計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)

1、第6章 CAM技術(shù)(來自10.11.81.186的 lemann 發(fā)表了這篇文章，共39002字，前后有993人讀過)摘自 第6章 CAM技術(shù) 6.1概述 6.1.1 CAM 與數(shù)控編程 CAM （Computer Aided Manufacturing-計(jì)算機(jī)輔助制造）是CAD/CAM及CIMS的重要組成部分。從廣義上講包括：計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)計(jì)劃、計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)數(shù)控編程、計(jì)算機(jī)控制加工過程設(shè)計(jì)、等內(nèi)容。本章闡述有關(guān)數(shù)控編程的內(nèi)容。 使用數(shù)控機(jī)床加工時(shí)，必須編制零件的加工程序。理想的加工程序不僅應(yīng)保證加工出符合設(shè)計(jì)要求的合格零件，同時(shí)應(yīng)能使數(shù)控機(jī)床功能得到合理

2、的應(yīng)用和充分的發(fā)揮，且能安全可靠和高效地工作。 編制程序前，程序編制者需了解所用數(shù)控機(jī)床的規(guī)格、性能，CNC系統(tǒng)所具備的功能及編程指令格式等。編制程序時(shí)，需先對零件圖紙規(guī)定的技術(shù)特性、零件的幾何開頭尺寸及工藝要求進(jìn)行分析，確定加工方法、加工路線和工藝參數(shù)，再進(jìn)行數(shù)值計(jì)算獲得刀位數(shù)據(jù)。然后鈄工件的尺寸、刀具運(yùn)動(dòng)中心軌道、位移量、切削能數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速、刀具進(jìn)給量、切削深度等）以及輔助功能（主軸正、反轉(zhuǎn)，冷卻液開、關(guān)等），按數(shù)控機(jī)床采用的指令代碼及程序格式，編制出工件的數(shù)控加工程序。程序編制好之后，大都需要控制介質(zhì)，常見的控制介質(zhì)為穿孔紙帶，還有磁盤，磁泡存儲(chǔ)器等。通過控制介質(zhì)將零件加工程序送入控制系

3、統(tǒng)，或由面板通過人機(jī)對話將零件加工程序送入CNC控制系統(tǒng)，不僅免去了制備控制介質(zhì)的繁瑣工作，而且提高了程序信息傳遞的速度及可靠性。 6.1.2數(shù)控編程的內(nèi)容與步驟 數(shù)控編程的主要內(nèi)容包括：分析零件圖紙，進(jìn)行工藝處理，確定工藝過程；數(shù)學(xué)處理，計(jì)算刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡，獲得刀位數(shù)據(jù)；編制零件加工程序；制備控制介質(zhì)；校核程序及首件試切。數(shù)控編程一般分為以下幾個(gè)步驟（見圖6-1）： 1. 分析零件圖樣，進(jìn)行工藝處理地 編程人員首先需對零件的圖紙及技術(shù)要求詳細(xì)的分析，明確加工的內(nèi)容及要求。然后，需確定加工方案、加工工藝過程、加工路線、設(shè)計(jì)工夾具、選擇刀具以主合理的切削用量等。工藝處理涉及的問題很多，數(shù)控編程

4、人員要注意以下幾點(diǎn)： （1）確定加工方案 根據(jù)零件的幾何形狀特點(diǎn)及技術(shù)要求，選擇加工設(shè)備。此時(shí)應(yīng)考慮數(shù)控機(jī)床使用的合理性及經(jīng)濟(jì)性，并充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的功能。 （2）正確地確定零件的裝夾方法及選擇夾具 在數(shù)控加工中，應(yīng)特別注意減少輔助時(shí)間，使用夾具要加快零件的定位和夾緊過程，夾具的結(jié)構(gòu)大多比較簡單。使用組合夾具有很大的優(yōu)越性，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，標(biāo) 準(zhǔn)件可以反復(fù) 使用，經(jīng)濟(jì)效果好。另外，夾具本身應(yīng)該便于在機(jī)床上安裝，便于協(xié)調(diào)零件和機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系。 (3)合理地選擇走刀路線 應(yīng)根據(jù)下面的要求選擇走刀路線：1）保證零件的加工精度及表面粗糙度；2）取最佳路線，即盡量縮短走刀路線，養(yǎng)活空行程，提高生產(chǎn)

5、率，并保證安全可靠；3）有利于數(shù)值計(jì)算，減少程序段和編程 工作量。下面舉例加以說明。 在精鏜孔時(shí)，孔的位置精度要求較高，安排走刀路線時(shí)，必須避免將坐標(biāo)軸的反向間隙誤差帶入，直接影響孔的位置精度。 切削輪廓零件時(shí)，刀具應(yīng)沿工件的切向切入切出，避免徑向切入切出，如果刀具徑向切入，當(dāng)切入后轉(zhuǎn)向輪廓加工時(shí)要改變運(yùn)動(dòng)方向，此時(shí)切削力的大小和方向也將改變并且在工件表面有停留時(shí)間，工藝系統(tǒng)將產(chǎn)生彈性變形，在工作表面產(chǎn)生刀痕。如圖6-2a，而切向切入和切出將得到良好的表面粗糙諱莫如深，如圖6-2b。切削內(nèi)、外圓時(shí)也應(yīng)按照切向方向切入切出的原則安排走刀路線。 加工空間曲面時(shí)，走刀路線如果選擇正確，可極大地提高生

6、產(chǎn)率。例如：加工半橢圓柱面，如沿母線切削，見圖6-3a，即每次走直線，刀位點(diǎn)計(jì)算簡單，程序段少。而沒 直于軸線方向，見6-3b ，切削為一組橢圓，數(shù)控機(jī)床一般只具有直線和圓弧插補(bǔ)功能，因此橢圓需用小直線段逼近，刀位點(diǎn)計(jì)算復(fù)雜，且程序段多。 （4）正確的選擇對刀點(diǎn) 數(shù)控編程時(shí)，正確地選擇對刀點(diǎn)是很重要的。"對刀點(diǎn)"就是在數(shù)控加工時(shí)，刀具相對工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，其選擇也是從這一點(diǎn)開始執(zhí)行，對刀點(diǎn) 稱為"程序原點(diǎn)"。編程時(shí)，應(yīng)首先選擇對刀點(diǎn)，其選擇原則如下：1）選擇對刀的位置（即程序的起點(diǎn)）應(yīng)使騙程簡單；2）對刀點(diǎn)在機(jī)床上容易找正，方便加工；3）加工過程便于檢查；

7、4）引起的加工誤差小。 對刀點(diǎn)可以設(shè)在加工零件上或夾具上或機(jī)床上，但必須與零件的定位基準(zhǔn)有確定的關(guān)系。為了提高零件的加工精度，對刀點(diǎn)應(yīng)盡量選在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。對于以孔定位的零件?？梢匀】椎闹行淖鳛閷Φ饵c(diǎn)。對鼠點(diǎn)不僅僅是程序的起點(diǎn)，而且往往又是程序的終點(diǎn)。因此在生產(chǎn)中，要考慮對刀的重復(fù)精度。對鼠時(shí)，應(yīng)使對鼠點(diǎn)與鼠位點(diǎn)重合。所謂鼠位點(diǎn)，是指刀具的定位基準(zhǔn)點(diǎn)。對立銑刀來說是球頭刀的球心；對于車鼠是刀尖；對于鉆頭是鉆尖；為了提高對刀精度可采用千分表或?qū)κ髢x進(jìn)行找正對刀。 在工藝處理中心須正確確定切削深度和寬度、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度等。切削參數(shù)具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)數(shù)控機(jī)床使用說明書、切削原理中規(guī)定的

