1 Pro/NC数控加工工艺过程

Pro/NC数控加工的操作案例

本节以实际案例说明PRO/NC数控加工的一般操作步骤。

[案例]：用PRO/NC完成图9－2所示零件台阶的数控加工。

图9－2案例零件图

步骤1 进入Pro/NC加工制造模块

1．启动Pro/ENGINEER后，直接单击工具栏中的

件】/【新建】，系统弹出【新建】对话框，如图9－3所示。在【类型】栏中选取【制造】，在【子类型】栏中选取【NC ex9-1”，同时取消【使用

2．9－4所示。在【模板】分组框中选择

【mmns_mfg_nc Pro/NC加工制造模块，如图9－5所示。

图9－3【新建】对话框图9－4【新文件选项】对话框

图9－5 Pro/NC主界面

步骤2 建立工作目录

单击【文件】/【设置工作目录】，系统弹出【选择工作目录】对话框，如图9－6所示。

9－7

输入文件夹名称“ex9-1”

图9－6【工作目录】对话框图9－7 【新建目录】对话框

步骤3 创建制造模型

1．参照模型

参照模型即设计模型，其几何形状表示加工最终完成的零件形状，相当于零件图纸，是

创建制造模型的基础。它为Pro/NC数控加工提供各种几何信息和数值信息，是Pro/NC数

控加工的依据。根据参照模型提供的信息，Pro/NC生成我们需要的刀具路径轨迹和后置处理程序，将程序传送到数控机床上，制造出符合设计意图的产品。

依次选取【制造】/【制造模型】/【装配】/9－8所示。弹出

【打开】对话框，如图9－9所示。选择”ex9-1.prt”

照模型显示在绘图区中，如图9－所示。在【约束类型】下拉框中选择

统将在默认位置装配参照模型。单击

图9－8 参照模型选取菜单

图9－9 【文件打开】对话框 9－10 打开的参照模型

2．工件

工件即毛坯零件，代表被加工零件尚未经过切削加工的几何形状。在Pro/NC中工件模型是可选的。如果使用了工件模型，不仅计算NC序列时可以自动定义加工尺寸，而且工件模型在模拟加工时可以作动态加工模拟和过切检测，并查询材料切削量。通常推荐对其进行设置。

提示：简单的工件模型可以在Pro/NC中直接创建，形状较复杂的工件模型也可以在设

计部分创建，然后在Pro/NC中装配进来。

⑴依次选取【制造】/【制造模型】/【创建】/【工件】选项，如图9－11所示。输入工件名称“ex9－1wrk”，如图9－12按钮，进入工件创建。单击

出工件创建。

图9－11创建工件选项

图9－12 输入工件名称

⑵在【特征类】菜单中依次选择【加材料】/【拉伸】/ 【实体】/【完成】，如图9－13所示。进入创建界面，如图9－14所示。

图9－13 创建工件菜单图9－14 进入草绘界面

⑶在绘图区下方弹出操控板，点击【放置】上滑面板，弹出“草绘”面板，

9－15所示。选择图9－16所示的顶平面为草绘平面，单

图9－15 【草绘】对话框图9－16 选取草绘平面

⑷绘制图9－17所示的草绘截面，点击

（拉伸到面）选项，选图9－18

功。

图9－17 草绘截面图图9－18 拉伸到面

3．制造模型

参照模型和工件模型装配组合在一起即为制造模型，如图9－19所示。在【制造模型】菜单中选择【完成/返回】选项，完成制造模型设置。

步骤4 制造设置

1．选择【制造】/【制造设置】选项，如图9－20所示。

图9－19 制造模型图9－20 【制造设置】选项2．在系统弹出【操作设置】对话框，如图9－21所示。

⑴OP010）。

⑵机床设置。单击【NC机床】后的9－22所示。在【机床名称】编辑框中输入机床名称（系统默认为MACH01），在【机床类型】

编辑框中输入“铣削”，在【轴数】编辑框中选取“3轴”，其余选项按默认值。

按钮。

图9－21 【操作设置】对话框图9－22 【机床设置】对话框

⑶

计算的。单击图9－219－23所示。单击NC主界面中9－24所示。在制造模型中按住Ctrl键选取图9－25所示的三个平面，建立坐标系。选取【坐标系】对话框中的【定向】选项，如图9－26所示。调整坐标轴的方向，使之与机床坐标系的方向一致，如

