计算机辅助工艺过程设计模板.doc

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1、第6章 CAM技术(来自10.11.81.186lemann发表了这篇文章，共39002字，前后有993人读过)摘自 第6章 CAM技术 6.1概述 6.1.1 CAM 和数控编程 CAM （Computer Aided Manufacturing-计算机辅助制造）是CAD/CAM及CIMS关键组成部分。从广义上讲包含：计算机辅助生产计划、计算机辅助工艺过程设计、计算机数控编程、计算机控制加工过程设计、等内容。本章叙述相关数控编程内容。 使用数控机床加工时，必需编制零件加工程序。理想加工程序不仅应确保加工出符合设计要求合格零件，同时应能使数控机床功效得到合理应用和充足发挥，且能安全可靠和高效地

2、工作。 编制程序前，程序编制者需了解所用数控机床规格、性能，CNC系统所含有功效及编程指令格式等。编制程序时，需先对零件图纸要求技术特征、零件几何开头尺寸及工艺要求进行分析，确定加工方法、加工路线和工艺参数，再进行数值计算取得刀位数据。然后钭工件尺寸、刀具运动中心轨道、位移量、切削能数（主轴转速、刀具进给量、切削深度等）和辅助功效（主轴正、反转，冷却液开、关等），按数控机床采取指令代码及程序格式，编制出工件数控加工程序。程序编制好以后，大全部需要控制介质，常见控制介质为穿孔纸带，还有磁盘，磁泡存放器等。经过控制介质将零件加工程序送入控制系统，或由面板经过人机对话将零件加工程序送入CNC控制系统

3、，不仅免去了制备控制介质繁琐工作，而且提升了程序信息传输速度及可靠性。 6.1.2数控编程内容和步骤 数控编程关键内容包含：分析零件图纸，进行工艺处理，确定工艺过程；数学处理，计算刀具中心运动轨迹，取得刀位数据；编制零件加工程序；制备控制介质；校核程序及首件试切。数控编程通常分为以下多个步骤（见图6-1）： 1. 分析零件图样，进行工艺处理地 编程人员首先需对零件图纸及技术要求具体分析，明确加工内容及要求。然后，需确定加工方案、加工工艺过程、加工路线、设计工夹具、选择刀具以主合理切削用量等。工艺处理包含问题很多，数控编程人员要注意以下几点： （1）确定加工方案 依据零件几何形状特点及技术要求，

4、选择加工设备。此时应考虑数控机床使用合理性及经济性，并充足发挥数控机床功效。 （2）正确地确定零件装夹方法及选择夹具 在数控加工中，应尤其注意降低辅助时间，使用夹具要加紧零件定位和夹紧过程，夹具结构大多比较简单。使用组合夹含有很大优越性，生产准备周期短，标 准件能够反复 使用，经济效果好。另外，夹具本身应该便于在机床上安装，便于协调零件和机床坐标系尺寸关系。 (3)合理地选择走刀路线 应依据下面要求选择走刀路线：1）确保零件加工精度及表面粗糙度；2）取最好路线，即尽可能缩短走刀路线，养活空行程，提升生产率，并确保安全可靠；3）有利于数值计算，降低程序段和编程 工作量。下面举例加以说明。 在精镗

5、孔时，孔位置精度要求较高，安排走刀路线时，必需避免将坐标轴反向间隙误差带入，直接影响孔位置精度。 切削轮廓零件时，刀具应沿工件切向切入切出，避免径向切入切出，假如刀具径向切入，当切入后转向轮廓加工时要改变运动方向，此时切削力大小和方向也将改变而且在工件表面有停留时间，工艺系统将产生弹性变形，在工作表面产生刀痕。图6-2a，而切向切入和切出将得到良好表面粗糙讳莫如深，图6-2b。切削内、外圆时也应根据切向方向切入切出标准安排走刀路线。 加工空间曲面时，走刀路线假如选择正确，可极大地提升生产率。比如：加工半椭圆柱面，如沿母线切削，见图6-3a，即每次走直线，刀位点计算简单，程序段少。而没 直于轴线

6、方向，见6-3b ，切削为一组椭圆，数控机床通常只含有直线和圆弧插补功效，所以椭圆需用小直线段迫近，刀位点计算复杂，且程序段多。 （4）正确选择对刀点 数控编程时，正确地选择对刀点是很关键。对刀点就是在数控加工时，刀具相对工件运动起点，其选择也是从这一点开始实施，对刀点 称为程序原点。编程时，应首先选择对刀点，其选择标准以下：1）选择对刀位置（即程序起点）应使骗程简单；2）对刀点在机床上轻易找正，方便加工；3）加工过程便于检验；4）引发加工误差小。 对刀点能够设在加工零件上或夹具上或机床上，但必需和零件定位基准有确定关系。为了提升零件加工精度，对刀点应尽可能选在零件设计基准或工艺基准上。对于以