8、方法并結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)加以確定。 （5） 合理選擇刀具 數(shù)控編程時(shí)還需合理正確選擇刀具。根據(jù)工件的材料性能、機(jī)床的加工能力、數(shù)控加工工序的類型、切削參數(shù)以及其它與加工有關(guān)的因素來選擇刀具。對刀具的總要求是：安裝調(diào)整方便、剛性好、精度高、耐用度好等。 2. 數(shù)學(xué)處理 根據(jù)零件的幾何形狀，確定走刀路線及數(shù)控系統(tǒng)的功能，計(jì)算出刀具運(yùn)動(dòng)的軌跡，得到刀位數(shù)據(jù)。數(shù)控系統(tǒng)一般都具有直線與圓弧插補(bǔ)功能。對于由直線、圓弧組成的較簡單的平面零件，只需計(jì)算出零件輪廓的相領(lǐng)幾何元素的交點(diǎn)或切點(diǎn)的坐標(biāo)值，得出各幾何元素的起點(diǎn)、終點(diǎn)、圓弧的圓心坐標(biāo)值。如果數(shù)控系統(tǒng)無刀補(bǔ)功能，還慶計(jì)算鼠具運(yùn)動(dòng)的中心軌跡。對于復(fù)雜的零件計(jì)算復(fù)雜

9、，例如，對非圓曲線（如漸開線、阿基米德螺旋線等），需要用直線段或圓弧段逼近在滿足中工精度的情況下，計(jì)算出曲線各節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值，對于自由曲線、自由曲面，組合曲面的計(jì)算更為復(fù)雜，其算法參見本書騰章節(jié)，一般需用計(jì)算楊計(jì)算，否則難以完成。 數(shù)控編程中誤差處理亦是一重要問題，數(shù)控編程誤差由三部分組面成： （1）逼近誤差似的方法逼近零件輪廓時(shí)產(chǎn)生的誤差，又稱呈次逼近誤差，它出現(xiàn)在用直線段或圓弧段直接逼近輪廓的情況及由樣條函數(shù)擬合曲線耐 ，此時(shí)亦稱擬合誤差。因所擬合誤差往往難以確定。 （2）插補(bǔ)誤差用樣條函數(shù)擬合零件輪廓后， 進(jìn)行加工時(shí)，必須用直線或圓弧段作二次逼近，此時(shí)產(chǎn)生的誤差亦稱插補(bǔ)誤差。其誤差根據(jù)零件

10、的加工精度要求確定。 （3）圓整誤差編程中數(shù)據(jù)處理、脈沖當(dāng)量轉(zhuǎn)換、小數(shù)圓整時(shí)產(chǎn)生的誤差對空虛誤差的處理要注意否則會(huì)產(chǎn)生較大的累積意誤差，從而導(dǎo)致編程誤差增大，應(yīng)采用合理的圓整化方法。 3. 編寫零件加工程序在完成上述工藝處理及數(shù)值計(jì)算后即可編寫零件加工程序，按照規(guī)定的程序格式的編程指令，逐段寫出零件加呀程序。 4 制備控制介質(zhì)及輸入程序過去大多數(shù)控機(jī)床程序的輸入是通過穿孔紙帶控制介質(zhì)實(shí)現(xiàn)的?，F(xiàn)在也可通控制面板可直接通迅的方法將程序輸送到數(shù)控系統(tǒng)中。 5程序檢驗(yàn)及首件試切 準(zhǔn)備好的程序和紙帶必須校驗(yàn)和試切削，才能正式加工。一般說來，紙帶首先通過穿孔機(jī)的穿復(fù)校功能，檢查穿孔是否有誤。然后，將穿孔紙

11、帶上的信息輸入到數(shù)控系統(tǒng)中進(jìn)行空走刀檢驗(yàn)。有數(shù)控機(jī)床上，過去試驗(yàn)的方法以筆代替刀具，坐標(biāo)紙代替工件進(jìn)行空運(yùn)轉(zhuǎn)畫圖，檢查機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡與動(dòng)作的正確性?，F(xiàn)在在具有圖形顯示屏幕的數(shù)控機(jī)床上，用顯示走刀軌跡或模擬刀具和工件的切削過程的方法進(jìn)行檢查更為便。對于復(fù)雜的空間零件，則需使用石蠟、木件進(jìn)行試切。首件試切不僅可查出程序是否有錯(cuò)誤，還可知道加工精度是否符合要求。當(dāng)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，或修改程序單或采取尺寸補(bǔ)償?shù)却胧?。近代，隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的不斷發(fā)展發(fā)展，可采用先進(jìn)的數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，對數(shù)控序進(jìn)行檢驗(yàn)。 6.1.3數(shù)控編程的標(biāo)準(zhǔn)與代碼 為了數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)、制造、維護(hù)、使用以及推廣的方便，經(jīng)過多年的不斷實(shí)踐與發(fā)展，

12、在數(shù)控編程中所使的輸入代碼、坐標(biāo)位移指令、坐標(biāo)系統(tǒng)命名、加工指令、輔助指令、主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給速度指令、刀具指令及程序格式等都已制定了一系列的標(biāo)準(zhǔn)。但是，各生產(chǎn)廠家使用的代碼、指令等不完全相同，編程時(shí)必須遵照使用的具體的機(jī)床編程手冊中的規(guī)定。下面對數(shù)控加工中使用的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及代碼加以介紹。 1.穿孔紙帶及代碼 穿孔紙帶是數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用較廣的輸入介質(zhì)。在紙帶上利用穿孔的方式記錄著零件加工程序的指令。國際上及我國廣泛使用8單位的穿孔紙帶。穿孔紙帶的編碼國際上采用ISO或EIA標(biāo)準(zhǔn)，兩種代碼的紙帶規(guī)格按照EIA RS-227標(biāo)準(zhǔn)制定。我國JB3050-82與其等效，標(biāo)準(zhǔn)穿孔帶規(guī)格見圖6-4，ISO及EIA代

13、碼見表6-1。 由代碼表及紙帶規(guī)格可知，紙帶的每行（排）共有九列孔，其中一列小孔稱為中導(dǎo)孔或同步孔，用來產(chǎn)生讀帶的同步控制信息。其余八列大孔組合來表示數(shù)字、字母或符號。有孔表示二進(jìn)制的"1"無孔表示為"0"。在ISO標(biāo)準(zhǔn)中，代碼由七位二進(jìn)制數(shù)和一位偶校驗(yàn)位組成。每個(gè)代碼其也的個(gè)數(shù)之和必須為偶數(shù)，即為偶校驗(yàn)，當(dāng)某個(gè)代碼的孔數(shù)為奇數(shù)時(shí)，就在該代碼行的第八列上穿一孔，使其總數(shù)為偶數(shù)。EIA標(biāo)準(zhǔn)中，所有的代碼的孔數(shù)必須為奇數(shù)，第五列孔用來補(bǔ)奇。數(shù)控機(jī)床的輸入系統(tǒng)中有專門的奇偶校驗(yàn)電路。當(dāng)輸入的代碼一旦違反ISO或EIA標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的奇、偶數(shù)時(shí)，控制系統(tǒng)即會(huì)發(fā)出錯(cuò)信息

14、，并命令停機(jī)。 ISO標(biāo)準(zhǔn)代碼為七位編碼，而EIA為六位編碼(不包括奇偶校驗(yàn)位)，因而ISO代碼數(shù)比EIA我一倍。ISO代碼規(guī)律性強(qiáng)，數(shù)字代碼第五、六列有孔，字 第七列的均有孔，符號第七列或第六列均有孔。這些規(guī)律對讀帶及數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都帶來方便。 2.數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系命名 為了保證數(shù)控機(jī)床的正確運(yùn)動(dòng)，避免工作不一致性，簡化編程和便于培訓(xùn)編程人員，統(tǒng)一規(guī)定了數(shù)控頂床坐標(biāo)軸的代碼及其運(yùn)動(dòng)的正、負(fù)方向。根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)及我國JB3051-82標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸命名規(guī)定如下：機(jī)床的直線運(yùn)動(dòng)采用為笛卡爾直角坐標(biāo)系，其坐標(biāo)命名為X、Y、Z、，使用右手定律判定方向，如圖6-5所示。右手的大拇指、食指和中指互