图9－27

提示：最好将加工零点设置在工件尺寸可以方便地转换成坐标值的位置。

提示：各坐标轴的方向必须与机床坐标系方向一致。

提示：工件坐标轴一旦设置完成，将成为后续工序的模板，除非进行再次设定或修改。图9－23【制造坐标系】菜单图9－24 创建坐标系图9－25 选取三个平面

图9－26坐标系定向图9－27 完成的坐标系

⑷建立退刀面。当在工件的不同区域加工时，每加工完一个区域后，刀具需要退到离工件一定的高度，然后横向移动到另外一个区域的上方，在继续进行加工，刀具退刀到离工件一定高度所在的面叫退刀面。退刀面可以是平面，也可以是曲面。在【操作设置】对话框

中（如图9－21

28Z轴深度】文本框中输入10，然后单击

按钮。完成退刀面设置。【退刀】栏下的【公差】采用缺省值“1”，如图9－29所示。

提示：退刀面一旦设置完成，将成为后续工序的模板，除非进行再次设定或修改。

图9－28【退刀选取】对话框图9－29 【操作设置】对话框

⑸

菜单，单击完成，如图9－30所示。系统返回【制造】主界面，如图9－31所示。

图9－30 【制造设置】菜单图9－31 【制造】菜单

步骤5 加工设置

1．依次选取【制造】菜单下【加工】/【NC序列】/【体积块】/【3轴】/【完成】选项，如图9－32所示。系统弹出【序列设置】对话框，选择如图9－33中【刀具】、【参数】、【窗口】复选框，单击【完成】。

图9－32 加工依次选取菜单图9－33【序列设置】菜单

2

完成刀具设定，如图9－34所示。单击【文件】/【退出】。

图9－34 刀具设定对话框

3．系统进入【制造参数】设置菜单，如图9－35所示，单击【设置】选项，系统弹出【参数树】对话框，在对话框中输入如图9－36所示的参数。

⑴【CUT_FEED】：设置切削进给速度（mm/min）。

⑵【步长深度】：设置切削深度（mm）。

⑶【跨度】：设置横向切削步距（mm）。

提示：该数值一定要小于刀具直径。

⑷【PROF_STOCK_ALLOW】：设置工件轮廓加工余量。

提示：该数值一定要大于【允许未加工毛坯】所设置值。

⑸【允许未加工毛坯】：设置工件底面加工余量。

⑹【允许底部线框】：设置工件底面加工余量。

⑺【切割角】：设置刀具路径与X轴间的夹角。

⑻【扫描类型】：设置加工区域时轨迹的拓扑结构。

⑼【ROUGH_OPTOIN】：设置粗糙选项。

⑽【SPINDLE_SPEED】：设置机床主轴转速。

⑾【COOLANT_OPTION】：设置所需冷却液流量类型。

⑿【间隙_距离】：设置退刀的安全高度。

提示：【参数树】对话框中的所有缺省值为“－1”的选项必须设置合适的值。

提示：单击【高级】按钮可以显示参数项目的详细内容。

/【保存】，如图9－37所示系统弹出【保存参数】对话框，如图9－38所示。单击/【退出】，如图9－39所示。在【制造参数】设置菜单中单击【完成】按钮。完成制造参数的设置。

