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1、计算机辅助编程本讲稿第一页，共一百三十页7-1 CAM技术概述技术概述机械制造系统及其组成机械制造系统及其组成计算机辅助制造系统的层次结构计算机辅助制造系统的层次结构机械制造自动化的发展与变化机械制造自动化的发展与变化计算机辅助制造的范畴及应用计算机辅助制造的范畴及应用本讲稿第二页，共一百三十页7-1-1 机械制造系统及其组成机械制造系统及其组成q 机械制造系统的概念机械制造系统的概念机械制造过程可以看作一个有输入、输机械制造过程可以看作一个有输入、输出的出的完整系统完整系统。输入分为原材料输入，能。输入分为原材料输入，能量输入，信息输入；加工过程相当于系统量输入，信息输入；加工过程相当于系统
2、内的处理，交换，传递等；输出物是该系内的处理，交换，传递等；输出物是该系统的产品。统的产品。本讲稿第三页，共一百三十页7-1-1 机械制造系统及其组成机械制造系统及其组成q机械制造系统的组成机械制造系统的组成物流系统信息流系统能量流系统输送设备、加工设输送设备、加工设备、汽液动力设备备、汽液动力设备工件、刀具、夹工件、刀具、夹具、工量具等具、工量具等信息源和信息传递设备信息源和信息传递设备本讲稿第四页，共一百三十页7-1-2 CAM系统的层次结构系统的层次结构根据组成系统的硬件不同，可组成不同层次根据组成系统的硬件不同，可组成不同层次的计算机辅助制造系统。的计算机辅助制造系统。一台计算机一台计
3、算机一台计算机一台计算机+一台或多台数字控制机床：一台或多台数字控制机床：一台或多台数字控制机床：一台或多台数字控制机床：计算机数控系统计算机数控系统计算机数控系统计算机数控系统（CNCCNCComputerized Computerized Numerical ControlNumerical Control)。计算机计算机计算机计算机+物流设备物流设备+多台数字控制加工中心：多台数字控制加工中心：柔性制造单元柔性制造单元柔性制造单元柔性制造单元（FMCFMCFlexible Manufacturing Cell)。本讲稿第五页，共一百三十页7-1-2 CAM系统的层次结构系统的层次结构 物
4、料储运设备物料储运设备+若干若干FMC：柔性制造系统柔性制造系统（FMSFlexible manufacturing system)。CAD系统系统+若干若干FMS+管理系统：管理系统：计算机集成制造系统计算机集成制造系统（CIMSComputer Integrated Manufacturing System)。本讲稿第六页，共一百三十页7-1-3 机械制造自动化的发展过程机械制造自动化的发展过程 20世纪初到世纪初到50年代：年代：流水线，自动线。流水线，自动线。20世纪世纪50年代到年代到80年代：年代：自动线，成组技自动线，成组技术，数控系统。术，数控系统。20世纪世纪80年代到年代到
5、90年代：年代：数控系统，柔性数控系统，柔性制造单元，柔性制造系统。制造单元，柔性制造系统。20世纪世纪90年代到年代到90年代后期：年代后期：柔性制造系柔性制造系统，计算机集成制造系统。统，计算机集成制造系统。目前：目前：计算机集成制造系统，网络与虚拟计算机集成制造系统，网络与虚拟制造系统。制造系统。本讲稿第七页，共一百三十页7-2 数控加工编程数控加工编程数控技术数控技术数控编程概述数控编程概述手工编程手工编程计算机辅助编程计算机辅助编程本讲稿第八页，共一百三十页7-2-1数控技术数控技术l数控机床数控机床l数控基本概念数控基本概念l数控加工技术数控加工技术本讲稿第九页，共一百三十页p 数
6、控机床数控机床世界上第一台数控机床于1952年由美国帕森兹公司(ParsonsCo.)与麻省理上学院(MIT)合作研制成功，开创了世界数控机床发展的先河。当加工对象改变时，一般不需要对机床设备进行调整，只需要更换一个新的控制介质(例如穿孔纸带、穿孔卡、磁带等)就可以自动地加工出新的零件来。因此数控机床对单件、小批量生产产的自动化具有重要意义。7-2-1数控技术数控技术本讲稿第十页，共一百三十页数字控制(NumericalControl)技术，简称数控技术，是用数字化信号对控制对象加以控制的一种自动控制技术。采用数控技术的控制系统可以对数字化控制信息可以进行诸如逻辑运算、数字运算等复杂的信息处理