15、相垂直時(shí)，則拇指的方向?yàn)閄坐標(biāo)軸的正方向，食指為Y示軸的正言向，中指為Z坐標(biāo)軸的正方向。以X、Y、Z坐標(biāo)軸線或以與X、Y、Z會(huì)標(biāo)軸平行的坐標(biāo)軸線為中中旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)，分別稱為A、B、C。A、B、C的正方向按右手螺旋定律確定。見圖6-7，即當(dāng)右手握緊螺絲時(shí)，拇指指向+X、+T、+Z軸正向時(shí)，則其余四指方向分別為+A、+B、+C軸的旋轉(zhuǎn)方向。 Z坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng) 傳遞切削力的主軸規(guī)定為Z坐標(biāo)軸。對于銑床、鏜床和攻絲機(jī)床來說，轉(zhuǎn)動(dòng)刀具的軸稱為主軸。而車床、靡床等則以轉(zhuǎn)動(dòng)工件的稱為主軸。如果，機(jī)床上有幾個(gè)主軸，則選其中一個(gè)與工件裝夾基面垂直的軸為主軸。當(dāng)機(jī)床沒有主軸時(shí)，則選垂直于工件裝卡系。 X坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng) X坐

16、標(biāo)是水平的，它平行于工件的裝卡面。在工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床(如車床、磨床等)，取平行于橫向滑座的方向(工件的徑向)為X坐標(biāo)。因此安裝在橫刀架(橫進(jìn)給臺(tái)上的刀具離開工件旋轉(zhuǎn)軸方向?yàn)閄正方向上。對于刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)麻煩(例如銑床、鏜床)當(dāng)Z軸為水平時(shí)，沿刀具主軸向工件的方向看，向右方向?yàn)閄軸正方向。 Y坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng) Y坐標(biāo)軸垂直于X及Z坐標(biāo)。按右手直角笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)判定其正方向。以上都是取增大工件和刀具遠(yuǎn)離工件的方向?yàn)檎较?。例如鉆、鏜加工，切入工件的方向?yàn)閆坐標(biāo)的負(fù)方向。 為了編程的方便，不論數(shù)控機(jī)床的具體結(jié)構(gòu)是工件固定不動(dòng)刀具移動(dòng)，還是刀具固定不動(dòng)工件移動(dòng)，確定坐標(biāo)系時(shí)，一律按照刀具相對于工件運(yùn)動(dòng)的情況。當(dāng)

17、實(shí)際 刀具固定不動(dòng)工件稱動(dòng)時(shí)，工件(相對于刀具)運(yùn)動(dòng)的直角坐標(biāo)相應(yīng)為X'、Y'、Z'。但由于二者是相對運(yùn)動(dòng)，盡管實(shí)際上是工件運(yùn)動(dòng)，仍以刀具相對運(yùn)動(dòng)X、Y、Z進(jìn)行編程，結(jié)果是一樣的。 除了X、Y、Z主要方向的直線運(yùn)動(dòng)外，還有其它的與之平行的上線運(yùn)動(dòng)，可分別命名為U、V、W坐標(biāo)軸，稱為第二坐標(biāo)系。如果再有，可用P、Q、R表示。如果在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)A、B、C之外，還有其它旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則可用D、E、F表示。 3.絕對坐標(biāo)與增量坐標(biāo) 運(yùn)動(dòng)軌跡的坐標(biāo)點(diǎn)以固定的坐標(biāo)原點(diǎn)計(jì)量，稱作絕對坐標(biāo)。例如圖6-8所示，A、B點(diǎn)的坐標(biāo)皆以固定點(diǎn)。坐標(biāo)原點(diǎn)計(jì)量，其坐標(biāo)值為：XA=30，YA=40，XB=90

18、，YB=95。運(yùn)動(dòng)軌跡的終點(diǎn)坐標(biāo)值，以其起點(diǎn)計(jì)量的坐標(biāo)稱作增量坐標(biāo)系(或相對坐相系)。常用代碼表中的第二坐標(biāo)系U、V、W分別與X、Y、Z平行且同向。圖6-8B中B點(diǎn)是以起點(diǎn)A為原點(diǎn)建立的U、V坐標(biāo)來計(jì)量的，終點(diǎn)B的增量坐標(biāo)為：UB=60，VB=55。 6.1.4 數(shù)控編程的指令代碼 在數(shù)控編程中，使用G指令代碼，M指令代碼及F、S、T指令指令描述加工工藝過程和數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特征。數(shù)控機(jī)床的啟停、冷卻液開關(guān)等輔助功能以及給出進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速等。國際上廣泛采用ISO-1056-1975E標(biāo)準(zhǔn)，國家機(jī)械工業(yè)部制要了與標(biāo)準(zhǔn)等效的GB3208-83標(biāo)準(zhǔn)用于數(shù)控編程中。其代碼見表6-2及表6-3。 準(zhǔn)備

19、功能指令亦叫"G" 指令。它是由字母"G" 和其后2位數(shù)字組成，從G00到G99(見表6-2)。該指令主要是命令數(shù)控機(jī)床進(jìn)行何種運(yùn)動(dòng)，為控制系統(tǒng)的插補(bǔ)運(yùn)算作好準(zhǔn)備。所以一般它們都位于程序段中坐標(biāo)數(shù)字指令的前面。常用的G指令有： (1)G01-直線插補(bǔ)指令 使機(jī)床進(jìn)行兩坐標(biāo)(或三坐標(biāo))聯(lián)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)，在各個(gè)平面內(nèi)切削出任意余率的直線。 (2)G02、G03-圓弧插補(bǔ)指令 G02為順時(shí)針圓弧插補(bǔ)指令，G03為逆時(shí)針圓站指令。圓弧的順、逆方向可按圖6-9中給出的方向進(jìn)行判斷。即沿圓弧所在平面(YZ平面)的另一坐標(biāo)的負(fù)方向(即-Y)看去，順時(shí)針方向?yàn)镚02，逆進(jìn)針方

20、向?yàn)镚02，逆時(shí)針方向?yàn)镚03。使用圓弧插補(bǔ)指令之前必須應(yīng)用平面選擇指令，指定圓弧插補(bǔ)的平面。 (3)G00-快速點(diǎn)定位指令 它命令刀具以點(diǎn)位控制方式從刀具所在點(diǎn)快速移動(dòng)到下一個(gè)目標(biāo)位置。它只是快速定位，而無運(yùn)動(dòng)軌跡要求。 (4)G17、G18、G19-坐標(biāo)平面選擇指令 G17指定零件進(jìn)行XY平面上的加工，G18、G19分別為YZ、ZX平面上的加工。這些指令在進(jìn)行圓弧插補(bǔ)，刀具補(bǔ)償時(shí)必須使用。 表6-3 輔助功能M代碼 (5)G40、G41、G42-刀具半徑補(bǔ)償指令 數(shù)控裝置大都具有刀具半徑補(bǔ)償功能，為編程提供了方便。當(dāng)銑削零件輪廓時(shí)，不需計(jì)算刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡。而只需按零件輪廓編程，使用刀具半