7、孔定位零件。能够取孔中心作为对刀点。对鼠点不仅仅是程序起点，而且往往又是程序终点。所以在生产中，要考虑对刀反复精度。对鼠时，应使对鼠点和鼠位点重合。所谓鼠位点，是指刀具定位基准点。对立铣刀来说是球头刀球心；对于车鼠是刀尖；对于钻头是钻尖；为了提升对刀精度可采取千分表或对鼠仪进行找正对刀。 在工艺处理中心须正确确定切削深度和宽度、主轴转速、进给速度等。切削参数具体数值应依据数控机床使用说明书、切削原理中要求方法并结合实践经验加以确定。 （5） 合理选择刀具 数控编程时还需合理正确选择刀具。依据工件材料性能、机床加工能力、数控加工工序类型、切削参数和其它和加工相关原因来选择刀具。对刀具总要求是：安

8、装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好等。 2. 数学处理 依据零件几何形状，确定走刀路线及数控系统功效，计算出刀具运动轨迹，得到刀位数据。数控系统通常全部含有直线和圆弧插补功效。对于由直线、圆弧组成较简单平面零件，只需计算出零件轮廓相领几何元素交点或切点坐标值，得出各几何元素起点、终点、圆弧圆心坐标值。假如数控系统无刀补功效，还庆计算鼠具运动中心轨迹。对于复杂零件计算复杂，比如，对非圆曲线（如渐开线、阿基米德螺旋线等），需要用直线段或圆弧段迫近在满足中工精度情况下，计算出曲线各节点坐标值，对于自由曲线、自由曲面，组合曲面计算更为复杂，其算法参见本书腾章节，通常需用计算杨计算，不然难以完成。 数

9、控编程中误差处理亦是一关键问题，数控编程误差由三部分组面成： （1）迫近误差似方法迫近零件轮廓时产生误差，又称呈次迫近误差，它出现在用直线段或圆弧段直接迫近轮廓情况及由样条函数拟合曲线耐 ，此时亦称拟合误差。因所拟合误差往往难以确定。 （2）插补误差用样条函数拟合零件轮廓后， 进行加工时，必需用直线或圆弧段作二次迫近，此时产生误差亦称插补误差。其误差依据零件加工精度要求确定。 （3）圆整误差编程中数据处理、脉冲当量转换、小数圆整时产生误差对空虚误差处理要注意不然会产生较大累积意误差，从而造成编程误差增大，应采取合理圆整化方法。 3. 编写零件加工程序在完成上述工艺处理及数值计算后即可编写零件加

10、工程序，根据要求程序格式编程指令，逐段写出零件加呀程序。 4 制备控制介质及输入程序过去大多数控机床程序输入是经过穿孔纸带控制介质实现。现在也可通控制面板可直接通迅方法将程序输送到数控系统中。 5程序检验及首件试切 准备好程序和纸带必需校验和试切削，才能正式加工。通常说来，纸带首先经过穿孔机穿复校功效，检验穿孔是否有误。然后，将穿孔纸带上信息输入到数控系统中进行空走刀检验。有数控机床上，过去试验方法以笔替换刀具，坐标纸替换工件进行空运转画图，检验机床运动轨迹和动作正确性。现在在含有图形显示器幕数控机床上，用显示走刀轨迹或模拟刀具和工件切削过程方法进行检验更为便。对于复杂空间零件，则需使用石蜡、

11、木件进行试切。首件试切不仅可查出程序是否有错误，还可知道加工精度是否符合要求。当发觉错误时，或修改程序单或采取尺寸赔偿等方法。近代，伴随计算机科学不停发展发展，可采取优异数控加工仿真系统，对数控序进行检验。 6.1.3数控编程标准和代码 为了数控机床设计、制造、维护、使用和推广方便，经过多年不停实践和发展，在数控编程中所使输入代码、坐标位移指令、坐标系统命名、加工指令、辅助指令、主运动和进给速度指令、刀具指令及程序格式等全部已制订了一系列标准。不过，各生产厂家使用代码、指令等不完全相同，编程时必需遵照使用具体机床编程手册中要求。下面对数控加工中使用相关标准及代码加以介绍。 1.穿孔纸带及代码

12、穿孔纸带是数控机床上应用较广输入介质。在纸带上利用穿孔方法统计着零件加工程序指令。国际上及中国广泛使用8单位穿孔纸带。穿孔纸带编码国际上采取ISO或EIA标准，两种代码纸带规格根据EIA RS-227标准制订。中国JB3050-82和其等效，标准穿孔带规格见图6-4，ISO及EIA代码见表6-1。 由代码表及纸带规格可知，纸带每行（排）共有九列孔，其中一列小孔称为中导孔或同时孔，用来产生读带同时控制信息。其它八列大孔组合来表示数字、字母或符号。有孔表示二进制1无孔表示为0。在ISO标准中，代码由七位二进制数和一位偶校验位组成。每个代码其也个数之和必需为偶数，即为偶校验，当某个代码孔数为奇数时，

