计算机辅助数控加工资料
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数控编程是数控加工的重要内容：数控机床是采用计 算机控制的高效能自动化加工设备，数控加工程序是数控 机床运动与工作过程控制的依据
为降低编程工作难度、提高编程效率，减少和避免数控 加工程序的错误，计算机辅助数控编程技术不断发展
• 数控编程的内容与步骤 • 数控编程的基准 • 数控编程的指令代码 • 数控加工程序的结构与格式
JB3051-82《数字控制机 床坐标和运动方向的命 名》对数控机床的坐标、 运动方向明确规定:
机床的直线运动采用为 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
以X、Y、Z坐标轴线为中 心的旋转运动，分别称为A、 B、C，正方向按右手螺旋 定律确定
计算机辅助设计与制造
方向的定义
零件图纸、制订工艺规程、计算刀具运动轨迹、编写零件加工程
序单、制备控制介质直到程序校核，整个过程都由人工完成
对点位加工或几何形状不复杂的轮廓加工，几何计算简单、 程序段不多，容易实现手工编程。 如简单阶梯轴的车削加工，一般不需要复杂的坐标计算，往往 可以由技术人员根据工序图纸数据，直接编写数控加工程序。
数控编程使用的输入代码、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都已制定了一 系列的标准
➢ 数控机床坐标系
➢ 绝对坐标与增量坐标
计算机辅助设计与制造
数控机床坐标系
为了保证数控机床的正确运动，避免工作不一致性，简化编程 和便于培训编程人员，统一规定了数控机床坐标轴的代码及其运 动的正、负方向
计算机辅助设计与制造
APT语言自动编程
3. 数控自动编程
数控自动编程是利用计算机编制数控加工程序，又称为 计算机辅助编程
编程人员将零件的形状、几何尺寸、刀具路线、工艺参数、 机床特征等，按一定的格式和方法输入到计算机内，自动 编程软件对这些输入信息进行编译、计算、处理后， 自动生成刀具路径文件和机床的 数控加工程序，通过通信接口将 加工程序送入机床数控系统，以 备加工
校验和试切
错误
根据零件几何形状，确定走刀 路线，按NC机床的规定编程单 位（脉冲当量）换算为相应的数 字量，以这些坐标值作为编程尺 寸，计算刀具运动轨迹，得到刀 位数据
误差处理是编程中重要内容：
逼近误差：用直线段或圆弧段直接逼 近零件轮廓或由样条函数拟合曲线 时产生，亦称拟合误差
插补误差：插补算出的线段与理论线 段之间的误差，与计算时所取的字 节长度有关
Z坐标轴：传递切削力的主轴规 定为Z坐标轴 正方向规定： 刀具远离工件的方向
• X坐标轴：X坐标是水平的， 平行于工件的装夹面
• Y坐标轴：Y坐标轴垂直于X 及Z坐标
其它平行的直线运动， 分别命名为U、V、W坐 标轴，称第二坐标系
计算机辅助设计与制造
2. 手工编程方法
手工编程指编制零件数控加工程序的各个步骤，即从分析
圆整误差：插补完成后，由于分辨率 的限制，将其圆整而产生的误差， 与机床的分辨率有关
计算机辅助设计与制造
数控编程的内容与步骤
零件图纸
编写零件加工程序，按照规定的程序格 式的编程指令，逐段写出零件加工程序
图纸工艺分析
计算运动轨迹
修
程序编制
改
制作控制介质
校验和试切
错误
传统数控机床程序输入是通过穿孔纸 带或磁带等 现在可通过控制面板或网络通迅将程 序输送到数控系统中
红线长 = b + 2 ( n -1) a +切入/出段 蓝线长 =（n -1)( a + b ) +切入/出段
b
a n个
径向切入 切向切入
计算机辅助设计与制造
数控编程的基准
使用数控机床加工时，必须编制零件的加工程序 理想的加工程序不仅应保证加工出符合设计要求的合格 零件，同时能使数控机床功能得到合理的应用和充分的发 挥，且能安全可靠和高效地工作
计算机辅助设计与制造
数控编程的内容与步骤
零件图纸
图纸工艺分析
计算运动轨迹
修
程序编制
改
制作控制介质
校验和试切
分析图纸，进行工艺处理，确定工艺过程
• 确定加工方案：根据零件的几何形状特点及 技术要求，选择加工设备