21、徑補(bǔ)償指令，并在控制面板上使用刀具撥碼盤或鍵盤人工輸入刀具半徑，數(shù)控裝置便以自動(dòng)地計(jì)算出刀具中心軌跡，并按刀具中心軌跡運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)毒吣p或刀具重磨后，刀具半徑變小，只需手工輸入改變后的刀具半徑，而不修改已編好的序或紙帶。在用同一把刀具進(jìn)行粗、精加工時(shí)，設(shè)精加工余量為 ，則粗加工的補(bǔ)償量為 ，而精加工的補(bǔ)償量改為r即可。 G41和G42分別輥為左(右)偏刀具襝指令，即沿刀具前進(jìn)方向看(假設(shè)工件不動(dòng))，刀具位于零件的左(右)側(cè)時(shí)刀具半徑補(bǔ)償。 F40為刀具半徑補(bǔ)償撤消指令。使用該指令后使G41、G42指令無效。 (6)G90、G91-絕對坐標(biāo)尺雨及增量坐標(biāo)尺寸編程指令 G90表示程序輸入的坐標(biāo)值按絕

22、對坐標(biāo)值??；G91表示程序段的坐標(biāo)值按增量坐標(biāo)值取。 輔助功能指令亦稱"M"它是由字母"M"和其后的兩位靈敏字組成，從M00到M99共100種，見表6-3。這些指令與數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)運(yùn)算無關(guān)，主要是為了數(shù)控加工、機(jī)床操作而設(shè)定的工藝性指令及輔助功能，是數(shù)控編程必不可少的，常用的輔助功能指令如下： (1) M00-程序集止 完成該程序段的其它功能后，主軸、進(jìn)給、冷卻液送進(jìn)都停止。此時(shí)可執(zhí)行某一手動(dòng)操作，如工件調(diào)頭、手動(dòng)變速等，如果再重新按下控制而板上的循環(huán)啟動(dòng)按鈕，繼續(xù)執(zhí)行下一程序段。 (2) M01-任選停止 該指令與M00相類似。所不同的是，必須在操作面

23、板上予先撳下"任選停止"按鈕，才能使程序停止，否則M01將不起作用。當(dāng)零件加工時(shí)間較長，或在加工過程中需要停機(jī)檢查、測量關(guān)鍵部位以及交換班等情況時(shí)，使用該指令很方便。 (3) M02-程序結(jié)束 當(dāng)全部程序結(jié)束時(shí)使用該指令，它使主軸、進(jìn)給、冷卻液送進(jìn)停止，并使機(jī)床復(fù)位。 (4) M03、M04、M05-主軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn))、主軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)）及主軸停指令。 （5）M06-換刀指令 用于具有刀庫的工中心數(shù)控機(jī)慶換刀功能。 （6）M08-冷卻液開。 （7）M09-冷卻液關(guān)。 （8）M30-程序結(jié)束并倒帶 除了具有M02的功能外，該指令還使紙帶倒回至起始位置。 （9）M98-

24、子程序調(diào)用指令。 （10）M99-子程序返回到主程序指令。 6.1.5數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)與格式 1.程序的結(jié)構(gòu) 數(shù)控加工程序是由程序號、程序段及相應(yīng)符號組成。圖6-10所示零件的加工程序如下： 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

25、 X -5.5 Y0R3.5； N12 G01 X -5.5 Y5.； N13 G40 G00 X -5.5 Y6. M09； N14 Z1.M05； N15 X0 Y0； N16 M30； 由該例可看出，程序的開頭寫有程序號：0600（程序名）以便于與其它程序加以區(qū)別。它由程序號地址碼（0）及程序的編號（600）組成。不同的數(shù)控系統(tǒng)，程序號地址碼是有差別的。FANUC 6M為0；SMK 8M系統(tǒng)則用%等。該程序由十六個(gè)程序段組成。程序結(jié)束定M30，是程序終了指令。 2.程序段格式 程序段格式主要有字地址可變程序段格式、分隔符固定順序程序段格式等。 （1）字地址可變程序段格式 目前國內(nèi)外廣泛采

26、用字地址可變程序段格式。所謂可變程序段即程序段的長度是可變是，推薦使用JB3832-85數(shù)控機(jī)床輪廓和點(diǎn)位加工可變程序段格式標(biāo)準(zhǔn)。 字地址的每個(gè)程序段由若干個(gè)字組成。每個(gè)字由英文字母開頭，其后緊跟數(shù)字（有的數(shù)字前面有符號）構(gòu)成的，它代表數(shù)控系統(tǒng)中的一個(gè)具體指令。字母代表字的地址，例如，N為程序段地址碼，用于指令程序段號；G為指令動(dòng)作方式的準(zhǔn)備機(jī)能地址；X、Y、Z為坐標(biāo)軸地址，其后面的數(shù)字表示該坐標(biāo)移動(dòng)的距離；分號"；"為程序段落結(jié)束符號。字地址可變程序段一般格式為：程序段落序號字字字程序段結(jié)束符號。例：N3 G90 G00 X-5.5Y-6.0該例中，程序段是由五個(gè)字組成的

27、。字N3為程序段的順序號，程序段的順序號，G90表示絕對坐標(biāo)編程，G00表示快速移動(dòng)點(diǎn)定位，X-5.5及Y-6.表示X及Y 坐標(biāo)移動(dòng)的方向及距離，程序段結(jié)束必須寫有程序段結(jié)束符號。該程序格式每段程序所包含的字的個(gè)數(shù)可不同，根據(jù)需要而定，使用方便；信息的順序稍有出入，數(shù)控裝置亦能讀??；程序段內(nèi)包含的信息一目了然，程序便于修改及校驗(yàn)。 （2）分隔符固定順序格式 該程序格式是用分隔將字分開，每個(gè)字的順序及代表的功能是固定不變的。例如我國線切割數(shù)控系統(tǒng)廣泛采用"3B"（或4B）指令，一般表示為：BXBY-BJGZ B為分隔符，每個(gè)字代表的功能是固定的，其意義如下： B X B Y

28、B J G Z 分隔符號 X坐標(biāo)值 分隔符號 Y坐標(biāo)值 分隔符號 計(jì)數(shù)長度 計(jì)數(shù)方向 加工指令 加工直線時(shí)，X、Y為的設(shè)計(jì)、創(chuàng)造帶來方便。它不需地址判別電路數(shù)控裝置比較簡單，價(jià)格較為直線面終點(diǎn)的增量坐標(biāo)值；加工圓弧時(shí)，為圓弧段起點(diǎn)的增量坐標(biāo)值。 分隔符固定順序格式為數(shù)控裝置電路便宜。但程序段中所包含的信息不易立即羊斷，指令順序絕對不允許改變等缺點(diǎn)，現(xiàn)較少便用。 6.1.6數(shù)控編程的方法及其發(fā)展 數(shù)控程序編制的主法有兩種，手工編程有自動(dòng)編程。 1. 手工編程方法 從分析零件圖紙、制訂工藝規(guī)程、地算刀具運(yùn)動(dòng)軌跡、編寫零件加工程序單、制備控制介質(zhì)直到程序校核，整個(gè)的過程都是由人完成的這種編程方法稱作

29、手工編程。 對于幾何形狀不太復(fù)雜的較簡單的零件，計(jì)算較簡單，加工程序不多，穿孔紙帶不很長，采用手工諧和較容易實(shí)現(xiàn)。但是，對于形狀復(fù)雜的零件，具有非圓曲線、列表曲線輪廓的，特別是對于具有列表曲面、組合曲面的零件或者雖然零件幾何元素并不復(fù)雜，但程序量很大的零件，例如一個(gè)零件上有數(shù)千個(gè)孔，以及當(dāng)輪廓銑削減時(shí)，數(shù)控裝置不具備刀具半徑自動(dòng)偏移功能，而只能按刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌帝進(jìn)行編程等情況，數(shù)據(jù)控裝置不具備刀具半徑自動(dòng)偏移功能，而只能按刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行編程等情況，計(jì)算相當(dāng)繁瑣，程序量非常大，手工編程難以勝任，甚至無法編出程序來。而且人工穿孔更是一個(gè)繁瑣的工作，據(jù)國外統(tǒng)計(jì)以及我國的生產(chǎn)這踐說明，用手工