7、工作，特别是可用软件来改变信息处理的方式或过程。具有许多明显的优点，而被广泛应用于机械运动的轨迹控制和机械系统的开关量控制中，如机床、机器人的控制等。7-2-1数控技术数控技术p数控基本概念数控基本概念本讲稿第十一页，共一百三十页7-2-1 数控技术数控技术q数控加工过程数控加工过程 1 1）要预先根据零件加工图样的要求确定零件加工的工艺）要预先根据零件加工图样的要求确定零件加工的工艺）要预先根据零件加工图样的要求确定零件加工的工艺）要预先根据零件加工图样的要求确定零件加工的工艺过程、工艺参数和走刀运动数据过程、工艺参数和走刀运动数据过程、工艺参数和走刀运动数据过程、工艺参数和走刀运动数据;2
8、 2）编制加工程序）编制加工程序）编制加工程序）编制加工程序;3 3）传输加工程序给数控系统）传输加工程序给数控系统）传输加工程序给数控系统）传输加工程序给数控系统;4 4）加工程序经数控系统处理与计算，发出相应的进给运动）加工程序经数控系统处理与计算，发出相应的进给运动）加工程序经数控系统处理与计算，发出相应的进给运动）加工程序经数控系统处理与计算，发出相应的进给运动指令信号，通过伺服系统使机床按预定的轨迹运动，进行零指令信号，通过伺服系统使机床按预定的轨迹运动，进行零指令信号，通过伺服系统使机床按预定的轨迹运动，进行零指令信号，通过伺服系统使机床按预定的轨迹运动，进行零件的加工。件的加工。
9、件的加工。件的加工。本讲稿第十二页，共一百三十页7-2-2 数控数控编程概述编程概述 数控编程数控编程-就是根据被加工零件的图纸和技术要求、就是根据被加工零件的图纸和技术要求、就是根据被加工零件的图纸和技术要求、就是根据被加工零件的图纸和技术要求、工艺要求等切削加工的必要信息，按数控系统所规定工艺要求等切削加工的必要信息，按数控系统所规定工艺要求等切削加工的必要信息，按数控系统所规定工艺要求等切削加工的必要信息，按数控系统所规定的指令和格式编制成加工程序文件，这个过程称为零的指令和格式编制成加工程序文件，这个过程称为零的指令和格式编制成加工程序文件，这个过程称为零的指令和格式编制成加工程序文件
10、，这个过程称为零件数控加工程序编制，简称数控编程。件数控加工程序编制，简称数控编程。件数控加工程序编制，简称数控编程。件数控加工程序编制，简称数控编程。p基本概念基本概念本讲稿第十三页，共一百三十页7-2-2 数控数控编程概述编程概述q数控编程的内容和步骤数控编程的内容和步骤 1.工艺方案分析：工艺方案分析：工艺方案分析：工艺方案分析：是否适合数控加工是否适合数控加工是否适合数控加工是否适合数控加工,此时应考虑数控机床使用的合理性及经此时应考虑数控机床使用的合理性及经此时应考虑数控机床使用的合理性及经此时应考虑数控机床使用的合理性及经济性，并充分发挥数控机床的功能。济性，并充分发挥数控机床的功
11、能。济性，并充分发挥数控机床的功能。济性，并充分发挥数控机床的功能。2.工序详细设计：工序详细设计：数控加工程序是指在一台数控机床上对某个零件进行连续数控加工程序是指在一台数控机床上对某个零件进行连续数控加工程序是指在一台数控机床上对某个零件进行连续数控加工程序是指在一台数控机床上对某个零件进行连续加工的那些表面的加工工序。工序的详细设计主要包括：工加工的那些表面的加工工序。工序的详细设计主要包括：工加工的那些表面的加工工序。工序的详细设计主要包括：工加工的那些表面的加工工序。工序的详细设计主要包括：工件的定位和夹紧、工步划分、刀具选择、切削用量的确定、件的定位和夹紧、工步划分、刀具选择、切削
12、用量的确定、件的定位和夹紧、工步划分、刀具选择、切削用量的确定、件的定位和夹紧、工步划分、刀具选择、切削用量的确定、走刀路线的合理制定。走刀路线的合理制定。走刀路线的合理制定。走刀路线的合理制定。本讲稿第十四页，共一百三十页7-2-2 数控数控编程概述编程概述 3.运动轨迹的坐标值计算：运动轨迹的坐标值计算：运动轨迹的坐标值计算：运动轨迹的坐标值计算：首先建立工件坐标系，正确选择编程原点，根据走刀路首先建立工件坐标系，正确选择编程原点，根据走刀路首先建立工件坐标系，正确选择编程原点，根据走刀路首先建立工件坐标系，正确选择编程原点，根据走刀路线，计算每次走刀的坐标值。主要步骤为：线，计算每次走刀
