計算機(jī)輔助數(shù)控程序編制

單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,,*,第,8,章 計算機(jī)輔助數(shù)控編制,,數(shù)控編程的基本概念,,,自動編程語言和數(shù)控程序系統(tǒng),,圖形交互式自動編程,,,數(shù)控程序的動態(tài)模擬系統(tǒng),,,第一節(jié) 數(shù)控編程的基本概念,一、數(shù)控加工的特點,數(shù)控加工過程,,,加工精度高,,,生產(chǎn)效率高,,,自動化程度高,,,工件成本低,,,生產(chǎn)準(zhǔn)備時間段,,,有利于實現(xiàn),CAD,系統(tǒng)、,CAPP,系統(tǒng)、,CAM,系統(tǒng)的集成,,,二、數(shù)控編程的內(nèi)容和步驟,,1,、工藝方案分析,,,分析零件圖樣，進(jìn)行工藝處理，確定工藝過程。,,2,、數(shù)學(xué)處理,,,計算刀具中心軌跡，獲得刀位文件。,,3,、編寫零件加工程序,,按照規(guī)定的程序格式和編程指令，逐段寫出零件加工程序。,,,4,、控制介質(zhì)的制備及輸入程序,,,穿孔紙帶控制介質(zhì)或直接通信。,,5,、程序校核與試切,,,1,、手工編程,,,,手工編程也稱人工編程，即從分析零件圖樣、制定零件工藝規(guī)程、計算刀具運(yùn)動軌跡坐標(biāo)值、編寫加工程序清單、制備控制介質(zhì)直至程序校核等都是靠人工來完成的。,三、數(shù)控程序編制的方法,,,2,、自動編程,自動編程,也稱為計算機(jī)輔助零件編程,，即數(shù)控機(jī)床編制工作的大部分或部分是由計算機(jī)來完成的。,,（,1,）以數(shù)控編程語言為基礎(chǔ)的自動編程方法,,編程時，編程人員依據(jù)所用數(shù)控語言的編程手冊以及零件圖樣，以語言的形式表達(dá)出加工的全部內(nèi)容，然后再把這些內(nèi)容全部輸入計算機(jī)中進(jìn)行處理，制作出可以直接用于數(shù)控加工的,NC,程序。,（,2,）以計算機(jī)繪圖為基礎(chǔ)的交互式自動編程方法,,以,CAD,的圖形編輯功能將零件的幾何圖形繪制到計算機(jī)上，形成零件的圖形文件，然后調(diào)用數(shù)控編程模塊，采用人機(jī)交互的方式在計算機(jī)屏幕上指定被加工的部件，再輸入相應(yīng)的加工工藝參數(shù)，計算機(jī)便可自動進(jìn)行必要的數(shù)學(xué)處理并編制出數(shù)控加工程序，同時在屏幕上動態(tài)顯示刀具的加工軌跡,。,,,第二節(jié) 自動編程語言和 數(shù)控程序系統(tǒng),一、語言編程的步驟,,自動編程的步驟,,,二、,APT,自動編程語言簡介,,APT,(Automatically Programmed Tools),是,50,年代中期由美國麻省理工學(xué)院研究開發(fā)的數(shù)控自動編程系統(tǒng)。主要由,前置處理程序,和,后置處理程序,兩大部分組成。,,前置,處理程序完成刀具運(yùn)動中心軌跡的計算，獲得,刀位數(shù)據(jù),。,后置處理程序,將刀位數(shù)據(jù)變成針對某一特定數(shù)控機(jī)床的,加工程序,。,,,,APT,自動編程語言與算法語言相類似，它是由,基本符號,、,語法,和,語義,幾部分構(gòu)成的。,,,(1),基本符號,,數(shù)控語言中的基本符號是語言中不能再分的成分，語言中的其它成分均由基本符號組成。