• 确定零件的装夹方法及选择夹具
• 合理地选择走刀路线 1）保证零件的加工精度及表面粗糙度； 2）取最佳路线； 3）有利于数值计算，减少程序段和编程工 作量
对轮廓形状不是由简单的直线、圆弧组成 的复杂零件，特别是空间复杂曲面零件，数 值计算相当繁琐，工作量大，容易出错，且 很难校对，手工编程将难以胜任，甚至无法 实现
数控机床往往由于零件加工程序编不出来而没有发挥其功能 据统计用手工编程时，一个零件的编程时间与机床加工时间之比平 均约为30：1
计算机辅助设计与制造
• 正确的选择对刀点： 1）对刀位置(程序的起点)应使编程简单； 2）对刀点容易找正，方便加工； 3）加工过程便于检查； 4）引起的加工误差小
• 合理选择刀具：安装调整方便、刚性好、精 度高、耐用度好…
错误
计算机辅助设计与制造
数控编程的内容与步骤
零件图纸
图纸工艺分析
计算运动轨迹
修
程序编制
改
制作控制介质
准备好的程序和纸带必须校验和试切 削，才能正式加工
如以笔代替刀具，坐标纸代替工件进行 空运转画图，检查机床运动轨迹与动作的 正确性，现代多采用先进的数控加工仿真 系统，对数控序进行检验
计算机辅助设计与制造
Z
对刀点和刀位点
对刀点：确定刀具与工件相对位
置的点（起刀点）
Y
对刀点一般是工件或夹具上的 点，或者易于测量的相关点
对刀点确定，机床坐标系与工 刀具运动轨迹
件坐标系的相对关系也就确定
R50
刀位点：刀具上的特定点，用于 工件轮廓
f20
ห้องสมุดไป่ตู้
确定刀具在机床坐标系
中位置
X R30
R20
C
车刀
计算机辅助设计与制造
加工线路的确定
原则： ➢ 尽量采用切向切入/出， 不用径向切入/出，以避免 由于切入/出路线的不当降 低零件的表面加工质量 ➢ 在满足精度要求前的提下， 尽可能减 少空行程
计算机辅助设计与制造
计算机辅助数控加工
计算机辅助设计与制造
本章 学习目标
• 掌握数控加工编程的概念 • 理解计算机辅助编程的一般原理 • 了解APT语言编程技术 • 学习图形交互式自动编程方法 • DNC技术
计算机辅助设计与制造
1. 数控编程的基本概念
• CAM是CAD/CAM及CIMS的重要组成部分
为降低编程工作难度、提高编程效率，减少和避免数控 加工程序的错误，计算机辅助数控编程技术不断发展
• 数控编程的内容与步骤 • 数控编程的基准 • 数控编程的指令代码 • 数控加工程序的结构与格式
JB3051-82《数字控制机 床坐标和运动方向的命 名》对数控机床的坐标、 运动方向明确规定:
机床的直线运动采用为 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
以X、Y、Z坐标轴线为中 心的旋转运动，分别称为A、 B、C，正方向按右手螺旋 定律确定
计算机辅助设计与制造
方向的定义
零件图纸、制订工艺规程、计算刀具运动轨迹、编写零件加工程
序单、制备控制介质直到程序校核，整个过程都由人工完成
对点位加工或几何形状不复杂的轮廓加工，几何计算简单、 程序段不多，容易实现手工编程。 如简单阶梯轴的车削加工，一般不需要复杂的坐标计算，往往 可以由技术人员根据工序图纸数据，直接编写数控加工程序。
数控编程使用的输入代码、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都已制定了一 系列的标准
➢ 数控机床坐标系
➢ 绝对坐标与增量坐标
计算机辅助设计与制造
数控机床坐标系
为了保证数控机床的正确运动，避免工作不一致性，简化编程 和便于培训编程人员，统一规定了数控机床坐标轴的代码及其运 动的正、负方向
计算机辅助设计与制造
APT语言自动编程
3. 数控自动编程
数控自动编程是利用计算机编制数控加工程序，又称为 计算机辅助编程
编程人员将零件的形状、几何尺寸、刀具路线、工艺参数、 机床特征等，按一定的格式和方法输入到计算机内，自动 编程软件对这些输入信息进行编译、计算、处理后， 自动生成刀具路径文件和机床的 数控加工程序，通过通信接口将 加工程序送入机床数控系统，以 备加工
校验和试切
错误
