數(shù)控編程技術(shù)

1、數(shù)控編程技術(shù)數(shù)控機(jī)床是采用計算機(jī)控制的高效能自動化加工設(shè)備，而數(shù)控加工程序是數(shù)控機(jī)床運(yùn)動與工作過程控制的依據(jù)。因此程序編制是數(shù)控加工中的一項重要工作，理想的加工程序應(yīng)保證能加工出符合產(chǎn)品圖樣要求的合格工件，同時也能使數(shù)控機(jī)床的功能得到合理的應(yīng)用與充分的發(fā)揮，使數(shù)控機(jī)床安全、可靠、高效地工作，加工出高質(zhì)量的產(chǎn)品。從零件圖紙到獲得合格的數(shù)控加工程序的過程便是數(shù)控編程，其過程如圖1-3虛框所示。數(shù)控編程技術(shù)與數(shù)控機(jī)床兩者的發(fā)展是緊密相關(guān)的。數(shù)控機(jī)床的性能提升推動了編程技術(shù)的發(fā)展，而編程手段的提高也促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，二者相互依賴?，F(xiàn)代數(shù)控技術(shù)正在向高精度、高效率、高柔性和智能化方向發(fā)展，編程方式也

2、越來越豐富。手工編程一般對幾何形狀不復(fù)雜，加工程序不長、計算不繁瑣的零件，如點位加工或幾何形狀不復(fù)雜的輪廓加工，一般選用手工編程，其流程如圖1-4所示。手工編程的重要性是不容忽視的，它是編制加工程序的基礎(chǔ)，是機(jī)床現(xiàn)場加工調(diào)試的主要方法，是機(jī)床操作人員必須掌握的基本功，但它也有以下缺點：(1)人工完成各個階段的工作，效率低、易出錯；(2)每個點的坐標(biāo)都需計算，工作量大、難檢查；(3)對復(fù)雜形狀的零件，如螺旋槳的葉片形狀，不但計算復(fù)雜，有時也很難實現(xiàn)。機(jī)床表刀具表零件圖形工藝人員編程手冊夾具表工藝規(guī)程編程人員加工程序初稿加工程序修改圖1-4 手工編程流程自動編程但上述問題若由計算機(jī)進(jìn)行處理，難題就

3、迎刃而解了。自動編程是指在計算機(jī)及相應(yīng)的軟件系統(tǒng)的支持下，自動生成數(shù)控加工程序的過程。除分析零件圖樣和制定工藝方案由人工進(jìn)行外，其余均由計算機(jī)自動完成，故又稱計算機(jī)輔助編程，它充分利用了計算機(jī)快速運(yùn)算和存儲的功能。如圖1-5編程人員將零件形狀、幾何尺寸、刀具路線、工藝參數(shù)、機(jī)床特征等，按一定的格式和方法輸入到計算機(jī)內(nèi)，再由自動編程軟件對這些輸入信息進(jìn)行編譯、計算等處理生成刀具路徑文件和機(jī)床的數(shù)控加工程序，通過通信接口將加工程序送入機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)以備加工。對于形狀復(fù)雜，比如具有非圓曲線輪廓、三維曲面等零件編寫加工程序，采用自動編程方法效率高，可靠性好。零件圖工藝要求生成刀位文件后置處理數(shù)控加工程序

4、翻譯計算程序檢驗加工模擬數(shù)控機(jī)床修改編譯程序圖1-5 自動編程流程隨著微電子技術(shù)和CAD技術(shù)的發(fā)展，為降低編程難度、提高效率，減少和避免程序錯誤，自動編程技術(shù)不斷發(fā)展，大約經(jīng)歷了以下幾個階段：1）50年代美國麻省理工學(xué)院（MIT）開發(fā)APT語言；2）60年代MIT組織美國各大飛機(jī)公司共同開發(fā)APTII、APTIII；3）70年代出現(xiàn)基于APTIII的APT-IV、APT-AC；4）APT衍生出其他語言如ADAPT，EXAPT，HAPT，F(xiàn)APT，IFAPT等；5）80年代以后各種不同的CAD/CAM集成數(shù)控編程系統(tǒng)發(fā)展起來；1.1.1.1.1 數(shù)控語言自動編程1.1.1.1.2 圖形交互式自動

