Основы NX CAM

Основы NX CAM

Ведмидь П. А.

Москва, 2023

2-е издание, электронное

УДК 621.9-114:004.9NX CAМ
ББК 34.63-5с515
В26

В26
Ведмидь, Павел Анатольевич.

Основы NX CAM / П. А. Ведмидь. — 2-е изд., эл. — 1 файл pdf : 214 с. — Москва : ДМК 
Пресс, 2023. — Систем. требования: Adobe Reader XI либо Adobe Digital Editions 4.5 ; 
экран 10". — Текст : электронный.

ISBN 978-5-89818-467-4
Книга описывает приложение NX CAM, предназначенное для создания управляющих программ 
для станков с ЧПУ. NX CAM реализует широкий набор функций, в том числе обработку призматических деталей, производство штампов и пресс-форм, изготовление сложных деталей типа турбинных 
лопаток, крыльчаток и др. В книге сделан акцент на применение NX CAM для задач фрезерования и 
уделено особое внимание функционалу, обеспечивающему производительность, минимизацию времени обработки и эффективное использование станков и инструментов.
Все модели, рассмотренные в книге, вы сможете найти на корпоративном сайте компании Siemens 
PLM Software.

УДК 621.9-114:004.9NX CAМ 
ББК 34.63-5с515

Электронное издание на основе печатного издания: Основы NX CAM / П. А. Ведмидь. — Москва : ДМК Пресс, 
2012. — 216 с. — ISBN 978-5-94074-455-9. — Текст : непосредственный.

Все права защищены. Siemens и логотип Siemens являются зарегистрированными торговыми знаками Siemens AG. D-Cubed, 
Femap, Geolus, GO PLM, I-deas, Insight, JT, NX, Parasolid, Solid Edge, Teamcenter, Tecnomatix and Velocity Series и знаки инноваций 
являются торговыми знаками или зарегистрированными торговыми знаками компании Siemens Product Lifecycle Management 
Software Inc. либо ее дочерних компаний в США и других странах. Права на все прочие логотипы, торговые знаки, зарегистрированные торговые знаки и знаки услуг принадлежат их владельцам.

Издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских прав, 
правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации.

ISBN 978-5-89818-467-4
©  Общество с ограниченной 
ответственностью «Сименс 
Индастри Софтвер», 2012
©  Оформление, Общество 
с ограниченной ответственностью 
«Сименс Индастри Софтвер», 2012
© Издание, ДМК Пресс, 2012

Введение

Организация эффективного машиностроительного производства без современного оборудования, в частности без станков с числовым программным управлением (ЧПУ), становится 
невозможной. Усиление конкуренции и потребность рынка в сложных изделиях стимулируют 
компании к техническому перевооружению и к оптимизации бизнес-процессов. 
Вместе с тем, чтобы промышленное предприятие работало максимально прибыльно, недостаточно только купить дорогостоящее современное оборудование с ЧПУ. Необходимо еще организовать его рациональную эксплуатацию – свести к минимуму простой станков, увеличить 
производство деталей и сократить количество бракованных изделий. Ведь станок с ЧПУ приносит прибыль только тогда, когда он непосредственно работает с деталью (например, фрезеруя 
ее). Поэтому с экономической точки зрения время, потраченное технологом на создание управляющей программы со стойки, фактически является временем простоя оборудования. А это, в 
свою очередь, означает недополученную прибыль. 
Сегодня эффективная и рациональная эксплуатация станков с ЧПУ возможна только с использованием специального ПО для создания управляющих программ вне оборудования, на 
рабочем месте технолога. Одним из наиболее популярных решений в области CAM (Computeraided manufacturing) является система NX от компании Siemens PLM Software – комплексное CAD/
CAM/CAE-решение для конструкторско-технологической подготовки производства. 
Внедрение NX позволяет машиностроительным предприятиям подойти к автоматизации 
сис темно и решить сразу несколько бизнес-задач, охватив весь производственный процесс: существенно сократить сроки проектирования и повысить его качество, осуществлять сложные 
инженерные расчеты, программировать оборудование с ЧПУ. Система успешно применяется на 
предприятиях авиакосмической отрасли и автомобилестроения, в судостроении и энергетике, 
в производстве медицинского оборудования, в сфере станкостроения и машиностроения и др.
В книге речь пойдет о CAM-модуле NX, разработанном для подготовки управляющих программ оборудования с ЧПУ, постпроцессирования и моделирования станка. NX CAM существенно повышает эффективность работы станков, тем самым увеличивая прибыль компании 
независимо от масштабов производства. Решение полезно как небольшим предприятиям, располагающим несколькими станками, так и крупным заводам с серьезным парком оборудования. 
Интересно, что система NX, первые версии которой создавались еще в 1970-х годах под брендом Unigraphics, изначально развивалась именно как инструмент для программирования оборудования с ЧПУ, однако с годами ее функционал расширялся. Сейчас NX – это эффективное 
средство для решения множества задач, от проектирования и дизайна до многокоординатной 
обработки. И именно в комплексности системы кроется секрет значительного роста производительности оборудования на предприятиях. Объединение функций CAD и CAM в единый пакет 
значительно ускоряет работу программиста и повышает отдачу от современного оборудования.
Например, благодаря передовой технологии на основе распознавания элементов (FBM) время программирования оборудования с ЧПУ может быть сокращено в 10 раз. NX позволяет автоматически создавать управляющие программы, распознавая типовые элементы в геометрии 
детали. 
Какие еще функциональные возможности NX CAM позволяют повысить отдачу от дорогостоящего оборудования? Будучи комплексным решением, NX CAM позволяет выпускать документы по инструментальным наладкам – в результате сборка, настройка и замеры инструмента 
производятся вне станка, а значит, простои сокращаются. 
NX CAM обладает комплексом функций для проверки достоверности управляющей программы вне станка, на рабочем месте технолога. Не секрет, что поломка оборудования дорого 

