计算机辅助编程

计算机辅助编程第一页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-1CAM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第二页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-1-1

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。第三页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-1-1机械制造系统及其组成机械制造系统的组成

物流系统信息流系统能量流系统输送设备、加工设备、汽液动力设备工件、刀具、夹具、工量具等信息源和信息传递设备第四页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-1-2

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—ComputerizedNumericalControl)。

计算机+物流设备+多台数字控制加工中心： 柔性制造单元（FMC—FlexibleManufacturingCell)。第五页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-1-2

CAM系统的层次结构

物料储运设备+若干FMC：

柔性制造系统（FMS—Flexiblemanufacturingsystem)。

CAD系统+若干FMS+管理系统： 计算机集成制造系统（CIMS—ComputerIntegratedManufacturingSystem)。第六页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-1-3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。第七页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2数控加工编程数控技术数控编程概述手工编程计算机辅助编程第八页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-1

数控技术数控机床数控基本概念数控加工技术第九页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五数控机床

世界上第一台数控机床于1952年由美国帕森兹公司(ParsonsCo.)与麻省理上学院(MIT)合作研制成功，开创了世界数控机床发展的先河。当加工对象改变时，一般不需要对机床设备进行调整，只需要更换一个新的控制介质(例如穿孔纸带、穿孔卡、磁带等)就可以自动地加工出新的零件来。因此数控机床对单件、小批量生产产的自动化具有重要意义。7-2-1

数控技术第十页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五数字控制(NumericalControl)技术，简称数控技术，是用数字化信号对控制对象加以控制的一种自动控制技术。采用数控技术的控制系统可以对数字化控制信息可以进行诸如逻辑运算、数字运算等复杂的信息处理工作，特别是可用软件来改变信息处理的方式或过程。具有许多明显的优点，而被广泛应用于机械运动的轨迹控制和机械系统的开关量控制中，如机床、机器人的控制等。7-2-1

数控技术

数控基本概念第十一页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-1

数控技术数控加工过程

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。第十二页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-2

数控编程概述数控编程--就是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。

基本概念第十三页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-2

数控编程概述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。

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。

第十四页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-2

数控编程概述

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

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。第十五页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-2

数控编程概述一个完整的加工程序通常由程序起始标志、程序号、程序说明、若干个程序段以及程序结束标志几部分组成。程序段是数控程序最重要的组成部分。它由若干个指令字组成，而指令字又由指令和指令值组成。一个程序段一般控制完成一个动作。数控程序的组成第十六页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-2

数控编程概述

数控程序的组成第十七页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-2

数控编程概述数控程序中决定机床控制功能的指令包括G、M、S、F、T指令。G指令称为准备功能指令，用来确定机床运动部件以何种方式运动．如快速运动、进给运动等；M指令称为辅助功能指令，用来确定机床的辅助运动，如冷却泵的起停；S、F、T指令分别用来指定机床的主轴转速、进给速度和刀具号；

G指令和M指令已经标准化，采用ISO和EIA两种标准。数控程序指令集第十八页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-2数控编程概述数控程序指令集第十九页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-2数控编程概述第二十页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-2数控编程概述ISO和EIA代码第二十一页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-2数控编程概述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。

第二十二页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-2数控编程概述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。第二十三页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-2数控编程概述

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。

第二十四页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-2数控编程概述

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。第二十五页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五通常情况下，机床原点就是机床坐标系的原点，是机床上的一个固定点，由制造商在出厂时设定。在数控系统上准备正式加工之前，首先要使各个坐标轴回归原点。数控车床的原点一般设在主轴前端面的中心位置，根据构建机床坐标系的三项原则，得到机床坐标系。机床原点7-2-2数控编程概述