5、編程隨著計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，計算機(jī)的圖形處理能力不斷增強(qiáng)。一種可以直接將零件的幾何圖形信息，自動轉(zhuǎn)化為數(shù)控加工程序的全新的計算機(jī)輔助編程技術(shù)圖形交互式自動編程應(yīng)運(yùn)而生，并在20世紀(jì)70年代以后得到迅速發(fā)展和推廣應(yīng)用。圖形交互自動編程是計算機(jī)配備了圖形終端和三維繪圖軟件后進(jìn)行編程的一種方法，它以人機(jī)對話的形式，在圖形顯示終端上繪制出加工零件及毛坯，選擇機(jī)床和刀具并制定加工工藝，計算機(jī)便按預(yù)先存儲的圖形自動編程系統(tǒng)計算刀具軌跡，然后由相應(yīng)機(jī)床的后處理器自動生成NC代碼?，F(xiàn)代圖形交互式自動編程是建立在CAD和CAM系統(tǒng)的基礎(chǔ)上的，典型的圖形交互式自動編程系統(tǒng)都采用CAD/CAM集成數(shù)控編程系統(tǒng)模式

6、，與早期的語言型的自動編程系統(tǒng)相比它有如下特點：輸入工件圖形并采用人機(jī)對話方式，而不需要使用數(shù)控語言編制源程序；從加工工件的圖形再現(xiàn)、進(jìn)給軌跡的生成、加工過程的動態(tài)模擬，到生成數(shù)控加工程序，都是通過屏幕菜單驅(qū)動，因而速度快、精度高、直觀性好、使用簡便、便于檢查；可以通過軟件的數(shù)據(jù)接口共享已有的CAD設(shè)計結(jié)果，實現(xiàn)CAD/CAM集成一體化，實現(xiàn)無圖紙設(shè)計制造；為提高生產(chǎn)率、縮短新產(chǎn)品研制周期、保證產(chǎn)品產(chǎn)量、降低成本創(chuàng)造了有利的條件，尤其是對三維復(fù)雜曲面零件，只要作適當(dāng)?shù)男薷木湍墚a(chǎn)生新的NC代碼，因而它具有相當(dāng)大的柔性。數(shù)控程序后置處理系統(tǒng)數(shù)控加工設(shè)備CAD產(chǎn)品造型設(shè)計刀位源文件CAM加工工藝規(guī)劃

7、圖1-7 應(yīng)用CADCAM集成系統(tǒng)設(shè)計加工的流程圖從上世紀(jì)40年代第一臺計算機(jī)問世以來，50年代出現(xiàn)了第一臺數(shù)控機(jī)床，60年代的交互式圖像顯示設(shè)備，70年代的工作站(Workstation)和造型技術(shù) ( Wireframe Modeling、Solid Modeling、Surface Modeling)，以至80年代的智能機(jī)器人及專家系統(tǒng)，CAD/CAM歷經(jīng)形成、發(fā)展、提高和集成各個階段。90年代中期以后便向著，如圖1-7所示。近年來，計算機(jī)技術(shù)、空間幾何造型技術(shù)、工程數(shù)據(jù)庫技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，如今已出現(xiàn)了一批功能強(qiáng)大的CAD/CAM軟件，如法國達(dá)索飛機(jī)制造公司的CATIA、

8、美國麥道航空公司的UG-II和美國參數(shù)技術(shù)公司的Pro/E，我國北航海爾的制造工程師(CAXA-ME)等，這些軟件都具有空間異型曲面的數(shù)控加工程序編制功能，且具有智能型后置處理環(huán)境，可以面向眾多的數(shù)控機(jī)床和大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)。近年來，計算機(jī)硬件技術(shù)飛速發(fā)展，使微機(jī)的性能價格比不斷進(jìn)步。目前世界上很多著名的CAD/CAM軟件公司已著手開發(fā)了基于微機(jī)的CAD/CAM軟件，使原來只能在工作站上運(yùn)行的軟件，在微機(jī)上同樣可以運(yùn)行。硬件本錢的大幅度降低，使CAD/CAM能夠得以廣泛應(yīng)用。對于使用多種CAD/CAM系統(tǒng)，配備多種機(jī)床各種類型數(shù)控系統(tǒng)的情況就更為復(fù)雜，這是由于后置處理面臨如下紛繁的情況：1.刀具路