Введение

Введение

4

обходится предприятию, поэтому производственники тратят много времени на проверку программ на станке (работа по дереву, прогон программы по воздуху и т. д.). Этот этап можно исключить, переложив задачи по верификации обработки и имитационному моделированию на 
современное CAM-решение. 
Производство оборудования с ЧПУ – динамичная сфера: на рынке регулярно появляются 
новые модели станков, все более мощные, функциональные и эффективные. Постоянно развивается и совершенствуется и система NX CAM – ее возможности ориентированы на новейшие 
мировые тенденции в области обработки. 
Книга «Основы NX CAM» – первое в России всестороннее и обобщенное описание функционала системы, выстраивающее целостную картину ее широких возможностей. Какие инструменты дает инженеру NX CAM для программирования оборудования с ЧПУ и постпроцессирования? 
Как использовать их для достижения конкретных результатов? Ответы на эти и многие другие 
вопросы помогут специалистам, даже начинающим, эксплуатировать дорогостоящее оборудование максимально рационально. 
В задачи книги не входило описание всех параметров операций в NX CAM: для этого вполне 
достаточно справочного руководства. В отличие от него, в данном издании особое внимание уделяется способам достижения конкретных результатов, последовательному обучению инженеров 
работе с системой.
Различным производствам требуется различный функционал CAM-системы. Выделяют три 
крупных области применения NX CAM: обработка призматических деталей, производство штампов и пресс-форм и изготовление сложных деталей типа турбинных лопаток, крыльчаток и др. 
В каждой из этих областей у NX CAM есть преимущества. О том, как ими воспользоваться, можно 
прочитать в главах книги. 
Так, при обработке призматических деталей траектории движения инструмента обычно не отличаются большой сложностью, однако здесь часто актуальна минимизация времени обработки 
и связь с планированием производства. В этом случае полезен модуль FBM, важен учет текущего состояния заготовки, возможно использование многофункциональных станков. Этой области 
применения системы посвящены главы 3, 5–7, 9, 19.
При обработке формообразующей оснастки (например, штампов, пресс-форм, литьевых 
форм и т. д.) большое внимание уделяют качеству поверхности, производительности обработки, 
возможности использовать закаленные материалы. Здесь очень эффективны высокоскоростная обработка, симуляция обработки, а также интеграция с модулями проектирования оснастки 

