《模具CADCAM》电子教案 第5章
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计算机辅助编程就是借助于通用计算机来编制程序。从 计算机集成制造系统的角度来看，其最终要产生数控加 工程序;从计算机辅助加工来看，主要也是指在数控机床 上加工，因此，数控加工程序的计算机辅助编制，就是 一个关键问题。本章主要介绍数控加工教学目标
1. 学习计算机辅助数控加工程序的编制过程。 2. 掌握数控编程原理。
数控加工是指在数控机床上执行根据零件图及工艺要求 编制的数控加工指令(程序)，从而控制数控机床中的刀 具与工件的相对运动，以完成零件的加工。
(2)数控机床坐标系数控机床坐标系是为了确定工件及 刀具在机床中的位置及运动范围等而建立的几何坐标系 。目前，我国执行JB 3051-1982《数控机床坐标和运 动方向的命名》标准，其与国标标准IS0841等效，其 内容如下:
第5章 计算机辅助数控程序
5.1 数控CAM 5.2 数控编程原理 5.3 数控加工中的工艺处理 5.4 加工过程的仿真技术与G代码反读
5.1 数控CAM
5.1.1 数控机床和数控加工
(1)数控机床及加工定义数控机床是一种利用数控技术， 准确地按照已确定的工艺流程实现规定加工动作的机床 。
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5.1 数控CAM
图5 -3(a)中参考坐标系的选择是以工件毛坯顶面中心为原 点，其特点是一些加工参数较易确定，适用于电火花成形加 工。图5 -3(b)中参考坐标系的选择是以工件底部中心为原 点，其特点是较易实现设计基准与加工基准相统一原则，适 用于多次装夹加工。图5一3(c)中参考坐标系的选择是以工 件中基准定位销孔为基准，它适用于特殊加工场合(如倾斜装 夹加工）。
为编程方便，无论实际是工件移动还是刀具移动，一律 按工件不动，刀具相对移动的原则确定坐标，进行编程 。
除了机床坐标之外，有些CAM系统还允许用户根据工件 建立坐标系，称为参考坐标系，简称为RCS，它是以工 件上某一固定点为原点所建立的坐标系。此坐标系在数 控加工编程时常使用。它可很容易地计算出在加工过程 刀具移动参数。RCS的选取应以使数控编程中数据计算 较为方便快速为原则，如图5一3所示。
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5.1 数控CAM
标准的坐标系采用右手直角笛卡儿坐标系，并规定直角 坐标X,Y,Z三者关系及其正方向用右手定则判定;围绕 X,Y,Z各轴的回转运动及其方向+A,+B,+C分别用右手 螺旋法则判定法，如图5一1所示。
数控机床坐标系的选择确定方法如下: X轴:X轴通常是水平的且与工件的装夹面平行，与Z轴垂
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5.1 数控CAM
自动编程使得一些计算烦琐，手工编程困难或无法编出 的程序能够实现。它还具有编程速度快、周期短、质量 高、使用方便等优点。其使用面日益广泛，产生的经济 效益也是非常巨大的。这里需要指出的是，用程序语言 来描述零件的轮廓及加工参数等信息，会产生编程周期 长、易出错、对复杂零件描述困难等缺点，因而不如用 CAD/CAM系统来产生这些信息准确、快速，故用程序 语言编程的应用逐渐趋少。
应用RCS时应注意，须给CAM系统输入机床坐标系原点与 参考坐标系原点之间的距离，此距离称为工件原点偏置。
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5.1 数控CAM
(3)数控加工切削过程如图5 -4所示给出了数控机床切 削加工零件的一个完整过程，一般分为八个阶段。第一 阶段是刀具由机床原点到位于起止高度面的起点，此阶 段各坐标轴快速移动。第二阶段刀具由起点到位于安全 高度的开始点，此阶段刀具以G00指令方式进给。第三 阶段是刀具由开始点到位于慢下刀高度的切人点，此阶 段刀具以接近速度进给。第四阶段是由切人点到切人工 件，此阶段刀具以切削速度按切人矢量方向进给，以保 证切人安全及切人质量(无接刀痕)。第五阶段是刀具切 削工件，刀具以切削速度进给切削，切削完毕后以切削 速度退到退出点。第六阶段是刀具从退出点到退刀点， 刀具以退刀速度退出切削行程。第七阶段是刀具由位于 安全高度的退刀点到位于起止高度的返回点。刀具以快 速进给速度返回原位，最后阶段是刀具由返回点快速归 位于机床原点。
第4章计算机辅助数控程序
本章概述
计算机辅助数控程序编制技术是CAM的核心内容。最早 的数控编程方法是手工编程;随着工件的形状越来越复杂 ，手工已很难完成复杂的数控零件的加工，20世纪70年 代就产生了APT编程语言，形成第二代的数控编程技术; 到20世纪80年代初，计算机辅助数控编程方法日益成熟 ，形成第三代数控编程方法。目前数控编程方法正向着 自动化与智能化的第四代编程系统发展。
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5.1 数控CAM
5.1.2 数控编程方式
数控机床加工程序编制方式一般分为自动编程与手工编 程两种。
(1)自动编程自动编程即用计算机编制数控加工程序。 其过程是首先使用数控语言或CAD/CAM系统描述零件 的几何形状及刀具相对零件运动的轨迹顺序和其他工艺 参数信息，其次计算机对这些信息进行处理，形成了刀 具中心相对于零件运动的轨迹信息，再次针对具体的数 控系统，对刀具轨迹信息进行后置处理，产生数控机床 的零件加工程序并通过介质送入数控机床实现零件加工 。
Z轴:通常是首先确定。Z轴应与机床传递主功率的主轴轴 线同轴。如果在机床上存在多根加工轴，则使用最多的 那根轴线可定为Z轴。Z轴的正方向规定为增大工件与刀 具距离的方向。
如图5一2所示为数控车床与数控铣床的坐标轴。
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5.1 数控CAM
如果在X,玖Z主要直线运动之外，还有平行X,Y,Z的直线 运动，可将其命令为U,V,W坐标轴，称为第二坐标系。 同样，A,B,C以外的旋转轴可命名为D或E等。
直。对于工件旋转的机床，X轴沿工件径向且刀具离开工 件旋转中心的方向是X轴的正向;对于刀具旋转的机床、 工作台左右移动为X轴线，且正向为右方。
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5.1 数控CAM
Y轴:方向与Z,X轴垂直，方向按右手定则确定。绕X,Y,Z 轴旋转的圆周进给坐标轴分别为A,B,C，方向用右手螺旋 法则判定。
1. 学习计算机辅助数控加工程序的编制过程。 2. 掌握数控编程原理。
数控加工是指在数控机床上执行根据零件图及工艺要求 编制的数控加工指令(程序)，从而控制数控机床中的刀 具与工件的相对运动，以完成零件的加工。
(2)数控机床坐标系数控机床坐标系是为了确定工件及 刀具在机床中的位置及运动范围等而建立的几何坐标系 。目前，我国执行JB 3051-1982《数控机床坐标和运 动方向的命名》标准，其与国标标准IS0841等效，其 内容如下:
第5章 计算机辅助数控程序
5.1 数控CAM 5.2 数控编程原理 5.3 数控加工中的工艺处理 5.4 加工过程的仿真技术与G代码反读
5.1 数控CAM
5.1.1 数控机床和数控加工
(1)数控机床及加工定义数控机床是一种利用数控技术， 准确地按照已确定的工艺流程实现规定加工动作的机床 。
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5.1 数控CAM
图5 -3(a)中参考坐标系的选择是以工件毛坯顶面中心为原 点，其特点是一些加工参数较易确定，适用于电火花成形加 工。图5 -3(b)中参考坐标系的选择是以工件底部中心为原 点，其特点是较易实现设计基准与加工基准相统一原则，适 用于多次装夹加工。图5一3(c)中参考坐标系的选择是以工 件中基准定位销孔为基准，它适用于特殊加工场合(如倾斜装 夹加工）。
为编程方便，无论实际是工件移动还是刀具移动，一律 按工件不动，刀具相对移动的原则确定坐标，进行编程 。
除了机床坐标之外，有些CAM系统还允许用户根据工件 建立坐标系，称为参考坐标系，简称为RCS，它是以工 件上某一固定点为原点所建立的坐标系。此坐标系在数 控加工编程时常使用。它可很容易地计算出在加工过程 刀具移动参数。RCS的选取应以使数控编程中数据计算 较为方便快速为原则，如图5一3所示。