9、徑文件格式的多樣性刀具路徑文件采用APT語言格式，這種語言接近于英語自然語言，它描述當(dāng)前的機(jī)床狀態(tài)及刀尖的運(yùn)動軌跡。它的內(nèi)容和格式不受機(jī)床結(jié)構(gòu)、數(shù)控系統(tǒng)類型的影響。但不同的CAD/CAM軟件天生的刀具路徑文件的格式均有所不同如：“調(diào)用n號刀具，長度補(bǔ)償選用a寄存器中的值”，表示這一功能的指令在不同的CAM系統(tǒng)表述格式不同，如表1-1。表1-1 不同種CAD/CAM系統(tǒng)的表述格式CAD/CAM系統(tǒng)表述格式UG-LOAD/TOOL，n，ADJUST，aCATIALOADTL/n，1Pro/ELOADTL/n，OSETNO，aCV CADDSLOAD/TOOL，n，OSETNO，a2.NC程序格式的

10、多樣性NC程序由一系列程序段組成，通常每一程序段包含了加工操縱的一個單步命令，程序段通常是由N、G、X、Y、Z、F、S、T、M地址字和相應(yīng)的數(shù)字值組成的。(1) ISO 1056-1975標(biāo)準(zhǔn)對其中的部分預(yù)備代碼功能、輔助功能代碼的功能作了同 一的規(guī)定如：G00快速點位運(yùn)動、G01直線插補(bǔ)、G02順時針圓弧插補(bǔ)、G03逆時針圓弧插補(bǔ)、G04駐留。但還有大量的未作同一規(guī)定的“不指定代碼”，其中不指定的“G”代碼由數(shù)控系統(tǒng)廠家根據(jù)需要自行制定其代碼功能，如表1-2。G代碼FANUC-15MA系統(tǒng)TOSNUC 800-M系統(tǒng)G10數(shù)據(jù)設(shè)置撤銷坐標(biāo)轉(zhuǎn)換G11取消數(shù)據(jù)設(shè)置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換G15取消極坐標(biāo)命令G1

11、6極坐標(biāo)命令未做同一規(guī)定的“M”代碼由數(shù)控機(jī)床制造廠根據(jù)其機(jī)床所具有的附屬設(shè)備功能制定其代碼功能。如日本日立精機(jī)公司制造的柔性加工單元HG500，帶有16個托盤(PPL)，托盤可自動交換，實現(xiàn)無人加工。為了控制托盤自動進(jìn)進(jìn)主機(jī)，它用M87M89代碼控制A.P.C門的開關(guān)：表1-3 自行制定的“M”代碼功能M87A.P.C door right openA.P.C右側(cè)門打開M88A.P.C door left openA.P.C左側(cè)門打開M89A.P.C door closeA.P.C門關(guān)閉(2) 有些數(shù)控系統(tǒng)對部分G代碼的功能并不嚴(yán)守ISO-1056標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，而是自行定義，如表1-4 所示。

12、表1-4 東芝數(shù)控系統(tǒng)自行定義的G碼功能G代碼TOSNUC 800-MISOG20參考點返回檢查英制G21第2、3、4參考點返回檢查公制G44取消長度補(bǔ)償?shù)毒咂?負(fù)G93局部坐標(biāo)系設(shè)定時間倒數(shù)進(jìn)給(3) 個別數(shù)控系統(tǒng)的NC程序采用了比較特殊的代碼格式如：HEIDENHAIN TNC426系統(tǒng)的右補(bǔ)償直線插補(bǔ)語句格式： FL X+10 Y+10 RL 對應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)代碼 ： G01 G42 X10 Y10。3.技術(shù)需求的多樣性隨著技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的進(jìn)展，現(xiàn)在的后置處理技術(shù)已不能停留在僅僅是對刀具路徑文件的代碼轉(zhuǎn)換，而是增加了從具體的加工需求特征、具體的數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)的特征出發(fā)，賦予后置處理器以