13、的坐标值。主要步骤为：线，计算每次走刀的坐标值。主要步骤为：线，计算每次走刀的坐标值。主要步骤为：基点计算基点计算基点计算基点计算 节点计算节点计算节点计算节点计算 辅助计算辅助计算辅助计算辅助计算4.4.加工程序单的编写：加工程序单的编写：加工程序单的编写：加工程序单的编写：按照机床数控系统使用的指令代码及程序格式要求，编写按照机床数控系统使用的指令代码及程序格式要求，编写按照机床数控系统使用的指令代码及程序格式要求，编写按照机床数控系统使用的指令代码及程序格式要求，编写或生成零件加工程序清单，或生成零件加工程序清单，或生成零件加工程序清单，或生成零件加工程序清单，5.程序校核与试切。程序校
14、核与试切。程序校核与试切。程序校核与试切。本讲稿第十五页，共一百三十页7-2-2 数控数控编程概述编程概述一个完整的加工程序通常由程序起始标志程序起始标志、程序号程序号、程程序说明序说明、若干个程序段程序段以及程序结束标志程序结束标志几部分组成。程序段程序段是数控程序最重要的组成部分。它由若干个指令字组成，而指令字又由指令和指令值组成。一个程序段一般控制完成一个动作。p 数控程序的组成数控程序的组成本讲稿第十六页，共一百三十页7-2-2 数控数控编程概述编程概述数数控控程程序序的的组组成成本讲稿第十七页，共一百三十页7-2-2 数控数控编程概述编程概述数控程序中决定机床控制功能的指令包括G、M
15、、S、F、T指令。G指令指令称为准备功能准备功能指令，用来确定机床运动部件以何种方式运动如快速运动、进给运动等；M指令指令称为辅助功能辅助功能指令，用来确定机床的辅助运动，如冷却泵的起停；S、F、T指令指令分别用来指定机床的主轴转速主轴转速、进给速度进给速度和刀具号刀具号；G指令和M指令已经标准化，采用ISO和EIA两种标准。p 数控程序指令集数控程序指令集本讲稿第十八页，共一百三十页7-2-2 数控编程概述数控编程概述p 数控程序指令集数控程序指令集本讲稿第十九页，共一百三十页7-2-2 数控编程概述数控编程概述本讲稿第二十页，共一百三十页7-2-2 数控编程概述数控编程概述ISO和和EIA
16、代码代码本讲稿第二十一页，共一百三十页7-2-2 数控编程概述数控编程概述q数控机床的坐标系定义数控机床的坐标系定义 在在在在ISOISO标准中统一规定采用右手直角笛卡儿坐标系标准中统一规定采用右手直角笛卡儿坐标系标准中统一规定采用右手直角笛卡儿坐标系标准中统一规定采用右手直角笛卡儿坐标系对机床的坐标系进行命名，在这个坐标系下定义刀具位对机床的坐标系进行命名，在这个坐标系下定义刀具位对机床的坐标系进行命名，在这个坐标系下定义刀具位对机床的坐标系进行命名，在这个坐标系下定义刀具位置及其运动的轨迹。置及其运动的轨迹。置及其运动的轨迹。置及其运动的轨迹。本讲稿第二十二页，共一百三十页7-2-2 数控
17、编程概述数控编程概述q数控机床的坐标系定义数控机床的坐标系定义 1.1.确定轴确定轴确定轴确定轴 对于有主轴的机床，如车床、铣床等则以机床主轴轴线方向作为对于有主轴的机床，如车床、铣床等则以机床主轴轴线方向作为对于有主轴的机床，如车床、铣床等则以机床主轴轴线方向作为对于有主轴的机床，如车床、铣床等则以机床主轴轴线方向作为Z Z轴轴轴轴方向方向方向方向,刀具远离工件方向为刀具远离工件方向为刀具远离工件方向为刀具远离工件方向为Z Z轴正方向。轴正方向。轴正方向。轴正方向。本讲稿第二十三页，共一百三十页7-2-2 数控编程概述数控编程概述q数控机床的坐标系定义数控机床的坐标系定义 2.确定轴确定轴
18、对于机床主轴带动工件旋转的机床对于机床主轴带动工件旋转的机床对于机床主轴带动工件旋转的机床对于机床主轴带动工件旋转的机床，如车床、磨床等，则在水平面内选，如车床、磨床等，则在水平面内选，如车床、磨床等，则在水平面内选，如车床、磨床等，则在水平面内选定垂直于工件旋转轴线的方向为轴，且刀具远离主轴轴线方向为轴定垂直于工件旋转轴线的方向为轴，且刀具远离主轴轴线方向为轴定垂直于工件旋转轴线的方向为轴，且刀具远离主轴轴线方向为轴定垂直于工件旋转轴线的方向为轴，且刀具远离主轴轴线方向为轴的正方向。的正方向。的正方向。的正方向。对于机床主轴带动刀具旋转的机床对于机床主轴带动刀具旋转的机床对于机床主轴带动刀具
19、旋转的机床对于机床主轴带动刀具旋转的机床：当当当当主轴是水平主轴是水平主轴是水平主轴是水平的，如卧式铣床、卧式镗床等，则规定人面对的，如卧式铣床、卧式镗床等，则规定人面对的，如卧式铣床、卧式镗床等，则规定人面对的，如卧式铣床、卧式镗床等，则规定人面对 主轴，选定主轴主轴，选定主轴主轴，选定主轴主轴，选定主轴左左左左侧方向为轴正方向；侧方向为轴正方向；侧方向为轴正方向；侧方向为轴正方向；当当当当主轴是竖直主轴是竖直主轴是竖直主轴是竖直时，如立式铣床、立式钻床等，则规定人面对时，如立式铣床、立式钻床等，则规定人面对时，如立式铣床、立式钻床等，则规定人面对时，如立式铣床、立式钻床等，则规定人面对 主