图9－35 【制造参数设置】菜单图9－36 【参数树】对话框

图9－37【保存】菜单图9－38 【保存参数】对话框 9－39【退出】菜单

步骤6 定义铣削窗口

铣削窗口就是定义铣削加工的范围。系统进入【定义窗口】菜单。

9－40所示。采用系统默认选项，在模型窗口选取工件的上表面，模型上表面出现红色区域即为窗口，再单击【选项】按钮，

选取“在窗口围线上”选项，如图9－41

建。

图9－40【定义窗口】菜单图9－41选取窗口

步骤7 加工仿真演示

加工仿真演示用于在计算机屏幕上演示所生成的刀具轨迹和实体工件切割情况，检查所设置的刀具轨迹是否正确合理，使加工过程更加优化。

1．屏幕演示。单击【NC序列】//【屏幕演示】，如图9－

429－43所示，则系统在屏幕上开始动态演示刀具加工的路径，如图9－44所示。

图9－42 屏幕演示选取菜单图9－43【播放路径】对话框

图9－44 动态刀具路径

2．NC检测。单击【NC序列】/【演示轨迹】/【演示路径】/【NC检测】/【显示】/【运行】，如图9－45所示。动态仿真过程如图9－46所示。

图9－45 NC检测选取菜单图9－46 Vericut动态仿真界面

提示：PRO/E提供了VERICUT和NC CHECK两种三维渲染加工模拟的方式。单击主

界面【工具】/【选项】,更改选项“nc check_type”的设定值。

步骤8 完成序列设置

如刀具路径不太满意，单击【序列设置】重新设置参数，对刀具路径比较满意，则单击【完成序列】。完成序列设置。

步骤9 创建刀位数据(CL数据) 文件

通过前面的步骤产生的NC序列必须转化为CL数据输出，才可以进行检查或输出文件。

1．选择【制造】/【CL数据】选项，系统弹出【CL数据】菜单，如图9－47所示。

2．选择【CL数据】/【输出】选项，系统弹出【输出】菜单，如图9－48所示。

3．选择【输出】/【NC序列】选项，如图9－49所示。在弹出的菜单中选择【1：体积块铣削】选项，系统弹出【轨迹】菜单，如图9－49所示。

4．在【轨迹】菜单中选择【文件】选项，系统弹出【输出类型】菜单，如图9－49所示。选择【CL文件】、【MCD文件】、【交互】复选框，再单击【完成】，系统弹出【保存副本】对话框，如图9－50所示。

5．在【保存副本】对话框中【新名】编辑框中输入文件名称“ex9－1”

钮，系统生成刀位文件并返回【轨迹】菜单。

图9－47 【CL数据】菜单图9－48 【输出】菜单图9－49 【输出类型】菜单

图9－50 【保存副本】对话框

步骤10 后置处理

后置处理是将刀位数据文件（CL数据）转化为特定机床所配置的数控系统能识别的G 代码程序。

1．在轨迹菜单中选取【文件】/【后置期处理选项】按钮，选取【全部】、【跟踪】复选框，单击【完成】按钮，如图9－51所示。系统弹出【后置处理列表】菜单，如图9－52所示。

2．在【后置处理列表】菜单选择合适的后置处理器。本案例选用UNCX01.P01。如图9－52所示。最后单击【确认输出】选项，如图9－54所示。

提示：图9－52【后置处理列表】UNCX01.P**是铣床后置处理器，UNCL01.P**是车

床后置处理器。

提示：必须预先为所用的机床配置后置处理器。

图9－51 【后置处理选项】菜单图9－52 【后置处理列表】菜单图9－53 后置处理信息窗口9－54 【确认输出】菜单

3．在工作目录中用记事本或写字板打开TAP文件ex9-1.tap，如图9－55所示。即为所需的G代码。如图9－56所示。该程序可传输到数控机床上用于零件加工。

图9－55 TAP文件图9－56 G代码

二．通用NC 序列参数

Pro/NC提供了丰富的零件加工方法以及对应的加工工艺参数，在创建、修改和重定义NC序列时可以对加工工艺参数进行定义和修改。入口菜单为【加工】/【NC序列】/【序列设置】/【制造参数】/【设置】。现将一些常用的加工工艺参数进行说明。