第二十六页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-2数控编程概述工件坐标系是以工件设计尺寸为依据建立的坐标系。建立工件坐标系的目的主要是为了编程方便。编制数控程序时，以工件上某一点为原点建立坐标系，而编程尺寸按工件坐标系中的尺寸确定。工件坐标系第二十七页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-2数控编程概述编制数控程序时，以工件上某一点为原点建立坐标系，而编程尺寸按工件坐标系中的尺寸确定。工件坐标系原点与机床坐标系原点间的距离称为工件原点偏置，该偏置值在加工之前预存到数控系统中，加工时工件原点偏置量自动加到工件坐标系上，使机床实现准确的坐标运动。工件坐标系原点第二十八页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-2数控编程概述机床原点与工件原点第二十九页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五编程员在编写数控加工程序时，为定义工件尺寸，在工件上选择的坐标原点，称为工件原点。为了编程的方便，可选择图纸上一个合适的位置作为编程原点，也称为程序原点。程序原点在一个工件上可以有一个或多个，但对于简单的零件，工件原点就是编程原点，这时候编程坐标系就是工件坐标系。对于复杂的零件，需编写多个程序或子程序，为了编程方便和减少坐标值的计算，编程原点就不一定设在工件原点上，而设在便于编程的位置工件原点与编程原点7-2-2数控编程概述第三十页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-2数控编程概述机床原点工件原点编程原点第三十一页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-2数控编程概述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。第三十二页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五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数控编程概述

程序编制中应注意的问题

第三十三页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-2

数控编程概述数控程序的编制方法目前用到的数控编程方法：

图形交互自动编程1）手工编程2）计算机辅助编程数控语言自动编程CAD/CAM集成数控编程第三十四页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-3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。第三十五页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-3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。

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。第三十六页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-3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。第三十七页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4计算机辅助编程

零件工艺内容多，编程工作量大，容易出错；零件工艺内容并不很多，但是形状较复杂，手工编程方法几乎无法解决它的数控编程问题。应用计算机辅助编程方法，解决这两类零件数控编程的问题，产生了计算机辅助数控编程(又称自动编程)。需要一套专门的数控编程软件。

背景

第三十八页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4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集成数控编程第三十九页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4

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（20世纪50年代，APT）编程人员利用一种称为数控语言的专用计算机语言，将被加工零件的几何信息及有关工艺过程编写成零件源程序，并将源程序送入自动编程系统，而后计算机对源程序进行处理，自动生成数控程序。语言自动编程方法采用批处理的方式，编程人员一次性将编程所需的全部信息告知计算机，计算机一次性将这些信息处理完毕，如果信息输入正确，立刻可以获得所需的数控加工程序。第四十页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4

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－存在问题零件的设计与加工之间是通过工艺人员对图样解释和工艺规划来传递数据，阻碍了设计与制造的一体化，且容易出错；数控编程语言缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀位轨迹的验证手段。第四十一页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4

计算机辅助数控编程计算机辅助编程方法概述图形交互编程(20世纪70年代)图形交互编程是在数控语言自动编程的基础上，增加图形功能实现的。编程人员可以依据零件图，将与数控加工相关的几何信息输入计算机，然后以人机对话的方式就零件图形的定义、刀具的选择、起刀点的确定、走刀路线的安排以及加工参数的选择等内容，根据屏幕菜单提示，反复与计算机对话，选择菜单目录或回答计算机提问，直到把该答的问题全部答完，然后由编程系统生成数控程序。第四十二页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4

计算机辅助数控编程计算机辅助编程方法概述CAD/CAM集成编程技术起源于20世纪70年代，发展在80年代。在90年代中期以后向集成化(Integration)、智能化(Intelligence)、网络化(Network)、并行化(Concurrent)和虚拟化(virtual)方向发展。第四十三页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-1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。第四十四页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-1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(AutomaticallyProgrammedTools)。

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。第四十五页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-1数控语言自动编程语言自动编程的一般原理语言编程系统的信息处理过程自动编程语言数控自动语言编程举例第四十六页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-1数控语言自动编程语言自动编程的一般原理

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。

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。源程序编制第四十七页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-1数控语言自动编程语言自动编程过程第四十八页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五

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。该系统的工作分为两个步骤：主信息处理：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。

目标程序编制语言自动编程的一般原理

第四十九页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五自动编程语言－APTAPT(AutomaticallyProgrammedTool)系统已是一种功能非常丰富、通用性非常强的系统，在全世界范围得到广泛应用，许多系统都是在它的基础上发展起来的。7-2-4-1数控语言自动编程第五十页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五自动编程语言－APT7-2-4-1数控语言自动编程APT语言是一套规定好的基本符号、字母数字及由它们来描述零件加工的语法、词法规则。这些符号及规则描述零件形状，尺寸大小，几何元素间的相互关系及走刀路线，工艺参数等。用APT语言编写出的零件加工程序称作零件加工源程序。第五十一页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-1数控语言自动编程APT语言的特点 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。