13、更多的功能要求。 高速數(shù)控加工的出現(xiàn)不僅對機(jī)床結(jié)構(gòu)和數(shù)控系統(tǒng)提出了新的要求，對于加工工藝的策劃、工藝參數(shù)的設(shè)置和加工約束的設(shè)置也提出了新的要求。 又如各種數(shù)控系統(tǒng)在曲面加工時，所用的曲面擬合模型不盡相同，有的用Nurbs擬合模型，有的用Bezier擬合模型，有的用Polymial擬合模型，還有的用Spline擬合模型，后置處理器就面臨支持相應(yīng)的多種曲面擬合模型的題目。因此，要使所生成的數(shù)控程序不經(jīng)手工修改，直接應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床加工，則必須針對每一臺數(shù)控機(jī)床定制專用的后置處理器。特別是對于多軸數(shù)控加工機(jī)床，各大CAD/CAM軟件廠家提供的多軸后置處理器還有很大的局限性，通用性不好，有的軟件僅提供了

14、三軸后置處理器。而針對五軸數(shù)控機(jī)床，目前只有一些經(jīng)過改良的后置處理器，五軸數(shù)控機(jī)床的后置處理器還有待進(jìn)一步開發(fā)。因此能夠處理不同類型格式的刀具路徑文件，并做優(yōu)化處理，以適應(yīng)不同類型的機(jī)床、不同類型的系統(tǒng)、不同類型的零件的加工需求，生成的NC程序不需人工做二次修改，而直接應(yīng)用于機(jī)床是后置處理器技術(shù)的發(fā)展方向。高速數(shù)控加工的出現(xiàn)不僅對機(jī)床結(jié)構(gòu)和數(shù)控系統(tǒng)提出了新的要求，對于加工工藝的策劃、工藝參數(shù)的設(shè)置和加工約束的設(shè)置也提出了新的要求。 又如各種數(shù)控系統(tǒng)在曲面加工時，所用的曲面擬合模型不盡相同，有的用Nurbs擬合模型，有的用Bezier擬合模型，有的用Polymial擬合模型，還有的用Spline

15、擬合模型，后置處理器就面臨支持相應(yīng)的多種曲面擬合模型的題目。因此，要使所生成的數(shù)控程序不經(jīng)手工修改，直接應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床加工，則必須針對每一臺數(shù)控機(jī)床定制專用的后置處理器。特別是對于多軸數(shù)控加工機(jī)床，各大CAD/CAM軟件廠家提供的多軸后置處理器還有很大的局限性，通用性不好，有的軟件僅提供了三軸后置處理器。而針對五軸數(shù)控機(jī)床，目前只有一些經(jīng)過改良的后置處理器，五軸數(shù)控機(jī)床的后置處理器還有待進(jìn)一步開發(fā)。因此能夠處理不同類型格式的刀具路徑文件，并做優(yōu)化處理，以適應(yīng)不同類型的機(jī)床、不同類型的系統(tǒng)、不同類型的零件的加工需求，生成的NC程序不需人工做二次修改，而直接應(yīng)用于機(jī)床是后置處理器技術(shù)的發(fā)展方向。圖

16、1-7 CAD/CAM發(fā)展情況后置處理技術(shù)從圖1-7我們可以看出，傳統(tǒng)的機(jī)械制造方式正在向計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)方向發(fā)展，計算機(jī)輔助設(shè)計與制造(CAD/CAM)集成系統(tǒng)又是實現(xiàn)CIMS的核心技術(shù)。實現(xiàn)CAD/CAM系統(tǒng)的無縫集成，必須將CAD/CAM自動編程系統(tǒng)生成的APT格式的刀位代碼轉(zhuǎn)換成指定數(shù)控機(jī)床能執(zhí)行的程序。在數(shù)控編程中，將刀具軌跡計算過程稱為前置處理。為使前置處理通用化，按照相對運(yùn)動原理，將刀位軌跡計算統(tǒng)一在工件坐標(biāo)系中進(jìn)行，而不考慮具體機(jī)床結(jié)構(gòu)及指令格式，從而簡化系統(tǒng)軟件。因此，要獲得數(shù)控機(jī)床加工程序，還需要將前置計算所得的刀位數(shù)據(jù)換成具體機(jī)床的程序代碼，該過程稱為后置處