и возможность автоматического отслеживания изменений в конструкции изделия или оснастки. 
Этому виду обработки посвящены главы 10–12.
При обработке сложных деталей (турбинных лопаток, крыльчаток, шнеков и т. д.) особенно 
актуальны гибкие методы задания ориентации оси инструмента при многоосевой обработке, 
контроль столкновений узлов станка и элементов оснастки, работы с труднообрабатываемыми 
материалами. Весьма важны также возможности симуляции обработки на станке и вопросы производительности. Производству сложных деталей посвящены главы 14, 16–18.
Как единое CAD/CAM/CAE-решение, NX позволяет выполнять моделирование деталей, инструмента, оснастки, оборудования в одной и той же среде. Использование передовых технологий 
(мастер-модель, WAVE) позволяет вести параллельное проектирование, облегчает отслеживание изменений, уменьшает количество ошибок. Об использовании мастер-модели говорится 
в главе 1; кроме того, на этом построены практически все примеры в книге. Глава 13 посвящена 
инструментам CAD для задач CAM. Обращаем внимание, что в книге не описаны элементы интерфейса, общие с модулем CAD, – предполагается, что читатель с ними знаком. 
При подготовке модели к созданию программ для станков с ЧПУ очень полезна синхронная 
технология моделирования. С ее помощью можно напрямую редактировать модели деталей 
и готовить их к производству. Операции синхронного моделирования позволяют подавить ненужные элементы, добавить припуски, причем это обычно выполняется на ассоциативной копии 
модели. Совместное использование инструментов CAM и CAD позволяет организовать работу 
более эффективно. Об этом также читайте в главе 13.
NX CAM – это лишь часть линейки продуктов Siemens PLM Software, поэтому автор счел необходимым рассмотреть и возможность ее совместного использования с системой управления 
инженерными данными Teamcenter. Такая интеграция открывает перед предприятиями широкие 
перспективы построения единого информационного пространства предприятия. 
Книга сопровождается большим количеством примеров. Все модели, рассмотренные в книге, вы сможете найти на корпоративном сайте компании Siemens PLM Software по следующей 
ссылке: www.siemens.com/plm/ru/cam.
Прежде чем начинать практическое изучение системы, скопируйте учебные файлы на жесткий диск вашего компьютера. Лицензии NX можно приобрести в российском офисе Siemens PLM 
Software.
Желаем вам познавательного чтения и успешной работы!

Введение

Первые шаги

6

Глава 1. Первые шаги

Запуск NX CAM и главное окно

В книге будем рассматривать работу NX под управлением ОС Windows. Как и большинство 
программ, запуск NX осуществляется из меню Пуск: Все программы – Siemens NX8.0 – NX8.0. 

Для знакомства с интерфейсом откроем уже готовый проект. Откройте файл game_remote_cam_final.prt. 
Файлы обработки имеют такое же расширение, как и другие файлы NX, – prt. 

 Интерфейс в NX построен на основе Ролей: в зависимости от задачи вы выбираете ту или 
иную роль, в NX будет загружен интерфейс для выбранной роли. Вы можете создать свою роль 
и настроить интерфейс для себя. В книге используется Роль – Расширенная с полным меню.
Окно NX после открытия модели будет выглядеть, как на рис. 1.1. Полагая, что читатель уже 
познакомился с интерфейсом NX, изучая модуль CAD, опишем только те элементы, которые относятся к обработке.

1. В заголовке, помимо названия системы, отображаются название модуля (в данном случае Обработка) и имя рабочей детали.
2. Панели инструментов модуля обработки (видны, только если вы находитесь в этом модуле).
3. Команда вызова навигатора операций на панели ресурсов. Так как данная модель сохранена с активным модулем обработки, этот модуль уже является выбранным при открытии 
модели. Данная команда не видна, пока вы не вошли в модуль обработки.

Рисунок 1.1

1

5
6

3

4

2
7

Этапы разработки управляющих программ

4. Окно для отображения информации текущего навигатора, в данном случае навигатора 
операций. Окно является основным средством отображения информации по операциям 
обработки (будет подробно рассмотрено позже).
5. Панель переключения видов навигатора операций.
6. Панель инструментов CAD, доступная из модуля CAM и не требующая CAD-лицензии. 
В ней собраны инструменты, полезные для подготовки модели к обработке.
7. Команды измерения (эти инструменты используются и в CAD, но вспомним о них, так как 
они довольно часто используются и в CAM).

Главное меню, панель выбора, строка статуса и подсказки также доступны и активно используются.