30、編程時(shí)，一個(gè)零件的編程時(shí)間與機(jī)床加工時(shí)間之比平均約為我國的生產(chǎn)實(shí)踐說明，用手工編程時(shí)，一個(gè)零件的編程時(shí)間與機(jī)床上加工時(shí)間之比平均約為30：1。而且數(shù)據(jù)控機(jī)應(yīng)酬往往由于零件加工程序編不出來而沒有發(fā)揮其功能。 2. 自動(dòng)編程方法 由計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝處理、數(shù)值計(jì)算、編寫零件加工程序、自動(dòng)地輸出零件加工程序單，并將程序自動(dòng)地記錄到穿孔紙帶或其它的控制介質(zhì)上。亦可由通訊接口將程序直接送到數(shù)控系統(tǒng)，控制機(jī)床進(jìn)行國工。數(shù)據(jù)控機(jī)應(yīng)酬的程序編制工作的大部發(fā)或一部由地算機(jī)完成的方法稱為自動(dòng)編程的方法。 6.2 手工編程方法 6.2.1 數(shù)控車床的程序編制 以圖6-11中的零件為例，說膽數(shù)控車床程序編制的方法。在具有

31、直線及圓弧插補(bǔ)的床上加，需編寫出其精加工程序。 圖6-11 車削零件圖 首先，發(fā)析零件圖紙，確定工藝方案。 （1） 按先主后次原則，胡不定期走刀路線。 a) 先切削外輪廓，自右向左加工。即倒角?切削螺紋的實(shí)際外圓F47.8?F47.8?切削錐度部分?車削62外圓?倒角?車削F80?切削圓弧部分?車削F80；b)切槽；c)車螺紋。 （2）選擇刀具及畫出刀具布置圖。根據(jù)加工要求，選用三把刀具：號刀車外圓，號刀切槽，號刀車螺紋。刀具布置圖見圖6-12。在繪制刀具布置圖時(shí)，應(yīng)正確的選擇換刀點(diǎn)，以使在換刀過程中，刀具轉(zhuǎn)位時(shí)不碰撞工件、機(jī)床及夾具。 （3）確定主要軸轉(zhuǎn)速S，進(jìn)給速度F等切削用量參數(shù)。 然后

32、，編寫零件加工程序單。確定圖6-11中的0點(diǎn)為工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)，A點(diǎn)為對刀點(diǎn)，即是程序的起點(diǎn)，程序單見表6-4。 數(shù)控車床編程有以下二個(gè)特點(diǎn)： （1）坐標(biāo)系的設(shè)定及坐標(biāo)指令數(shù)控車床以徑向?yàn)閄坐標(biāo)軸，縱向?yàn)閆軸方向，指向尾架方向?yàn)?Z，而指向主軸位置為-Z軸方向。指向操作者的位置為+X方向。按右手直角會(huì)場法則規(guī)定，Y軸的正方向指向地面。 在按絕對坐標(biāo)指令編程時(shí)，使用代碼X及Z表示X及Z坐標(biāo)軸指令，而用增量坐標(biāo)指令編程時(shí)，。用U及W表示。切削圓弧時(shí)，使用I和K表示圓弧的起點(diǎn)相對其圓心的坐標(biāo)值，I對應(yīng)于X軸，K對應(yīng)于Z軸，在一個(gè)程序段中，可以按絕對坐標(biāo)編程或按增量坐標(biāo)編程，也可用絕對坐標(biāo)值現(xiàn)增量坐標(biāo)

33、值混合編程。在數(shù)控車床的編程中，X及U輸入的是直徑值。即按z絕對坐標(biāo)編程時(shí)，X輸和的是直徑的數(shù)值，按增量坐標(biāo)編程時(shí)，U為徑向?qū)嶋H位移值的二倍，并附加上方向符號（正向省略）。這是因?yàn)閳D紙上標(biāo)注的尺寸及測量時(shí)使用的徑向尺寸都是使用的直徑值。編程人員可直接利用圖上尺寸編程，也便于核對操作人員數(shù)據(jù)。 （2）車削固定循環(huán)功能車削加工一般為大余量多次切削過程，常常需要多次重復(fù)幾種固定=的動(dòng)作，因此在數(shù)控車床系統(tǒng)中具備各種不同形式的車削固定循環(huán)指令功能。例如，內(nèi)、外圓柱面加工循環(huán)指令，內(nèi)、外錐面固定循環(huán)，端面固定循環(huán)，切槽循環(huán)，內(nèi)、外螺紋固定循環(huán)及組合面切削循環(huán)等指令。使用這些固定循環(huán)指令可以簡化程序編制。

34、 6.2.2數(shù)控銑床的程序編制 數(shù)控銑床至少有三個(gè)控制軸（X、Y、Z），同時(shí)可以控制二個(gè)、三個(gè)甚至于更多個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，可加工任意平面零件直到復(fù)雜的空間曲面零件。現(xiàn)以圖6-13平面凸輪零件為例，說明數(shù)控銑床的編程過程。 （1）分析零件圖紙、確定加工路線，進(jìn)行工藝處理，定位裝夾選在30mm的孔上，并以此為坐標(biāo)原點(diǎn)及對刀點(diǎn)，從而符合對刀點(diǎn)的選取原則，使編程簡單，并能保證加工精度。銑刀的端面距零件的表面留有一定的距離。選用15mm立銑刀。確定走刀路線時(shí)，需考慮刀路線時(shí)，需考慮切向切入刀出。在具有直線及圓弧插補(bǔ)功能的銑床上進(jìn)行加工。其走刀路線圖見圖6-13，即為 （2）數(shù)學(xué)處理需求出平面凸輪零件圖形中各

35、幾何元素相交 或相切的基點(diǎn)坐標(biāo)值，并按確定的走刀路線需計(jì)算出P1，P2P10各點(diǎn)的坐標(biāo)，應(yīng)用古角、幾何及解析幾何的數(shù)學(xué)方法即何求出。它們在工件坐標(biāo)系中的絕對坐標(biāo)值為： P1（-50，160） P2（-10，130） P3（0，130） P4（46.351，98.750） P5（74.162，30） P6（74.162，-30） P7（46.351，-98.750） ： ： （3）編寫程序單，按程序格式編寫凸輪零件加工程序單如下： 0/00033 #8001=7.5 G92 X0 Y0 Z100； G90 G01 X-50 Y160 F1000 M03 S700； Z-9 F500； X0 F1

36、00； 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 F1000； Z100 G01 X0 Y0 M05； M02； 6.3計(jì)算機(jī)數(shù)控自動(dòng)編程方法 計(jì)算機(jī)數(shù)控自動(dòng)編程的方法有語言編程方法、圖形編程及其它方法。隨著科學(xué)技術(shù)特別是計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，數(shù)控?fù)淇藙?dòng)編程的方法不斷地改進(jìn)與完善。自第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床問世不久，1952年美國麻省理工學(xué)院

37、即開始研究自動(dòng)編程的語言系統(tǒng)APT（Automatically Pro-grammed Tools）。APT語言系統(tǒng)由APT-1、APT-2發(fā)展到可解決三維編程的APT-系統(tǒng)后，宇航協(xié)會(huì) 對APT-繼續(xù)改進(jìn)，成立了APT長期規(guī)劃組織（APTLRP）由伊利諾斯理工學(xué)院研究所負(fù)責(zé)，1970年發(fā)表了APT-初步主案，80個(gè)代進(jìn)一步發(fā)展為APT/SS系統(tǒng)，具有定義和加工復(fù)雜雕塑曲面的功能。 APT語言系統(tǒng)是世界上發(fā)展最早的編程語言，其語言詞匯豐富，定義的幾何類型多，加工的功能齊全并配有1000多個(gè)后置處理程序，在各國得到廣泛的用，但該系統(tǒng)龐大，需大型計(jì)算機(jī)，費(fèi)用昴貴。因此，各國相繼研究出了針對性較強(qiáng)的

