页数：55页文件大小：3.03 MB来源： CADCAM技术基础ppt课件
本课件说明数控加工与数控程序编制的过程，讲解加工坐标系定位原则、程序段格式与G、M等基本指令，给出钻孔与轮廓铣削的完整手工编程示例，并介绍图形交互式自动编程的原理、工艺决策与加工仿真方法。
第6章 计算机辅助数控编程技术
第6章 计算机辅助数控编程技术
数控加工是指在数控机床进行零件加工的一种工艺方法。加工零件时，首先根据零件图纸，按规定的代码和程序格式将零件的全部工艺过程、工艺参数、位移数据和方向以及操作步骤等以数字信息的形式直接输入到数控机床，也可记录在控制介质上，然后传给数控装置，从而控制数控机床进行加工。
1.2 数控程序编制的内容与步骤：工艺方案分析 → 工序详细设计 → 运动轨迹计算 → 编写程序清单 → 制备控制介质 → 程序检验；输出工序卡与机床调整卡用于数控机床加工。
1.3 数控编程方法
1.4 数控编程的相关标准
注：源文件本页出现的时间比例数字（如“30:1”“20%~30%”）与上下文难以对应，未展开表述。
1.5 数控编程应具备的基本知识
2.1 数控机床的坐标系与运动方向定义：+x、+y、+z 为直线坐标轴，+A、+B、+C 为绕各轴的回转运动方向；工件侧对应 x'、y'、z' 与 A'、B'、C'。
机床坐标系（Z、X 轴）：本页源文件仅保留坐标轴标注，坐标系示意图建议对照原课件图片补充。
2. 手工编程技术：本页源文件仅保留小节标题，图片内容建议对照原课件图片补充。
工作坐标系（WCS）、绝对坐标系（Absolute CSYS）：与建模模块、操作和刀具轨迹坐标无关。
2) MCS 的定位原则
2.2 铣加工刀具
(3) 刀具定义：本页源文件仅保留小节标题，刀具参数与类型图片建议对照原课件图片补充。
刀位文件示例：GOTO/297.75, −10.368, 300.0, 0.0, 0.0, 1.0；RAPID；GOTO/297.75, −10.368, 51.0；FEDRAT/500, FPM；GOTO/297.75, −10.368, 49.0
2.4 程序结构：程序号 → 设定加工坐标系 → 切削前准备程序段 → 切削主程序（可调用子程序 A、子程序 B，各自结束后返回）→ 系统复位 → 程序结束（M30）。
程序段格式：以 N188 G01 x+3000 y+2000 z−100 F800 S30 T08 M05 * 为例。
组成：顺序号字 N + 准备功能字 G + 尺寸字 + 进给功能字 F + 主轴功能字 S + 刀具功能字 T + 辅助功能字 M + 程序段结束符。
程序段编号
6) 刀具功能字：“T” + 数字，指定刀具号或刀具补偿。7) 辅助功能字：“M” + 若干位整数字。
2.3 基本指令：1) 进给速度与主轴转速的表示：F120、S300，单位 mm/min、mm/r、rpm。
2) 准备功能（G）
刀具半径补偿：G41 为刀具半径左补偿，G42 为右补偿，G40 为取消补偿。本页源文件仅保留指令标注，左右补偿方向示意图建议对照原课件图片补充。
3) 辅助功能 M
2.4 应用举例：例1 钻孔加工：加工 A、B、C 三个孔，图中标注对刀点与各孔之间的位置尺寸（含 30、50、22、20、18、120、35 等尺寸）。
钻孔加工程序
N01 G91 G00 X120 Y80；定位到 A 点
N02 G43 Z−32 H01；刀具长度补偿，快移到工进起点
N03 S600 M03；启动主轴
N04 G01 Z−21 F1000；加工孔 A
N05 G04 P2000；孔底停留 2 秒
N06 G00 Z21；快速返回工进起点
N07 X30 Y−50；定位到 B 孔
N08 G01 Z−38；加工 B 孔
N09 G00 Z38；快速返回工进起点
N10 X50 Y30；定位到 C 孔
N11 G01 Z−25.0；加工 C 孔