第五十二页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-1数控语言自动编程APT语言的组成基本符号词汇语句第五十三页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-1数控语言自动编程“,”：分隔符，用于分隔语句内的词汇、标识符和数据。如：C1=CIRCLE/0,0,25；“/”：主辅部分隔符；除号。如：GOFWD/C1；A=B/D；“*”、“**”、“+”、“-”、“=”、“.”：各种运算符“$”：续行符，表示语句未结束，延续到下一行。

“;”：语句结束符号。“[]”：用于给出子曲线的起点号和终点号，或用于复合法句及下标变量中。“()”：算术自变量及几何图形语句中的嵌套定义部分。“：”用于分隔语句及其标号。APT语言－基本符号第五十四页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-1数控语言自动编程APT语言－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。

第五十五页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-1数控语言自动编程APT语言－语句

语句是数控编程语言中具有独立意义的基本单位。它由词汇、数值、标识符号等按一定语法规则组成。按语句在程序中的作用来分4类：几何图形语句刀具运动语句工艺数据语句初始语句和终止语句（说明语句）第五十六页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-1数控语言自动编程APT语言－语句(1)几何图形语句几何定义语句用来说明零件轮廓的几何形状、进刀点位置和进刀方向等，为后面描述走刀路线作准备。它的一般表达形式是：(几何元素标识符)＝(几何元素类型字)／(几何元素定义方式)。

C1＝CIRCLE／10，6，12

标识符就是所定义的几何元素的名称，由编程人员自己确定，由1-6个字母和数字组成，规定用字母开头，不允许使用APT词汇作标识符.

第五十七页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-1数控语言自动编程(1)几何图形语句－点的定义

1.由给定坐标值定义点

其格式为:标识符=POINT/x，y，z;

如已知坐标值，可以写成如下的形式：P=POINT/10，20，15;

2.由两直线的交点定义点

其格式为：标识符=POINT/INTOF，line1，line2;

其中INTOF表示相交，line1，line2为事先已定义过的两条直线。POINT/INTOF，L1，L2;第五十八页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五(1)几何图形语句－点的定义

3.由直线和圆的交点定义点

P1=POINT/XSMALL，INTOF，L1，C1；

P3=POINT/YSMALL，INTOF，L2，C1；

或P4=POINT/YLARGE，INTOF，L2，C1；

P2=POINT/XLARGE，INTOF，L1，C1；

其中取交点中X与Y坐标值中的大值还是小值，由编程人员根据图形任选其中一项。APT语言－语句7-2-4-1数控语言自动编程第五十九页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五几何图形语句－点的定义

4.由圆和圆的交点定义点

P2=POINT/YSMALL,INTOF,C1,C2P4=POINT/XLARGE,INTOF,C3,C4APT语言－语句7-2-4-1数控语言自动编程第六十页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-1数控语言自动编程(1)几何图形语句－直线的定义

1.通过两点的直线L=LINE/P1，P2；或L=LINE/x1，y1，x2，y2；2.过一点P与圆相切的直线L1=LINE/P，LEFT，TANTO，C；L2=LINE/P，RIGHT，TANTO，C；其中LEFT，RIGHT表示左、右，以点P与圆心联线方向为基准，TANTO表示相切。APT语言－语句P第六十一页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五(1)几何图形语句－直线的定义

3.与两圆相切的直线L1=LINE/RIGHT，TANTO，C1，RIGHT，TANTO，C2；L2=LINE/RIGHT，TANTO，C1，LEFT，TANTO，C2；左右相切是以第一个圆的圆心向第二个圆的圆心作连线的方向为基准。7-2-4-1数控语言自动编程APT语言－语句第六十二页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-1数控语言自动编程直线定义：

L3=LINE/P1,PARLEL,L4L4=LINE/P2,PERPTO,L3

APT语言－语句第六十三页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-1数控语言自动编程直线定义：

L1=LINE/P1,ATANGL,45L2=LINE/P2,ATANGL,45,YAXIS

L3=LINE/PARLEL,L0,XLARGE,1L4=LINE/PARLEL,L0,XSMALL,2APT语言－语句第六十四页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五(1)几何图形语句－圆的定义1.用半径和圆心定义圆C1=CIRCLE/x，y，r；其中，x，y为圆心坐标，r为圆的半径。C1=CIRCLE/2,3,1或

