計算機輔助數(shù)控程序編制

第8章計算機輔助數(shù)控編制

數(shù)控編程的基本概念

自動編程語言和數(shù)控程序系統(tǒng)圖形交互式自動編程

數(shù)控程序的動態(tài)模擬系統(tǒng)計算機輔助數(shù)控程序編制共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!節(jié)數(shù)控編程的基本概念一、數(shù)控加工的特點數(shù)控加工過程計算機輔助數(shù)控程序編制共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!加工精度高生產效率高自動化程度高工件成本低生產準備時間段有利于實現(xiàn)CAD系統(tǒng)、CAPP系統(tǒng)、CAM系統(tǒng)的集成計算機輔助數(shù)控程序編制共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!二、數(shù)控編程的內容和步驟1、工藝方案分析

分析零件圖樣，進行工藝處理，確定工藝過程。2、數(shù)學處理

計算刀具中心軌跡，獲得刀位文件。3、編寫零件加工程序按照規(guī)定的程序格式和編程指令，逐段寫出零件加工程序。計算機輔助數(shù)控程序編制共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!2、自動編程自動編程也稱為計算機輔助零件編程，即數(shù)控機床編制工作的大部分或部分是由計算機來完成的。（1）以數(shù)控編程語言為基礎的自動編程方法編程時，編程人員依據所用數(shù)控語言的編程手冊以及零件圖樣，以語言的形式表達出加工的全部內容，然后再把這些內容全部輸入計算機中進行處理，制作出可以直接用于數(shù)控加工的NC程序。（2）以計算機繪圖為基礎的交互式自動編程方法以CAD的圖形編輯功能將零件的幾何圖形繪制到計算機上，形成零件的圖形文件，然后調用數(shù)控編程模塊，采用人機交互的方式在計算機屏幕上指定被加工的部件，再輸入相應的加工工藝參數(shù)，計算機便可自動進行必要的數(shù)學處理并編制出數(shù)控加工程序，同時在屏幕上動態(tài)顯示刀具的加工軌跡。計算機輔助數(shù)控程序編制共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!二、APT自動編程語言簡介APT(AutomaticallyProgrammedTools)是50年代中期由美國麻省理工學院研究開發(fā)的數(shù)控自動編程系統(tǒng)。主要由前置處理程序和后置處理程序兩大部分組成。

前置處理程序完成刀具運動中心軌跡的計算，獲得刀位數(shù)據。后置處理程序將刀位數(shù)據變成針對某一特定數(shù)控機床的加工程序。

計算機輔助數(shù)控程序編制共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!4)雙星號“**”或“↑”

指數(shù)運算符號。例如：A=B**2或A=B↑25)正號“+”

用來表示算術加法或規(guī)定一個數(shù)。6)負號“-”

用來表示算術減法或規(guī)定一個數(shù)。例如：P2=POINT/+2，-15，-267)單美元符號“$”

表示語句尚未結束，延續(xù)到下一行。例如：L1=LINE/RIGHT，TANTO，C2，RIGHT，$TANTO，C18)雙美元符號“$$”

表示語句從該符號之后起至行結束止無指令，一般用作注釋。9)冒號“：”用于分隔語句及其標號。計算機輔助數(shù)控程序編制共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!(2)詞匯在APT自動編程系統(tǒng)中大約有300個詞匯，其中一半用于編程中的控制功能，另一半用于描述零件幾何形狀、定義刀具軌跡等。例如：POINT(點)、LINE(線)等為描述幾何形狀的詞匯；XLARGE(X大)、YLARGE(Y大)等為表示位置狀況的詞匯；TANTO(相切)、PERPTO(垂直)為表示幾何關系的詞匯；TLIFT(刀具在左)、TLON(刀具在上)為描述刀具與工件關系的詞匯；GOFWD(向前)、GOBACK(向后)為描述刀具運動方向的詞匯；DRILL(鉆孔)、BORE(鏜孔)為描述工藝類型的詞匯，等等。計算機輔助數(shù)控程序編制共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!L1=LINE/3，2，0，0，-2，0L2=LINE/P，PARLEL，L1其中P為已知的點，PARLEL表示平行，L1為已知的一條直線；語句表示定義一條過已知點且平行于已知直線的直線。C1=CIRCLE/10，60，12.5幾何定義語句分為簡單幾何定義語句和帶嵌套的幾何定義語句。上述各例為簡單幾何定義語句。在帶嵌套的幾何定義語句中，允許將一種幾何定義語句用括號括起來，作為一個組采用事先處理的方式來表達。例如：L2=LINE/(POINT／40，20)，ATANEL，45其中圓括號內為事先定義的點，ATANEL表示直線與x軸正向的夾角，45為角度值。計算機輔助數(shù)控程序編制共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!描述刀具與零件面關系的詞匯如圖(a)所示，有TLONPS和TLOFPS，分別表示刀具中心正好位于零件面上和不位于零件面上描述刀具與導向面關系的語句如圖(b)所示，有TLLFT(刀具在左)、TLRGT(刀具在右)、TLON(刀具在上)之分；計算機輔助數(shù)控程序編制共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!描述運動方向的詞匯如圖所示，它是指當前運動方向相對于上一個已終止的運動方向而言的。例如：GOLFT(向左)、GORGT(向右)、GOFWD(向前)、GOBACK(向后)等。