17、理，即根據(jù)具體機(jī)床運(yùn)動結(jié)構(gòu)和控制指令格式將前置計算的刀位數(shù)據(jù)變換成機(jī)床各軸的運(yùn)動數(shù)據(jù)，并按其控制指令格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，成為數(shù)控機(jī)床的加工程序。后置處理的目的是形成數(shù)控加工指令文件。由于各種機(jī)床使用的控制系統(tǒng)不同，所以，所用的數(shù)控指令文件的代碼和格式也有所不同。因此CAD/CAM數(shù)控編程系統(tǒng)通常設(shè)置一個后置處理文件選項，生成與某類數(shù)控系統(tǒng)相對應(yīng)的加工文件，按文件所使用的格式定義數(shù)控文件所使用的代碼、程序格式、圓整化方式等內(nèi)容，輸出所需要的加工文件，也可對文件進(jìn)行必要的編輯修改。圖1-5為CAD/CAM系統(tǒng)中一般的產(chǎn)品設(shè)計與制造流程，可見后置處理器是銜接CAD/CAM集成系統(tǒng)與數(shù)控加工設(shè)備的紐帶。面向

18、通用化 后置處理系統(tǒng)分為專用后置處理系統(tǒng)和通用后置處理系統(tǒng)。前者一般是針對專用數(shù)控編程系統(tǒng)和特定數(shù)控機(jī)床而開發(fā)的專用后置處理程序，流程圖如下圖所示。通用后置處理系統(tǒng)一般指后置處理程序功能的通用化，要求能針對不同類型的數(shù)控系統(tǒng)對刀位原文件進(jìn)行后置處理，輸出數(shù)控程序。2) 面向高速加工 高速數(shù)控加工是一種以高主軸轉(zhuǎn)速、快速進(jìn)給、較小的切削深度和間距為加工特征的高效率、高精度數(shù)控加工方式，它不僅對機(jī)床結(jié)構(gòu)和數(shù)控系統(tǒng)提出了新的要求，對于加工工藝的規(guī)劃、工藝參數(shù)的設(shè)置和加工約束的設(shè)置也提出了新的要求。 普通數(shù)控加工中CAM系統(tǒng)主要采用小的直線和圓弧作為刀具移動路徑，生成的數(shù)控程序量大，運(yùn)算時間長。高速數(shù)

19、控加工中采用NURBS 插補(bǔ)刀軌，通過控制點、節(jié)點矢量和權(quán)三個變量來表達(dá)自由曲線，對復(fù)雜曲面加工的程序量可減少1/ 2以上，加工時間縮短1/ 3以上，加工精度更高。3) 非線性誤差、進(jìn)給速度校核CAD/CAM系統(tǒng)中大多采用對走刀軌跡進(jìn)行弧弦逼近，刀具運(yùn)動的包絡(luò)面與加工表面之間存在逼近誤差，根據(jù)誤差的大小決定走刀步長和加工帶寬度。對于多軸聯(lián)動，特別是包含旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)動的曲面加工的理論刀具軌跡是由刀具與零件表面的嚙合關(guān)系所確定的非線性連續(xù)曲線，由此得到的機(jī)床各運(yùn)動軸的理想聯(lián)動規(guī)律是復(fù)雜的非線性關(guān)系。但由于目前的CNC 在多軸聯(lián)動控制時一般只具有線性插補(bǔ)功能，該非線性連續(xù)軌跡只能以一系列小直線段進(jìn)行離散

20、逼近后，再由CNC 控制機(jī)床各運(yùn)動軸作線性插補(bǔ)來實現(xiàn)被加工曲面的近似包絡(luò)成型，由此將導(dǎo)致為非線性誤差。由于該誤差的大小與機(jī)床運(yùn)動結(jié)構(gòu)有關(guān)，在通用化的前置處理中難以處理。因此，一般還需在后置處理中根據(jù)刀位文件中的離散刀位信息對非線性誤差進(jìn)行校驗與修正。 4) STEP-NC模型 1997年歐共體提出了STEP-NC概念，將產(chǎn)品數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)STEP擴(kuò)展至CNC領(lǐng)域，重新定義了CAD/CAM 與CNC之間的接口，它要求CNC系統(tǒng)直接使用符合STEP標(biāo)準(zhǔn)的CAD三維產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型(包括幾何數(shù)據(jù)、設(shè)計和制造特征)，加上工藝的信息和刀具信息，直接產(chǎn)生加工程序來控制機(jī)床。STEP-NC使產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)庫用作數(shù)控