13、就在该代码行第八列上穿一孔，使其总数为偶数。EIA标准中，全部代码孔数必需为奇数，第五列孔用来补奇。数控机床输入系统中有专门奇偶校验电路。当输入代码一旦违反ISO或EIA标准要求奇、偶数时，控制系统即会发犯错信息，并命令停机。 ISO标准代码为七位编码，而EIA为六位编码(不包含奇偶校验位)，所以ISO代码数比EIA我一倍。ISO代码规律性强，数字代码第五、六列有孔，字 第七列全部有孔，符号第七列或第六列全部有孔。这些规律对读带及数控系统设计全部带来方便。 2.数控机床坐标系命名 为了确保数控机床正确运动，避免工作不一致性，简化编程和便于培训编程人员，统一要求了数控顶床坐标轴代码及其运动正、负

14、方向。依据ISO标准及中国JB3051-82标准，数控机床坐标轴命名要求以下：机床直线运动采取为笛卡尔直角坐标系，其坐标命名为X、Y、Z、，使用右手定律判定方向，图6-5所表示。右手大拇指、食指和中指相互垂直时，则拇指方向为X坐标轴正方向，食指为Y示轴正言向，中指为Z坐标轴正方向。以X、Y、Z坐标轴线或以和X、Y、Z会标轴平行坐标轴线为中中旋转运动，分别称为A、B、C。A、B、C正方向按右手螺旋定律确定。见图6-7，即当右手握紧螺丝时，拇指指向+X、+T、+Z轴正向时，则其它四指方向分别为+A、+B、+C轴旋转方向。 Z坐标运动 传输切削力主轴要求为Z坐标轴。对于铣床、镗床和攻丝机床来说，转动

15、刀具轴称为主轴。而车床、靡床等则以转动工件称为主轴。假如，机床上有多个主轴，则选其中一个和工件装夹基面垂直轴为主轴。当机床没有主轴时，则选垂直于工件装卡系。 X坐标运动 X坐标是水平，它平行于工件装卡面。在工件旋转机床(如车床、磨床等)，取平行于横向滑座方向(工件径向)为X坐标。所以安装在横刀架(横进给台上刀具离开工件旋转轴方向为X正方向上。对于刀具旋转机麻烦(比如铣床、镗床)当Z轴为水平时，沿刀具主轴向工件方向看，向右方向为X轴正方向。 Y坐标轴运动 Y坐标轴垂直于X及Z坐标。按右手直角笛卡尔坐标系统判定其正方向。以上全部是取增大工件和刀具远离工件方向为正方向。比如钻、镗加工，切入工件方向为

16、Z坐标负方向。 为了编程方便，不管数控机床具体结构是工件固定不动刀具移动，还是刀具固定不动工件移动，确定坐标系时，一律根据刀具相对于工件运动情况。当实际 刀具固定不动工件称动时，工件(相对于刀具)运动直角坐标对应为X、Y、Z。但因为二者是相对运动，尽管实际上是工件运动，仍以刀具相对运动X、Y、Z进行编程，结果是一样。 除了X、Y、Z关键方向直线运动外，还有其它和之平行上线运动，可分别命名为U、V、W坐标轴，称为第二坐标系。假如再有，可用P、Q、R表示。假如在旋转运动A、B、C之外，还有其它旋转运动，则可用D、E、F表示。 3.绝对坐标和增量坐标 运动轨迹坐标点以固定坐标原点计量，称作绝对坐标。

17、例图6-8所表示，A、B点坐标皆以固定点。坐标原点计量，其坐标值为：XA=30，YA=40，XB=90，YB=95。运动轨迹终点坐标值，以其起点计量坐标称作增量坐标系(或相对坐相系)。常见代码表中第二坐标系U、V、W分别和X、Y、Z平行且同向。图6-8B中B点是以起点A为原点建立U、V坐标来计量，终点B增量坐标为：UB=60，VB=55。 6.1.4 数控编程指令代码 在数控编程中，使用G指令代码，M指令代码及F、S、T指令指令描述加工工艺过程和数控系统运动特征。数控机床启停、冷却液开关等辅助功效和给出进给速度、主轴转速等。国际上广泛采取ISO-1056-1975E标准，国家机械工业部制要了和

18、标准等效GB3208-83标准用于数控编程中。其代码见表6-2及表6-3。 准备功效指令亦叫G 指令。它是由字母G 和其后2位数字组成，从G00到G99(见表6-2)。该指令关键是命令数控机床进行何种运动，为控制系统插补运算作好准备。所以通常它们全部在程序段中坐标数字指令前面。常见G指令有： (1)G01-直线插补指令 使机床进行两坐标(或三坐标)联动运动，在各个平面内切削出任意余率直线。 (2)G02、G03-圆弧插补指令 G02为顺时针圆弧插补指令，G03为逆时针圆站指令。圆弧顺、逆方向可按图6-9中给出方向进行判定。即沿圆弧所在平面(YZ平面)另一坐标负方向(即-Y)看去，顺时针方向为G