計算機輔助數(shù)控程序編制共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!利用APT數(shù)控編程語言編寫如圖所示銑削零件的數(shù)控銑削源程序。PARTNO/ADAPTEXAMPLE$$PARTGEOMETRYDEFINITIONSC1=CIRCLE/10，60，12.5C2=CIRCLE/40，-20，14.5C4=CIRCLE/0，0，25C3=CIRCLE/TANTO，OUT，C4，OUT，C2，YSMALL，RADIUS，12.5L1=LINE/XSMALL，TANTO，C4

，ATANGL，90L2=LINE/-25，72.5，10，72.5L3=LINE/RIGHT，TANTO，C2，RIGHT，TANTO，C1

計算機輔助數(shù)控程序編制共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!三、數(shù)控程序系統(tǒng)

數(shù)控程序系統(tǒng)由前置處理程序和后置處理程序兩大部分組成，前置處理部分包括輸入翻譯和計算階段，零件加工源程序輸入計算機后，經過輸入翻譯、數(shù)學處理，計算出刀具運動中心軌跡，得到刀位數(shù)據文件。后置處理程序將刀位數(shù)據和有關的工藝參數(shù)、輔助信息處理成具體的數(shù)控機床所要求的指令和程序格式，并自動地輸出零件加工程序單，由穿孔紙帶或計算機將加工指令通過接口直接傳送給數(shù)控機床。數(shù)控程序系統(tǒng)的工作大致可分為三個階段進行：輸入翻譯階段、軌跡計算階段和后置處理階段。（1）輸入翻譯階段

（2）軌跡計算階段

（3）后置處理階段

計算機輔助數(shù)控程序編制共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!幾何造型就是利用三維造型CAD軟件或CAM軟件的三維造型、編輯修改、曲線曲面造型功能把要加工的工件的三維幾何模型構造出來，并將零件被加工部位的幾何圖形準確地繪制在計算機屏幕上。與此同時，在計算機內自動形成零件三維幾何模型數(shù)據庫。這些三維幾何模型數(shù)據是下一步刀具軌跡計算的依據。自動編程過程中，交互式圖形編程軟件將根據加工要求提取這些數(shù)據，進行分析判斷和必要的數(shù)學處理，形成加工的刀具位置數(shù)據。從總體上講，其編程的基本原理及基本步驟大體上是一致的，歸納起來可分為五大步驟：1、幾何造型

計算機輔助數(shù)控程序編制共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!4、后置處理

由于各種機床使用的控制系統(tǒng)不同，所用的數(shù)控指令文件的代碼及格式也有所不同。在進行后置處理前，編程人員需對該文件進行編輯，按文件規(guī)定的格式定義數(shù)控指令文件所使用的代碼、程序格式、圓整化方式等內容，在執(zhí)行后置處理命令時將自行按設計文件定義的內容，生成所需要的數(shù)控指令文件。5、程序輸出

圖形交互式自動編程軟件在計算機內自動生成刀位軌跡圖形文件和數(shù)控程序文件，可采用打印機打印數(shù)控加工程序單，也可在繪圖機上繪制出刀位軌跡圖，使機床操作者更加直觀地了解加工的走刀過程，還可使用計算機直接驅動的紙帶穿孔機制作穿孔紙帶，提供給有讀帶裝置的機床控制系統(tǒng)使用，對于有標準通信接口的機床控制系統(tǒng)可以和計算機直接聯(lián)機，由計算機將加工程序直接送給機床控制系統(tǒng)。

計算機輔助數(shù)控程序編制共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!用計算機仿真模擬系統(tǒng)，從軟件上實現(xiàn)零件的試切過程，將數(shù)控程序的執(zhí)行過程在計算機屏幕上顯示出來，是數(shù)控加工程序檢驗的有效方法。在動態(tài)模擬時，刀具可以實時在屏幕上移動，刀具與工件接觸之處，工件的形狀就會按刀具移動的軌跡發(fā)生相應的變化。觀察者可在屏幕上看到的是連續(xù)的、逼真的加工過程。利用這種視覺檢驗裝置，就可以很容易發(fā)現(xiàn)刀具和工件之間的碰撞及其它錯誤的程序指令

1、刀位軌跡仿真法2、三維動態(tài)切削仿真法

3、虛擬加工仿真法

二、數(shù)控加工仿真

計算機輔助數(shù)控程序編制共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!4、控制介質的制備及輸入程序

穿孔紙帶控制介質或直接通信。5、程序校核與試切

1、手工編程

手工編程也稱人工編程，即從分析零件圖樣、制定零件工藝規(guī)程、計算刀具運動軌跡坐標值、編寫加工程序清單、制備控制介質直至程序校核等都是靠人工來完成的。三、數(shù)控程序編制的方法計算機輔助數(shù)控程序編制共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!第二節(jié)自動編程語言和