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5.1 数控CAM
标准的坐标系采用右手直角笛卡儿坐标系，并规定直角 坐标X,Y,Z三者关系及其正方向用右手定则判定;围绕 X,Y,Z各轴的回转运动及其方向+A,+B,+C分别用右手 螺旋法则判定法，如图5一1所示。
数控机床坐标系的选择确定方法如下: X轴:X轴通常是水平的且与工件的装夹面平行，与Z轴垂
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5.1 数控CAM
自动编程使得一些计算烦琐，手工编程困难或无法编出 的程序能够实现。它还具有编程速度快、周期短、质量 高、使用方便等优点。其使用面日益广泛，产生的经济 效益也是非常巨大的。这里需要指出的是，用程序语言 来描述零件的轮廓及加工参数等信息，会产生编程周期 长、易出错、对复杂零件描述困难等缺点，因而不如用 CAD/CAM系统来产生这些信息准确、快速，故用程序 语言编程的应用逐渐趋少。
应用RCS时应注意，须给CAM系统输入机床坐标系原点与 参考坐标系原点之间的距离，此距离称为工件原点偏置。
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5.1 数控CAM
(3)数控加工切削过程如图5 -4所示给出了数控机床切 削加工零件的一个完整过程，一般分为八个阶段。第一 阶段是刀具由机床原点到位于起止高度面的起点，此阶 段各坐标轴快速移动。第二阶段刀具由起点到位于安全 高度的开始点，此阶段刀具以G00指令方式进给。第三 阶段是刀具由开始点到位于慢下刀高度的切人点，此阶 段刀具以接近速度进给。第四阶段是由切人点到切人工 件，此阶段刀具以切削速度按切人矢量方向进给，以保 证切人安全及切人质量(无接刀痕)。第五阶段是刀具切 削工件，刀具以切削速度进给切削，切削完毕后以切削 速度退到退出点。第六阶段是刀具从退出点到退刀点， 刀具以退刀速度退出切削行程。第七阶段是刀具由位于 安全高度的退刀点到位于起止高度的返回点。刀具以快 速进给速度返回原位，最后阶段是刀具由返回点快速归 位于机床原点。
第4章计算机辅助数控程序
本章概述
计算机辅助数控程序编制技术是CAM的核心内容。最早 的数控编程方法是手工编程;随着工件的形状越来越复杂 ，手工已很难完成复杂的数控零件的加工，20世纪70年 代就产生了APT编程语言，形成第二代的数控编程技术; 到20世纪80年代初，计算机辅助数控编程方法日益成熟 ，形成第三代数控编程方法。目前数控编程方法正向着 自动化与智能化的第四代编程系统发展。
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5.1 数控CAM
5.1.2 数控编程方式
数控机床加工程序编制方式一般分为自动编程与手工编 程两种。
(1)自动编程自动编程即用计算机编制数控加工程序。 其过程是首先使用数控语言或CAD/CAM系统描述零件 的几何形状及刀具相对零件运动的轨迹顺序和其他工艺 参数信息，其次计算机对这些信息进行处理，形成了刀 具中心相对于零件运动的轨迹信息，再次针对具体的数 控系统，对刀具轨迹信息进行后置处理，产生数控机床 的零件加工程序并通过介质送入数控机床实现零件加工 。
Z轴:通常是首先确定。Z轴应与机床传递主功率的主轴轴 线同轴。如果在机床上存在多根加工轴，则使用最多的 那根轴线可定为Z轴。Z轴的正方向规定为增大工件与刀 具距离的方向。
如图5一2所示为数控车床与数控铣床的坐标轴。
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5.1 数控CAM
如果在X,玖Z主要直线运动之外，还有平行X,Y,Z的直线 运动，可将其命令为U,V,W坐标轴，称为第二坐标系。 同样，A,B,C以外的旋转轴可命名为D或E等。
直。对于工件旋转的机床，X轴沿工件径向且刀具离开工 件旋转中心的方向是X轴的正向;对于刀具旋转的机床、 工作台左右移动为X轴线，且正向为右方。
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5.1 数控CAM
Y轴:方向与Z,X轴垂直，方向按右手定则确定。绕X,Y,Z 轴旋转的圆周进给坐标轴分别为A,B,C，方向用右手螺旋 法则判定。