根据零件几何形状，确定走刀 路线，按NC机床的规定编程单 位（脉冲当量）换算为相应的数 字量，以这些坐标值作为编程尺 寸，计算刀具运动轨迹，得到刀 位数据
误差处理是编程中重要内容：
逼近误差：用直线段或圆弧段直接逼 近零件轮廓或由样条函数拟合曲线 时产生，亦称拟合误差
插补误差：插补算出的线段与理论线 段之间的误差，与计算时所取的字 节长度有关
Z坐标轴：传递切削力的主轴规 定为Z坐标轴 正方向规定： 刀具远离工件的方向
• X坐标轴：X坐标是水平的， 平行于工件的装夹面
• Y坐标轴：Y坐标轴垂直于X 及Z坐标
其它平行的直线运动， 分别命名为U、V、W坐 标轴，称第二坐标系
计算机辅助设计与制造
2. 手工编程方法
手工编程指编制零件数控加工程序的各个步骤，即从分析
圆整误差：插补完成后，由于分辨率 的限制，将其圆整而产生的误差， 与机床的分辨率有关
计算机辅助设计与制造
数控编程的内容与步骤
零件图纸
编写零件加工程序，按照规定的程序格 式的编程指令，逐段写出零件加工程序
图纸工艺分析
计算运动轨迹
修
程序编制
改
制作控制介质
校验和试切
错误
传统数控机床程序输入是通过穿孔纸 带或磁带等 现在可通过控制面板或网络通迅将程 序输送到数控系统中
红线长 = b + 2 ( n -1) a +切入/出段 蓝线长 =（n -1)( a + b ) +切入/出段
b
a n个
径向切入 切向切入
计算机辅助设计与制造
数控编程的基准
使用数控机床加工时，必须编制零件的加工程序 理想的加工程序不仅应保证加工出符合设计要求的合格 零件，同时能使数控机床功能得到合理的应用和充分的发 挥，且能安全可靠和高效地工作
计算机辅助设计与制造
数控编程的内容与步骤
零件图纸
图纸工艺分析
计算运动轨迹
修
程序编制
改
制作控制介质
校验和试切
分析图纸，进行工艺处理，确定工艺过程
• 确定加工方案：根据零件的几何形状特点及 技术要求，选择加工设备
• 确定零件的装夹方法及选择夹具
• 合理地选择走刀路线 1）保证零件的加工精度及表面粗糙度； 2）取最佳路线； 3）有利于数值计算，减少程序段和编程工 作量
对轮廓形状不是由简单的直线、圆弧组成 的复杂零件，特别是空间复杂曲面零件，数 值计算相当繁琐，工作量大，容易出错，且 很难校对，手工编程将难以胜任，甚至无法 实现
数控机床往往由于零件加工程序编不出来而没有发挥其功能 据统计用手工编程时，一个零件的编程时间与机床加工时间之比平 均约为30：1
计算机辅助设计与制造
• 正确的选择对刀点： 1）对刀位置(程序的起点)应使编程简单； 2）对刀点容易找正，方便加工； 3）加工过程便于检查； 4）引起的加工误差小
• 合理选择刀具：安装调整方便、刚性好、精 度高、耐用度好…
错误
计算机辅助设计与制造
数控编程的内容与步骤
零件图纸
图纸工艺分析
计算运动轨迹
修
程序编制
改
制作控制介质
准备好的程序和纸带必须校验和试切 削，才能正式加工
如以笔代替刀具，坐标纸代替工件进行 空运转画图，检查机床运动轨迹与动作的 正确性，现代多采用先进的数控加工仿真 系统，对数控序进行检验
计算机辅助设计与制造
Z
对刀点和刀位点
对刀点：确定刀具与工件相对位
置的点（起刀点）
Y
对刀点一般是工件或夹具上的 点，或者易于测量的相关点
对刀点确定，机床坐标系与工 刀具运动轨迹
件坐标系的相对关系也就确定
R50
刀位点：刀具上的特定点，用于 工件轮廓
f20
ห้องสมุดไป่ตู้
确定刀具在机床坐标系
中位置
X R30
R20
C
车刀
计算机辅助设计与制造
加工线路的确定
原则： ➢ 尽量采用切向切入/出， 不用径向切入/出，以避免 由于切入/出路线的不当降 低零件的表面加工质量 ➢ 在满足精度要求前的提下， 尽可能减 少空行程
计算机辅助设计与制造
计算机辅助数控加工
计算机辅助设计与制造
本章 学习目标
• 掌握数控加工编程的概念 • 理解计算机辅助编程的一般原理 • 了解APT语言编程技术 • 学习图形交互式自动编程方法 • DNC技术
计算机辅助设计与制造
1. 数控编程的基本概念
• CAM是CAD/CAM及CIMS的重要组成部分