38、各具不同特點(diǎn)的編程系統(tǒng)。如美國的ADAPT、AUTOSPOT等，英國的確2C、2CL、2PC、等，西德的EXAPT-1（點(diǎn)位）EXAPT-（車削）EXAPT-3（銑削）等，法國的IFAPT-P（點(diǎn)位）IFAPT-C（輪廓）IFAPT-CP（點(diǎn)位、輪廓），日本的FAPT、HAPT等數(shù)控自動(dòng)編程語言系統(tǒng)。 我國自50年代末即開始研究數(shù)控機(jī)床，60年代中期開始了數(shù)控自動(dòng)編程方面的研究工作。70年代已研制出了SKC、ZCX、XBC-1、CKY等具有平面輪廓銑削加工、車削加工等功能的數(shù)控自動(dòng)編程系統(tǒng)。后又研制出具有解決復(fù)雜曲面編程功能的數(shù)控編程系統(tǒng)CAM-251等多功能的語言系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，

39、微機(jī)數(shù)控自動(dòng)編程系統(tǒng)以其較記的性能價(jià)格比迅速發(fā)展起來。近年來推出了HZAPT、EAPT、ADPT等微機(jī)數(shù)控自動(dòng)編程系統(tǒng)。 美國1964年研制出的一臺(tái)圖形顯示器（圖形終端），為克服語言編程系統(tǒng)的缺點(diǎn)及發(fā)展圖形編程系統(tǒng)打下了基礎(chǔ)，使用圖形交互功能，在屏幕直接顯示零件圖形及加工走刀軌跡，得到加工程序。其用戶界面友好，比APT主席系統(tǒng)編程時(shí)間縮短了70-75%，提高編程的質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)效益顯著，美國洛克希德的加里福尼亞飛機(jī)制造公司1967年初步完成了第一個(gè)CAD/CAM集成系統(tǒng)，以后命為CADAM系統(tǒng)，在一些工廠中應(yīng)用，80年代后，隨著圖形工作站及微機(jī)性能的提高， CAD/CAM軟件大量涌現(xiàn)，交互式圖形編

40、程技術(shù)大量被采用，我國已研制出并正在研制一些自主版權(quán)的CAD/CAM軟件。 6.3.1數(shù)控語言編程方法 數(shù)控語言編程方法是世界上發(fā)展最早，也曾是功能強(qiáng)應(yīng)用廣泛掃自動(dòng)編程的方法，雖然存在一些不足之處，但實(shí)好壞生產(chǎn)中仍有使用，尚未淘汰。下面加以介紹。 1.數(shù)控語言自動(dòng)編程的過程編程員只需根據(jù)圖紙的要求，使用數(shù)控語言很容易地編寫了零件加工源程序，送入計(jì)算機(jī)。由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算后置處理，編寫出零件加工程序單直至自動(dòng)穿出數(shù)控加工穿孔z紙帶，或?qū)⒓庸ぶ噶钔ㄟ^直接通迅的方式送入數(shù)控機(jī)床。這一過程稱為語言自動(dòng)編程。其流程圖見圖6-14。 2.數(shù)控語言及其應(yīng)用APT語言在很多書書刊都有介紹，這里不再贅述，現(xiàn)對

41、日本FANUC公司的FAPT語言及我國研制的微機(jī)睥數(shù)控語言進(jìn)行介紹。 （1）FAPT語言及其應(yīng)用FAPT是用在日本FANUC公司研制的專用的數(shù)控編程系統(tǒng)P-MODELG睥語言，該系統(tǒng)由車、銑、模具、線切割等作畫選模塊及仿真、自學(xué)習(xí)、故障診斷標(biāo)準(zhǔn)模塊組成。FAPT編程實(shí)例零件圖樣示于圖6-15。 由例中看出其語言簡潔明了，使用方便。它具有如下的技術(shù)性能：1）線型定義，點(diǎn)型定義12種；直線定義14種；圓弧定謅義22種；2）刀具運(yùn)動(dòng)中心軌跡的計(jì)算；3）循環(huán)語句；4）半徑補(bǔ)償功能；5）函數(shù)曲線編程功能；6）曲線所擬合功能；7）宏定義功能；8）漸開線齒輪專用編程模塊；9）面積、重心、慣性矩的計(jì)算功能。

42、S3=p（20，0），-60A 直線過點(diǎn)（20，0）及傾斜角-60 C1=S3，S10（5X），S4（35），R，R， 與直線S3，S10及S4相切的圓弧 B C2=0，30，20 圓弧圓心為（0，30），半徑為20 S5=P（-20，0），P（0。50） 直線過點(diǎn)（-20，0）及點(diǎn)（0，50） FEED 紙帶進(jìn)給命令 % 紙帶開始信號 FROM，PI（0，5） 加工起始點(diǎn)設(shè)定（0，5） G41F300 設(shè)定半徑補(bǔ)償及進(jìn)給速度 S1(OY) 沿直線S1前進(jìn) S2(OX) 沿直線S2前進(jìn) S3 沿直線S3前進(jìn) C1,CW 沿圓弧C1順時(shí)針前進(jìn) S4,R,2R 沿直線S4前進(jìn) C2,CCW,B 沿

43、直線C2前進(jìn) S5 沿直線S5前進(jìn) S2,0N,S1 沿直線S2前進(jìn)至與S1為止 P1,G40 繼續(xù)到P1點(diǎn)停止，取消刀偏（G40） M02 輔助指令 % 紙帶結(jié)束信號 FEED 紙帶進(jìn)給命令 FINI 紙帶制備完成命令 PEND 程序結(jié)束 （2）HZAPT語言及其應(yīng)用 70、80年代以來，我國發(fā)展了微機(jī)數(shù)控編程系統(tǒng)。該類系統(tǒng)的特點(diǎn)是：在國內(nèi)廣泛應(yīng)用微機(jī)上運(yùn)行，投資少，易于推廣應(yīng)用；具有一定產(chǎn)交互式會(huì)話及圖形顯示功能，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，及時(shí)修改，得到正確的程序；系統(tǒng)一般都具有對任意平面零件及空間曲面編程的功能?，F(xiàn)以化中理工大學(xué)研制的HZAPT系統(tǒng)為例，編制在數(shù)控銑床上加工平面凸輪（見圖6-13）

44、程序。 首先，分析零件圖紙，制定工藝過程，確定走刀路線，零件要求加工由直線與圓弧組成的輪廓，其底面與定位孔0已加工好。9孔為基準(zhǔn)孔。選其對刀點(diǎn)，即程序的起點(diǎn)，也作為坐標(biāo)原點(diǎn)。從而使編程方便，并可減汪誤差。其走刀路線為OP1P2P3P4P5P6P7P8P9，刀具直徑為f12mm 。 然后，用HZAPT語言收寫零件加工源程序如下： 書寫零件源程序的一般步驟如下：1）分析零件圖，確定加工過程，確定對刀點(diǎn)及走刀路線；2）選擇刀具，確定主軸轉(zhuǎn)速，進(jìn)給速成度等工藝參數(shù)；3）寫出刀具補(bǔ)償語句和輔導(dǎo)語句；4）寫出幾何定義語句。本系統(tǒng)只要求對那些在圖紙上不能直接確定的幾何參數(shù)進(jìn)行定義，其它的不需定義；5）按走刀

45、路線逐段寫出運(yùn)動(dòng)語句；6）寫出結(jié)束語句；7）全面檢查語句及格式是否正確，有無遺漏。 HZAPT語言是由語句組成的，語句亦地零件源程序的基本面分，具有獨(dú)立的意義，語句是由一些特定的基本符號和基本指令（詞匯）構(gòu)成的。基丁符號包括26個(gè)英文字母，數(shù)字0-9以及定義符，定義符是由一些具有固定意義的符號構(gòu)成的。它包括分隔符（"，""；""：""=""/"等）運(yùn)算符（"+""-""÷"等）初等函數(shù)（SIN，COS，TAN等）。基本指令（詞