數(shù)控程序系統(tǒng)一、語言編程的步驟

自動編程的步驟計算機輔助數(shù)控程序編制共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!APT自動編程語言與算法語言相類似，它是由基本符號、語法和語義幾部分構成的。

(1)基本符號數(shù)控語言中的基本符號是語言中不能再分的成分，語言中的其它成分均由基本符號組成。常用的基本符號有字母、數(shù)字、標點符號、算術運算符號等，其中標點符號用來分隔語句的詞匯和其它成分。APT自動編程語言中常用的標點符號和算術符號如下：1)逗號“，”用于分隔語句內的詞匯、標識符和數(shù)據。例如：C1=CIRCLE/0，0，252)斜杠“/”

用來分隔語句的主部和輔部，或者在計算語句中作除法運算符號。例如：GOFWD/C1，A=B/D3)星號“*”乘法運算符號。例如：A=B*C計算機輔助數(shù)控程序編制共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!10)方括號“[]”

用于給出子曲線的起點號和終點號，或用于復合語句及下標變量中。例如：Q1=TABCYL/P1，P2，P3…PnGOFWD/C2，PAST，Q1[10，12]11)等號“=”

用于定義時給定一個名字或者給標識符號賦值用。例如：P1=POINT／X，Y，Z12)圓括號“()”

用于括上算術自變量及幾何圖形語句中的嵌套定義部分。例如：A=ABS(B)GOFWD/(CIRCLE/2，12，2)13)小數(shù)點“．”用于分隔數(shù)的整數(shù)部分和小數(shù)部分。計算機輔助數(shù)控程序編制共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!(3)語句

語句是數(shù)控編程語言中有獨立意義的基本單位。它由詞匯數(shù)值、標識符號等按一定語法規(guī)則組成。按語句在程序中的作用來分，大致有4類。1)幾何定義語句用來定義點線和面等幾何元素并予以賦名。APT語言中能夠定義的幾何元素有點、線、平面、圓柱、錐體、球、二次曲面等17種，如教材中表5-7所示。幾何定義語句的一般格式為標識符=APT幾何元素/參數(shù)，例如：P1=POINT/2，4，1.5P2=POINT/INTOF，L1，L2其中INTOF表示相交，L1，L2為直線；語句表示由2條直線交點表示的點。計算機輔助數(shù)控程序編制共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!2)刀具運動語句

用來模擬加工過程中刀具運動的軌跡。為了定義刀具在空間的位置和運動，引進了如圖所示3個控制面的概念，即零件面(PS)、導向面(DS)和檢查面(CS)。零件面是刀具一連串運動過程中刀具切削點運動形成的表面，它是控制切削深度的表面。導向面是引導刀具運動的面，由此確定刀具與零件表面之間的位置關系。檢查面是刀具運動終止位置的限定面。計算機輔助數(shù)控程序編制共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!描述刀具與檢查面關系的詞匯如圖(c)所示，有TO(走到)、ON(走上)、PAST(走過)等。計算機輔助數(shù)控程序編制共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!3)工藝數(shù)據語句

工藝數(shù)據及一些控制功能也是自動編程中必須給定的，例如：SPINDL/n，CLW給出機床主軸轉數(shù)及旋轉方向；CUTTER/d，r給出銑刀直徑和刀尖圓弧半徑；OUTTOL/τINTOL/τ：給出輪廓加工的外容差和內容差；MATERL/FE給出材料名稱及代號等。4)初始語句和終止語句初始語句也稱程序名稱語句，由“PARTNO”和名稱組成。終止語句表示零件程序的終了，用FINI表示。計算機輔助數(shù)控程序編制共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!$$DEFINEDATUMANDMACHININGSPINDL/2000，CLWFROM/0，0，30GODLTA/-50，0，0PSIS/(PLANE/0，0，1，-2)GO/PAST，L2TLLFT，GORGT/L2GOFWD/C1

GOFWD/L3GOFWD/C2，TANTO，C3GOFWD/C3，TANTO，C4GOFWD/C4GOFWD/L1，PAST，L2GODLTA/0，0，32GOTO/0，0，30SPINDL/OFFCLPRNTNOPOSTFINI計算機輔助數(shù)控程序編制共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!一、圖形交互式自動編程的基本步驟

所謂圖形交互式自動編程系統(tǒng)就是應用計算機圖形交互技術開發(fā)出來的數(shù)控加工程序自動編程系統(tǒng)，使用者利用計算機鍵盤、鼠標等輸入設備以及屏幕顯示設備通過交互操作，建立、編輯零件輪廓的幾何模型，選擇加工工藝策略，生成刀具運動軌跡，利用屏幕動態(tài)模擬顯示數(shù)控加工過程，最后生成數(shù)控加工程序。第三節(jié)圖形交互式自動編程計算機輔助數(shù)控程序編制共29頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!2、加工工藝決策

選擇合理的加工方案以及工藝參數(shù)是準確、高效加工工件的前提條件。加工工藝決策內容包括定義毛坯尺寸、邊界、刀