常用的基本符號有字母、數(shù)字、標(biāo)點符號、算術(shù)運(yùn)算符號等，其中標(biāo)點符號用來分隔語句的詞匯和其它成分。,APT,自動編程語言中常用的標(biāo)點符號和算術(shù)符號如下：,,1),逗號“，”,用于分隔語句內(nèi)的詞匯、標(biāo)識符和數(shù)據(jù)。例如：,,C,1,=CIRCLE/0,，,0,，,25,,2),斜杠“,/”,,用來分隔語句的主部和輔部，或者在計算語句中作除法運(yùn)算符號。例如：,,GOFWD/C,1,，,A=B/D,,3),星號“*”,乘法運(yùn)算符號。例如：,,A=B*C,,,4),雙星號“**”或“,↑”,,指數(shù)運(yùn)算符號。例如：,,A=B**2,或,A=B↑2,,5),正號“,+”,,用來表示算術(shù)加法或規(guī)定一個數(shù)。,,6),負(fù)號“,-”,,用來表示算術(shù)減法或規(guī)定一個數(shù)。例如：,,P2=POINT/+2,，,-15,，,-26,,7),單美元符號“,$”,,表示語句尚未結(jié)束，延續(xù)到下一行。例如：,,L,1,=LINE/RIGHT,，,TANTO,，,C,2,，,RIGHT,，,$,,TANTO,，,C,1,,8),雙美元符號“,$$”,,表示語句從該符號之后起至行結(jié)束止無指令，一般用作注釋。,,9),冒號“：”,用于分隔語句及其標(biāo)號。,,,10),方括號“,[ ]”,,用于給出子曲線的起點號和終點號，或用于復(fù)合語句及下標(biāo)變量中。例如：,,Q,1,=TABCYL/P,1,，,P,2,，,P,3,…P,n,,GOFWD/C,2,，,PAST,，,Q,1,[10,，,12],,11),等號“,=”,,用于定義時給定一個名字或者給標(biāo)識符號賦值用。例如：,,P1=POINT,／,X,，,Y,，,Z,,12),圓括號“,( )”,,用于括上算術(shù)自變量及幾何圖形語句中的嵌套定義部分。例如：,,A=ABS(B),,GOFWD/(CIRCLE/2,，,12,，,2),,13),小數(shù)點“．”,用于分隔數(shù)的整數(shù)部分和小數(shù)部分。,,,(2),詞 匯,,在,APT,自動編程系統(tǒng)中大約有,300,個詞匯，其中一半用于編程中的控制功能，另一半用于描述零件幾何形狀、定義刀具軌跡等。例如：,POINT(,點,),、,LINE(,線,),等為描述幾何形狀的詞匯；,XLARGE(X,大,),、,YLARGE(Y,大,),等為表示位置狀況的詞匯；,TANTO(,相切,),、,PERPTO(,垂直,),為表示幾何關(guān)系的詞匯；,TLIFT(,刀具在左,),、,TLON(,刀具在上,),為描述刀具與工件關(guān)系的詞匯；,GOFWD(,向前,),、,GOBACK(,向后,),為描述刀具運(yùn)動方向的詞匯；,DRILL(,鉆孔,),、,BORE(,鏜孔,),為描述工藝類型的詞匯，等等。,,,(3),語 句,,,語句是數(shù)控編程語言中有獨立意義的基本單位。它由詞匯數(shù)值、標(biāo)識符號等按一定語法規(guī)則組成。按語句在程序中的作用來分，大致有,4,類。,,1),幾何定義語句,用來定義點線和面等幾何元素并予以賦名。,APT,語言中能夠定義的幾何元素有點、線、平面、圓柱、錐體、球、二次曲面等,17,種，如教材中表,5-7,所示。,,幾何定義語句的一般格式為,,標(biāo)識符,=APT,幾何元素,/,參數(shù),，例如：,,P,1,=POINT/2,，,4,，,1.5,,P,2,=POINT/INTOF,，,L,1,，,L,2,,其中,INTOF,表示相交，,L,1,，,L,2,為直線；語句表示由,2,條直線交點表示的點。