19、02，逆进针方向为G02，逆时针方向为G03。使用圆弧插补指令之前必需应用平面选择指令，指定圆弧插补平面。 (3)G00-快速点定位指令 它命令刀具以点位控制方法从刀具所在点快速移动到下一个目标位置。它只是快速定位，而无运动轨迹要求。 (4)G17、G18、G19-坐标平面选择指令 G17指定零件进行XY平面上加工，G18、G19分别为YZ、ZX平面上加工。这些指令在进行圆弧插补，刀具赔偿时必需使用。 表6-3 辅助功效M代码 (5)G40、G41、G42-刀具半径赔偿指令 数控装置大全部含有刀具半径赔偿功效，为编程提供了方便。当铣削零件轮廓时，不需计算刀具中心运动轨迹。而只需按零件轮廓编程，

20、使用刀具半径赔偿指令，并在控制面板上使用刀具拨码盘或键盘人工输入刀具半径，数控装置便以自动地计算出刀具中心轨迹，并按刀具中心轨迹运动。当刀具磨损或刀具重磨后，刀具半径变小，只需手工输入改变后刀具半径，而不修改已编好序或纸带。在用同一把刀具进行粗、精加工时，设精加工余量为 ，则粗加工赔偿量为 ，而精加工赔偿量改为r即可。 G41和G42分别辊为左(右)偏刀具裣指令，即沿刀具前进方向看(假设工件不动)，刀具在零件左(右)侧时刀具半径赔偿。 F40为刀具半径赔偿撤消指令。使用该指令后使G41、G42指令无效。 (6)G90、G91-绝对坐标尺雨及增量坐标尺寸编程指令 G90表示程序输入坐标值按绝对坐

21、标值取；G91表示程序段坐标值按增量坐标值取。 辅助功效指令亦称M它是由字母M和其后两位灵敏字组成，从M00到M99共100种，见表6-3。这些指令和数控系统插补运算无关，关键是为了数控加工、机床操作而设定工艺性指令及辅助功效，是数控编程必不可少，常见辅助功效指令以下： (1) M00-程序集止 完成该程序段其它功效后，主轴、进给、冷却液送进全部停止。此时可实施某一手动操作，如工件调头、手动变速等，假如再重新按下控制而板上循环开启按钮，继续实施下一程序段。 (2) M01-任选停止 该指令和M00相类似。所不一样是，必需在操作面板上予先揿下任选停止按钮，才能使程序停止，不然M01将不起作用。当

22、零件加工时间较长，或在加工过程中需要停机检验、测量关键部位和交换班等情况时，使用该指令很方便。 (3) M02-程序结束 当全部程序结束时使用该指令，它使主轴、进给、冷却液送进停止，并使机床复位。 (4) M03、M04、M05-主轴顺时针旋转(正转)、主轴逆时针旋转（反转）及主轴停指令。 （5）M06-换刀指令 用于含有刀库工中心数控机庆换刀功效。 （6）M08-冷却液开。 （7）M09-冷却液关。 （8）M30-程序结束并倒带 除了含有M02功效外，该指令还使纸带倒回至起始位置。 （9）M98-子程序调用指令。 （10）M99-子程序返回到主程序指令。 6.1.5数控加工程序结构和格式 1

23、.程序结构 数控加工程序是由程序号、程序段及对应符号组成。图6-10所表示零件加工程序以下： 0600 NI G92 XO YO NI ； N2 S300 M03； N3 G90 G00 X-5.5 Y-6； N4 Z-1.2 M08； N5 G41 G01 X-5.5 Y-5. D03F2.4； N6 Y0； N7 G02 X -2.Y3.5 R3.5； N8 G01 X 2. Y3.5； N9 G02 X 2. Y-3.5 R3.5； N10 G01 X -2. Y-3.5； N11 G02 X -5.5 Y0R3.5； N12 G01 X -5.5 Y5.； N13 G40 G00 X

24、-5.5 Y6. M09； N14 Z1.M05； N15 X0 Y0； N16 M30； 由该例可看出，程序开头写有程序号：0600（程序名）方便于和其它程序加以区分。它由程序号地址码（0）及程序编号（600）组成。不一样数控系统，程序号地址码是有差异。FANUC 6M为0；SMK 8M系统则用%等。该程序由十六个程序段组成。程序结束定M30，是程序终了指令。 2.程序段格式 程序段格式关键有字地址可变程序段格式、分隔符固定次序程序段格式等。 （1）字地址可变程序段格式 现在中国外广泛采取字地址可变程序段格式。所谓可变程序段即程序段长度是可变是，推荐使用JB3832-85数控机床轮廓和点位加