制造参数赋值的规则如下：

⑴必须为带有缺省值“–1”（这表示系统未对其设置缺省值）的所有参数提供一个合适的值。

⑵某些参数的值为破折号“-”，可以忽略。这意味着系统将不使用该参数。通常情况下因为系统会使用缺省参数或另一功能相同的参数来代替。

⑶ NC 序列参数的长度单位与工件（毛坯）的单位相同。如果使用“相同尺寸”(Same Size)选项改变工件单位（使尺寸数值发生变化），则系统将相应地按比例改变现有 NC 序列的参数值。

名称

1.加工设备名称（MACH_NAME）

后处理所必需的加工名称。缺省值为 TURN，表示车削，而 MILL 表示所有其它 NC 序列。

2.机床标识（MACH_ID）

后处理所必需的机床ID。缺省值为01。

3.NCL_文件（NCL_FILE）

NC 序列的 CL 文件缺省名。缺省值为破折号 (-)，表示系统将使用工序名称产生一个NCL文件。

4.预加工文件（PRE_MACHINING_FILE）

输入要包括到 CL 文件开头的文件名。该文件必须位于当前工作目录中且扩展名为".ncl"。缺省值为破折号 (-)，表示没有。

5.后置加工文件（POST_MACHINING_FILE）

输入要包括到 CL 文件末端的文件名。该文件必须位于当前工作目录中且扩展名为".ncl"。缺省值为破折号 (-)，表示没有。

切削参数

1.公差（TOLERANCE）

刀具切削曲线轮廓时通过微小的直线来逼近曲线轮廓。从曲线轮廓到直线轮廓间的最大偏离距离通过公差来设置，如图9－30所示。缺省值为 0.001" (0.025 mm)。

1.公差

2.设计曲面

3.加工曲面

4.刀具路径中心线

5.刀具

图9－57 公差

2.进给速度（CUT_FEED）

切削运动所使用的进给速度。未设置缺省的 CUT_FEED（显示为 "–1"）。必须指定的参数。

3.进给速度单位（CUT_UNITS）

指定切削运动所使用的进给速度单位。IPM（英寸每分钟 - 缺省值），FPM（英尺每分钟），MMPM（毫米每分钟），FPR（英尺每转），IPR（英寸每转），MMPR（毫米每转）。

4.退刀速度（RETRACT_FEED）

刀具退离工件的速度。缺省值为破折号 (-)，在此情况下，将使用进给速度。

5.退刀速度单位（RETRACT_UNITS）

指定刀具退离工件的速度单位。IPM （缺省值）、FPM、MMPM、FPR、IPR、MMPR。

6.快速进给速度（FREE_FEED）

快速横移时所用的进给速度（RETRACT_UNITS 用于快速进给速度单位）。缺省值为(-)，在此情况下，RAPID 命令将被输出到 CL 文件。如果快速进给设置为 0，则会发生同样的情况。

7.接近速度（PLUNGE_FEED）

刀具接近并切入工件的速度（在“铣削”和“车削”中）。缺省值为破折号 (-)，在此情况下，将使用进给速度。

8.接近速度单位(PLUNGE_UNITS)

指定刀具在接近并切入工件的速度单位。IPM （缺省值）、FPM、MMPM、FPR、IPR、MMPR。

机床

1. 圆_插入（CIRC_INTERPOLATION）

指定刀具作圆弧或圆运动时，后置处理以何种方式向CL 文件输出数据。选项如下：

⑴ POINTS_ONLY(只有点) ：对没有圆弧插补功能的机器使用此格式。弧由一系列受公差影响的直线运动来逼近。

⑵ ARC_ONLY（只有弧,缺省值）：对具有完全圆弧插补的机器使用此格式。仅将 CIRCLE 语句和后处理所需的最小点数输出到 CL 文件。点数由 NUMBER_OF_ARC_PTS 参数定义。