46、匯）與AOPT語言類似，采用英文單詞縮寫構(gòu)成，其中常用的基本指令如POINT（點(diǎn)）、LINE（直線）、CIRC（圓?。?、PLANE（平面）、CURV（無列表曲線）、DFN（函數(shù)定義）、CULNDR（柱）、CONE（錐）、SDHERE（球）、FEED（設(shè)定進(jìn)給速度）、TOOL（設(shè)定刀補(bǔ)值）、END（程序結(jié)束）等。HZAPT語言特點(diǎn)是將定義語句與切割語句（運(yùn)動(dòng)語句）可登工使用，使程序結(jié)構(gòu)緊湊，源程序縮短；語言功能較強(qiáng)，類型較全。 3.數(shù)控主席自動(dòng)編程系統(tǒng)掃軟件計(jì)算機(jī)數(shù)控語言編程系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖6-16所示，它由前置處理程序及后置處理程序兩大部分組成，前置處理部分包括輸入翻譯及計(jì)算階段。零件加工源程

47、序輸籬計(jì)算機(jī)后，經(jīng)過輸入翻譯，數(shù)學(xué)處理計(jì)算出刀具運(yùn)動(dòng)中心軌跡，得到刀位數(shù)據(jù)（LD）文件。后置處理程序?qū)⒌段粩?shù)據(jù)和騰掃工藝參數(shù)、輔助信息處理成具體的數(shù)控機(jī)床缺要求的指令和程序格式，并自動(dòng)的輸出零件加工程序單，由穿孔紙帶或計(jì)算機(jī)將加工指令通過接口直接傳送給數(shù)控機(jī)床。 前置處理程序框圖示見圖案，其主組成及功能如下： （1）輸入翻譯階段輸入翻譯階段包括輸入模塊、詞法分格、語法分格模塊。首 先進(jìn)歃詞法分析，對源程序依次地進(jìn)行掃描，對構(gòu)成源程序的字符串進(jìn)行分解，識加緊單詞。在些基礎(chǔ)上，進(jìn)行語法分淅，把單詞符號串分階段解成各類語法單位，確定整個(gè)輸入串是否構(gòu)成語法上正確的句子，查明零件湖泊 程序中那一些地方不

48、合語法規(guī)定，并對錯(cuò)誤及時(shí)進(jìn)行修改。 （2）計(jì)算階段程序計(jì)算階段要求出零件的基點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)及刀具運(yùn)動(dòng)中心軌跡即刀位數(shù)據(jù)。該部分由下面的模塊組成：1）常規(guī)的幾何運(yùn)算模塊。包括二、三維平長工，一點(diǎn)沿定矢量平移，二、三維投影計(jì)算。2）幾何定義模塊。該模塊確定發(fā)直線、圓弧、空間直線、平面、球、圓錐、圓環(huán)、矢量、螺旋面以及一般二次曲面的各種定義形式，用戶可自由選擇不同定義方式，并且允許嵌套定義。3）幾何元素相交模塊。該模塊具有兩條直線相交，直線圓弧相交，兩圓弧相交，兩圓弧相切，直線圓弧相交，直線平面相交，直線球面相交，直線橢圓面相交，兩平面相交，三平面相交，直線圓柱相交，直線圓錐相交，直線一般二次曲面相交，直

49、線自定義參數(shù)曲線相交，圓弧自定義參數(shù)曲線相交 ，圓弧自定義參數(shù)民線相交，兩直線間圓角過度，直線圓弧間圓角過度，兩圓弧間圓角過度，直線自定義參數(shù)曲線間圓角過度，圓弧自定義參數(shù)曲線間圓角過度。4）點(diǎn)位和輔助機(jī)能模塊。該模塊具有鉆孔、攻螺、鏜孔、組孔加工、精加工等點(diǎn)位編程功能，同時(shí)還有程序名，平面選擇，容差，刀偏，刀補(bǔ)，換刀，進(jìn)給，轉(zhuǎn)速，嘛軸停轉(zhuǎn)，冷卻，取參數(shù)，程序結(jié)束等輔助功能。5）自定義函數(shù)模塊。該模塊允許用戶以表達(dá)式的形式輸入數(shù)值和幾何參數(shù)，可對用戶任意定義的參數(shù)曲線編程，大大擴(kuò)展了系統(tǒng)的編程功能力。6）自由曲線編程模塊。該模塊提從了按點(diǎn)列或給出位矢與切矢兩種類型方法描述的自由曲線的編程功能，

50、并提供了自由、夾緊，與前段相切，與后段相切，閉合等不同端點(diǎn)條件。7） 空間解析曲面模塊。該模塊具有對球面、圓柱面、圓錐面、圓環(huán)面、螺旋面以及由任意平面曲線繞任意軸線旋轉(zhuǎn)構(gòu)成同面的編程功能。8） 自由曲面模塊。該模塊具有對點(diǎn)陣描述的曲面按COONS曲面，F(xiàn)ergson曲面插值功能，同時(shí)對廣泛應(yīng)用生產(chǎn)中，以截面描述的曲面進(jìn)行編程。9）刀位校驗(yàn)?zāi)K。該模塊涉及了多面體數(shù)控加工法，自動(dòng)校驗(yàn)銑削加工時(shí)的刀具干涉問題，并就提高表面精度或切削效率分別給出最大切削半徑或深度。10）組合曲面模塊。該程序能將不賻面組合在一起，具有對復(fù)雜形體編程的功能。11）公用程序包。包括正切計(jì)算，行列式計(jì)算，求最大值，存取幾何

51、元素，存取切削數(shù)據(jù)，分區(qū)詞判別恨具偏置，高斯法解議程，追趕法解方程等子程序。 （3） 系統(tǒng)管理模塊 系統(tǒng)的硬、軟件資源由該模塊統(tǒng)一管理，調(diào)用。 （4） 繪圖模塊 能使用戶在屏幕上快速繪圖，也容許用戶在繪圖儀上進(jìn)一步繪圖校驗(yàn)。該模塊能根據(jù)用戶需要繪制XOY、YOZ、ZOY面的視圖，中間正投影，二等測、三等測投影圖和一般透視投影圖。并具有局部放大功能，操作方便靈活。 6.3.2 數(shù)控圖形編程方法 數(shù)空圖形編程方法是指使用人機(jī)交互設(shè)備（ 鍵盤、鼠標(biāo)器、數(shù)字化儀等），通過人機(jī)對話（功能菜單、文字命令等形式）方式將待加工零件的幾何尺寸等數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，并在顯示屏幕上顯示出圖形。然后，用戶可指點(diǎn)出走刀路線

52、或走刀方式，在屏幕上即可顯示出走刀軌跡。再輸入切削參數(shù)、輔助功能等工藝信息，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理，輸出零件加工程序控制介質(zhì)。也可將加工程序直接由計(jì)算機(jī)通過接口送入數(shù)控系統(tǒng)。 該方法不需要編制零件加工的源程序，用戶界面友好，使用更加方便、直觀、易學(xué)易掌握。而且現(xiàn)代的NC圖開編程大都是與CAD集成的。CAD生成的信息可直接傳送給編程系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)CAD/CAM集成，它是CIMS系統(tǒng)的重要組成部分。 1.圖形編程的步驟 圖形編程的步驟如下： （1）在屏幕上畫出（或調(diào)出）零件圖。用戶根據(jù)待加工零件圖紙的要求，通過人機(jī)對話的方式，將零件的幾何尺寸送入計(jì)算機(jī)，在屏幕上畫出零件圖形。如果待加工的零件圖形已存在計(jì)算機(jī)內(nèi)，