25、工可变程序段格式标准。 字地址每个程序段由若干个字组成。每个字由英文字母开头，其后紧跟数字（有数字前面有符号）组成，它代表数控系统中一个具体指令。字母代表字地址，比如，N为程序段地址码，用于指令程序段号；G为指令动作方法准备机能地址；X、Y、Z为坐标轴地址，其后面数字表示该坐标移动距离；分号；为程序段落结束符号。字地址可变程序段通常格式为：程序段落序号字字字程序段结束符号。例：N3 G90 G00 X-5.5Y-6.0该例中，程序段是由五个字组成。字N3为程序段次序号，程序段次序号，G90表示绝对坐标编程，G00表示快速移动点定位，X-5.5及Y-6.表示X及Y 坐标移动方向及距离，程序段结束

26、必需写有程序段结束符号。该程序格式每段程序所包含字个数可不一样，依据需要而定，使用方便；信息次序稍有出入，数控装置亦能读取；程序段内包含信息一目了然，程序便于修改及校验。 （2）分隔符固定次序格式 该程序格式是用分隔将字分开，每个字次序及代表功效是固定不变。比如中国线切割数控系统广泛采取3B（或4B）指令，通常表示为：BXBY-BJGZ B为分隔符，每个字代表功效是固定，其意义以下： B X B Y B J G Z 分隔符号 X坐标值 分隔符号 Y坐标值 分隔符号 计数长度 计数方向 加工指令 加工直线时，X、Y为设计、发明带来方便。它不需地址判别电路数控装置比较简单，价格较为直线面终点增量坐

27、标值；加工圆弧时，为圆弧段起点增量坐标值。 分隔符固定次序格式为数控装置电路廉价。但程序段中所包含信息不易立即羊断，指令次序绝对不许可改变等缺点，现较少便用。 6.1.6数控编程方法及其发展 数控程序编制主法有两种，手工编程有自动编程。 1. 手工编程方法 从分析零件图纸、制订工艺规程、地算刀具运动轨迹、编写零件加工程序单、制备控制介质直到程序校核，整个过程全部是由人完成这种编程方法称作手工编程。 对于几何形状不太复杂较简单零件，计算较简单，加工程序不多，穿孔纸带不很长，采取手工谐和较轻易实现。不过，对于形状复杂零件，含有非圆曲线、列表曲线轮廓，尤其是对于含有列表曲面、组合曲面零件或即使零件几

28、何元素并不复杂，但程序量很大零件，比如一个零件上有数千个孔，和当轮廓铣削减时，数控装置不含有刀具半径自动偏移功效，而只能按刀具中心运动轨帝进行编程等情况，数据控装置不含有刀具半径自动偏移功效，而只能按刀具中心运动轨迹进行编程等情况，计算相当繁琐，程序量很大，手工编程难以胜任，甚至无法编出程序来。而且人工穿孔更是一个繁琐工作，据国外统计和中国生产这践说明，用手工编程时，一个零件编程时间和机床加工时间之比平均约为中国生产实践说明，用手工编程时，一个零件编程时间和机床上加工时间之比平均约为30：1。而且数据控机应酬往往因为零件加工程序编不出来而没有发挥其功效。 2. 自动编程方法 由计算机进行工艺处

29、理、数值计算、编写零件加工程序、自动地输出零件加工程序单，并将程序自动地统计到穿孔纸带或其它控制介质上。亦可由通讯接口将程序直接送到数控系统，控制机床进行国工。数据控机应酬程序编制工作大部发或一部由地算机完成方法称为自动编程方法。 6.2 手工编程方法 6.2.1 数控车床程序编制 以图6-11中零件为例，说胆数控车床程序编制方法。在含有直线及圆弧插补床上加，需编写出其精加工程序。 图6-11 车削零件图 首先，发析零件图纸，确定工艺方案。 （1） 按先主后次标准，胡不定时走刀路线。 a) 先切削外轮廓，自右向左加工。即倒角?切削螺纹实际外圆F47.8?F47.8?切削锥度部分?车削62外圆?