20、轴，选定主轴主轴，选定主轴主轴，选定主轴主轴，选定主轴右右右右侧方向为轴正方向。侧方向为轴正方向。侧方向为轴正方向。侧方向为轴正方向。本讲稿第二十四页，共一百三十页7-2-2 数控编程概述数控编程概述q数控机床的坐标系定义数控机床的坐标系定义 3.3.确定轴确定轴确定轴确定轴轴方向可以根据已选定的、轴方向，按右手直角坐标系来确定。本讲稿第二十五页，共一百三十页通常情况下，机床原点就是机床坐标系的原点，是机床上的一个固定点，由制造商在出厂时设定。在数控系统上准备正式加工之前，首先要使各个坐标轴回归原点。数控车床的原点一般设在主轴前端面的中心位置，根据构建机床坐标系的三项原则，得到机床坐标系。p
21、机床原点机床原点7-2-2 数控编程概述数控编程概述 本讲稿第二十六页，共一百三十页7-2-2 数控编程概述数控编程概述工件坐标系是以工件设计尺寸为依据建立的坐标系。建立工件坐标系的目的主要是为了编程方便。编制数控程序时，以工件上某一点为原点建立坐标系，而编程尺寸按工件坐标系中的尺寸确定。p 工件坐标系工件坐标系本讲稿第二十七页，共一百三十页7-2-2 数控编程概述数控编程概述编制数控程序时，以工件上某一点为原点建立坐标系，而编程尺寸按工件坐标系中的尺寸确定。工件坐标系原点与机床坐标系原点间的距离称为工件原点偏置，该偏置值在加工之前预存到数控系统中，加工时工件原点偏置量自动加到工件坐标系上，使
22、机床实现准确的坐标运动。p 工件坐标系原点工件坐标系原点本讲稿第二十八页，共一百三十页7-2-2 数控编程概述数控编程概述机床原点与工件原点机床原点与工件原点本讲稿第二十九页，共一百三十页l编程员在编写数控加工程序时，为定义工件尺寸，在工件上选择的坐标原点，称为工件原点。l为了编程的方便，可选择图纸上一个合适的位置作为编程原点编程原点，也称为程序原点程序原点。l程序原点程序原点在一个工件上可以有一个或多个，但对于简单的零件，工件原点就是编程原点，这时候编程坐标系就是工件坐标系。l对于复杂的零件，需编写多个程序或子程序，为了编程方便和减少坐标值的计算，编程原点就不一定设在工件原点上，而设在便于编
23、程的位置p 工件原点与编程原点工件原点与编程原点7-2-2 数控编程概述数控编程概述本讲稿第三十页，共一百三十页7-2-2 数控编程概述数控编程概述机床原点机床原点工件原点工件原点编程原点编程原点本讲稿第三十一页，共一百三十页7-2-2 数控编程概述数控编程概述 q切触点与切触点曲线切触点与切触点曲线切触点切触点 在曲面加工过程中，切削过程中刀具与工件曲面的理论接触在曲面加工过程中，切削过程中刀具与工件曲面的理论接触点称为切触点。切触点是变化的。点称为切触点。切触点是变化的。切触点曲线切触点曲线切触点曲线切触点曲线 切触点曲线指刀具在加工过程中由切触点构成的曲线。切触点曲切触点曲线指刀具在加工
24、过程中由切触点构成的曲线。切触点曲线是生成刀具轨迹的基本要素。线是生成刀具轨迹的基本要素。本讲稿第三十二页，共一百三十页坐标系的确定；进刀方式的确定；刀具偏置和补偿。7-2-2 数控编程概述数控编程概述l程序编制中应注意的问题程序编制中应注意的问题本讲稿第三十三页，共一百三十页7-2-2 数控数控编程概述编程概述q数控程序的编制方法数控程序的编制方法 目前用到的数控编程方法：目前用到的数控编程方法：图形交互自动编程图形交互自动编程1 1）手工编程）手工编程）手工编程）手工编程2 2）计算机辅助编程）计算机辅助编程）计算机辅助编程）计算机辅助编程数控语言自动编程数控语言自动编程数控语言自动编程数
25、控语言自动编程CAD/CAM 集成数控编程集成数控编程本讲稿第三十四页，共一百三十页7-2-3 手工编程手工编程q概念概念 指编制零件数控加工程序的各个步骤，即指编制零件数控加工程序的各个步骤，即从零件图纸分析、工艺决策、确定加工路线从零件图纸分析、工艺决策、确定加工路线和工艺参数、计算刀位轨迹坐标数据、编写和工艺参数、计算刀位轨迹坐标数据、编写零件的数控加工程序单直至程序的检验，均零件的数控加工程序单直至程序的检验，均由人工来完成。由人工来完成。本讲稿第三十五页，共一百三十页7-2-3 手工编程手工编程q手工编程的主要步骤手工编程的主要步骤 根据零件图样对零件进行工艺分析，确定加工路线和工根