21、機(jī)床的直接輸入文檔，不存在單獨的刀具路徑文件，廢棄了G代碼和M代碼，從而不再需要后置處理系統(tǒng)。 STEP-NC是目前世界工業(yè)化國家研究的熱點，其中具代表性的研究項目有歐洲的STEP-NC項目、美國的Super modal項目、日本的Digital Master項目等。但STEP-NC的推廣需更新或廢棄現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)和CAM系統(tǒng)，這不是短期內(nèi)可以實現(xiàn)的事。20世紀(jì)50年代由麻省理工學(xué)院設(shè)計APT數(shù)控語言后，后置處理就成為自動編程的重要組成部分。在APT中后置處理采用批處理方式，在編輯狀態(tài)下利用匯編語言，將前置處理語句與數(shù)控輸出程序字或程序段一一對應(yīng)。對于不同的數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控指令文件的代碼和格式也有

22、所不同，也就是說需要編寫不同的后置處理程序。由于數(shù)控系統(tǒng)種類繁多，機(jī)床配置不盡相同，代碼差異大，因此必須為每種數(shù)控機(jī)床配置專用后置處理程序。1980年IBM公司為解決APT刀位源文件的處理推出了DAPP(Design Aid for Post Processor)系統(tǒng)，系統(tǒng)提供給用戶生成后置處理系統(tǒng)所需的一些程序和文件，如輸入模塊、輸出模塊、數(shù)據(jù)處理模塊等。該系統(tǒng)將一些計算、分析模塊公共化、標(biāo)準(zhǔn)化，使后置處理系統(tǒng)向通用化發(fā)展邁進(jìn)了一步。但它采用高級語言編寫描述機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)的程序，要求用戶既熟悉數(shù)控知識，又具備較豐富的軟件編程經(jīng)驗，因此給程序編寫、修改和維護(hù)帶來一定困難。 隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，編程

23、系統(tǒng)向CAD/ CAM一體化迅速發(fā)展，各種CAD/CAM系統(tǒng)，功能有強(qiáng)有弱，但CAM部分都由五個基本模塊組成：交互工藝參數(shù)輸入模塊、刀位軌跡計算模塊、刀位軌跡編輯模塊、三維加工動態(tài)仿真模塊和后置處理Post Processing模塊，其中后置處理模塊是CAD/ CAM系統(tǒng)的一個重要部分。1后置處理的幾何算法 使用商用CAD/CAM軟件得到的是APT格式的文件，這種文件使用的是工件坐標(biāo)系，給出的是刀頭的位置與刀具的矢量方向。而一般五軸機(jī)床是以轉(zhuǎn)軸中心為控制點，所需的是轉(zhuǎn)軸中心點的位置與刀具旋轉(zhuǎn)的角度A,B以及進(jìn)刀因數(shù)E。故，需要進(jìn)行幾何運(yùn)算實現(xiàn)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。對于具體的計算過程，在4與5、6中均有

24、較為詳細(xì)的描述。 對于不同的機(jī)床，其所需描述刀具位置的因素也可能不同，甚至坐標(biāo)系的確定也不一致。故，難以有較為統(tǒng)一的算法來確定坐標(biāo)上的轉(zhuǎn)換。但是坐標(biāo)轉(zhuǎn)化的思想是相同的，即通過空間幾何的方法，將APT文件中的機(jī)床刀頭位置與刀具矢量方向轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w機(jī)床所需的數(shù)字量。 2后置處理的譯碼 APT文件中并不包含一般機(jī)床所用的G代碼或是M代碼，而是用GOTO、STOP等語句來描述機(jī)床的動作，后置處理的譯碼既是將這些一般性語句改成專門的機(jī)床運(yùn)動語句。下面是一些APT中的常用語句所代表的含義。讀者可以根據(jù)機(jī)床的語法來對應(yīng)相應(yīng)的描述。表 APT常用語語意3程序設(shè)計框圖圖3 4中給出的后置處理過程圖這是4中給出的一