30、倒角?车削F80?切削圆弧部分?车削F80；b)切槽；c)车螺纹。 （2）选择刀具及画出刀具部署图。依据加工要求，选择三把刀具：号刀车外圆，号刀切槽，号刀车螺纹。刀具部署图见图6-12。在绘制刀具部署图时，应正确选择换刀点，以使在换刀过程中，刀具转位时不碰撞工件、机床及夹具。 （3）确定关键轴转速S，进给速度F等切削用量参数。 然后，编写零件加工程序单。确定图6-11中0点为工件坐标系原点，A点为对刀点，即是程序起点，程序单见表6-4。 数控车床编程有以下二个特点： （1）坐标系设定及坐标指令数控车床以径向为X坐标轴，纵向为Z轴方向，指向尾架方向为+Z，而指向主轴位置为-Z轴方向。指向操作者位

31、置为+X方向。按右手直角会场法则要求，Y轴正方向指向地面。 在按绝对坐标指令编程时，使用代码X及Z表示X及Z坐标轴指令，而用增量坐标指令编程时，。用U及W表示。切削圆弧时，使用I和K表示圆弧起点相对其圆心坐标值，I对应于X轴，K对应于Z轴，在一个程序段中，能够按绝对坐标编程或按增量坐标编程，也可用绝对坐标值现增量坐标值混合编程。在数控车床编程中，X及U输入是直径值。即按z绝对坐标编程时，X输和是直径数值，按增量坐标编程时，U为径向实际位移值二倍，并附加上方向符号（正向省略）。这是因为图纸上标注尺寸及测量时使用径向尺寸全部是使用直径值。编程人员可直接利用图上尺寸编程，也便于查对操作人员数据。 （

32、2）车削固定循环功效车削加工通常为大余量数次切削过程，常常需要数次反复多个固定=动作，所以在数控车床系统中含有多种不一样形式车削固定循环指令功效。比如，内、外圆柱面加工循环指令，内、外锥面固定循环，端面固定循环，切槽循环，内、外螺纹固定循环及组合面切削循环等指令。使用这些固定循环指令能够简化程序编制。 6.2.2数控铣床程序编制 数控铣床最少有三个控制轴（X、Y、Z），同时能够控制二个、三个甚至于更多个坐标轴联动，可加工任意平面零件直到复杂空间曲面零件。现以图6-13平面凸轮零件为例，说明数控铣床编程过程。 （1）分析零件图纸、确定加工路线，进行工艺处理，定位装夹选在30mm孔上，并以此为坐标

33、原点及对刀点，从而符合对刀点选择标准，使编程简单，并能确保加工精度。铣刀端面距零件表面留有一定距离。选择15mm立铣刀。确定走刀路线时，需考虑刀路线时，需考虑切向切入刀出。在含有直线及圆弧插补功效铣床上进行加工。其走刀路线图见图6-13，即为 （2）数学处理需求出平面凸轮零件图形中各几何元素相交 或相切基点坐标值，并按确定走刀路线需计算出P1，P2P10各点坐标，应用古角、几何及解析几何数学方法即何求出。它们在工件坐标系中绝对坐标值为： P1（-50，160） P2（-10，130） P3（0，130） P4（46.351，98.750） P5（74.162，30） P6（74.162，-30

34、） P7（46.351，-98.750） ： ： （3）编写程序单，按程序格式编写凸轮零件加工程序单以下： 0/00033 #8001=7.5 G92 X0 Y0 Z100； G90 G01 X-50 Y160 F1000 M03 S700； Z-9 F500； X0 F100； G02 X46.351 Y98.750 R50； G01 X74.162 Y30.00； G02 X74.162 Y-30R80； G01 X46.351 Y-98.750； G02 X0.0 Y-130.0 R50； G02 X0 Y130 R130； G01 X10； G40 G01 X50 Y1=160 F10

35、00； Z100 G01 X0 Y0 M05； M02； 6.3计算机数控自动编程方法 计算机数控自动编程方法有语言编程方法、图形编程及其它方法。伴随科学技术尤其是计算机科学发展，数控扑克动编程方法不停地改善和完善。自第一台数控机床问世很快，1952年美国麻省理工学院即开始研究自动编程语言系统APT（Automatically Pro-grammed Tools）。APT语言系统由APT-1、APT-2发展到可处理三维编程APT-系统后，宇航协会 对APT-继续改善，成立了APT长久计划组织（APTLRP）由伊利诺斯理工学院研究所负责，1970年发表了APT-初步主案，80个代深入发展为APT

36、/SS系统，含有定义和加工复杂雕塑曲面功效。 APT语言系统是世界上发展最早编程语言，其语言词汇丰富，定义几何类型多，加工功效齐全并配有1000多个后置处理程序，在各国得到广泛用，但该系统庞大，需大型计算机，费用昴贵。所以，各国相继研究出了针对性较强各具不一样特点编程系统。如美国ADAPT、AUTOSPOT等，英国确实2C、2CL、2PC、等，西德EXAPT-1（点位）EXAPT-（车削）EXAPT-3（铣削）等，法国IFAPT-P（点位）IFAPT-C（轮廓）IFAPT-CP（点位、轮廓），日本FAPT、HAPT等数控自动编程语言系统。 中国自50年代末即开始研究数控机床，60年代中期开始了