26、据零件图样对零件进行工艺分析，确定加工路线和工根据零件图样对零件进行工艺分析，确定加工路线和工根据零件图样对零件进行工艺分析，确定加工路线和工艺参数。艺参数。艺参数。艺参数。根据零件的几何形状尺寸计算数控机床运动所需根据零件的几何形状尺寸计算数控机床运动所需根据零件的几何形状尺寸计算数控机床运动所需根据零件的几何形状尺寸计算数控机床运动所需数据。数据。数据。数据。根据计算结果及确定的加工路线，按规定的格式和代码根据计算结果及确定的加工路线，按规定的格式和代码根据计算结果及确定的加工路线，按规定的格式和代码根据计算结果及确定的加工路线，按规定的格式和代码编写零件加工程序单。编写零件加工程序单。编
27、写零件加工程序单。编写零件加工程序单。输入数控系统，对所编程序进行仿真。输入数控系统，对所编程序进行仿真。输入数控系统，对所编程序进行仿真。输入数控系统，对所编程序进行仿真。本讲稿第三十六页，共一百三十页7-2-3 手工编程手工编程q手动编程的特点手动编程的特点 只适于简单零件和简单路径；只适于简单零件和简单路径；只适于简单零件和简单路径；只适于简单零件和简单路径；出错率高；出错率高；效率低，一般编程时间与加工时间之比为效率低，一般编程时间与加工时间之比为30:1；计算精度低。计算精度低。本讲稿第三十七页，共一百三十页7-2-4 计算机辅助编程计算机辅助编程l零件工艺内容多，编程工作量大，容易
28、出错；l零件工艺内容并不很多，但是形状较复杂，手工编程方法几乎无法解决它的数控编程问题。l应用计算机辅助编程方法，解决这两类零件数控编程的问题，产生了计算机辅助数控编程(又称自动编程)。需要一套专门的数控编程软件。l背景背景本讲稿第三十八页，共一百三十页7-2-4 计算机辅助编程计算机辅助编程l数控语言自动编程数控语言自动编程l图形交互自动编程图形交互自动编程lCAD/CAM集成数控编程集成数控编程本讲稿第三十九页，共一百三十页7-2-4 计算机辅助数控编程计算机辅助数控编程q计算机辅助编程方法概述计算机辅助编程方法概述数控语言自动编程数控语言自动编程（2020世纪世纪世纪世纪5050年代，年
29、代，APT）l编程人员利用一种称为数控语言的专用计算机语言，将被加工零件的几何信息及有关工艺过程编写成零件源程序，并将源程序送入自动编程系统，而后计算机对源程序进行处理，自动生成数控程序。l语言自动编程方法采用批处理的方式，编程人员一次性将编程所需的全部信息告知计算机，计算机一次性将这些信息处理完毕，如果信息输入正确，立刻可以获得所需的数控加工程序。本讲稿第四十页，共一百三十页7-2-4 计算机辅助数控编程计算机辅助数控编程q计算机辅助编程方法概述计算机辅助编程方法概述数控语言自动编程数控语言自动编程数控语言自动编程数控语言自动编程存在问题存在问题l零件的设计与加工之间是通过工艺人员对图样解释
30、和工艺规划来传递数据，阻碍了设计与制造的一体化，且容易出错；l数控编程语言缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀位轨迹的验证手段。本讲稿第四十一页，共一百三十页7-2-4 计算机辅助数控编程计算机辅助数控编程q计算机辅助编程方法概述计算机辅助编程方法概述 图形交互编程图形交互编程(20(20世纪世纪世纪世纪7070年代年代年代年代)l图形交互编程是在数控语言自动编程的基础上，增加图形功能实现的。l编程人员可以依据零件图，将与数控加工相关的几何信息输入计算机，然后以人机对话的方式就零件图形的定义、刀具的选择、起刀点的确定、走刀路线的安排以及加工参数的选择等内容，l根据屏幕菜单提示，反复与
31、计算机对话，选择菜单目录或回答计算机提问，直到把该答的问题全部答完，然后由编程系统生成数控程序。本讲稿第四十二页，共一百三十页7-2-4 计算机辅助数控编程计算机辅助数控编程q计算机辅助编程方法概述计算机辅助编程方法概述CAD/CAM集成编程技术集成编程技术l起源于20世纪70年代，发展在80年代。l在90年代中期以后向集成化(Integration)、智能化(Intelligence)、网络化(Network)、并行化(Concurrent)和虚拟化(virtual)方向发展。本讲稿第四十三页，共一百三十页7-2-4-1 数控语言自动编程数控语言自动编程q数控语言自动编程（数控语言自动编程（