Этапы разработки управляющих программ

Разработка управляющих программ в NX CAM производится в несколько этапов. Последовательность работы показана на рис. 1.2. Не все этапы являются обязательными.

Работа начинается с Выбора окружения обработки (инициализация). Для разных видов обработки используются разные шаблоны для инициализации. На этом этапе создаются те объекты, 
которые необходимы для данного вида обработки. 
Следующий этап – Анализ геометрии. Он необходим, если технолог модели не создавал, а получил ее от конструктора или стороннего заказчика. На данном этапе анализируются габаритные 

Рисунок 1.2

Первые шаги

8

размеры детали, размеры элементов (ширина паза, диаметр отверстия и др.), радиус скругления 
элементов модели, наличие и величина уклонов (для оснастки). 
Подготовка модели к обработке иногда необходима – на этом этапе можно убрать элементы, которые будут получены на других операциях (например, электроэрозионной обработкой), 
добавить уклоны, припуски, модифицировать элементы модели с учетом полей допусков размеров и т. д. Фактически это CAD-операции для задач CAM; они также будут рассмотрены далее. 
Правильно модифицировать не саму конструкторскую модель, а ее ассоциативную копию.
Важный этап – Создание или редактирование родительских групп. Это отличительная особенность NX CAM; объекты, заданные в родительских группах, наследуются использующими их 
операциями. Такой подход позволяет модифицировать сразу все операции, использующие конкретную родительскую группу, путем модификации объектов этой группы. Родительские группы 
определяются для 4 категорий: Программа, Инструмент, Геометрия, Метод. Подробно это рассмотрено в следующем разделе. 
Далее идет этап Создания или редактирования операций обработки. Операции бывают разного типа и используют разные родительские группы. На это обратим внимание при рассмотрении конкретных операций. Операции с конкретными параметрами можно сохранить в проекте, 
не генерируя их. Это полезно, если процесс генерации операций занимает значительное время. 
Генерирование траекторий вынесено в отдельный этап, причем оно может осуществляться 
сразу для группы операций.
Проверка траекторий необходима для того, чтобы выявить возможные проблемы, например зарезы или столкновения инструмента с оснасткой. В NX CAM имеется несколько инструментов проверки траекторий, в том числе и симуляция работы станка, осуществляемая в кодах 
управляющей программы.
До этапа постпроцессирования траектории не зависят от конкретного станка. Для того чтобы 
траектория была отработана станком, она должна быть Постпроцессирована (или преобразована в формат конкретного станка). Именно на этом этапе получается управляющая программа 
(УП), причем одна УП может включать несколько траекторий, созданных различными операциями. Однако постпроцессор неправильно рассматривать как простой конвертор – он может 
выполнять дополнительные проверки, вычисления, может анализировать некоторые условия 
и в зависимости от этого модифицировать выводимую информацию. 
Вместе с управляющей программой в цех обычно передается Цеховая документация. Обычно 
это карта наладки с указанием нулевой точки программы, порядка операций и различной атрибутивной информацией (разработчик, дата, код детали, время обработки и т. д.), а также список инструментов с указанием номеров ячеек магазина, что необходимо для правильной наладки станка.
Для работы с объектами обработки в NX служит специальный навигатор операций. Его и рассмотрим в следующем разделе.

Наследование параметров в навигаторе операций

Навигатор операций играет очень важную роль, поэтому подробное знакомство с модулем 
обработки начнем с него. Одна из функций навигатора операций – отображать связи между 
объектами обработки. Важную роль при этом играет понятие родительских и дочерних объектов. Дочерние объекты наследуют информацию родительских. Такой подход позволяет легко 
модифицировать один из параметров (например, припуск на обработку) сразу для нескольких 
дочерних объектов (операций), изменив его в родительском объекте. Активное использование 
родительских объектов позволит в дальнейшем более эффективно использовать модуль.
Навигатор имеет 4 вида: вид программ, вид инструментов, вид геометрии и вид методов. 
Панель переключения видов обозначена цифрой 5 на рис. 1.1. Подробнее эта панель показана 

Наследование параметров в навигаторе операций

на рис. 1.3, цифрами обозначены команды переключения видов: 1 – Вид программ, 2 – Вид инструментов, 3 – Вид геометрии, 4 – Вид методов 
обработки. 