,,,L,1,=LINE/3,，,2,，,0,，,0,，,-2,，,0,,L,2,=LINE/P,，,PARLEL,，,L,1,,其中,P,為已知的點，,PARLEL,表示平行，,L,1,為已知的一條直線；語句表示定義一條過已知點且平行于已知直線的直線。,,C,1,=CIRCLE/10,，,60,，,12.5,,幾何定義語句分為,簡單幾何定義語句,和,帶嵌套的幾何定義語句,。上述各例為簡單幾何定義語句。在帶嵌套的幾何定義語句中，允許將一種幾何定義語句用括號括起來，作為一個組采用事先處理的方式來表達(dá)。例如：,,L,2,=LINE/(POINT,／,40,，,20),，,ATANEL,，,45,,其中圓括號內(nèi)為事先定義的點，,ATANEL,表示直線與,x,軸正向的夾角，,45,為角度值。,,,2),刀具運(yùn)動語句,,,用來模擬加工過程中刀具運(yùn)動的軌跡。為了定義刀具在空間的位置和運(yùn)動，引進(jìn)了如圖所示,3,個控制面的概念，即零件面,(PS),、導(dǎo)向面,(DS),和檢查面,(CS),。零件面是刀具一連串運(yùn)動過程中刀具切削點運(yùn)動形成的表面，它是控制切削深度的表面。導(dǎo)向面是引導(dǎo)刀具運(yùn)動的面，由此確定刀具與零件表面之間的位置關(guān)系。檢查面是刀具運(yùn)動終止位置的限定面。,,,描述刀具與零件面關(guān)系的詞匯如圖,(a),所示，有,TLONPS,和,TLOFPS,，分別表示刀具中心正好位于零件面上和不位于零件面上,描述刀具與導(dǎo)向面關(guān)系的語句如圖,(b),所示，有,TLLFT(,刀具在左,),、,TLRGT(,刀具在右,),、,TLON(,刀具在上,),之分；,,,描述刀具與檢查面關(guān)系的詞匯如圖,(c),所示，有,TO(,走到,),、,ON(,走上,),、,PAST(,走過,),等。,,,描述運(yùn)動方向的詞匯如圖所示，它是指當(dāng)前運(yùn)動方向相對于上一個已終止的運(yùn)動方向而言的。例如：,GOLFT(,向左,),、,GORGT(,向右,),、,GOFWD(,向前,),、,GOBACK(,向后,),等。,,,,3),工藝數(shù)據(jù)語句,,,工藝數(shù)據(jù)及一些控制功能也是自動編程中必須給定的，例如：,,SPINDL/n,，,CLW,給出機(jī)床主軸轉(zhuǎn)數(shù)及旋轉(zhuǎn)方向；,,CUTTER/d,，,r,給出銑刀直徑和刀尖圓弧半徑；,,OUTTOL/τ INTOL/τ,： 給出輪廓加工的外容差和內(nèi)容差；,,MATERL/FE,給出材料名稱及代號等。,,4),初始語句和終止語句,,初始語句也稱程序名稱語句，由“,PARTNO”,和名稱組成。終止語句表示零件程序的終了，用,FINI,表示。,,,利用,APT,數(shù)控編程語言編寫如圖所示銑削零件的數(shù)控銑削源程序。,PARTNO/ADAPT EXAMPLE,,$$PART GEOMETRY DEFINITIONS,,C,1,=CIRCLE/10,，,60,，,12.5,,C,2,=CIRCLE/40,，,-20,，,14.5,,C,4,=CIRCLE/0,，,0,，,25,,C,3,=CIRCLE/TANTO,，,OUT,，,C,4,，,OUT,，,C,2,，,YSMALL,，,RADIUS,，,12.5,,L,1,=LINE/XSMALL,，,TANTO,，,C,4,,，,ATANGL,，,90,,L,2,=LINE/-25,，,72.5,，,10,，,72.5,,L,3,=LINE/RIGHT,，,TANTO,，,C,2,，,RIGHT,，,TANTO,，,C,1,,,,$$ DEFINE DATUM AND MACHINING,,SPINDL/2000,，,CLW,,FROM/0,，,0,，,30,,GODLTA/-50,，,0,，,0,,PSIS/(PLANE/0,，,0,，,1,，,-2),,GO/PAST,，,L,2,,TLLFT,，,GORGT/L,2,,GOFWD/C,1,,,GOFWD/L,3,,GOFWD/C,2,，,TANTO,，,C,3,,GOFWD/C,3,，,TANTO,，,C,4,,GOFWD/C,4,,GOFWD/L,1,，,PAST,，,L,2,,GODLTA/0,，,0,，,32,,GOTO/0,，,0,，,30,,SPINDL/OFF,,CLPRNT,,NOPOST,,FINI,,,三、數(shù)控程序系統(tǒng),,,數(shù)控程序系統(tǒng)由前置處理程序和后置處理程序兩大部分組成，前置處理部分包括輸入翻譯和計算階段，零件加工源程序輸入計算機(jī)后，經(jīng)過輸入翻譯、數(shù)學(xué)處理，計算出刀具運(yùn)動中心軌跡，得到刀位數(shù)據(jù)文件。后置處理程序?qū)⒌段粩?shù)據(jù)和有關(guān)的工藝參數(shù)、輔助信息處理成具體的數(shù)控機(jī)床所要求的指令和程序格式，并自動地輸出零件加工程序單，由穿孔紙帶或計算機(jī)將加工指令通過接口直接傳送給數(shù)控機(jī)床。,,數(shù)控程序系統(tǒng)的工作大致可分為三個階段進(jìn)行：輸入翻譯階段、軌跡計算階段和后置處理階段。,（,1,）輸入翻譯階段,,（,2,）軌跡計算階段,,（,3,）后置處理階段,,,,一、圖形交互式自動編程的基本步驟,,所謂圖形交互式自動編程系統(tǒng)就是應(yīng)用計算機(jī)圖形交互技術(shù)開發(fā)出來的數(shù)控加工程序自動編程系統(tǒng)，使用者利用計算機(jī)鍵盤、鼠標(biāo)等輸入設(shè)備以及屏幕顯示設(shè)備通過交互操作，建立、編輯零件輪廓的幾何模型，選擇加工工藝策略，生成刀具運(yùn)動軌跡，利用屏幕動態(tài)模擬顯示數(shù)控加工過程，最后生成數(shù)控加工程序。,第三節(jié) 圖形交互式自動編程,,,幾何造型就是利用三維造型,CAD,軟件或,CAM,軟件的三維造型、編輯修改、曲線曲面造型功能把要加工的工件的三維幾何模型構(gòu)造出來，并將零件被加工部位的幾何圖形準(zhǔn)確地繪制在計算機(jī)屏幕上。與此同時，在計算機(jī)內(nèi)自動形成零件三維幾何模型數(shù)據(jù)庫。這些三維幾何模型數(shù)據(jù)是下一步刀具軌跡計算的依據(jù)。自動編程過程中，交互式圖形編程軟件將根據(jù)加工要求提取這些數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析判斷和必要的數(shù)學(xué)處理，形成加工的刀具位置數(shù)據(jù)。,從總體上講，其編程的基本原理及基本步驟大體上是一致的，歸納起來可分為五大步驟：,1,、幾何造型,,,,2,、加工工藝決策,,選擇合理的加工方案以及工藝參數(shù)是準(zhǔn)確、高效加工工件的前提條件。加工工藝決策內(nèi)容包括定義毛坯尺寸、邊界、刀具尺寸、刀具基準(zhǔn)點、進(jìn)給率、快進(jìn)路徑以及切削加工方式。