计算机辅助设计与制造-第八章

8.1概述8.1.1数控加工的基本过程数控加工是指根据零件图样及工艺要求等原始条件编制零件数控加工程序(简称为数控程序)，输入数控系统，控制数控机床中刀具与工件的相对运动，从而完成零件的加工。数控程序是输入NC或CNC机床的执行一个确定加工任务的一系列指令，例如输入、译码、数据处理、插补、伺服控制等，而生成用数控机床进行零件加工的数控程序的过程，称为数控编程。数控加工的基本工作流程如图8一1所示。

(1)根据零件加工图样，首先按零件图所规定的工件形状和尺寸、材料、技术要求，进行工艺程序的设计与计算，确定零件加工的艺过程、艺参数和刀具数据(包括加顺序、刀具与工件相对运动的轨迹、行程和进给速度等)。下一页返回8.1概述(2)使用数控编程规定的指令代码，按数控装置所能识别的“代码”形式编制零件加工程序单。

(3)通过手动方式或直接数字控制方式将加工程序输入到数控机床控制系统，该控制系统将加工程序编译成计算机能识别的信息，进行一系列的控制与运算，将运算结果以脉冲信号形式送给数控机床的伺服机构。

(4)伺服机构带动机床各运动部件按照规定的速度和移动量有顺序的动作，自动地实现工件的加工过程。上一页下一页返回8.1概述8.1.2数控编程的内容和步骤

1.数控编程步骤在数控编程之前，应查阅所用的数控机床、控制系统及编程指令等有关技术资料，熟悉数控系统的功能。一般来说，数控编程过程主要包括分析零件图样、工艺处理、数学处理、编写程序、输入数控系统和程序检验。数控编程的具体步骤与要求如下:(1)确定工艺过程根据零件的材料、形状、尺寸、精度及毛坯形状等技术要求进行分析，在此基础上选定机床、刀具与夹具，确定零件加工的工艺路线、切削用量等，这些工作与普通机床加工零件时的编制工艺规程基本相同。

上一页下一页返回8.1概述(2)数学处理根据零件的尺寸及工艺路线的要求，在规定的坐标系内计算零件轮廓和刀具运动的轨迹的坐标值，计算零件粗、精加工各运动轨迹，诸如几何元素的起点、终点、圆弧的圆心等坐标，有时还包括由这些数据转化而来的刀具中心轨迹的坐标，并按脉冲当量(或最小设定单位)转换成相应的数字量，以这些坐标值作为编程的尺寸对于点定位控制的数控机床(如数控冲床)，一般不需要计算。只有当零件图样坐标系与编程坐标系不一致时，才需要对坐标进行换算。对于形状比较简单的零件(如直线和圆弧组成的零件)的轮廓加工，需要计算出几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、两几何元素交点或切点的坐标值，有的还要计算刀具中心的运动轨迹坐标值。

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对于形状比较复杂的零件(如非圆曲线、曲面组成的零件)，需要用直线段或圆弧段逼近，根据要求的精度计算出其节点坐标值。这种情况一般通过自动编程实现。

(3)编制加工程序单根据制定的加工路线、切削用量、刀具号码、刀具补偿、辅助动作及刀具运动轨迹，按照机床数控装置使用的指令代码及程序格式，编写零件加工程序单。

(4)程序校验和试切削程序编写好后，将其输入数控系统，可以通过空运转或图形模拟对刀具运动轨迹的正确性进行检验。进一步进行试切削后才能用于正式加工。首件试切不仅可检查出程序单和控制介质是否有错，还可知道加工精度是否符合要求。当发现错误时，应分析错误的性质，或修改程序单，或调整刀具补偿尺寸，直到符合图纸规定的精度要求为止。目前，这一步骤正逐步用CAM系统的数控加工仿真功能所替代。上一页下一页返回8.1概述2.数控编程方法

(1)手工编程由人工完成从分析零件图，工艺处理、确定加工路线和加工参数、计算刀具运动轨迹、编制加工程序的整个工作过程。这种方法适用于点位加工和形状不太复杂程序、计算量不大的零件编程。其特点是程序较为简单，容易掌握。但对于形状复杂、程序量大的零件，编程繁琐，校对困难，易于出错。

(2)APT语言自动编程APT是一种自动编程工具(AutomaticallyProgrammedTool)的简称，是一种对工件、刀具的几何形状及刀具相对于工件的运动等进行定义时所用的一种接近于英语的符号语言。把用APT语言书写的零件加工程序输入计算机，经计算机的APT语言编程系统编译产生刀位文件，然后进行数控后置处理，生成数控系统能接受的零件数控加工程序的过程，称为APT语言自动编程。上一页下一页返回8.1概述

自动编程主要是利用计算机编制零件数控加工程序的全过程。编程人员只需根据图纸和工艺要求，使用规定格式的语言写成所谓的源程序并输入计算机，由专门的计算机软件自动地进行数值计算、后置处理、编写出零件的加工程序单。自动编程语言用起来比较繁琐，特别是有些零件难于用它来表达。

(3)交互式图形编程交互式图形编程是一种计算机辅助编程技术，编程人员首先对零件图样进行工艺分析，确定出建模方案，然后用CAD/CAM集成软件对加工零件进行几何造型，再利用软件的CAM的功能，通过与计算机对话的方式，自动生成数控加工程序。这种方法适应面广、效率高，适合于曲线轮廓、三维曲面等复杂型面的零件加工程序的编程数控编程的一般过程包括刀具的定义或选择、刀具相对于零件表面的运动方式的定义、切削加工参数的确定、走刀轨迹的生成、加工过程的动态图形仿真显示、程序验证直到后置处理等，一般都是在屏幕菜单及命令驱动等图形交互方式下完成的，具有形象、直观和高效等优点。上一页返回8.2数控编程基础8.2.1数控机床的选择数控机床的种类、型号繁多，按机床的运动方式进行分类，现代数控机床可分为点位控制(PositionControl)、二维轮廓控制(2DContourControl)和三维轮廓控制(3DContourControl)数控机床三大类。点位控制数控机床的数控装置只能控制刀具从一个位置精确地移动到另一个位置，在移动过程中不做任何加工。这类机床有数控钻床、数控锁床、数控冲孔机床等。二维轮廓控制数控机床的数控系统能同时对两个坐标轴进行连续轨迹控制，加工时不仅要控制刀具运动的起点和终点，而且要控制整个加工过程中的走刀路线和速度。二维轮廓控制数控机床也称为两坐标联动数控机床，即能够同时控制两个坐标轴联动。对于所谓的两轴半联动是在两轴的基础上增加了z轴的移动，当机床坐标系的X,Y轴固定时，z轴可以作周期性进给。两轴半联动加工可以实现分层加工。下一页返回8.2数控编程基础