N12 G04 P2000；孔底停留 2 秒
N13 G00 Z57.0 H00；取消刀补，z 坐标返回程序起点
N14 X−200.0 Y−60.0；返回程序起点
N15 M02；程序结束
例2：轮廓铣削加工：零件轮廓由 A→B→C→…→J 各段组成，含两段 R30 圆弧，图中标注 80、50、40、30 等轮廓尺寸。
轮廓铣削程序
N001 G91 G42 G00 X80 Y50 D01；→ A
N002 G01 X50 F120；→ B
N003 Y40；
N004 X40；→ C
N005 Y−40；
N006 X30；
N007 G03 X30 Y30 I0 J30；→ G
N008 G01 Y20；
N010 G02 X−30 Y30 I0 J30；→ I
N012 G01 X−120；
N013 Y−80；→ A
N014 G40 G00 X−80 Y−50；取消刀补
N015 M02；程序结束
3.1 图形编程的特点及原理
辅助编程原理：通用计算机上运行主信息处理模块与后置处理模块，输入几何图形与工艺过程信息，经数控系统驱动程序输出加工程序。
主信息处理（或前置处理）：利用计算机内的数控系统程序对输入信息进行翻译，形成机内零件拓扑数据；然后进行工艺处理（刀具选择、走刀分配、工艺参数选择等）与刀具运动轨迹的计算，生成一系列的刀具位置数据（包括每次走刀运动的坐标数据和工艺参数）。
后置处理：按照 NC 代码规范和指定数控机床驱动控制系统的要求，将前置处理得到的刀位文件转换为 NC 代码。
3.2 图形交互式自动编程的基本步骤：几何造型 → 加工工艺决策 → 刀位轨迹 → 后置处理 → 程序输出（CAD/CAM system），其中刀位轨迹可进行仿真；需遵循编程规范。
3.3 加工工艺决策
1) 加工阶段：A) 三阶段
B) 五阶段：粗加工 → 半精加工 → 精加工 → 清根 → EDM（电火花加工）。
2) 切削方式
3. 图形编程技术：本页源文件仅保留小节标题，行切与环切等走刀方式图片建议对照原课件图片补充。
安全面（clearance）与安全高度：刀具在工件上表面（level）之上的安全高度处快速移动，接近工件后下降到切削层。
点位加工与粗加工刀具路径：刀具在 A、B、C 各加工位置间快速移动并完成钻孔；粗加工采用分层行切的方式切除材料。
3. 图形编程技术：本页源文件仅保留小节标题，刀具路径规划图片建议对照原课件图片补充。
3) 举例：A) 粗加工
B) 半精加工
C) 精加工
D) 清根加工
4.1 目的与意义：发现并避免碰撞、过切和欠切等问题。
检验内容：
有效地检验和验证数控加工程序的正确性，确保投入实际应用的数控加工程序正确。
4.2 数控程序检验方法
4.3 刀具轨迹仿真：将刀具轨迹显示在显示器上，检查刀具轨迹是否光滑、是否交叉、刀轴矢量是否突变、加工组合曲面的刀具轨迹拼接是否合理。
4.4.1 原理及特点：采用实体建模技术建立加工零件毛坯、机床、夹具及刀具等在加工过程中的实体模型，然后将加工零件毛坯及刀具的几何模型进行布尔运算，并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：直观、清楚地看到零件的整个加工过程；直观地确定干涉、碰撞及其大小和所在的程序段。
3.4.2 动态仿真验证的方法：几何实体造型法、离散矢量法、空间离散法、虚拟加工仿真法。
A) 几何实体造型法
特点：精度高，仿真前后模型一致，但速度比较慢，特殊情况下不稳定。
B) 矢量离散法
C) 单元离散法：采用 Z-map、Dexel、Voxel、Octree（八叉树）等方式将工件离散为单元。
单元离散法
D) 虚拟加工仿真法：利用虚拟现实技术解决加工过程和实际加工环境中，工艺系统间的干涉碰撞问题和运动关系。
虚拟加工仿真法
思考题
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