首先按模型形狀及尺寸大小設(shè)置毛坯的尺寸形狀，然后定義邊界和加工區(qū)域，選擇合適的刀具類型及其參數(shù)。,CAM,系統(tǒng)中有不同的切削加工方式供編程中選擇，可為粗加工、半精加工、精加工各個階段選擇相應(yīng)的切削加工方式。,3,、刀位軌跡的計算及生成,,圖形交互式自動編程的刀位軌跡的生成是面向屏幕上的零件模型交互進(jìn)行的。首先在刀位軌跡生成菜單中選擇所需的菜單項；然后根據(jù)屏幕提示，用光標(biāo)選擇相應(yīng)的圖形目標(biāo)，指定相應(yīng)的坐標(biāo)點，輸入所需的各種參數(shù)；交互式圖形編程軟件將自動從圖形文件中提取編程所需的信息，進(jìn)行分析判斷，計算出節(jié)點數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換成刀位數(shù)據(jù)，存人指定的刀位文件中或直接進(jìn)行后置處理生成數(shù)控加工程序，同時在屏幕上顯示出刀位軌跡圖形。,,,,4,、后置處理,,由于各種機(jī)床使用的控制系統(tǒng)不同，所用的數(shù)控指令文件的代碼及格式也有所不同。在進(jìn)行后置處理前，編程人員需對該文件進(jìn)行編輯，按文件規(guī)定的格式定義數(shù)控指令文件所使用的代碼、程序格式、圓整化方式等內(nèi)容，在執(zhí)行后置處理命令時將自行按設(shè)計文件定義的內(nèi)容，生成所需要的數(shù)控指令文件。,5,、程序輸出,,圖形交互式自動編程軟件在計算機(jī)內(nèi)自動生成刀位軌跡圖形文件和數(shù)控程序文件，可采用打印機(jī)打印數(shù)控加工程序單，也可在繪圖機(jī)上繪制出刀位軌跡圖，使機(jī)床操作者更加直觀地了解加工的走刀過程，還可使用計算機(jī)直接驅(qū)動的紙帶穿孔機(jī)制作穿孔紙帶，提供給有讀帶裝置的機(jī)床控制系統(tǒng)使用，對于有標(biāo)準(zhǔn)通信接口的機(jī)床控制系統(tǒng)可以和計算機(jī)直接聯(lián)機(jī)，由計算機(jī)將加工程序直接送給機(jī)床控制系統(tǒng)。,,,第四節(jié) 數(shù)控加工仿真,目前數(shù)控程序檢驗方法主要有：試切、刀具軌跡仿真、三維動態(tài)切削仿真和虛擬加工仿真等方法。,試切法是,NC,程序檢驗的有效方法。傳統(tǒng)的試切是采用塑模、蠟?zāi)；蚰灸Ｔ趯Ｓ迷O(shè)備上進(jìn)行的，通過塑模、蠟?zāi)；蚰灸Ａ慵叽绲恼_性來判斷數(shù)控加工程序是否正確。但試切過程不僅占用了加工設(shè)備的工作時間，需要操作人員在整個加工周期內(nèi)進(jìn)行監(jiān)控，而且加工中的各種危險同樣難以避免。,,一、試切法,,,,用計算機(jī)仿真模擬系統(tǒng)，從軟件上實現(xiàn)零件的試切過程，將數(shù)控程序的執(zhí)行過程在計算機(jī)屏幕上顯示出來，是數(shù)控加工程序檢驗的有效方法。在動態(tài)模擬時，刀具可以實時在屏幕上移動，刀具與工件接觸之處，工件的形狀就會按刀具移動的軌跡發(fā)生相應(yīng)的變化。觀察者可在屏幕上看到的是連續(xù)的、逼真的加工過程。利用這種視覺檢驗裝置，就可以很容易發(fā)現(xiàn)刀具和工件之間的碰撞及其它錯誤的程序指令,1,、刀位軌跡仿真法,2,、三維動態(tài)切削仿真法,,3,、虛擬加工仿真法,,二、數(shù)控加工仿真,,,,作 業(yè),,,1,、敘述數(shù)控加工編程的基本過程及其主要工作內(nèi)容。,,,2,、什么是圖形交互式自動編程？簡述其基本工作過程。,,,,