32、50年代）年代）用专用语言（如用专用语言（如APT APT 语言）和符号来描述零语言）和符号来描述零语言）和符号来描述零语言）和符号来描述零件图样上的几何形状和刀具相对零件运动的轨件图样上的几何形状和刀具相对零件运动的轨件图样上的几何形状和刀具相对零件运动的轨件图样上的几何形状和刀具相对零件运动的轨迹、顺序和其它工艺参数，该程序称为源程序。迹、顺序和其它工艺参数，该程序称为源程序。迹、顺序和其它工艺参数，该程序称为源程序。迹、顺序和其它工艺参数，该程序称为源程序。源程序输入计算机后，经预先编好放入计算机源程序输入计算机后，经预先编好放入计算机源程序输入计算机后，经预先编好放入计算机源程序输入计
33、算机后，经预先编好放入计算机的编译程序的编译程序的编译程序的编译程序数控程序系统进行两次处理：数控程序系统进行两次处理：数控程序系统进行两次处理：数控程序系统进行两次处理：生成刀位文件生成刀位文件生成刀位文件生成刀位文件；生成生成生成生成NC指令文件指令文件。本讲稿第四十四页，共一百三十页7-2-4-1 数控语言自动编程数控语言自动编程v自动编程语言的发展自动编程语言的发展目前国际上存在的自动编程语言已超过目前国际上存在的自动编程语言已超过100100种。种。但应用最广的是美国的但应用最广的是美国的APT(Automatically Automatically Programmed Tools
34、Programmed Tools)。19551955年推出年推出年推出年推出APTAPTI I，19701970年推出多维语言年推出多维语言年推出多维语言年推出多维语言APTAPTIV，1985年年ISO 公布了以公布了以APTAPT为基础的数控为基础的数控为基础的数控为基础的数控机床自动编程语言标准。机床自动编程语言标准。机床自动编程语言标准。机床自动编程语言标准。本讲稿第四十五页，共一百三十页7-2-4-1 数控语言自动编程数控语言自动编程语言自动编程的一般原理语言编程系统的信息处理过程自动编程语言数控自动语言编程举例本讲稿第四十六页，共一百三十页7-2-4-1 数控语言自动编程数控语言自
35、动编程v语言自动编程的一般原理语言自动编程的一般原理 语言自动编程过程语言自动编程过程语言自动编程过程语言自动编程过程分为分为分为分为源程序编制源程序编制源程序编制源程序编制和和和和目标程序目标程序编制编制两个阶段。两个阶段。两个阶段。两个阶段。用用专用的数控语言专用的数控语言（如（如APT、FAPT、EAPT）和符）和符号来描述零件图纸上的几何形状及刀具相对零件运号来描述零件图纸上的几何形状及刀具相对零件运动的轨迹、顺序和其它工艺参数的程序。动的轨迹、顺序和其它工艺参数的程序。源程序编制源程序编制本讲稿第四十七页，共一百三十页7-2-4-1 数控语言自动编程数控语言自动编程语言自动编程过程语
36、言自动编程过程本讲稿第四十八页，共一百三十页APTAPT程序完成以后，需经特殊处理后才能生成数控机床程序完成以后，需经特殊处理后才能生成数控机床程序完成以后，需经特殊处理后才能生成数控机床程序完成以后，需经特殊处理后才能生成数控机床加工程序（目标程序）。加工程序（目标程序）。加工程序（目标程序）。加工程序（目标程序）。数控程序系统数控程序系统数控程序系统数控程序系统就是为完成此过程就是为完成此过程就是为完成此过程就是为完成此过程而编制的软件。该系统的工作分为而编制的软件。该系统的工作分为而编制的软件。该系统的工作分为而编制的软件。该系统的工作分为两个步骤两个步骤两个步骤两个步骤：主信息处理：主
37、信息处理：vv输入翻译阶段输入翻译阶段输入翻译阶段输入翻译阶段对源程序逐字逐句阅读、检查、处理（翻对源程序逐字逐句阅读、检查、处理（翻对源程序逐字逐句阅读、检查、处理（翻对源程序逐字逐句阅读、检查、处理（翻译）；译）；译）；译）；vv轨迹计算阶段轨迹计算阶段轨迹计算阶段轨迹计算阶段计算所有的刀具中心轨迹参数，包括基计算所有的刀具中心轨迹参数，包括基计算所有的刀具中心轨迹参数，包括基计算所有的刀具中心轨迹参数，包括基点、节点、刀具偏置量等；点、节点、刀具偏置量等；点、节点、刀具偏置量等；点、节点、刀具偏置量等；具有通用性。具有通用性。具有通用性。具有通用性。后置处理阶段后置处理阶段按照刀具轨迹计