C2=CIRCLE/CENTER,P1,RADIUS,1.52.用已知三点定义圆

C1=CIRCLE/P1，P2，P3；APT语言－语句7-2-4-1数控语言自动编程第六十五页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五(1)几何图形语句－圆的定义3.用圆心和切线定义圆C1=CIRCLE/PC，TANTO，L；其中PC为已知圆心，L为已定义之直线。4.与两圆相切的圆C3=CIRCLE/YSMALL,TANTO,OUT,C1,OUT，C2；APT语言－语句7-2-4-1数控语言自动编程C1第六十六页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五(1)几何图形语句－圆的定义C3=CIRCLE/YLARGE,LN6,XLARGE,LN4,RADIUS,2.0C3=CIRCLE/XLARGE,LN6,YSMALL,LN4,RADIUS,2.0APT语言－语句7-2-4-1数控语言自动编程第六十七页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-1数控语言自动编程(1)几何图形语句－平面的定义：PL1=PLANE/P1,P2,P3PL2=PLANE/P4,PARLEL,PL1或PL2=PLANE/PARLEL,PL1,ZSMALL,3.0zAPT语言－语句第六十八页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-1数控语言自动编程(1)几何图形语句－椭圆的定义：例如：EL=ELLIPS/CENTER,P0,3.2,1.9,30说明：a,b为长短轴的长度；alfa为长轴与x轴的夹角；point为椭圆的中心。符号=ELLIPS/CENTER,point,a,b,alfaAPT语言－语句第六十九页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五用轴上一点、轴线向量和半径定义圆柱面说明：

x,y,z为轴上一点的坐标；a,b,c为轴线的方向单位向量；r为圆柱体半径。符号=CYLNDR/x,y,z,a,b,c,r

例如：C1=CYLNDR/8,0,2,0,0,1,1.07-2-4-1数控语言自动编程(1)几何图形语句－圆柱面的定义：APT语言－语句第七十页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五CYL3=CYLNDR/XLARGE,TANTO,PL2,YSMALL,TANTO,PL1,RADIUS,2.07-2-4-1数控语言自动编程(1)几何图形语句－圆柱面的定义：APT语言－语句第七十一页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五几何元素定义语句几何元素APT词汇几何元素APT词汇点POINT一般二次曲线GCONIC直线LINE画线用的二次曲线LCONIC平面PLANE向量VECTOR圆CIRCLE矩阵NATRIX圆柱面CYLINDR球SPHERE椭圆ELLIPS二次曲面QADRIC双曲线HYPERB列柱曲面TABCYL圆锥、二次曲线CONE多段锥面POLCON直纹面RLDSRF7-2-4-1数控语言自动编程第七十二页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-1数控语言自动编程2）刀具运动语句 刀具运动语句是描述和模拟真正切削过程中刀具的运动轨迹。 为了定义刀具在空间与工件的相互位置，定义了三个控制面：零件表面导向面检查面APT语言－语句第七十三页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五

(2)刀具运动语句零件面PS(PartSurface)是零件的待加工的表面，在一连串的走刀运动中始终保持不变。导向面DS(DriveSurface)用来引导刀具运动，在走刀过程中逐次发生变化。检查面CS(CheckSurface)用来确定每次走刀的刀具终止位置。7-2-4-1数控语言自动编程APT语言－语句第七十四页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-1数控语言自动编程

2）刀具运动语句

描述刀具与零件面关系语句有：

TLONPS、TLOFPS；描述刀具与导向面关系语句有：

TLON、TLLFT、TLRGT；

TLOFPSAPT语言－语句第七十五页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-1数控语言自动编程2）刀具运动语句

描述刀具与检查面关系的语句为：

TO、ON、PAST；

APT语言－语句第七十六页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-1数控语言自动编程

2）刀具运动语句

描述运动方向语句指当前运动方向相对于上一个已终止的运动方向而言，有：

GOLFT、GORGT、GOFWD、GOBACK。APT语言－语句第七十七页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五(2)刀具运动语句点位程编语句起始语句(FROM)、绝对运动语句(GOTO)、增量运动语句(GODLTA)INVERS，AVOID，CONST修饰词

