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数控加工技术

1数控编程及其进展

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进展作一些

介绍。

数控编程的差不多概念

数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。它的要紧任务是

运算加工走刀中的刀位点〔cutterlocationpoint简称CL点〕。刀位点

一样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。

数控编程技术的进展概况

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〔AutomaticallyPro

grammedTool〕。其后，APT几经进展，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〔Advancedcontouring〕(增加切削数据库治理系统)和APT-/S

S〔SculpturedSurface〕(增加雕塑曲面加工编程功能)等先进版。采纳

APT语言编制数控程序具有程序简炼，走刀操纵灵活等优点，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：采纳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。随后专门快显现了

象EUCLID，UGII，INTERGRAPH，Pro/Engineering，MasterCAM及N

PU/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向一体化方向进展。到了80年代，在CA

D/CAM一体化概念的基础上，逐步形成了运算机集成制造系统〔CIMS〕

及并行工程〔CE〕的概念。目前，为了适应CIMS及CE进展的需要，

数控编程系统正向集成化和智能化方向进展。

在集成化方面，以开发符合STEP〔StandardfortheExchangeofProd

uctModelData〕标准的参数化特点造型系统为主，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进展现状

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。

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、曲面和实体造型进展时

期，一直到现在的参数化特点造型。在二维绘图与三维线框时期，数控

加工要紧以点、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。在曲面和实体造型进展

时期，显现了基于实体的加工。实体加工的加工对象是一个实体〔一样

为CSG和B-REP混合表示的〕，它由一些差不多体素经集合运算〔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，而且可用于基于特点的数控编程系统

的研究与开发，是特点加工的基础。

实体加工一样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动身，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。

基于特点的NC刀轨生成方法

参数化特点造型已有了一定的进展时期，但基于特点的刀具轨迹生成方

法的研究才刚刚开始。特点加工使数控编程人员不在对那些低层次的几

何信息〔如：点、线、面、实体〕进行操作，而转变为直截了当对符合