38、算刀具增量，脉冲当量转换，按照刀具轨迹计算刀具增量，脉冲当量转换，按照刀具轨迹计算刀具增量，脉冲当量转换，按照刀具轨迹计算刀具增量，脉冲当量转换，NCNC程序的编写。程序的编写。程序的编写。程序的编写。不具有通用性。不具有通用性。不具有通用性。不具有通用性。目标程序编制目标程序编制语言自动编程的一般原理语言自动编程的一般原理本讲稿第四十九页，共一百三十页自动编程语言自动编程语言APTAPT(AutomaticallyProgrammedTool)系统已是一种功能非常丰富、通用性非常强的系统，在全世界范围得到广泛应用，许多系统都是在它的基础上发展起来的。7-2-4-1 数控语言自动编程数控语言自
39、动编程本讲稿第五十页，共一百三十页自动编程语言自动编程语言APT7-2-4-1 数控语言自动编程数控语言自动编程lAPT语言是一套规定好的基本符号、字母数字及由它们来描述零件加工的语法、词法规则。l这些符号及规则描述零件形状，尺寸大小，几何元素间的相互关系及走刀路线，工艺参数等。l用APT语言编写出的零件加工程序称作零件加工源程序。本讲稿第五十一页，共一百三十页7-2-4-1 数控语言自动编程数控语言自动编程vAPT语言的特点语言的特点 APT语言处理能力强，语言处理能力强，可以进行点位直线、两可以进行点位直线、两可以进行点位直线、两可以进行点位直线、两坐标曲线、直至五坐标曲面的处理；坐标曲线
40、、直至五坐标曲面的处理；坐标曲线、直至五坐标曲面的处理；坐标曲线、直至五坐标曲面的处理；语言基本是英语自然单词，语言基本是英语自然单词，易学、易懂；易学、易懂；易学、易懂；易学、易懂；APTAPT语言有自检功能，可靠性强；语言有自检功能，可靠性强；具有很大的灵活性，具有很大的灵活性，具有很大的灵活性，具有很大的灵活性，针对不同机床，积累了上针对不同机床，积累了上千种后置处理程序；千种后置处理程序；数据处理费用低，制备时间短。数据处理费用低，制备时间短。本讲稿第五十二页，共一百三十页7-2-4-1 数控语言自动编程数控语言自动编程vAPT语言的组成语言的组成基本符号基本符号词汇词汇语句语句本讲稿
41、第五十三页，共一百三十页7-2-4-1 数控语言自动编程数控语言自动编程l“,”：分隔符，用于分隔语句内的词汇、标识符和数据。如：分隔符，用于分隔语句内的词汇、标识符和数据。如：C1=CIRCLE/0,0,25；l“/”：主辅部分隔符；除号。如：主辅部分隔符；除号。如：GOFWD/C1；A=B/D；l“*”、“*”、“+”、“-”、“=”、“.”：各种运算符：各种运算符l“$”：续行符，表示语句未结束，延续到下一行。：续行符，表示语句未结束，延续到下一行。l“;”：语句结束符号：语句结束符号。l“”：用于给出子曲线的起点号和终点号，或用于复合法句及下标：用于给出子曲线的起点号和终点号，或用于复
42、合法句及下标变量中。变量中。l“()”：算术自变量及几何图形语句中的嵌套定义部分。：算术自变量及几何图形语句中的嵌套定义部分。l“：”用于分隔语句及其标号。用于分隔语句及其标号。lAPT语言基本符号本讲稿第五十四页，共一百三十页7-2-4-1 数控语言自动编程数控语言自动编程APT语言词汇词汇APTAPT共有六类词汇，每一个单词由共有六类词汇，每一个单词由共有六类词汇，每一个单词由共有六类词汇，每一个单词由6 6个以下字母组成，个以下字母组成，编程人员不得把它们当作其他符号使用编程人员不得把它们当作其他符号使用：几何元素词汇：几何元素词汇：几何元素词汇：几何元素词汇：point,line,pl
43、ane point,line,plane 等；等；几何关系与位置状况：几何关系与位置状况：parlel,tanto 等；等；等；等；函数类词汇：函数类词汇：sinf,expf,sqrtf sinf,expf,sqrtf 等；等；等；等；加工工艺词汇：加工工艺词汇：bore,cham,roughbore,cham,rough等；等；等；等；刀具名称词汇：刀具名称词汇：turntl,miltl,dritl turntl,miltl,dritl 等；等；等；等；与刀具运动有关的词汇：与刀具运动有关的词汇：gofwd,godlta,tllft gofwd,godlta,tllft 等。等。等。等。本讲
44、稿第五十五页，共一百三十页7-2-4-1 数控语言自动编程数控语言自动编程APT语言语句l语句语句是数控编程语言中具有独立意义的基本单位。它由词汇、数值、标识符号等按一定语法规则组成。按语句在程序中的作用来分4类：1.几何图形语句2.刀具运动语句3.工艺数据语句4.初始语句和终止语句（说明语句）本讲稿第五十六页，共一百三十页7-2-4-1 数控语言自动编程数控语言自动编程APT语言语句(1)几何图形语句几何图形语句l几何定义语句用来说明零件轮廓的几何形状、进刀点位置和进刀几何定义语句用来说明零件轮廓的几何形状、进刀点位置和进刀方向等，为后面描述走刀路线作准备。方向等，为后面描述走刀路线作准备。