Переключите вид навигатора операций на Вид геометрии.

На рис. 1.4 представлен вид геометрии навигатора операций. Нам на данном этапе важно, что 
в нем отображаются объекты с учетом их родительских связей. Если у вас вид не такой, разверните вложенные объекты.
На рисунке видно, что операция ROUGH_
FOLLOW_PART наследует параметры от объекта 
WORKPIECE (который, в свою очередь, наследует 
параметры от объекта MCS_MILL). Как будет показано далее, в объекте (или родительской группе) 
MCS_MILL обычно задаются система координат 
станка и плоскость безопасности. Родительская 
группа WORKPIECE чаще всего описывает обрабатываемую геометрию, геометрию заготовки и некоторые другие геометрические объекты. Таким 
образом, сразу видно, что все операции этого 
проекта используют одну и ту же обрабатываемую геометрию и систему координат.
Почему же имеются 4 вида навигатора операций? Потому что у операции 4 типа родителей 
и каждый вид навигатора показывает те же операции с зависимостями от этих родителей.

Переключите вид навигатора операций на Вид инструментов.

Навигатор операций примет вид, как на рис. 1.5. Объект верхнего уровня – это станок (если 
станок не задан, то указано GENERIC_MACHINE – абстрактный станок). Этот станок имеет магазин 
инструментов CARRIER с 20 ячейками для инструментов (POCKET_X). Ячейки 2–4 содержат инструменты. Инструменты являются родительскими объектами для операций.
На рисунке видно, что операция ROUGH_FOLLOW_PART использует инструмент BULLMILL_
52D_6R_60L, который находится в ячейке POCKET_02 магазина инструментов. При выводе 
управляющей программы номер инструмента в этой операции будет соответствовать номеру 
ячейки POCKET_02. Менять инструмент в операции можно простым перетаскиванием операции 
на другой инструмент. Также можно перетаскивать инструмент (вместе с операциями) в другую 
ячейку магазина.

1
2
3
4

Рисунок 1.3

Рисунок 1.4

Рисунок 1.5

Первые шаги

10

Переключите вид навигатора операций по очереди на Вид методов обработки и Вид программ (команды 4 и 1 на рис. 1.3); вид навигатора показан на рис. 1.6 и 1.7 соответственно.

Вид методов показывает, что наша операция ROUGH_FOLLOW_PART использует метод MOLD_
ROUGH_HSM. Для лучшего понимания скажем, что в методе обычно задают информацию о допуске и припуске. В данном случае метод MOLD_ROUGH_HSM содержит черновые настройки этих 
параметров, а MOLD_FINISH_HSM – чистовые.
И наконец, Вид программ показывает порядок вывода операций в управляющую программу 
и группировку операций. Вы можете генерировать операции в любом порядке, а затем их упорядочить, используя вид программ навигатора операций (заметим, что результат некоторых операций 
зависит от предыдущих операций, поэтому после такого переупорядочивания может потребоваться повторная генерация траекторий). Для иллюстрации группировки в данном случае операции 
объединены в группы по две. Если вы отправите на постпроцессор группу 1, то в одну УП будут 
выведены две операции, а если группу PROGRAM – то все четыре.
Траекторию движения инструмента в каждой операции можно увидеть, просто выбрав операции в навигаторе операций (по умолчанию обычно активна опция автоотрисовки).
В следующем разделе создадим новый CAM-проект с чистого листа, используя описанные 
выше принципы.

Создание нового проекта

Принцип мастер-модели

Прежде чем рассматривать этап инициализации, поговорим о принципе мастер-модели. 
Он играет важную роль при работе не только в NX CAM, но и в NX в целом. Заключается данный 
принцип в том, что любая модель детали или сборки, созданная однажды, используется 
в  последующих приложениях в качестве исходных данных. Исходная модель при этом не 
изменяется, а используется ссылка или ассоциативная копия. Однако изменения этой модели 
конструктором ассоциативно учитываются в последующих приложениях, в том числе в CAM 
(рис. 1.8). 
Концепция мастер-модели обеспечивает:

 •
параллельную коллективную работу, что существенно сокращает цикл разработки и изготовления изделий;
 •
разделение ответственности через права доступа;
 •
ассоциативное обновление данных при изменении исходной модели.

Рисунок 1.6
Рисунок 1.7