53、調(diào)出顯示在屏幕上即可。零件圖形也可由其它CAD系統(tǒng)傳送到編程系統(tǒng)中。 （2）指出對刀點(diǎn)。用光標(biāo)指點(diǎn)或用命令輸入該點(diǎn)的坐標(biāo)值。 （3）確定走刀路線，按走刀順序，用光標(biāo)指點(diǎn)所要加工的部位。計(jì)算機(jī)重新排序，并顯示出走刀路線。 （4）設(shè)置刀偏直及方向。通過人機(jī)對話方式，輸入刀偏值及方向，計(jì)算機(jī)計(jì)算出刀顯示出走刀路線。 （5）輸入各種輔助功能M指令F、S、T等指令。 （6）加工過程仿真及走刀軌跡編輯修改。對加工過程仿真，檢查走刀路結(jié)是否合理，有否碰撞干涉情況，進(jìn)一步編輯，優(yōu)化處理得到正確的走刀軌跡。 （7）得到零件加工程序單。上述步驟完成后，調(diào)用后置處理命令，即可得到零件加工程序。 2.數(shù)控圖開編程系統(tǒng)

54、軟件 圖形編程系統(tǒng)一般由繪圖、顯示、定義幾何實(shí)體、編輯修改、加工、測量、輸出繪圖及輸出打印等功能出打印等功能模塊組成。系統(tǒng)總體構(gòu)成圖見圖6-18，其主要模塊協(xié)能介紹如下： （1）繪圖模塊該模塊主要包括各種直線、曲線（圓弧、路徑線、自由曲線、函數(shù)曲線等）、各種平面、二次曲面（圓錐面、圓環(huán)面、球面等）、孔斯曲面、動(dòng)，基線形成各式曲面、NURBS曲線曲面（非均勻有理B樣條曲線曲面）的造型與處理。 （2）顯示模塊 包括各種曲面的顯示、NC加工特征單元的顯示、刀位點(diǎn)數(shù)據(jù)的顯示、刀具軌跡的顯示，加工過程動(dòng)態(tài)仿真顯示等。該系統(tǒng)提供了重畫、放縮、瀏覽、視點(diǎn)變換、真實(shí)感顯示、顏色設(shè)定、線型選擇等功能。 （3）定

55、義幾何實(shí)體模塊該模塊為用戶提供了強(qiáng)大方便的幾何設(shè)計(jì)及編程功能。用戶可以利用圖紙上有關(guān)的幾何元素，通過該模塊的相關(guān)命令求出需要的幾何元素。 （4）編輯模塊 該模塊具有圖形幾何變換功能，可對幾何實(shí)體進(jìn)行平移、對稱，旋轉(zhuǎn)、放縮、復(fù)制、刪除等變換。改變現(xiàn)存在實(shí)體的特性（圖層、顏色、線型）將一現(xiàn)存實(shí)體分為二部分以及在兩個(gè)實(shí)體之間加圓角或斜切，載剪或延長實(shí)體使其達(dá)到指定的邊界界，系統(tǒng)中還應(yīng)具有刀具軌跡上刀位點(diǎn)的修改與均化，最后對刀具軌跡進(jìn)插連接與排序。 （5）加工模塊該模塊包括生成零件程序加工G代碼及編輯、顯示、調(diào)入、輸入、輸出G代碼和設(shè)置刀偏值、進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速等功能。 （6）測量模塊系統(tǒng)中提供了可通

56、過命令在圖形上直接測量兩點(diǎn)距離、點(diǎn)到平面的距離以兩平面間的距離功能，使用戶能直觀地快速地得到需要的上述參數(shù)，例如在加工過程仿真時(shí)，可在圖形上直接測量出加工廠余量、干涉量等等。 6.4計(jì)算機(jī)數(shù)控自動(dòng)編程系統(tǒng)的刀位算法 復(fù)雜的曲線面及帶多島坑的型腔零件的加工是數(shù)控自動(dòng)編程系統(tǒng)的難點(diǎn)。對復(fù)雜零件進(jìn)行編程時(shí)，首先確定其型面的數(shù)學(xué)模型，然后計(jì)算其刀位點(diǎn)及規(guī)劃走刀軌跡。處理自由不得曲線和曲面的數(shù)學(xué)方法很多，如三次參數(shù)樣條與孔斯曲面法，Bezier曲線與曲面，B樣條曲線與曲面以及非均勻有理B樣條(NURBS)方法等。非均勻有理B樣條(NURBS)法是國際上被認(rèn)為最有發(fā)展前景的方法。1991年國際標(biāo)準(zhǔn)化驗(yàn)組織

57、(SIO)正式頒布了關(guān)于工亞產(chǎn)品幾何定義的STEP國際標(biāo)準(zhǔn)，把NURBS方法作為定義產(chǎn)品形狀唯一數(shù)學(xué)方法。近年來，在功能強(qiáng)的數(shù)控編程系統(tǒng)及CAD/CAM系統(tǒng)中都擴(kuò)充開發(fā)了NURBS的方法。 本書的CAD/CAM建模技術(shù)有關(guān)章節(jié)對上述的曲線曲面的數(shù)學(xué)模型已有闡述，本章不再贅述，重點(diǎn)介紹刀位點(diǎn)的計(jì)算方法。 6.4.1自由曲線的刀位點(diǎn)計(jì)算 數(shù)控系統(tǒng)一般都不具備樣條曲線的插補(bǔ)功能，自由曲線使用三次參數(shù)樣和條，NURBS等方法擬合以后，還必須用直線段或圓弧進(jìn)行二次逼近，才能編制數(shù)控加工程序，進(jìn)行數(shù)控加工。用直線段逼近，需編制的程序段較多。使用單圓弧逼近，計(jì)算較簡單，曲線總體上為一階光滑。但當(dāng)型值點(diǎn)為曲線

58、的拐點(diǎn)時(shí)，此法不易處理，雙圓弧似合可解決曲線存在拐點(diǎn)的問題，同時(shí)似合精度和光滑性都比單圓弧似合高。此方法應(yīng)用廣泛。下面加以介紹。為了使雙圓珠筆弧插值具有良好的光順性，首先找出局部樣條上的全部拐點(diǎn)，將它們作為新型值點(diǎn)插入原有型值點(diǎn)之間，使局部格條的每一段愉就不含有拐點(diǎn)。用m1及m2分別表示這段局部樣條在P1和P2點(diǎn)處的切線。引兩段圓弧段圓弧d1和d2使基滿足下列條件： （1）d1過P1且切于m1，d2過P2且切于m2 （2）d1與d2在連接處相切。 該方法稱作雙圓弧插值。其具體算法如下：（見圖6-19） （1）找出所有局部樣條段的拐點(diǎn)，作為新型值點(diǎn)依次插入原型值點(diǎn)列中，并求得每個(gè)型值點(diǎn)依次插入原型值點(diǎn)列中，并求得每個(gè)型值點(diǎn)處的切線龍相鄰兩個(gè)型值點(diǎn)P1，P2之間，得到了兩個(gè)端點(diǎn)切線與弦所夾角1，2以及P1P*P2。 （2）在直角坐標(biāo)系P1，X，y中，確定： 雙圓弧的有向半徑 雙圓弧的連接點(diǎn)N（P1P*P2的內(nèi)心）坐標(biāo) 從圓弧的兩個(gè)圓心O1（x1,y1）和O2（x2,y2）的坐標(biāo) 上述式中R1，R2為有向半徑，圓弧走向順時(shí)針，半徑為負(fù)，否則相反。另外，上述公式都需由局部直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到固定的直角坐標(biāo)系中。 6.2.4平面型腔零件加工時(shí)刀位占算法 平面型腔是由封閉的結(jié)束邊界（外輪廓）