45、l它的一般表达形式是：它的一般表达形式是：(几何元素标识符几何元素标识符)(几何元素类型字几何元素类型字)(几何元素定义方几何元素定义方式式)。C1CIRCLE10，6，12 标识符标识符就是所定义的几何元素的名称，由编程人员自己确定，由1-6个字母和数字组成，规定用字母开头，不允许使用APT词汇作标识符.本讲稿第五十七页，共一百三十页7-2-4-1 数控语言自动编程数控语言自动编程(1)几何图形语句点的定义几何图形语句点的定义 1.由给定坐标值定义点由给定坐标值定义点 其格式为:标识符=POINT/x，y，z;如已知坐标值，可以写成如下的形式：P=POINT/10，20，15;2.由两直线的
46、交点定义点由两直线的交点定义点其格式为：标识符=POINT/INTOF，line1，line2;l其中INTOF表示相交，line1，line2为事先已定义过的两条直线。lPOINT/INTOF，L1，L2;本讲稿第五十八页，共一百三十页(1)几何图形语句几何图形语句点的定义3.由直线和圆的交点定义点由直线和圆的交点定义点P1=POINT/XSMALL，INTOF，L1，C1；P3=POINT/YSMALL，INTOF，L2，C1；或P4=POINT/YLARGE，INTOF，L2，C1；P2=POINT/XLARGE，INTOF，L1，C1；其中取交点中X与Y坐标值中的大值还是小值，由编程人
47、员根据图形任选其中一项。APT语言语句7-2-4-1 数控语言自动编程数控语言自动编程本讲稿第五十九页，共一百三十页(1)几何图形语句几何图形语句点的定义 4.由圆和圆的交点定义点由圆和圆的交点定义点P2=POINT/YSMALL,INTOF,C1,C2P4=POINT/XLARGE,INTOF,C3,C4APT语言语句7-2-4-1 数控语言自动编程数控语言自动编程本讲稿第六十页，共一百三十页7-2-4-1 数控语言自动编程数控语言自动编程(1)几何图形语句几何图形语句直线的定义1.通过两点的直线L=LINE/P1，P2；或L=LINE/x1，y1，x2，y2；2.过一点P与圆相切的直线L1
48、=LINE/P，LEFT，TANTO，C；L2=LINE/P，RIGHT，TANTO，C；其中LEFT，RIGHT表示左、右，以点P与圆心联线方向为基准，TANTO表示相切。APT语言语句语言语句P P本讲稿第六十一页，共一百三十页(1)几何图形语句几何图形语句直线的定义3.与两圆相切的直线L1=LINE/RIGHT，TANTO，C1，RIGHT，TANTO，C2；L2=LINE/RIGHT，TANTO，C1，LEFT，TANTO，C2；左右相切是以第一个圆的圆心向第二个圆的圆心作连线的方向为基准。7-2-4-1 数控语言自动编程数控语言自动编程APT语言语句语言语句本讲稿第六十二页，共一百三
49、十页7-2-4-1 数控语言自动编程数控语言自动编程 直线定义：直线定义：L3=LINE/P1,PARLEL,L4L4=LINE/P2,PERPTO,L3APT语言语句语言语句本讲稿第六十三页，共一百三十页7-2-4-1 数控语言自动编程数控语言自动编程 直线定义：直线定义：L1=LINE/P1,ATANGL,45L2=LINE/P2,ATANGL,45,YAXISL3=LINE/PARLEL,L0,XLARGE,1L4=LINE/PARLEL,L0,XSMALL,2APT语言语句语言语句本讲稿第六十四页，共一百三十页(1)几何图形语句几何图形语句圆的定义1.用半径和圆心定义圆C1=CIRCL
50、E/x，y，r；其中，x，y为圆心坐标，r为圆的半径。C1=CIRCLE/2,3,1 C1=CIRCLE/2,3,1 或或或或 C2=CIRCLE/CENTER,P1,RADIUS,1.5C2=CIRCLE/CENTER,P1,RADIUS,1.52.用已知三点定义圆C1=CIRCLE/P1，P2，P3；APT语言语句语言语句7-2-4-1 数控语言自动编程数控语言自动编程本讲稿第六十五页，共一百三十页(1)几何图形语句几何图形语句圆的定义3.用圆心和切线定义圆C1=CIRCLE/PC，TANTO，L；其中PC为已知圆心，L为已定义之直线。4.与两圆相切的圆C3=CIRCLE/YSMALL,T