三维轮廓控制数控机床的数控系统能同时对三个或三个以上的坐标轴进行连续轨迹控制。三维轮廓控制数控机床又可进一步分为三坐标联动、四坐标联动和五坐标联动数控机床。对于三个坐标轴的联动的数控机床，可以用来完成型腔的加工;而四个以上坐标轴联动的多坐标数控机床的结构复杂，精度要求高、程序编制复杂，适于加工形状复杂的零件，如叶轮叶片类零件。一般而言，三轴机床可以实现二轴、二轴半、三轴加工;五轴机床也可以只用到三轴联动加工，而其他两轴不联动。上一页下一页返回8.2数控编程基础8.2.2数控机床的坐标系数控机床的坐标轴和运动方向是进行数控编程说明机床运动以及空间位置的前提和依据。数控机床的坐标系，包括坐标轴、坐标原点和运动方向，对于数控编程和加工，是十分重要的概念。数控编程员和机床操作者都必须非常清楚坐标系，否则编程时易发生混乱，操作时发生事故。为了准确地描述机床的运动，简化程序的编制方法，并使所编程序有互换性，IS0841及我国JB/T3051-1999标准对数控机床的坐标系作了规定。

上一页下一页返回8.2数控编程基础1.坐标系及运动方向的规定

(1)刀具相对静止而工件运动的原则由于机床的结构不同，有的是刀具运动，工件固定，有的刀具固定，工件运动，为编程方便，特规定:刀具运动，工件固定。这一原则使编程人员能够在不知道刀具运动还是工件运动的情况下确定加工工艺，并只要根据零件图样即可进行数控加工的程序编制。这一假定使编程工作有了统一的标准，无需考虑具体数控机床各部件的运动方向。

(2)机床坐标系的规定在数控机床上加工零件，机床的动作是由数控系统发出的指令来控制的。为了确定机床的运动方向和距离，就要在机床上建立一个坐标系，即机床坐标系，也叫标准坐标系。在编制程序时，以该坐标系来规定运动方向和距离。

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机床坐标系是采用右手笛卡儿直角坐标系，如图8-2所示。图中规定了X,Y,Z三个直角坐标轴的方向，则每个坐标系的各个坐标轴与机床的主要导轨相平行根据右手螺旋法则，可以方便的确定出A,B,C三个旋转坐标的方向。

2.坐标轴的规定数控机床的某一部件运动的正方向规定为增大刀具与工件之间距离的方向，即刀具离开工件的方向便是机床某一方向的正方向。在确定机床坐标轴时，一般先确定Z轴，然后确定X轴和Y轴，最后确定其他轴。上一页下一页返回8.2数控编程基础(1)z轴z坐标的运动由传递切削力的主轴所决定，与机床主轴轴线平行的标准坐标轴即为z轴。对于铣床、锁床、钻床等是主轴带动刀具旋转，该主轴为z轴;对于车床、磨床和其他成形表面的机床是主轴带动工件旋转，该旋转主轴为Z轴。如机床上有多个主轴，则选一垂直于工件装夹平面的主轴作为主要的主轴。Z坐标的正方向是增加刀具与工件之间距离的方向，而对于钻、锁加工，钻入或锁入工件的方向是Z坐标的负方向。

(2)X轴X轴总是水平的，它平行于工件的装夹平面，是刀具或工件定位平面内运动的主要坐标轴。在无回转刀具和无回转工件的机床上(如牛头刨床)X坐标平行于主要切削方向，以该主切削力方向为正方向。上一页下一页返回8.2数控编程基础

对于工件旋转的数控机床(如数控车床、磨床等)，X轴的方向是在工件的径向上，且平行于横向滑座。刀具离开工件旋转中心的方向为X轴正方向，如图8一3所示。对于刀具旋转的数控机床(如数控铣床、锁床等)，如z轴是垂直的，当从主轴向立柱看时，X轴的正方向指向右，图8-4所示为立式铣床坐标系示意图;如Z轴是水平的(主轴是卧式的)，当从主轴向工件方向看时，X轴的正方向指向右方。

(3)Y轴Y轴垂直于X,Z轴。按照右手直角笛卡儿坐标系来判定Y轴及其正方向。

(4)旋转运动坐标A,B,C相应地表示其轴线平行于X,Y,Z的旋转方向。A,B,C的正向为在相应X,Y,Z坐标正向上按照右手螺旋法则取右旋螺纹前进的方向。上一页下一页返回8.2数控编程基础(5)附加轴如果在X,Y,Z轴以外，还有平行于它们的轴，可分别指定为U,V,W。如还有第三组运动，则分别指定为P,口和R。如果在第一组回转运动A,B,C之外，还有平行或不平行于A,B,C的第二组回转运动，可指定为D,E,F。

3.数控机床的坐标系机床坐标系是由机床原点M与机床的X,Y,Z轴组成的。机床坐标系是机床固有的坐标系，在出厂前已经预调好，一般情况下，不允许用户随意改动。有如下几种重要的参考点:(1)机床原点是机床制造商设置在机床上的一个物理位置，其作用是使机床与控制系统同步，建立测量机床运动坐标的起始点。图8一5为数控车床的坐标系，其机床原点定义在主轴旋转轴线与卡盘后端面的交点上。数控铣床的机床原点位置，一般设置在进给行程范围的终点。上一页下一页返回8.2数控编程基础(2)机床参考点它也是机床上的一个固定点，一般不同于机床原点。该点是刀具退离到一个固定不变的极限点，其位置由机械挡块或行程开关来确定，通常在加工空间的边缘上。参考点对机床原点的坐标是一个已知数、一个固定值。机床参考点由厂家设定后，用户不得随意改变，否则影响机床的精度。以参考点为原点，坐标方向与机床坐标系各轴坐标方向相同建立的坐标系称为参考坐标系。

(3)工作原点(程序零点)用于支持数控编程和数控加工，是编程人员在数控编程过程中定义在工件上的几何基准点，可设置在任何地方。通常设置在尺寸标注的基准上，也就是设计基准上。例如对于车床，工作原点可以选在工件右端面的中心也可以选在工件左端面的中心，或者卡爪的前端面。上一页下一页返回8.2数控编程基础

选择程序零点位置时应注意以下几点:程序零点应选在零件图的尺寸基准上，这样便于坐标值的计算，减少错误;程序零点应尽量选在精度较高的加工平面，以提高被加工零件的加工精度。对于对称的零件，程序零点应设在对称中心上，这样程序总是在同一组尺寸上重复，只是改变尺寸符号;对于一般零点，通常设在工件外廓的某一角上(如选在工件左下角，并以此为基础计算其他相关尺寸和标注);z轴方向的零点，一般设在工件表面上。

(4)除了上述三个基本原点以外，有的机床还有一个重要的原点，即装夹原点。装夹原点常见于带回转(或摆动)工作台的数控机床或加工中心，一般是机床工作台上的一个固定点，比如回转中心，与机床参考点的偏移量可通过测量存入CNC系统的原点偏移寄存器中，图8-6所示为数控加工中心坐标系示意图。上一页下一页返回8.2数控编程基础4.工件坐标系工件坐标系也称为编程坐标系，其目的是为了确定零件加工时在机床中的位置。工件坐标系采用与机床运动坐标系一致的坐标方向，工件坐标系的原点(程序原点)要选择便于测量或对刀的基准位置，同时要便于编程计算。供用户编程的工件坐标系和机床坐标系通过机床零点发生联系。

5.绝对坐标系与增量坐标系

(1)绝对坐标系在数控系统中，刀具(或机床)运动轨迹的坐标值是以设定的编程原点为基点给出的，称为绝对坐标，该坐标系称为绝对坐标系。数控机床的绝对坐标系用代码表中的X,Y,Z表示，如图8-7(a)所示，A,B两点的坐标均以固定的坐标原点0计算，其值为:Xa=10,Ya=15;Xb=25,Yb=26,Xc=18Yc=40.