37、数控自动编程方面研究工作。70年代已研制出了SKC、ZCX、XBC-1、CKY等含有平面轮廓铣削加工、车削加工等功效数控自动编程系统。后又研制出含有处理复杂曲面编程功效数控编程系统CAM-251等多功效语言系统。伴随计算机技术发展，微机数控自动编程系统以其较记性能价格比快速发展起来。多年来推出了HZAPT、EAPT、ADPT等微机数控自动编程系统。 美国1964年研制出一台图形显示器（图形终端），为克服语言编程系统缺点及发展图形编程系统打下了基础，使用图形交互功效，在屏幕直接显示零件图形及加工走刀轨迹，得到加工程序。其用户界面友好，比APT主席系统编程时间缩短了70-75%，提升编程质量，经济

38、效益显著，美国洛克希德加里福尼亚飞机制造企业1967年初步完成了第一个CAD/CAM集成系统，以后命为CADAM系统，在部分工厂中应用，80年代后，伴随图形工作站及微机性能提升， CAD/CAM软件大量涌现，交互式图形编程技术大量被采取，中国已研制出并正在研制部分自主版权CAD/CAM软件。 6.3.1数控语言编程方法 数控语言编程方法是世界上发展最早，也曾是功效强应用广泛扫自动编程方法，即使存在部分不足之处，但实好坏生产中仍有使用，还未淘汰。下面加以介绍。 1.数控语言自动编程过程编程员只需依据图纸要求，使用数控语言很轻易地编写了零件加工源程序，送入计算机。由计算机进行数值计算后置处理，编写

39、出零件加工程序单直至自动穿出数控加工穿孔z纸带，或将加工指令经过直接通迅方法送入数控机床。这一过程称为语言自动编程。其步骤图见图6-14。 2.数控语言及其应用APT语言在很多书书刊全部有介绍，这里不再赘述，现对日本FANUC企业FAPT语言及中国研制微机睥数控语言进行介绍。 （1）FAPT语言及其应用FAPT是用在日本FANUC企业研制专用数控编程系统P-MODELG睥语言，该系统由车、铣、模具、线切割等作画选模块及仿真、自学习、故障诊疗标准模块组成。FAPT编程实例零件图样示于图6-15。 由例中看出其语言简练明了，使用方便。它含有以下技术性能：1）线型定义，点型定义12种；直线定义14种

40、；圆弧定诌义22种；2）刀具运动中心轨迹计算；3）循环语句；4）半径赔偿功效；5）函数曲线编程功效；6）曲线所拟合功效；7）宏定义功效；8）渐开线齿轮专用编程模块；9）面积、重心、惯性矩计算功效。 S3=p（20，0），-60A 直线过点（20，0）及倾斜角-60 C1=S3，S10（5X），S4（35），R，R， 和直线S3，S10及S4相切圆弧 B C2=0，30，20 圆弧圆心为（0，30），半径为20 S5=P（-20，0），P（0。50） 直线过点（-20，0）及点（0，50） FEED 纸带进给命令 % 纸带开始信号 FROM，PI（0，5） 加工起始点设定（0，5） G41F30

41、0 设定半径赔偿及进给速度 S1(OY) 沿直线S1前进 S2(OX) 沿直线S2前进 S3 沿直线S3前进 C1,CW 沿圆弧C1顺时针前进 S4,R,2R 沿直线S4前进 C2,CCW,B 沿直线C2前进 S5 沿直线S5前进 S2,0N,S1 沿直线S2前进至和S1为止 P1,G40 继续到P1点停止，取消刀偏（G40） M02 辅助指令 % 纸带结束信号 FEED 纸带进给命令 FINI 纸带制备完成命令 PEND 程序结束 （2）HZAPT语言及其应用 70、80年代以来，中国发展了微机数控编程系统。该类系统特点是：在中国广泛应用微机上运行，投资少，易于推广应用；含有一定产交互式会话

42、及图形显示功效，可立即发觉错误，立即修改，得到正确程序；系统通常全部含有对任意平面零件及空间曲面编程功效。现以化中理工大学研制HZAPT系统为例，编制在数控铣床上加工平面凸轮（见图6-13）程序。 首先，分析零件图纸，制订工艺过程，确定走刀路线，零件要求加工由直线和圆弧组成轮廓，其底面和定位孔0已加工好。9孔为基准孔。选其对刀点，即程序起点，也作为坐标原点。从而使编程方便，并可减汪误差。其走刀路线为OP1P2P3P4P5P6P7P8P9，刀具直径为f12mm 。 然后，用HZAPT语言收写零件加工源程序以下： 书写零件源程序通常步骤以下：1）分析零件图，确定加工过程，确定对刀点及走刀路线；2）

