计算机辅助编程

7-2-2 数控编程术语与标准 数控机床的坐标系定义
2.确定Ｘ轴
对于机床主轴带动工件旋转的机床，如车床、磨床等，则在水 平面内选定垂直于工件旋转轴线的方向为Ｘ轴，且刀具远离主轴 轴线方向为Ｘ轴的正方向。 对于机床主轴带动刀具旋转的机床：
当主轴是水平的，如卧式铣床、卧式镗床等，则规定人面对
7-2-3 手工编程
概念
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，均由人工来完成。
7-2-3 手工编程
手工编程的主要步骤
⑴ 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。 ⑵ 根据零件的几何形状尺寸计算数控机床运动所 需数据。
输入翻译阶段——对源程序逐字逐句阅读、检查、处 理（翻译）； 轨迹计算阶段——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；具有通用性。 后置处理阶段——按照刀具轨迹计算刀具增量，脉冲 当量转换， NC程序的编写。不具有通用性。
7-2-4-1 数控语言自动编程
APT语言的特点
7-2 数控加工编程
数控编程基本概念
数控编程术语与标准
手工编程 计算机辅助编程
7-2-1 数控编程的基本概念
数控加工过程
1）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; 2）编制加工程序; 3）传输加工程序给数控系统; 4）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， 进行零件的加工。
图形交互自动编程
CAD/CAM集成数控编程
7-2-4 计算机辅助数控编程 计算机辅助编程
采用计算机辅助数控编程技术的实 现，需要一套专门的数控编程软件。
7-2-4 计算机辅助数控编程
计算机辅助编程方法概述
数控语言自动编程与手工编程相比，使 用灵活，简单，效率高。但零件源程序的 编辑、修改还不太方便和直观。 图形交互自动编程非常简单方便，出错 率低。但要求软硬件匹配，应有基本的三 维绘图软件。
主轴，选定主轴左侧方向为Ｘ轴正方向； 当主轴是竖直时，如立式铣床、立式钻床等，则规定人面对
主轴，选定主轴右侧方向为Ｘ轴正方向。
7-2-2 数控编程术语与标准 数控机床的坐标系定义
3.确定Ｙ轴 Ｙ轴方向可以根据已选定的Ｚ、Ｘ轴方向， 按右手直角坐标系来确定。
7-2-2 数控编程术语与标准 数控加工程序的程序段格式
7-2-4-1 数控语言自动编程
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 100种。但应用最广的是美国的APT (Automatically Programmed Tools)。 1955年推出APT－I，1970年推出多维语 言APT－IV，1985年ISO 公布了以APT为基 础的数控机床自动编程语言标准。
数控机床的坐标系定义
在ISO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 具位置及其运动的轨迹。
7-2-2 数控编程术语与标准
数控机床的坐标系定义
1.确定Ｚ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Z轴方向,刀具远离工件方向为Z轴正方向。
7-2-1 数控编程的基本概念
数控编程
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 的指令和格式编制成加工程序文件，这个过程 称为零件数控加工程序编制，简称数控编程。
7-2-1 数控编程的基本概念
数控编程的内容和步骤
1. 工艺方案分析：
是否适合数控加工,此时应考虑数控机床使用的合理 性及经济性，并充分发挥数控机床的功能。
7-2-4-1 数控语言自动编程
语句及程序
语句主要由说明语句、几何定义语句、刀具 运动语句、工艺数据语句等组成。
⑴ 几何定义语句 点的定义： P1=POINT/x, y, z P1=POINT/INTOF, L1, L2
7-2-4-1 数控语言自动编程
点的定义：
P1=POINT/XSMALL,INTOF,L1,C1
7-2-4-1 数控语言自动编程
数控语言自动编程（50年代）
用专用语言（如APT 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的编译程序——数控 程序系统进行两次处理：① 生成刀位文件； ② 生成NC指令文件。

常用准备功能 准备功能主要用来控制刀具的运动轨 迹，是数控程序的主要构成内容。 准备功能由“G”和不同数字组成，从 G00—G99,可完成不同的加工过程。
7-2-2 数控编程术语与标准