上一页下一页返回8.2数控编程基础(2)增量(相对)坐标系在数控系统中，刀具(或机床)运动轨迹的坐标值是相对于前一位置(或起点)来计算的，称为增量(或相对)坐标，该坐标系称为增量坐标系数控机床的增量坐标系用代码表中的U,V,W表示。U,V,W分别表示与X,Y,Z平行且同向的坐标轴。如图8-7(b)所示，Ua=0,Va=0,Ub=15,Vb=11,Uc=-7,Vc=14.8.2.3加工刀其补偿方法

1.刀具长度补偿刀具长度补偿可由数控机床操作者通过手动数据输入方式实现，也可通过程序命令方式实现，前者一般用于定长刀具的刀具长度补偿，后者则用于由于夹具高度、刀具长度、加工深度等的变化而需要对切削深度用刀具长度补偿的方法进行调整。

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在现代CNC系统中，用手工方式进行刀具长度补偿的过程是:机床操作者在完成零件装夹、程序原点设置之后，根据刀具长度测量基准采用对刀仪测量刀具长度，然后在相应的刀具长度偏置寄存器中，写入相应的刀具长度参数值。当程序运行时，数控系统根据刀具长度基准使刀具自动离开工件一个刀具长度距离，从而完成刀具长度补偿。在加工过程中，为了控制切削深度，或进行试切加工，也经常使用刀具长度补偿。采用的方法是:加工之前在实际刀具长度上加上退刀长度，存入刀具长度偏置寄存器中，加工时使用同一把刀具，而调整加长后的刀具长度值，从而可以控制切削深度，而不用修正零件加工程序。

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如图8一8所示为LJ一lOMC数控车削中心的回转刀架，共有12个刀位假设当前待使用的是锁孔刀，通过试切或其他测量方法测得其与基准刀具的偏差值分别为:0x=9.0mm,0y=12.5mm，通过数控系统的功能键，将此数值输入到锁孔刀的刀补存储器中。当程序执行了刀具补偿功能后，锁孔刀刀具刀尖的实际位置与基准刀具的刀尖位置重合。值得进一步说明的是，数控编程员则应记住:零件数控加工程序假设的是刀尖(或刀心)相对于工件的运动，刀具长度补偿的实质是将刀具相对于工件的坐标由刀具长度基准点(或称刀具安装定位点)移到刀尖(或刀心)位置。上一页下一页返回8.2数控编程基础2.刀具半径补偿在二维轮廓数控铣削加工过程中，由于旋转刀具具有一定的刀具半径，刀具中心的运动轨迹并不等于所需加工零件的实际轮廓，而是偏移零件轮廓表面一个刀具半径值。如果采用刀心轨迹编程，则需要根据零件的轮廓形状及刀具半径采用一定的计算方法计算刀具中心轨迹。因此，这一编程方法也称为对刀具的编程。当刀具半径改变时，需要重新计算刀具中心轨迹;当计算量较大时，也容易产生计算错误。铣削刀具半径补偿示意如图8-9所示。上一页下一页返回8.2数控编程基础

在数控铣床上进行轮廓的铣削的加工时，由于刀具半径的存在，刀具中心(刀心)的轨迹和工件轮廓不重合。如果数控系统不具备刀具半径自动补偿功能，则只能按刀心轨迹进行编程，即在编程时给出刀具的中心轨迹，如图8一9所示的点画线轨迹，其计算相当复杂。尤其当刀具磨损、重磨或换新刀具而使刀具直径发生变化时，必须重新计算刀心轨迹，修改程序。这样工作量大且难以保证加工精度。当数控系统具备刀具半径补偿功能时，数控编程只需按工作轮廓进行，如图中的粗实线轨迹，使刀具偏离工件一个半径值，即实现了刀具补偿。上一页下一页返回8.2数控编程基础

数控系统的刀具补偿是将计算刀具中心轨迹的过程交由CNC系统执行，编程员在假设刀具半径为零的情况下，直接根据零件的轮廓形状进行编程，因此这种编程方法也称为零刀补编程。而在加工过程中，CNC系统根据零件程序和刀具半径自动计算刀具中心轨迹，完成对零件的加工。当刀具半径发生变化时，不需要修改零件程序，只需修改刀具半径值即可。需要指出的是，插补与刀补的计算均不由数控编程人员完成，它们都是由数控系统根据编程所选定的模式自动进行的。上一页下一页返回8.2数控编程基础8.2.4数控铣削编程基本术语

1.轮廓轮廓是一系列首尾相接曲线的集合。在进行数控编程，交互指定待加工图形时，常常需要用户指定图形的轮廓，用来界定被加工的区域或被加工的图形本身。如果轮廓是用来界定被加工区域的，则要求指定的轮廓是闭合的;如果加工的是轮廓本身，则轮廓也可以不闭合，如图8-10所示.2.加工区域和岛加工区域是指零件上可由当前刀具接近的一块区域。岛也是由闭合轮廓界定的。一个零件的加工表面可分为若干个加工区域。刀具在加工区域之间的移动一般要通过抬刀移动来实现。加工区域是由外轮廓和岛围成的内部空间，其内部可以有“岛”。外廓用来界定加工区域的外部边界，岛用来屏蔽其内部需要加工或需保护的部分，如图8-11所示。上一页下一页返回8.2数控编程基础3.行距与残留高度在数控加工过程中，零件的加工一般要通过刀具的多次运动才能实现，刀具运动轨迹之间的间隔称为行距(StepOver)。如果刀具的头部为球形，则连续两次运动轨迹之间由残留痕迹，其横向截面高度为残留高度(Scallopbeigbt)。行距越小，残留高度越小，如图8一12所示。

4.安全高度和起止高度安全高度是指刀具位于零件表面以上某一安全平面的高度，在此高度以上可以保证快速走刀而不发生干涉。安全高度应大于零件的最大高度。起止高度是进刀和退刀时刀具的初始高度，起止高度应大于安全高度，如图8一13所示。

上一页下一页返回8.2数控编程基础5.对刀点对刀点的作用是确定工件原点在机床坐标系中的位置，是进行对刀操作的一个辅助点。对刀点应选择在方便对刀的地方，它既可以设在工件上，也可以设在夹具上，但是对刀点与工件的定位基准之间应当有明确的坐标关系，以便确定机床坐标系与工件坐标系之间的位置关系。机床原点、工件原点和对刀点之间的关系如图8一14所示。对刀点的找正方法和基准选择与工件的加工精度要求密切相关。当精度要求较低时，可直接以工件或夹具上的某些表面作为对刀面。反之，当加工精度要求较高时，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。例如以孔定位的零件可以取孔的中心作为对刀点。数控加工程序是按工件坐标系编制的，当工件安装到机床上后必须建立起工件坐标系在机床坐标系中的位置关系，这就是零点偏置。零点偏置确定了工件原点与机床原点之间的距离，即确定了机床坐标系原点与工件坐标系原点之间的关系。

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数控系统中用于设定零点偏置的指令有两种。一种是可设定的零点偏置指令，通过对刀操作确定机床坐标系原点与工件坐标系原点之间的偏置值，并通过操作面板输入到数控系统中相应的寄存器中，如G54一G59指令;另一种是可编程的零点偏置指令，可在数控程序中用此指令建立一个新的工件坐标系，如SIEMENS系统的6158和FANUC系统的G92指令等。

6.刀位点和换刀点刀位点是与对刀点相关的一个概念，它是对刀操作的定位对象和数控加工的基准点，也是在加工程序编制过程中用以表示刀具特征的点。平底立铣刀的刀位点是指刀具轴线与刀具底面的交点;球头铣刀的刀位点是指球头部分的球心;盘铣刀的刀位点为刀具对称中心平面与其圆柱面上切削刃的交点;车刀的刀位点是指刀尖;钻头的刀位点是指是指钻尖。对刀时应使对刀点与刀位点重合.

上一页下一页返回8.2数控编程基础8.2.5铣削方式与走刀路径选择

1.数控铣床的主要加工对象数控铣床是机械加工中最常用和最主要的数控加工设备之一，除了能进行普通铣床所能进行的钻孔、锁孔、攻螺纹、外形轮廓铣削、平面铣削、平面型腔铣削外，还能铣削普通铣床不能铣削的需要2.5坐标轴联动的各种平面和立体轮廓。平面类零件加工面为平行、垂直于水平面或其加工面与水平面的夹角为定角的零件统称为平面类零件。图8一15所示的三个零件都属于平面类零件。目前在数控铣床上加工的绝大多数零件属于平面类零件。平面类零件的特点是各个加工单元面是平面，或可以展开为平面。例如图8-15中的曲线轮廓面M和圆台柱面N，展开后均为平面。平面类零件是数控铣削加工对象中最简单的一类，一般只需用三坐标数控铣床的两坐标联动就可以完成加工。上一页下一页返回8.2数控编程基础

变斜角类零件加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件称为变斜角类零件。这类零件多数为飞机零件，如飞机上的整体梁、框、缘条与肋等，此外还有检验夹具与装配型架等。变斜角类零件的变斜角加工面不能展开为平面，但在加工中，加工面与铣刀圆周接触的瞬间为一条直线。最好采用四坐标和五坐标数控铣床摆角加工，在没有此类机床时，也可在三坐标数控铣床上进行2.5坐标联动的近似加工。曲面类(立体类)零件加工面为空间曲面的零件称为曲面类零件，如模具、叶片、螺旋桨等.

曲面类零件的特点一是加工面不能展开为平面;其二是加工面与铣刀始终为点接触。此类零件一般采用三坐标数控铣床。上一页下一页返回8.2数控编程基础

当曲面较复杂、通道较狭窄、会伤及毗邻表面及需刀具摆动时，要采用四坐标或五坐标联动铣床。

2.顺铣和逆铣的选择对于表面无硬皮的工件，在机床进给机构无间隙时，应选用顺铣的走刀路径。因为顺铣加工表面质量较高，而且刀齿磨损小。精铣时，尤其是零件材料为铝合金、钦合金或耐热合金时，应尽量选用顺铣。但当工件表面有硬皮，或者机床的进给机构有间隙时，应该选用逆铣方式安排走刀路径。因为逆铣时，刀具从已加工表面切入，不会崩刃，机床进给机构的间隙不会引起振动和爬行。

3.铣削走刀路径选择数控铣削加工中走刀路径对零件的加工精度和表面质量有直接的影响。上一页下一页返回8.2数控编程基础

因此，确定好走刀路径是保证铣削加工精度和表面质量的工艺措施之一。走刀路径的确定与工件表面状况、零件表面质量要求、机床进给机构的间隙、刀具耐用度以及零件轮廓形状等有关。

(1）铣削外轮廓的走刀路径铣削平面零件外轮廓时，一般是采用立铣刀的侧刃进行切削。刀具切人零件时，应避免沿零件外轮廓的法向切人，以避免在切人处产生刀具的刻痕，而应沿切削起始点延伸线(见图8一16)或切线方向逐渐进人工件，保证零件曲线的平滑过渡。同样，在切离工件时，也应避免在切削终点处直接抬刀，要沿着轮廓延伸线(见图8一17)或切线方向之间切离工件。

(2)铣削内轮廓的走刀路径铣削封闭的内轮廓表面时，同铣削外轮廓一样，刀具同样不能沿轮廓曲线的法向切入和切出，此时刀具可以沿一过渡圆弧切入和切出工件轮廓。上一页下一页返回8.2数控编程基础(3)铣削内槽的走刀路径对于内槽(凹槽)加工，进给路线不一致，加工结果也将各异。如图8一18所示，为加工凹槽的三种进给路线，图8一18(a)和(b)分别表示用行切法(即刀具与工件轮廓的切点轨迹在垂直于刀具轴线平面内投影为相互平行的迹线)和环切法(即刀具与工件轮廓的切点轨迹在垂直于刀具轴线平面内投影为一条或多条环形迹线)加工凹槽的进给路线。两种进给路线的共同点是都能切净内腔中全部面积，不留死角，不伤轮廓，同时尽量减少重复进给的搭接量不同点是行切法的进给路线比环切法短，但行切法将在每两次进给的起点与终点间留下残留面积，而达不到所要求的表面粗糙度;而用环切法获得的表面粗糙度要好于行切法，但环切法需要逐次向外拓展轮廓线，刀位点的计算稍微复杂一些。综合行、环切的优点，采用图8一18(c)所示的进给路线，即先用行切法切去中间部分余量，最后环切一刀，则既能使总的进给路线较短，又能获得较好的表面粗精度。上一页下一页返回8.2数控编程基础(4)铣削曲面的走刀路径铣削曲面时，常用球头刀进行加工。图8一19表示加工边界敞开的直纹曲面可能采取的三种进给路线，即曲面的J向行切，沿X向的行切和环切。对于直母线的叶面加工，采用如图8一19(b)所示的方案，每次直线进给，刀位点计算简单，程序段短，而且加工过程符合直纹面的形成规律，可以准确保证母线的直线度。当采用图8一19(a)的加工方案时，符合这类零件表面数据给出情况，便于加工后检验，叶形的准确度高，但程序较多。由于曲面工件的边界是敞开的，没有其他表面限制，所以曲面边界可以外延，为保证加工的表面质量，球头刀应从边界外开始加工。图8一19(c)所示的环切方案一般应用在凹槽加工中，在型面加工中由于编程繁琐，一般都不用。上一页下一页返回8.2数控编程基础8.2.6常用的数控指令数控机床加工程序常用的指令有准备功能G、辅助功能M、进给功能F、主轴功能S和刀具功能T，这些都是控制数控机床动作的基本指令。

1.准备功能G指令准备功能又称“G”功能或“G’’代码，它由地址G及其后的1一3位数字组成。常用的从G00一G99,很多CNC系统的准备功能已拓大至(150)G代码分为模态代码和非模态代码两种。所谓模态代码是指某一G代码一经指定就一直有效，直到后边的程序段中使用同组G代码才能取代它。而非模态代码只在指定的程序段中才有效，下一段程序若需要时必须重写入。下面将常用的FANUC数控系统的准备功能G指令列于表8一1中。上一页下一页返回8.2数控编程基础

数控机床常用G指令的应用如下:(1)快速点定位G00刀具以点位控制方式以最快速度从当前位置移动到指定的目标位置，它只用于快速定位，不能用于切削。指令格式:G00X(U)_Z(W)_;(两坐标)G00X_Y_Z;(三坐标)

采用绝对编程时，刀具分别以各轴给定的进给速度到指定的目标位置;采用增量编程时，刀具运动轨迹是在各轴同时移动的。对于三坐标控制的数控机床，坐标值是绝对值还是增量值要由指令G90,G91而定。另外，指定以GOO的程序段无需指定进给速度指令F，其速度由生产厂家调定。

上一页下一页返回8.2数控编程基础(2)直线插补指令GO1刀具以一定的速度从当前位置沿直线移动到指令给定的坐标位置。指令格式:GO1X(U)_Z(W)_F_;(两坐标)GO1X_Y_Z_F_;(三坐标)

在GO1程序段中必须给定进给速度F指令。在没有重新给定F指令之前，进给速度保持不变。因此，不必在每一段中都写入F指令。

(3)圆弧插补指令G02,G03刀具在坐标平面内以一定的进给速度进行圆弧插补运动，用于圆弧加工。圆弧的顺、逆方向可按图8-20给出的方法判断。刀具相对于工件的移动方向为顺时针时用G02指令，逆时针时用G03指令。在两坐标控制的数控机床上加工圆弧时，不仅需要用G02或G03指定圆弧的加工方向，而且要指定圆弧的中心位置。上一页下一页返回8.2数控编程基础

指令格式:G02(G03)X(U)-Z(W)-R-(I_K_)F_;

其中:地址符R表示起点至圆弧的半径值，I,K表示为圆弧起点到圆弧中心在X,Z轴的距离。

(4)坐标平面选择指令G17,G18,G19G17,G18,G19分别指定零件在XY,ZX,YZ平面上加工。在三坐标控制的数控机床上加工圆弧时，使用圆弧插补指令之前必须指定圆弧插补的平面，如图8一20所示。指令格式:G17G02(G03)X-Y-R-(I-J-)F-;G18G02(G03)X_Z_R_(I_K_)F_;G19G02(G03)Y_Z_R_(J_K_)F_;

其中，X,Y,Z:圆弧终点坐标。I,J,K:圆心在X,Y,Z轴上相对于圆弧起点的坐标。上一页下一页返回8.2数控编程基础R:圆弧半径。编程规定小于、等于180。的圆弧，R值取正;大于180。的圆弧，R值取负。

(5)工件原点设定指令G50,G92规定刀具的起刀点相距工件原点的距离。指令格式:G50X(U)_Z(W)_;

或G92X_Y_Z_;

式中的坐标值为刀尖点在工件坐标系中的起刀位置。该指令只改变刀具当前位置的坐标，不产生任何机床运动。如图8一21所示，P是刀位点，0是工件原点。

2.功能M指令辅助功能又称“M”功能，主要用来表示机床操作时各种辅助动作及其状态。它由地址M及其后的两位数字组成，从M00一M99。常用的FANUC系统辅助功能M指令列入表8一2。上一页下一页返回8.2数控编程基础

数控机床常用M指令的应用如下:(1)程序停止指令M00执行M00指令后，机床自动停止，此时可进行一些手动操作，如工件调头、检验工件、手动变速等。使用M00指令，重新启动后，才能继续执行后续程序。

(2)选择停止指令MO1执行MO1指令后，同M00一样会使机床暂时停止，但只有按下控制面板上的“选择停止”开关时，此指令才有效，否则机床仍继续执行后面的程序。

(3)程序结束指令M02执行M02指令后，表明主程序结束，机床的数控单元复位，表示加工结束，但该指令并不返回程序起始位置。

(4)程序结束并返回指令M30执行该指令后，除完成M02的内容外，光标自动返回到程序开头的位置，准备加工下一个工件。上一页下一页返回8.2数控编程基础3.F,S,T功能

(1)F功能指定进给速度，由地址符F和其后面的数字组成。若在g98程序段的后面，F所指定的进给速度单位为mm/min。若在G99程序段后面，则认为F所指定的进给速度单位为mm/r。F指令在螺纹切削程序段中常用来指令螺纹的导程。

(2)S功能指定主轴转速，由地址符S和其后的数字组成，单位为r/min。对于具有恒线速度功能的数控车床，程序中的S指令用来指定车削加工的线速度。S指令与不同的准备功能结合，表示不同的含义。例如:G965100，表示恒线速度控制，切削速度是100m/minG97S800，表示取消恒线速度控制，主轴转速为800r/minG50S2500，表示主轴转速最高为2500r/min

上一页下一页返回8.2数控编程基础(3)T功能指定刀具，由地址符T和其后的数字来表示。其后面的数字用于选刀具、换刀具和指定刀具补偿。其形式:Txx或Txxxx。例如:T22表示2号刀具，2号刀具补偿

T20表示取消2号刀具补偿

T0202表示02号刀具，02号刀具补偿

T0200表示取消2号刀具补偿

上一页下一页返回8.2数控编程基础8.2.7数控程序结构

一个完整的数控加工程序是由程序号、程序段和程序结束符三部分组成。程序结构如下:Ooolo程序号

N0010GOOXOYOZ2程序段

N0020TO1S1500M03N0030GO1Z-2F200N0040G91X20Y20N0090G00Z100NO100M02程序结束

(1)程序号程序号就是数控加工程序的文件名，用于程序的检索和调用，由字符“0”或“%”、+P以及其后4位数字组成，其格式如Oxxxx.,

上一页下一页返回8.2数控编程基础(2)程序段加工程序是由若干个程序段落所组成，用以表达数控机床要完成的所有动作。一个程序段由若干个“字符”组成，字则由地址字(字母)和数值字(数字及符号)组成，它代表机床的一个动作或一个位置。每个程序段的结束处应有“;”的结束符，以表示该程序段结束转入下一个程序段。如上述程序段，由8个字组成，其中N,G,X,Y,Z,T,S,M为地址字，后面跟相应的数值字。不同数控系统有不同的程序段格式。格式不符合规定，数控装置就会报警，不运行。常见程序段格式为:N_G_X_Y_Z_F_S_T_M;表8-3给出了常用地址符的含义。上一页下一页返回8.2数控编程基础8.2.8手工数控编程手工编程要求编程人员不仅要熟悉数控代码及编程规则，而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力。对于点位加工或几何形状不太复杂的零件，数控编程计算较简单，程序段不多，手工编程即可实现。加工形状简单的工件时，手工编程简便、快捷，不需要特殊设备，编程费用少。手工编程可以使用数控系统提供的简化编程的功能，如镜像、旋转、多工件坐标系、比例缩放、调用子程序和宏程序等缩短程序长度，节省存储空间，提高加工效率。尤其是用固定循环加工孔，可以实现自动编程很难实现的效果。下面以数控铣削数控编程为例说明手工数控编程的基本内容与步骤。例8-1毛坯为70mmx70mmx18mm板材，六面已粗加工过，要求数控铣出如图8一22所示的槽，工件材料为45钢。

上一页下一页返回8.2数控编程基础(1)工件装卡方式及加工路线确定根据零件图要求、毛坯情况，以已加工过的底面为定位基准，用通用平口钳夹紧工件前后两侧面，平口钳固定于铣床工作台上。确定工艺方案及加工路线如下:①铣刀先走两个圆轨迹，再用左刀具半径补偿加工50mmx50mm四角倒圆的正方形②每次切深为2mm，分两次加工完。

(2)选择机床设备根据零件图样要求，选用经济型数控铣床即可达到要求。

(3)选择刀具根据加工要求，采用X10mm的。立铣刀，定义为O1，并把该刀具的直径输入刀具参数表中。

(4)确定切削用量切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定。各工序的切削用量见程序。

上一页下一页返回8.2数控编程基础(5)确定工件坐标系和对刀点在XOY平面内确定以工件中心为工件原点，Z方向以工件表面为工件原点，建立工件坐标系。采用手动对刀方法把点0作为对刀点。

(6)编写数控加工程序考虑到加工图示的槽，深为4mm，每次切深为2mm，分两次加工完，则为编程方便，同时减少指令条数，可采用子程序。该工件的铣削加工程序及说明列于表8一4.上一页返回8.3APT自动编程语言及其编程技术8.3.1语言编程技术概述为了解决手工编程繁琐、枯燥、依赖于编程人员经验以及适应NC机床快速发展和应用的问题，从20世纪50年代起，人们对对自动编程语言(AutomaticallyProgrammingTools,APT)进行了研究，提出了利用“语言程序”实现计算机辅助数控加工编程的方法。美国麻省理工学院于1955年推出了第一代APT语言。自动编程具有编程速度快、周期短、质量高、使用方便等一系列优点，与手工编程相比，可提高编程效率数倍至数十倍。零件越是复杂，其技术经济效果越是显著，特别是能编制手工编程无法完成的程序。因此，自动编程得到了广泛的重视，在点位、铣削和车削等专业应用方面。下一页返回8.3APT自动编程语言及其编程技术

所谓“语言程序”就是用专用的语言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、顺序和其他工艺参数等。这个程序采用形式化方法对零件进行描述，称为零件的源程序。为了使计算机能够识别和处理零件源程序，事先针对一定的加工对象，将编好的一套编译程序存放在计算机内，这个程序通常称为“数控编译程序”。“数控编译程序”分两步对零件源程序进行处理:第一步是计算刀具中心相对于零件运动的轨迹，这部分处理不涉及具体NC机床的指令格式和辅助功能，具有通用性;第二步是后置处理，针对具体NC机床的功能产生控制指令，后置处理程序是不通用的。经过数控编译程序系统处理后输出的程序才是控制NC机床的零件加工程序。由此可见，为实现自动编程，数控自动编程语言和数控程序系统是两个重要的组成部分.上一页下一页返回8.3APT自动编程语言及其编程技术8.3.2APT自动编程语言

1.APT语言的基本组成与通用计算机语言相似，用APT语言编制的加工程序是由一系列语句所构成，每个语句由一些关键词汇和基本符号组成，也就是说APT语言由基本符号、词汇和语句组成。

(1)基本符号数控语言中的基本符号是语言中不能再分的基本成分。语言中的其他成分均由基本符号组成。常用的基本符号有字母、数字、标点符号、算术运算符号等。其中字母是指26个大写英文字母(A一Z)，数字是10个阿拉伯数字(0一9)，标点符号用来分隔语句的词汇和其他成分。APT自动编程语言中常用到的标点符号和算术符号如下:

上一页下一页返回8.3APT自动编程语言及其编程技术①斜杠“/”用来将语句分隔为主部和辅部，或者在计算语句中作除法运算符号。例如:GOFWD/C1;A=B/D;②星号“*”这是乘法运算符号。例如:A=B*C③双星号“**”或“↑”这是指数运算符号。例如:A=B**2或A=B↑2④单美元符号“转”为续行符，表示语句未结束，延续到下一行。如:L1=LINE/RIGbT，转

TANTO，C2，RIGbT，TANTO，C1;⑤方括号“「]”用于给出子曲线的起点和终点，或用于复合语句及下标变量中。如Q1=TABCY/P1，P2，P3……Pn;GOFWD/C2PAST，Q1[10，12]]⑥分号“;”作为语句结束符号;⑦圆括号“()”用于括上算术自变量及几何图形语言中的嵌套定义部分。例如:A=ABS(B);GOFWD/(CIRCLE/2，12，2)上一页下一页返回8.3APT自动编程语言及其编程技术(2)词汇词汇是APT语言所规定的具有特定意义的单词的集合。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。APT语言中，大约有300多个词，按其作用大致可分为下列几种:①几何元素词汇如POINT(点)，LINE(线)，PLANE(平面)等。②几何位置关系状况词汇如PARLEL(平行)，PERPTO(垂直)，TANTO(相切)等。③函数类词汇如SINF(正弦)，COSF(余弦)，EXPF(指数)，SQRTF(平方根)等。④加工工艺词汇如(>VSJSE(加工余量)，FEED(进给量)TOLER(容差)等。⑤刀具名称词汇如TURNTL(车刀)，MILTL(铣刀)，DRITL(钻头)等。⑥与刀具运动有关的词汇如GOFWD(向前)，GODLTA(走增量)，TLLFT(刀具在左)等。上一页下一页返回8.3APT自动编程语言及其编程技术(3)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、标识符号等按语法规则组成。按语句在程序中的作用大致可分为几何定义语句、刀具运动语句、工艺数据语句等几类。

2.几何定义语句几何定义语句用于描述零件的几何图形。零件在图纸上是以各种几何元素来表示的，在零件加工时，刀具是沿着这些几何元素来运动，因此要描述刀具运动轨迹，首先必须描述构成零件形状的各几何元素。一个几何元素往往可以用多种方式来定义，所以在编写零件源程序时应根据图纸情况，选择最方便的定义方式来描述。APT语言可以定义17种几何元素，其中主要有点、直线、平面、圆、椭圆、双曲线、圆柱、圆锥、球、二次曲面、自由曲面等。上一页下一页返回8.3APT自动编程语言及其编程技术

几何定义语句的一般形式为:

标识符=APT几何元素/定义方式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，例如圆的定义语句:C1=CIRCLE/10，60，12.5

其中(C1为标识符，CIRCLE为几何元素类型，10,60,12.5分别为圆的圆心坐标和半径。

(1)点的定义①由给定坐标值定义点。其格式为标识符=POINT/x,y,如已知坐标值，可以写成如下的形式:P=POINT/10，20，15

上一页下一页返回8.3APT自动编程语言及其编程技术②由两直线的交点定义点。其格式为:标识符=POINT/INTOF,linel，line2

其中INTOF表示相交，linel,line2为事先已定义过的两条直线。图8一23所示的交点，可以写成如下形式:P=POINT/INTOF，L1，L2。③由直线和圆的交点定义点(见图8-24)P1=POINT/XSMALL，INTOF，L1，C1;P2=POINT/YSMALL，INTOF，L1，C1;或P1=POINT/YLARGE，INTOF，L1，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，由程编人员根据图形任选其中一项。

(2)直线的定义①通过两点的直线上一页下一页返回8.3APT自动编程语言及其编程技术L=LINE/P1，P2;

或L=LINE/xl，y1，x2，y2;②过一点P与圆相切的直线(见图8一25)L1=LINE/P,LEFT，TANTO，C;L2=LINE/P,RIGbT，TANTO，C;

其中LEFT,RIGbT表示左、右，以点P与圆心连线方向为基准，TANT()表示相切③与两圆相切的直线(见图8一26)L1=LINE/RIGbT，TANTO，C1，RIGbT，非TANTO，C2;L2=LINE/RIGbT，TANTO，C1，LEFT，非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。上一页下一页返回8.3APT自动编程语言及其编程技术(3)圆的定义①用半径和圆心定义的圆

C1=CIRCLE/x，v，r;其中，x,y为圆心坐标，r为圆的半径②用已知三点定义圆。

C1=CIRCLE/P1，P2，P3;③用圆心和切线定义圆(见图8一27)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(见图8一28)C3=CIRCLE/YLARGE，TANTO，OUT，C1，转

OUT,C2;上一页下一页返回8.3APT自动编程语言及其编程技术(4)平面的定义①用不共线的三点定义平面。PL=PLANE/P1，P2，P3;②通过一点平行于另一平面的平面。PL=PLANE/P，PARLEL，PL;③用平面方程AX+BY+CZ=D的四个系数定义的平曲PL=PLANE/A，B，C，D;上一页下一页返回8.3APT自动编程语言及其编程技术3.刀具运动语句刀具运动语句是用来规定加工过程中刀具运动的轨迹。为了定义刀具在空间的位置和运动，引入如图8-29所示三个控制面的概念，即零件面(PartSurface,PS)、导动面(DriveSurface,DS)和检查面(CbeckSurface,CS)。零件面是刀具在加工运动过程中，刀具端点运动形成的表面。它是控制切削深度的表现。导向面是在加工运动中，刀具与零件接触的第二个表面，是引导刀具运动的面，由此可以确定刀具与零件表面之间的位置关系。检查面是刀具运动终止位置的限定面，刀具在到达检查面之前，一直保持与零件面和导向面所给定的关系，在到达检查面后，可以重新给出新的运动语句。上一页下一页返回8.3APT自动编程语言及其编程技术

通过上述三个控制面就可联合确定刀具的运动。例如描述刀具与零件面关系的词汇如图8一30所示，有TLONPS和TLOFPS分别表示刀具中心正好位于零件面上和不位于零件面上。描述刀具与导动面关系的词汇如图8一31所示，有TUFT(刀具在导向面左边)，TLRGT(刀具在导向面右边)，TLON(刀具在导向面上)之分。所谓左右是沿运动方向向前看，刀具在导向面的左边还是右边。描述刀具与检查面关系如图8一32所示，其中:TO-走向检查面，ON一走到检查面上，PAST一走过检查面。描述运动方向的语句如图8-33,是指当前运动方向相对于上一个已终止的运动方向而言的。例如，GOLFT(向左)，GORGT(向右)，GOFWD(向前)，GOBACK(向后)等.上一页下一页返回8.3APT自动编程语言及其编程技术4.工艺数据语句

(1)主轴数据工艺数据及一些控制功能也是自动编程中必须给定的，例如:SPINDL/n,CLW表示了机床主轴转数及旋转方向。

(2)刀具数据CUTTER/d,:给出了铣刀直径和刀尖圆角半径。

(3)容差数据INTOL/T给出轮廓加工的外容差和内容差。外容差和内容差的定义如图8一34所示。

(4)材料数据MATERL/FE给出材料名称及代号等等。

(5)程序结束初始语句也称程序名称语句，由“PARTNO”和名称组成。终止语句表示零件加工程序的结束，用FINI表示。上一页下一页返回8.3APT自动编程语言及其编程技术8.3.3APT语言编程过程

1.APT语言编程的步骤应用APT语言编制零件源程序的基本步骤如下:(1)分析零件图。在编制零件源程序之前，详细分析零件图，明确构成零件加工轮廓的几何元素，确定出图纸给出的几何元素的主参数及各个几何元素之间的几何关系。

(2)选择坐标系。确定坐标系原点位置及坐标轴方向的原则是使编程简便、几何元素的参数换算简单，确保所有的几何元素都能够较简便地在所选定的坐标系中定义。

(3)确定几何元素标识符。确定几何元素标识符，实际上是建立起抽象的零件加工轮廓描述模型，为在后续编程中定义几何表面和编写刀具运动语句提供便利。

上一页下一页返回8.3APT自动编程语言及其编程技术(4)进行工艺分析。这一过程与手工编程相似，要依据加工轮廓、工件材料、加工精度、切削余量等条件，选择加工起刀点、加工路线，并选择工装夹具等。

(5)确定对刀方法和对刀点。对刀点是程序的起点，要根据刀具类型和加工路线等因素合理选择。而对刀方法是关系到重复加工精度的重要环节，批量加工时可以在夹具上设置专门的对刀装置。走刀路线的确定原则是保证加工要求、路线简捷、合理，并便于编程，依据机床、工件及刀具的类型及特点，并要与对刀点和起刀点一起综合考虑。上一页下一页返回8.3APT自动编程语言及其编程技术(6)选择容差、刀具等工艺参数。容差和刀具要依据工件的加工要求和机床的加工能力来选择。

(7)编写几何定义语句。根据加工轮廓几何元素之间的几何关系，依次编写几何定义语句。

(8)编写刀具运动定义语句。根据走刀路线，编写刀具运动定义语句。

(9)插入其他语句。这类语句主要包括后置处理指令及程序结束指令。

(10)检验零件源程序。常见错误包括功能错误和语法错误。功能错误主要有定义错误。所有错误尽可能在上机前改正，以提高上机效率

(11)填写源程序清单。

2.aPT自动编程系统信息处理流程上一页下一页返回8.3APT自动编程语言及其编程技术APT语言自动编程系统的处理流程如图8-35所示，包括APT语言编写的零件源程序、通用计算机处理以及编译储蓄三部分。零件源程序不同于在手工数控编程时用NC指令代码写出的加工程序，它不能直接控制数控机床，只是加工程序计算机预处理的计算机输入程序。编译程序的作用是使计算机具有处理零件源程序和自动输出具体机床加工程序的能力。主要完成零件源程序翻译、数值计算生成刀位文件、后置处理形成加工程序等任务。上一页下一页返回8.3APT自动编程语言及其编程技术

（1）源程序翻译翻译阶段即语言处理阶段。它按源程序的顺序，逐个符号地依次阅读，将APT的词汇及相关的数据转换为计算机处理的代码，如图8一36说明了二维加工编程时的处理过程。首先分析语句的类型，当遇到几何定义语句时，则转入几何定义处理程序。根据几何特征关键字，判断是哪种类型的几何定义方式，然后再处理成标准的形式，并按其数值信息求出标准参数。例如点的标准参数为x,y,z三个坐标值;对于直线Ax+BY=C，标准参数为A,B,C;对于圆(X一Xo)²+(Y+Yo)²=R²，标准参数为X0,Y0、R.

根据几何单元名字将其几何类型和标准参数存入信息单元表，供计算阶段使用。对于其他语句也要处理成信息表的形式。在翻译阶段，还要完成二进制到十进制转换和语法检查等工作。上一页下一页返回8.3APT自动编程语言及其编程技术(2)数值计算阶段如图8-37所示，该阶段的工作类似于手工编程时的基点和节点坐标数据的计算。其主要的任务是处理连续运动语句。根据导动面和检查面等信息(如方向指示词、交点区分词等)计算基点坐标和节点坐标，从而求出刀具位置数据(GutterLocationData-CLDATA)，并以刀具位置文件的形式加以存储。对于其他的语句也要以规定的形式处理并存储。

(3)后置处理阶段后置处理的信息流程如图8-38所示。按照计算阶段的信息，通过后置处理即可生成符合具体数控机床要求的零件加工程序。上一页下一页返回8.3APT自动编程语言及其编程技术8.3.4APT编程实例某铣削加工零件如图8一39所示，要求铣削整个零件轮廓。根据图纸要求，选择0点为编程原点，坐标方向如图8一39所示。采用APT语言编写其源程序如下:01PARTNO/ADAPTEXAMPLE02转转PARTGEOMETRYDEFINITIONS03C1=CIRCLE/10，60，12.504C2=CIRCLE/40，一20，14.505C4=CIRCLE/0，0，2506C3=CIRCLE/TANTO，OUT，C4，OUT，转

C2，YSMALL,RADIUS，12.507L1=LINE/XSMALL，TANTO，C4，ATANGL，90上一页下一页返回8.3APT自动编程语言及其编程技术08L2=LINE/一25，72.5，10，72.509L3=LINE/RIGbT，TANTO，C2，RIGbT,TANTO，C110转转DEFINECUTTERANDTOLERANCES11CUTTER/1512INTOL/0.00513OUTTOL/0.00114转转DEFINEDATUMANDMACbINING15FROM/0，0，3016GODLTA/一50，0，017PSIS/(PLANE/0，0，1，一2)18G0/PAST，L219TLLFT，GORGT/L220GOFWD/C1上一页下一页返回8.3APT自动编程语言及其编程技术21GOFWD/L322GOFWD/C2，TANTO，C323GOFWD/C3，TANTO，C424GOFWD/C425GOFWD/Ll，PAST,L226GODLTA/0，0，3227GOTO/0，0，3028CLPRNT;NOPOST;FINI

将上述APT源程序在计算机上用APT一ACN/C编程系统进行编译、计算和后置处理，却可得到的铣削数控加工NC程序。上一页返回8.4图形交互式自动数控编程技术8.4.1图形交往式自动数控编程原理和功能图形交互自动编程技术的核心是在各种机械CAD软件图形编辑功能的基础上，通过使用鼠标、键盘、数字化仪等将零件的几何图形绘制到计算机上，形成零件的图形文件，然后调用数控编程模块，采用人机交互的实时对话的方式在计算机屏幕上指定被加工的部位，再输入相应的加工参数，计算机便可自动进行必要的数学处理并编制出数控加工程序，同时在计算机屏幕上动态地显示出刀具的加工轨迹。显然，这种编程方法比语言自动编程，具有速度快、精度高、直观性好、使用简便、便于检查等优点在人机交互过程中，根据所设置的“菜单”命令和屏幕上的“提示”能引导编程人员有条不紊地工作。菜单一般包括主菜单和各级分菜单，它们相当于语言系统中几何、运动、后置等处理阶段及其所包含的语句等内容，只是表现形式和处理方式不同。

下一页返回8.4图形交互式自动数控编程技术

交互图形编程系统的硬件配置与语言系统相比，增加了图形输入器件，如鼠标、键盘、数字化仪、功能键能等输入设备，这些设备与计算机辅助设计系统是一致的，因此交互图形编程系统不仅可用已有零件图纸进行编程，更多的是适用于CAD/CAM系统中零件的自动设计和NC程序编制。这是因为CAD系统已将零件的设计数据予以村储，可以直接调用这些设计数据进行数控程序的编制。图形交互自动编程系统，一般由几何造型、刀具轨迹生成、刀具轨迹编辑、刀位验证、后置处理(相对独立)、计算机图形显示、数据库管理、运行控制及用户界面等部分组成，如图8一40所示.上一页下一页返回8.4图形交互式自动数控编程技术

在图形交互自动编程系统中，数据库是整个模块的基础;几何造型完成零件几何图形构建并在计算机内自动形成零件图形的数据文件;刀具轨迹生成模块根据所选用的刀具及加工方式进行刀位计算、生成数控加工刀位轨迹;刀具轨迹编辑根据加工单元的约束条件对刀具轨迹进行裁剪、编辑和修改;刀位验证用于检验刀具轨迹的正确性，也用于检验刀具是否与加工单元的约束面发生干涉和碰撞，检验刀具是否啃切加工表面;图形显示贯穿整个编程过程的始终;用户界面提供用户一个良好的运行环境;运行控制模块支持用户界面所有的输入方式到各功能模块之间的接口。

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图形交互自动编程是一种全新的编程方法，与APT语言编程比较，主要有以下几个特点:(1)图形编程将加工零件的几何造型、刀位计算、图形显示和后置处理等结合在一起，有效地解决了编程数据来源、几何显示、走刀模拟、交互修改等问题，弥补了单一利用数控编程语言进行编程的不足。

(2)不需要编制零件加工源程序，用户界面友好，使用简便、直观、准确、便于检查因为编程过程是在计算机上直接面向零件的几何图形以光标指点、菜单选择及交互对话的方式进行的，其编程的结果也以图形的方式显示在计算机上。

(3)编程方法简单易学，使用方便。整个编程过程是交互进行的，有多级功能“菜单”引导用户进行交互操作。

(4)有利于实现与其他功能的结合。可以把产品设计与零件编程结合起来，也可以与工尸付积设计、刀具设计等过程结合起来。上一页下一页返回8.4图形交互式自动数控编程技术8.4.2图形交往自动编程的基本步骤目前，国内外图形交互自动编程软件的种类很多，如英国的EdgeCAM、美国的MasterCAM和国内CAXACAM以及许多先进CAD/CAM系统都是图形交互式的数控自动编程系统。这些软件的功能、面向用户的接口方式有所不同，所以编程的具体过程及编程过程中所使用的指令也不尽相同。但从总体上讲，其编程的基本原理及基本步骤大体上是一致的。归纳起来可分为五个步骤，如图8一41所示的流程表示。

1.几何造型利用CAD/CAM一体化系统和专用CAM系统的三维造型功能模块将被加工零件的三维几何模型准确地绘制在计算机屏幕上，与此同时，在计算机内自动生成零件模型的数据文件，这就相当于APT语言编程中，用几何定义语句定义零件几何图形的过程。上一页下一页返回8.4图形交互式自动数控编程技术

这些模型数据是下一步刀具轨迹计算的依据。自动编程过程中，软件将根据加工要求提取这些数据，进行分析判断和必要的数学处理，以形成加工的刀具位置数据。

2.加工工艺分析与决策零件三维模型分析是图形交互式数控编程的基础。目前该项工作仍主要靠人工进行分析零件的加工部位，定义毛坯尺寸，确定有关工件的装夹位置、工件坐标系、刀具尺寸、加工路线及加工工艺参数等。然后定义边界和加工区域，并设置切削加工方式和刀具位置。

3.刀位轨迹生成刀位轨迹的生成是面向屏幕上的图形交互进行的。首先在刀位轨迹生成的菜单中选择所需的菜单项，