43、选择刀具，确定主轴转速，进给速成度等工艺参数；3）写出刀具赔偿语句和教导语句；4）写出几何定义语句。本系统只要求对那些在图纸上不能直接确定几何参数进行定义，其它不需定义；5）按走刀路线逐段写出运动语句；6）写出结束语句；7）全方面检验语句及格式是否正确，有没有遗漏。 HZAPT语言是由语句组成，语句亦地零件源程序基础面分，含有独立意义，语句是由部分特定基础符号和基础指令（词汇）组成。基丁符号包含26个英文字母，数字0-9和定义符，定义符是由部分含有固定意义符号组成。它包含分隔符（，；：=/等）运算符（+-等）初等函数（SIN，COS，TAN等）。基础指令（词汇）和AOPT语言类似，采取英文单词

44、缩写组成，其中常见基础指令如POINT（点）、LINE（直线）、CIRC（圆弧）、PLANE（平面）、CURV（无列表曲线）、DFN（函数定义）、CULNDR（柱）、CONE（锥）、SDHERE（球）、FEED（设定进给速度）、TOOL（设定刀补值）、END（程序结束）等。HZAPT语言特点是将定义语句和切割语句（运动语句）可登工使用，使程序结构紧凑，源程序缩短；语言功效较强，类型较全。 3.数控主席自动编程系统扫软件计算机数控语言编程系统总体结构图6-16所表示，它由前置处理程序及后置处理程序两大部分组成，前置处理部分包含输入翻译及计算阶段。零件加工源程序输篱计算机后，经过输入翻译，数学处理

45、计算出刀具运动中心轨迹，得到刀位数据（LD）文件。后置处理程序将刀位数据和腾扫工艺参数、辅助信息处理成具体数控机床缺要求指令和程序格式，并自动输出零件加工程序单，由穿孔纸带或计算机将加工指令经过接口直接传送给数控机床。 前置处理程序框图示见图案，其主组成及功效以下： （1）输入翻译阶段输入翻译阶段包含输入模块、词法分格、语法分格模块。首 优异歃词法分析，对源程序依次地进行扫描，对组成源程序字符串进行分解，识加紧单词。在些基础上，进行语法分淅，把单词符号串分阶段解成各类语法单位，确定整个输入串是否组成语法上正确句子，查明零件湖泊 程序中那部分地方不合语法要求，并对错误立即进行修改。 （2）计算阶

46、段程序计算阶段要求出零件基点、节点及刀具运动中心轨迹即刀位数据。该部分由下面模块组成：1）常规几何运算模块。包含二、三维平长工，一点沿定矢量平移，二、三维投影计算。2）几何定义模块。该模块确定发直线、圆弧、空间直线、平面、球、圆锥、圆环、矢量、螺旋面和通常二次曲面多种定义形式，用户可自由选择不一样定义方法，而且许可嵌套定义。3）几何元素相交模块。该模块含有两条直线相交，直线圆弧相交，两圆弧相交，两圆弧相切，直线圆弧相交，直线平面相交，直线球面相交，直线椭圆面相交，两平面相交，三平面相交，直线圆柱相交，直线圆锥相交，直线通常二次曲面相交，直线自定义参数曲线相交，圆弧自定义参数曲线相交 ，圆弧自定

47、义参数民线相交，两直线间圆角过分，直线圆弧间圆角过分，两圆弧间圆角过分，直线自定义参数曲线间圆角过分，圆弧自定义参数曲线间圆角过分。4）点位和辅助机能模块。该模块含有钻孔、攻螺、镗孔、组孔加工、精加工等点位编程功效，同时还有程序名，平面选择，容差，刀偏，刀补，换刀，进给，转速，嘛轴停转，冷却，取参数，程序结束等辅助功效。5）自定义函数模块。该模块许可用户以表示式形式输入数值和几何参数，可对用户任意定义参数曲线编程，大大扩展了系统编程功效力。6）自由曲线编程模块。该模块提从了按点列或给出位矢和切矢两种类型方法描述自由曲线编程功效，并提供了自由、夹紧，和前段相切，和后段相切，闭合等不一样端点条件。

48、7） 空间解析曲面模块。该模块含有对球面、圆柱面、圆锥面、圆环面、螺旋面和由任意平面曲线绕任意轴线旋转组成同面编程功效。8） 自由曲面模块。该模块含有对点阵描述曲面按COONS曲面，Fergson曲面插值功效，同时对广泛应用生产中，以截面描述曲面进行编程。9）刀位校验模块。该模块包含了多面体数控加工法，自动校验铣削加工时刀具干涉问题，并就提升表面精度或切削效率分别给出最大切削半径或深度。10）组合曲面模块。该程序能将不赙面组合在一起，含有对复杂形体编程功效。11）公用程序包。包含正切计算，行列式计算，求最大值，存取几何元素，存取切削数据，分区词判别恨具偏置，高斯法解议程，追赶法解方程等子程序。 （3） 系统管理模块 系统硬、软件资源由该模块统一管理，调用。 （4） 绘图模块 能使用户在屏幕上快速绘图，也许可用户在