常用辅助功能 辅助功能指令为“M”指令，从“M00” 到“M09”共10种辅助功能。主要为： 程序的停止、结束、主轴的转向、切 削液的开、停等。
⑴ APT语言处理能力强，可以进行点位直线、 两坐标曲线、直至五坐标曲面的处理； ⑵ 语言基本是英语自然单词，易学、易懂； ⑶ APT语言有自检功能，可靠性强；
⑷ 具有很大的灵活性，针对不同机床，积累了 上千种后置处理程序；
⑸ 数据处理费用低，制备时间短。
7-2-4-1 数控语言自动编程
APT语言的组成
⑶ 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。
⑷ 输入数控系统，对所编程序进行仿真。
7-2-3 手工编程
手动编程的特点
⑴ 只适于简单零件和简单路径；
⑵ 出错率高；
⑶ 效率低，一般编程时间与加工时间之 比为30:1； ⑷ 计算精度低。
7-2-4 计算机辅助编程
数控语言自动编程
7-2-4-1 数控语言自动编程
直线定义：
L1=LINE/X1, Y1, X2, Y2 或 L1=LINE/P1, LEFT, TANTO, C1； L2=LINE/P2，RIGHT，TANTO，C1；或 L1=LINE/RIGHT，TANTO，C1，RIGHT，TANTO，C2； L2=LINE/RIGHT，TANTO，C1，LEFT，TANTO，C2；
7-1-3 机械制造自动化的发展过程
20世纪初到50年代：流水线，自动线。 20世纪50年代到80年代：自动线，成组技 术，数控系统。 20世纪80年代到90年代：数控系统，柔性 制造单元，柔性制造系统。 20世纪90年代到90年代后期：柔性制造系 统，计算机集成制造系统。 目前：计算机集成制造系统，网络与虚拟 制造系统。
第七章 计算机辅助数控加工
CAM技术概述 数控加工编程 加工过程仿真 DNC技术
7-1 CAM技术概述
机械制造系统及其组成 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 计算机辅助制造的范畴及应用
7-1-1 机械制造系统及其组成
机械制造系统的概念
机械制造过程可以看作一个有输入、 输出的完整系统。输入分为原材料输入， 能量输入，信息输入；加工过程相当于 系统内的处理，交换，传递等；输出物 是该系统的产品。
计算机+物流设备+多台数字控制加工中心： 柔性制造单元（FMC—Flexible Manufacturing Cell)。
7-1-2 CAM系统的层次结构
物料储运设备+若干FMC： 柔性制造系统（FMS—Flexible manufacturing system)。 CAD系统+若干FMS+管理系统： 计算机集成制造系统（CIMS— Computer Integrated Manufacturing System)。
7-2-4-1 数控语言自动编程
词汇
APT共有六类词汇，每一个单词由6个以下字母组 成，编程人员不得把它们当作其他符号使用 ： ⑴ 几何元素词汇：point, line, plane 等； ⑵ 几何关系与位置状况：parlel, tanto 等； ⑶ 函数类词汇：sinf, expf, sqrtf 等； ⑷ 加工工艺词汇：bore, cham, rough等； ⑸ 刀具名称词汇：turntl, miltl, dritl 等； ⑹ 与刀具运动有关的词汇：gofwd, godlta,tllft 等。
7-1-1 机械制造系统及其组成
机械制造系统的组成
物流系统
工件、刀具、夹 具、工量具等 信息源和信息传递设备 输送设备、加工设 备、汽液动力设备
信息流系统
能量流系统
7-1-2 CAM系统的层次结构
根据组成系统的硬件不同，可组成不 同层次的计算机辅助制造系统。
一台计算机+一台或多台数字控制机床： 计算机数控系统（CNC—Computerized Numerical Control)。
7-2-2 数控编程术语与标准
加工程序指令的标准化
主要包括准备功能码（G代码）、辅助功能 码（M代码）及其它指令代码。 (1) 准备功能码（G代码） (2) 辅助功能码（M代码） (3)进给功能码（F代码） (4)主轴功能码（S代码） (5)刀具功能码（T代码）
7-2-2 数控编程术语与标准
APT语言由基本符号、词汇和语句组成。 基本符号
⑴ “,”：分隔符。如：C1=CIRCLE/0,0,25； ⑵ “/”：主辅部分隔符；除号。如： GOFWD/C1；A=B/D； ⑶ “*”、“**”、“+”、“-”、“=”、“.”：各种 运算符 ⑷ “$”：续行符，表示语句未结束，延续到下一行。 ⑸ “;”：语句结束符号 。 ⑺ “[ ]”、“( )”：嵌套、下标变量等用途符号。 (8)“：” 用于分隔语句及其标号。
7-2-4-1 数控语言自动编程
语言自动编程
语言自动编程过程分为源程序编制和目标 程序编制两个阶段。 源程序编制
用专用的数控语言（如APT、FAPT、EAPT） 和符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。
7-2-4-1 数控语言自动编程
目标程序编制 APT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）。数控程 序系统就是为完成此过程而编制的软件。该 系统的工作分为三个阶段：
4. 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， 编写或生成零件加工程序清单，
5. 程序校核与试切。
7-2-1 数控编程的基本概念
数控程序的编制方法
目前用到的数控编程方法： 1）手工编程 2）计算机辅助编程 数控语言自动编程 图形交互自动编程 CAD/CAM 集成数控编程
2. 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、走刀路线的合理制定。
7-2-1 数控编程的基本概念
3. 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 路线，计算每次走刀的坐标值。主要步骤为： ① 基点计算 ② 节点计算 ③ 辅助计算
P3=POINT/YSMALL,INTOF,L2,C1 或 P2=POINT/YSMALL,INTOF,C1,C2
P4=POINT/XLARGE,INTOF,C3,C4
7-2-4-1 数控语言自动编程
直线定义：
L1=LINE/X1, Y1, X2, Y2 或 L1=LINE/P1, LEFT, TANTO, C1； L2=LINE/P2，RIGHT，TANTO，C1；或 L1=LINE/RIGHT，TANTO，C1，RIGHT，TANTO，C2； L2=LINE/RIGHT，TANTO，C1，LEFT，TANTO，C2；
7-2-2 数控编程术语与标准
切触点与切触点曲线
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 接触点称为切触点。切触点是变化的。
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。 切触点曲线是生成刀具轨迹的基本要素。
7-2-2 数控编程术语与标准
程序编制中应注意的问题
⑴坐标系的确定； ⑵进刀方式的确定； ⑶刀具偏置和补偿。
7-2-2 数控编程术语与标准

进给功能
进给功能指令为“F”指令，用以表示进给速 度的大小，由F和进给速度数据组成。

ຫໍສະໝຸດ Baidu主轴功能
主轴功能指令为“ S”指令，用以表示主轴转 速的大小，由S和r/min数据组成。

刀具功能
刀具功能指令为“T”指令，用来表示所选刀 具号。由T和刀位号组成。
7-2-2 数控编程术语与标准