數(shù)控加工理論與編程技術(shù)概述

1、81/81數(shù)控加工理論與編程技術(shù)、數(shù)控機(jī)床的差不多概念、數(shù)控機(jī)床分類數(shù)控機(jī)床的種類、型號繁多，按機(jī)床的運動方式進(jìn)行分類，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床可分為點位操縱（Position Control）、二維輪廓操縱（2D Contour Control）和三維輪廓操縱（3D Contour Control）數(shù)控機(jī)床三大類。點位操縱數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置只能操縱刀具從一個位置精確地移動到另一個位置，在移動過程中不作任何加工。這類機(jī)床有數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖孔機(jī)床等。二維輪廓操縱數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)能同時對兩個坐標(biāo)軸進(jìn)行連續(xù)軌跡操縱，加工時不僅要操縱刀具運動的起點和終點，而且要操縱整個加工過程中的走刀路線和速度。二維

2、輪廓操縱數(shù)控機(jī)床也稱為兩坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控機(jī)床。三維輪廓操縱數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)能同時對三個或三個以上的坐標(biāo)軸進(jìn)行連續(xù)軌跡操縱。三維輪廓操縱數(shù)控機(jī)床又可進(jìn)一步分為三坐標(biāo)聯(lián)動、四坐標(biāo)聯(lián)動和五坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控機(jī)床。、數(shù)控加工及數(shù)控編程數(shù)控加工（NC Machining）依照零件圖樣及工藝要求等原始條件編制零件數(shù)控加工程序（簡稱為數(shù)控程序），輸入數(shù)控系統(tǒng)，操縱數(shù)控機(jī)床中刀具與工件的相對運動，從而完成零件的加工。數(shù)控程序（NC Program）輸入NC或CNC機(jī)床，執(zhí)行一個確定的加工任務(wù)的一系列指令，稱為數(shù)控程序或零件程序。數(shù)控編程（NC Programming）生成用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件加工的數(shù)控程序的過程，稱為數(shù)

3、控編程。、數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)，包括坐標(biāo)系、坐標(biāo)原點和運動方向，關(guān)于數(shù)控加工及編程，是一個十分重要的概念。每一個數(shù)控編程員和數(shù)控機(jī)床的操作者，都必須對數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)有一個完整且正確的理解，否則，程序編制將發(fā)生混亂，操作時更會發(fā)生事故。、坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系采納右手直角坐標(biāo)系，其差不多坐標(biāo)軸為X、Y、Z直角坐標(biāo)，相關(guān)于每個坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)運動坐標(biāo)為A、B、C。、坐標(biāo)軸及其運動方向不論機(jī)床的具體結(jié)構(gòu)是工件靜止、刀具運動，依舊工件運動、刀具靜止，數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)運動指的是刀具相對靜止的工件坐標(biāo)系的運動。（由圖1-5、1-6講明）ISO對數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸及其運動方向均有一定的規(guī)定：Z軸

4、定義為平行于機(jī)床主軸的坐標(biāo)軸，假如機(jī)床有一系列主軸，則選盡可能垂直于工件裝夾面的要緊軸為Z軸，其正方向定義為從工作臺到刀具夾持的方向，即刀具遠(yuǎn)離工作臺的運動方向；X軸作為水平的，平行于工件裝夾平面的坐標(biāo)軸，它平行于要緊的切削方向，且以此方向為主方向；Y軸的運動方向則依照X軸和Z軸按右手法則確定。旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸A、B、C相應(yīng)地在X、Y、Z坐標(biāo)軸正方向上，按右手螺紋前進(jìn)方一直確定。、坐標(biāo)原點機(jī)床原點現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床一般都有一個基準(zhