数控加工技术概述(转帖 数控编程及其发展 数控编程是目前α AD/CAPP/CAM系统中最能明显发挥效益的环节之一,其在实现设计加工自动化、提高加 工精度和加工质量、缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用。在诸如航空工业、汽车工业等领域有着大 量的应用。由于生产实际的强烈需求,国内外都对数控编程技术进行了广泛的研究,并取得了丰硕成果 下面就对数控编程及其发展作一些介绍 11数控编程的基本概念 数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。它的主要任务是计算加工走刀中的刀位点( cutter location point简称CL点)。刀位点一般取为刀具轴线与刀具表面的交点,多轴加工中还要给出刀轴矢量。 1.2数控编程技术的发展概况 为了解决数控加工中的程序编制问题,50年代,MIT设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语 言,称为APT( Automatically Programmed Tool)。其后,APT几经发展,形成了诸如APTI、AP∏Ⅱ(立 体切削用)、APT(算法改进,增加多坐标曲面加工编程功能)、 APT-AC( Advanced contouring)(增加切削 数据库管理系统)和APT/Ss( Sculptured Surface)(增加雕塑曲面加工编程功能)等先进版 采用APT语言编制数控程序具有程序简炼,走刀控制灵活等优点,使数控加工编程从面向机床指令的"汇编 语言"级,上升到面向几何元素APT仍有许多不便之处:采用语言定义零件几何形状,难以描述复杂的几 何形状,缺乏几何直观性:缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段:难以 和CAD数据库和CAPP系统有效连接:不容易作到高度的自动化,集成化。 针对APT语言的缺点,1978年,法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、NC加工一体化的系统, 称为为 CATIA随后很快出现了象 EUCLID,UGI, INTERGRAPH,Pro/ Engineering, MastercaM及 NPU/ GNCP 等系统,这些系统都有效的解决了几何造型、零件几何形状的显示,交互设计、修改及刀具轨迹生成,走 刀过程的仿真显示、验证等问题,推动了CAD和CAM向一体化方向发展。到了80年代,在CAD/CAM 体化概念的基础上,逐步形成了计算机集成制造系统( CIMS)及并行工程(CE)的概念。目前,为了适应 CIMS及CE发展的需要,数控编程系统正向集成化和智能化方向发展。 在集成化方面,以开发符合STEP( Standard for the Exchange of Product Model Data)标准的参数化特征 造型系统为主,目前已进行了大量卓有成效的工作,是国内外开发的热点:在智能化方面,工作刚刚开始, 还有待我们去努力。 2NC刀具轨迹生成方法研究发展现状 数控编程的核心工作是生成刀具轨迹,然后将其离散成刀位点,经后置处理产生数控加工程序。下面就刀 具轨迹产生方法作一些介绍。 2.1基于点、线、面和体的NC刀轨生成方法 CAD技术从二维绘图起步,经历了三维线框、曲面和实体造型发展阶段,一直到现在的参数化特征造型 在二维绘图与三维线框阶段,数控加工主要以点、线为驱动对象,如孔加工,轮廓加工,平面区域加工等 这种加工要求操作人员的水平较高,交互复杂。在曲面和实体造型发展阶段,出现了基于实体的加工。实 体加工的加工 个实体(一般为CSG和BREP混合表示的),它由一些基本体素经集合运算(并、 交、差运算)而得。实体加工不仅可用于零件的粗加工和半精加工,大面积切削掉余量,提高加工效率, 而且可用于基于特征的数控编程系统的研究与开发,是特征加工的基础。 实体加工一般有实体轮廓加工和实体区域加工两种。实体加工的实现方法为层切法( SLICE),即用一组水 平面去切被加工实体,然后对得到的交线产生等距线作为走刀轨迹。本文从系统需要角度出发,在ACIS 几何造型平台上实现了这种基于点、线、面和实体的数控加工。数控加工技术概述（转帖） 数控编程及其发展 数控编程是目前 CAD/CAPP/CAM 系统中最能明显发挥效益的环节之一，其在实现设计加工自动化、提高加 工精度和加工质量、缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用。在诸如航空工业、汽车工业等领域有着大 量的应用。由于生产实际的强烈需求，国内外都对数控编程技术进行了广泛的研究，并取得了丰硕成果。 下面就对数控编程及其发展作一些介绍。 1.1 数控编程的基本概念 数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。它的主要任务是计算加工走刀中的刀位点（cutter location point 简称 CL 点）。刀位点一般取为刀具轴线与刀具表面的交点，多轴加工中还要给出刀轴矢量。 1.2 数控编程技术的发展概况 为了解决数控加工中的程序编制问题，50 年代，MIT 设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语 言，称为 APT（Automatically Programmed Tool）。其后，APT 几经发展，形成了诸如 APTII、APTIII（立 体切削用）、APT（算法改进，增加多坐标曲面加工编程功能）、APT-AC（Advanced contouring）(增加切削 数据库管理系统)和 APT-/SS（Sculptured Surface）(增加雕塑曲面加工编程功能)等先进版。 采用 APT 语言编制数控程序具有程序简炼，走刀控制灵活等优点，使数控加工编程从面向机床指令的“汇编 语言”级，上升到面向几何元素.APT 仍有许多不便之处：采用语言定义零件几何形状，难以描述复杂的几 何形状，缺乏几何直观性；缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段；难以 和 CAD 数据库和 CAPP 系统有效连接；不容易作到高度的自动化，集成化。 针对 APT 语言的缺点，1978 年，法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、NC 加工一体化的系统， 称为为 CATIA。随后很快出现了象 EUCLID，UGII，INTERGRAPH，Pro/Engineering，MasterCAM 及 NPU/GNCP 等系统，这些系统都有效的解决了几何造型、零件几何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生成，走 刀过程的仿真显示、验证等问题，推动了 CAD 和 CAM 向一体化方向发展。到了 80 年代，在 CAD/CAM 一 体化概念的基础上，逐步形成了计算机集成制造系统（CIMS）及并行工程（CE）的概念。目前，为了适应 CIMS 及 CE 发展的需要，数控编程系统正向集成化和智能化方向发展。 在集成化方面，以开发符合 STEP（Standard for the Exchange of Product Model Data）标准的参数化特征 造型系统为主，目前已进行了大量卓有成效的工作，是国内外开发的热点；在智能化方面，工作刚刚开始， 还有待我们去努力。 2 NC 刀具轨迹生成方法研究发展现状 数控编程的核心工作是生成刀具轨迹，然后将其离散成刀位点，经后置处理产生数控加工程序。下面就刀 具轨迹产生方法作一些介绍。 2.1 基于点、线、面和体的 NC 刀轨生成方法 CAD 技术从二维绘图起步，经历了三维线框、曲面和实体造型发展阶段，一直到现在的参数化特征造型。 在二维绘图与三维线框阶段，数控加工主要以点、线为驱动对象，如孔加工，轮廓加工，平面区域加工等。 这种加工要求操作人员的水平较高，交互复杂。在曲面和实体造型发展阶段，出现了基于实体的加工。实 体加工的加工对象是一个实体（一般为 CSG 和 B-REP 混合表示的），它由一些基本体素经集合运算（并、 交、差运算）而得。实体加工不仅可用于零件的粗加工和半精加工，大面积切削掉余量，提高加工效率， 而且可用于基于特征的数控编程系统的研究与开发，是特征加工的基础。 实体加工一般有实体轮廓加工和实体区域加工两种。实体加工的实现方法为层切法（SLICE），即用一组水 平面去切被加工实体，然后对得到的交线产生等距线作为走刀轨迹。本文从系统需要角度出发，在 ACIS 几何造型平台上实现了这种基于点、线、面和实体的数控加工