轮廓程编语句有FROM,GOTO,GODLTA,GOLFT,GORGT,GOFWD,GOBACK等语句。

APT语言－语句7-2-4-1数控语言自动编程第七十八页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-1数控语言自动编程

2）刀具运动语句

FROM/x,y,z描述刀具的起点GOTO/x,y,z使刀具走到一个新的位置GODLTA/x,y,z使刀具走一个增量APT语言－语句第七十九页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五(3)工艺数据语句工艺数据主要是指刀具参数、主轴速度、进给速度等。工艺数据语句用来说明刀具的形状和尺寸，刀具的轴线方向，给出材料名称、代号、主轴转数及旋转方向等。7-2-4-1数控语言自动编程APT语言－语句第八十页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-1数控语言自动编程（3）工艺数据语句

刀具参数语句：CUTTER/d,r（铣刀直径和刀尖园角半径）轮廓加工的外容差和内容差:INTOL/0.005；OUTTOL/0.008主轴速度语句：SPINDL/n,CLW（机床主轴转数及旋转方向）进给速度语句：FEDRAT/F01APT语言－语句第八十一页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-1数控语言自动编程（4）说明语句－机床MACHINE/name,par2,par3

name为选定的机床的名称；调用相应机床的后置处理程序，生成所选定机床的数控指令。par2、par3表示脉冲当量及插补类型。

APT语言－语句第八十二页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-1数控语言自动编程（4）说明语句－后置处理用来描述机床控制功能：STOP(暂停)：使机床暂停工作RAPID（快速）：使刀具快速进给END:机床停FINI：零件源程序结束COOLNT/ON/OFF：冷却液开或关SPINDL/ON/OFF/CLW/CCLW：说明主轴启动、停止、转向APT语言－语句第八十三页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五例1：GORGT/<drivesurface>,<checksurface>StartABCDEStartFROM/STARTGO/TO,L1,TO,PL1,ON,L3GORGT/L1,TANTO,C1GOFWD/C1,TANTO,L2GOFWD/L2,PAST,L3GOLFT/L3,PAST,L1GOTO/STARTzyxCBC1StartAEDL3L1L27-2-4-1数控语言自动编程第八十四页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-1数控语言自动编程例2：第八十五页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五PARTNOP1534MACHIN/MILL,4CLPRINTOUTTOL/0.0015P0=POINT/0,0,1.1P1=POINT/1,1,0.5P2=POINT/4,3.5,0.5P3=POINT/5.85,2.85,0.5PL1=PLANE/P1,P2,P3PL2=PLANE/PARLEL,PL1,ZSMALL,0.5P4=POINT/5,1.85,0.5P5=POINT/2,2.5,0.5C1=CIRCLE/CENTER,P4,RADIUS,0.85C2=CIRCLE/CENTER,P5,RADIUS,1.0L1=LINE/P1,RIGHT,TANTO,C1L2=LINE/P3,LEFT,TANTO,C1L3=LINE/P2,P3L4=LINE/P2,RIGHT,TANTO,C2L5=LINE/P1,LEFT,TANTO,C2MILLS=MACRO/CUT,SSP,FRT,CLTCUTTER/CUTL1L4C2L5C1L3L2P1=(1,1,0.5)P2P5P4xyZ=0.5Z=0zxP37-2-4-1数控语言自动编程第八十六页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五 FEDRAT/FRT SPINDL/SSP COOLNT/CLT FROM/P0 GO/TO,L1,TO,PL2,ON,L5 GORGT/L1,TANTO,C1 GOFWD/C1,TANTO,L2 GOFWD/L2,PAST,L3 GOLFT/L3,PAST,L4 GOFWD/L4,TANTO,C2 GOFWD/C2,TANTO,L5 GOFWD/L5,PAST,L1 COOLNT/OFF GOTO/P0 TERMAC TURRET4 CALL/MILLS,CUT=0.52,SSP=600,FRT=3.0,CLT=FULL TURRET/6 CALL/MILLS,CUT=0.5,SSP=900,FRT=2.0,CLT=FULL SPINDL/0 END FINIL1L4C2L5C1L3L2P1=(1,1,0.5)P2P5P4xyZ=0.5Z=0P37-2-4-1数控语言自动编程第八十七页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-2图形交互自动编程概述