⑶ POINTS_&_ARC (点和弧)：将 CIRCLE 语句和取决于公差值的最大点数输出到 CL 文件。

⑷ APT_FORMAT(ATP格式) ：如果后处理器要求圆周运动的格式为 APT 格式，则使用此项。

2.圆弧插补点数（NUMBER_OF_ARC_PTS）

如圆_插入选项为ARC_ONLY时，指定要输出到 CL 文件的点数，缺省值为 3。

3.冷却选项（COOLANT_OPTION）

ON（开）、OFF（关、缺省值）、FLOOD（大流量）、MIST（雾状冷却）、TAP（小流量）。

4.冷却压力（COOLANT_PRESSURE）

NONE（无、缺省值）、LOW（低）、MEDIUM（中等压力）、HIGH（高压）。

5.坐标输出（COORDINATE_OUTPUT）

指定哪个坐标系用作CL数据输出的坐标系。可选坐标系有工件坐标系

（ MACHINE_CSYS ）和工序坐标系（ SEQUENCE_CSYS ）作为 CL 数据原点（缺省值为MACHINE_CSYS）。

6.固定_偏距_再生（FIXT_OFFSET_REG）

允许指定机器上使用的夹具变换偏移寄存器。缺省值为破折号 (-)，表示没有。

7.程序停止指令（END_STOP_CONDITION）

为 NC 序列指定要在 CL 数据输出结束时发出的停止命令：

⑴ NONE（缺省值）- 无命令。

⑵ OPSTOP - 将发出 OPSTOP 命令，即在程序结尾处添加选择性停止指令M01。

⑶ PROGRAM_STOP - 将发出 STOP 命令, 即在程序结尾处添加停止指令M02。

⑷ GOHOME - 将发出 GOHOME 命令。即在程序结尾处添加停止指令M30。如果为操作指定 Home 点，则刀具将出现在 Home 位置。如果不指定 Home 点，系统仍将输出 GOHOME 命令，但不移动刀具，并发出警告。

进刀/退刀

1.起始动作（START_MOTION）

定义刀具如何在起始点开始切削运动。如果在序列设置菜单中没有指定“起始”点，此参数将被忽略。可选项有：

⑴ DIRECT（缺省值）- 进刀运动将沿着从 NC 序列“起始”点到切削起点的直线进行。

⑵ Z_FIRST - 刀具先在平行于“NC 序列”坐标系 z 轴的方向上移动，然后在垂直于z 轴的方向上移动并开始切削。

⑶ Z_LAST - 刀具先在垂直于“NC 序列”坐标系 z 轴的方向上移动，然后沿着 z 轴移动并开始切削。

2.终止动作

定义刀具如何在切削终点运动到NC工序的终点。如果在序列设置菜单中没有指定“终止”点，此参数将被忽略。可选项有：

⑴ DIRECT（缺省值）-退刀运动将沿着从切削终点到 NC 序列“终止”点的直线进行。

⑵ Z_FIRST -刀具先在平行于“NC 序列”坐标系 z 轴的方向上移动，直至到达“终止”点的 Z 坐标处，然后沿垂直于 z 轴的方向运动到“终止”点。

⑶ Z_LAST -刀具先在垂直于 z 轴的方向上运动，直至到达“终止”点的 XY 坐标处，然后沿 z 轴运动到“终止”点。

小结

通过实例介绍了PRO/NC数控加工的基本操作步骤和技巧；介绍了PRO/NC的通用参数的含义；重点阐明了PRO/NC数控加工的基本工艺过程。NC序列的设置是后面要详细讲述的内容，但无论哪种加工方法，其中大部分操作步骤都具有一定的相似性和规律性。本章应重点掌握用PRO/NC创建一个完整的NC程序的一般流程。