25、個后置處理過程圖，其進(jìn)行了由大型商用軟件Catia所產(chǎn)生的APT文件到MACS5000五坐標(biāo)數(shù)控龍門銑床數(shù)控程序的后置處理文件的編寫。從過程上看，后置處理分為運(yùn)動語句的后置處理與非運(yùn)動語句的后置處理兩部分，運(yùn)動語句的處理主要是位置因素的計算，而非運(yùn)動語句則是APT語句到NC代碼語句的轉(zhuǎn)化。這個流程圖代表了一般后置處理的過程。 四結(jié)論 總體來說，由于機(jī)床程序的多樣性，很難找到一個通用的方法對APT文件進(jìn)行后置處理。使用最廣乏的仍舊是一對一的編程方式。在程序的編制過程中，對機(jī)床坐標(biāo)轉(zhuǎn)化的把握，以及機(jī)床語言的熟悉程度是決定后置處理程序好壞的關(guān)鍵。對機(jī)床的了解主要包括，刀具位置描述所需的因素，坐標(biāo)原點

26、的位置，進(jìn)給量、轉(zhuǎn)速等的描述方法，運(yùn)動的描述以及一些特殊的語法。 后置處理得到的結(jié)果可能是錯誤的，其原因可能是因為后置處理的翻譯過程存在問題。也可能是APT刀軌本身具有一定的問題，需要通過一定的手段來檢驗NC代碼的準(zhǔn)確性。一般可以直接運(yùn)行來檢驗其正確性，也可以使用一定的數(shù)控仿真軟件進(jìn)行模擬仿真來驗證其準(zhǔn)確性。 后置處理的研究是機(jī)床程序語言不通用性的產(chǎn)物，也必然會隨著機(jī)床控制通用性的實現(xiàn)而消亡。而機(jī)器人操作PC化的趨勢也許會使機(jī)床的控制的通用性成為現(xiàn)實，那時，后置處理也會越來越少的受人關(guān)注。APT語句所表示的含義FROM/x,y,z, a,b,c無切削移動至位置(表示因素由機(jī)床決定)GOTO/x

27、,y,z a,b,c切削至位置(表示因素由機(jī)床決定)FEDRAT/n進(jìn)給量CUTTER刀具SPINDL/n,cw(ccw)旋轉(zhuǎn)速率順時針，(逆時針)/off停止旋轉(zhuǎn)COOLNT on打開冷卻液off關(guān)閉冷卻液RAPID快速進(jìn)給至STOP停止運(yùn)動FINI程序結(jié)束我國數(shù)控加工技術(shù)的現(xiàn)狀1952年誕生的第一臺數(shù)控機(jī)床是制造技術(shù)發(fā)展過程中的一項重大突破，標(biāo)志著制造領(lǐng)域中數(shù)控加工時代的開始；就制造行業(yè)而言，具有跨時代的意義和深遠(yuǎn)的影響。世界上主要的的工業(yè)發(fā)達(dá)國家都十分重視對數(shù)控加工技術(shù)的研究。目前數(shù)控加工技術(shù)已從當(dāng)初的航空工業(yè)部門逐步擴(kuò)大到汽車、造船、機(jī)床、建筑等民用機(jī)械制造業(yè)，并取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。從

28、上世紀(jì)50年代末我國也開始數(shù)控技術(shù)的研究及數(shù)控產(chǎn)品的開發(fā)。1958年清華大學(xué)和北京第一機(jī)床廠合作研制了我國第一臺數(shù)控銑床。20世紀(jì)70年代初期，曾掀起研制數(shù)控機(jī)床的熱潮，但當(dāng)時是采用分立元件，性能不穩(wěn)定，可靠性差。1980年北京、上海機(jī)床研究所及遼寧精密儀器廠分別引進(jìn)了日本FANUC和美國的MTC、Dynapth LTD數(shù)控系統(tǒng)，在引進(jìn)、消化、吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過多年的努力，我國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)取得了長足的發(fā)展，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)基本上掌握了關(guān)鍵技術(shù)，可靠性有了很大提高。20世紀(jì)90年代末，華中數(shù)控自主開發(fā)出基于PC-NC的HNC數(shù)控系統(tǒng)，達(dá)到了國際先進(jìn)水平，加大了我國數(shù)控機(jī)床在國際上的競爭力度。后置處理技術(shù)也就是說數(shù)控加工的后置處理是CAD/CAM集成系統(tǒng)非常重要的組成部分，它直接影響CAD/CAM軟件的使用效果及零件的加工質(zhì)量。 一般來說，數(shù)控加工技術(shù)涉及數(shù)控機(jī)床加工工藝和數(shù)控編程技術(shù)兩方面，數(shù)控編程是目前CAD/CAM 系統(tǒng)中最能明顯發(fā)揮效益的環(huán)節(jié)之一