所谓图形交互式自动编程系统就是应用计算机图形交互技术开发出来的数控加工程序自动编程系统，使用者利用计算机键盘、鼠标等输入设备以及屏幕显示设备通过交互操作，建立、编辑零件轮廓的几何模型，选择加工工艺策略，生成刀具运动轨迹，利用屏幕动态模拟显示数控加工过程，最后生成数控加工程序。

第八十八页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-2图形交互自动编程概述

现代图形交互式自动编程是建立CAD和CAM系统的基础上的，典型的图形交互式自动编程系统都采用CAD/CAM集成数控编程系统模式。第八十九页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-2图形交互自动编程概述

图形交互式自动编程系统通常有两种类型的结构：

CAM系统中内嵌三维造型功能；

独立的CAD系统与独立的CAM系统集成方式构成数控编程系统。

第九十页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-2图形交互自动编程图形交互自动编程系统的组成 该系统主要包括：几何造型、刀具轨迹生成、刀具轨迹编辑、刀位验证、后置处理、计算机图形显示、数据库管理、运行控制以及用户界面等。第九十一页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-2图形交互自动编程图形交互自动编程的基本步骤 目前，国内外图形交互自动编程软件非常多，虽然各种软件都有自己独立的系统，独立的格式和用户接口，但总体结构、基本原理以及基本步骤大体上是一致的，其基本步骤为：

①

零件图及加工工艺分析

②几何造型

③刀位轨迹计算及生成

④后置处理

⑤程序输出

第九十二页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-2图形交互自动编程图形交互自动编程的特点

⑴

将几何造型、刀位计算、图形显示、和后置处理结合到一起，有效的解决了编程数据来源、几何显示、走刀模拟和交互修改等问题。 ⑵

不需要编制零件加工源程序，简单、直观、准确、便于检查。

⑶

简单易学，使用方便。

⑷

有利于功能扩展和集成。第九十三页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-2图形交互自动编程加工工艺分析及制定

在自动编程过程中，加工工艺决策是加工能否顺利完成的基础，必须依据零件的形状特点、工件的材料、加工的精度要求、表面粗糙度要求，选择最佳的加工方法、合理划分加工阶段、选择适宜的加工刀具、确定最优的切削用量、确定合理的毛坯尺寸与形状、确定合理的走刀路线，最终达到满足加工要求、减少加工时间、降低加工费用的目的。

第九十四页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-2图形交互自动编程加工阶段划分

粗加工一般称为区域清除。在此加工阶段中，应该在公差允许范围内尽可能多地切除材料。

1.粗加工阶段刀具：圆柱立铣刀切削方式：行切或环切第九十五页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-2图形交互自动编程加工阶段划分

主要任务是满足加工精度、表面粗糙度要求，而加工余量是非常小的。1.精加工阶段刀具：圆柱立铣刀、球头铣刀（加工曲面）切削方式：行切或环切第九十六页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-2图形交互自动编程切削方式

不同的加工对象，切削方式是不同的。

点位加工

平面轮廓加工

型腔加工

曲面加工

第九十七页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-2-4-3CAD/CAM集成编程CAD/CAM集成技术就是编程系统与CAD及CAPP的集成，其基本任务就是要实现CAD、CAPP和数控编程之间信息的顺畅传递、交换和共享。问题：零件信息模型工艺设计的自动化数控加工程序的生成CAD/CAM集成数控编程系统设计第九十八页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-3加工过程仿真

数控程序的检验 程序编制结束后，有效地检验和验证数控加工程序的正确性是数控加工编程中的重要环节。需要进行各种检验：

⑴

形状检验

⑵参数检验

⑶干涉检验

⑷奇异点检验第九十九页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-3加工过程仿真对动态模拟系统的要求

⑴

检查NC程序中的各种编制错误，包括程序结构、语法、词法等。

⑵动态模拟加工全过程检查，包括因NC程序的编制错误，产生工件的过切、欠切、刀具与夹具的碰创、刀具与工件的干涉等。

⑶对给定的工艺极限值进行监控检测。第一百页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-3加工过程仿真数控程序检验方法

⑴刀位轨迹仿真

⑵加工过程动态仿真

⑶加工精度检验

第一百零一页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-3加工过程仿真刀位轨迹仿真

一般在后置处理之前进行。通过读取刀位数据文件检查刀具位置计算是否正确，加工过程中是否发生过切，所选刀具、走刀路线、进退刀方式是否合理，刀位轨迹是否正确，刀具与约束面是否发生干涉与碰撞。这种仿真一般可以采用动画显示的方法，效果逼真。由于该方法是在后置处理之前进行刀位轨迹仿真，可以脱离具体的数控系统环境进行。刀位轨迹仿真法是目前比较成熟有效的仿真方法，应用比较普遍。第一百零二页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-3加工过程仿真加工过程动态仿真

三维动态切削图形仿真验证是采用实体造型技术建立加工零件毛坯、机床、夹具及刀具在加工过程中的实体几何模型，然后将加工零件毛坯及刀具的几何模型进行快速布尔运算（一般为减运算），最后采用真实感图形显示技术，把加工过程中的零件模型、机床模型、夹具模型及刀具模型动态地显示出来，模拟零件的实际加工过程。

特点：仿真过程真实感较强，基本上具有试切加工的验证效果。

第一百零三页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-4DNC技术概述

DNC（directnumericalcontrol）60年代

用一台计算机对多台数控机床实施综合数字控制的形式，也称:“群控”。由该计算机负责NC程序的管理和传送。

CNC用计算机做为机床控制器，实现单台机床数控功能。第一百零四页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-4DNC技术概述

DNC（DistributedNumericalControl）70年代

用一台或多台计算机经网络向分布在不同地点的多台数控机床实施综合数字控制，传输数控程序。

DNC接口采用串行通信技术,通过DNC系统前端处理器可一次性输入零件全部加工程序。

DNC具有直接数字控制、收集系统信息、监视系统状态和远程控制等功能。第一百零五页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-4DNC技术概述BsDNC（80年代）

更先进的DNC接口,不仅能传送NC程序,还能在线传送NC设备控制命令或获取设备运行状态信息,成为发展柔性制造系统和单元(FMS/FMC)的关键使能技术。

20世纪80年代一些FMS和CIMS实际上是基于BsDNC系统结构基础上建成的。第一百零六页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-4DNC技术概述

NetworkedCNC（90年代中期）CNC机床不仅作为独立运行的加工设备,而且可以实现在计算机、网络和通信技术支持下形成网络化数控制造系统。成为制造企业实现数字化设计/虚拟制造、智能制造系统的关键使能技术之一。第一百零七页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-4DNC技术DNC系统的组成DNC系统由硬件和软件组成。硬件：软件：中央计算机、大容量存储器、通讯接口、CNC机床、外设等。通信、生产管理、零件加工程序的自动编制等。第一百零八页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-4DNC技术DNC的控制结构DNC从控制结构上可大致分为三种：1.纸带机旁路式结构—BTR纸带读带机中央计算机CNC机床外存储器第一百零九页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-4DNC技术DNC的控制结构1.纸带机旁路式结构—BTR

将DNC主机与读带机并接于数控机床上，取代读带机功能来传输NC程序，当中央计算机发生故障后，利用读带机使数控装置仍可独立使用。所以这种结构稳定性高，也较易实现，缺点是由于数控装置并未简化，硬件成本较高。第一百一十页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-4DNC技术DNC的控制结构2.一般控制结构DNC中央计算机NC/CNC机床1NC/CNC机床1NC/CNC机床1通信线路外存储器第一百一十一页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-4DNC技术DNC的控制结构2.一般控制结构一般控制结构的DNC系统通常具有两级计算机分级结构，即中央计算机和NC或CNC系统群。DNC主机从大容量外存中调用零件程序指令，并在需要的时候将它们发送给机床。它也接受从机床反馈的数据，这两路信息流是实时产生的，每台机床对指令的要求几乎是在同时被满足。第一百一十二页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-4DNC技术DNC的控制结构3.多级控制结构第一百一十三页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-4DNC技术DNC的控制结构3.多级控制结构多级DNC结构K通常为树型结构，一般来说，底部的能力主要是面向应用的，具有专用的能力，用于完成规定的特殊任务。而顶部则具有通用的能力，控制与协调整个系统，DNC系统的结构与系统的规模有关，可能有二、三、四级的结构，常用的是二、三级结构，以三级居多。第一百一十四页，共一百三十页，编辑于2023年，星期五7-4DNC技术DNC系统的通信接口1.按功能分主要有三种：

下传NC程序（基本DNC）

上传NC程序

系统状态采集和远程控制第一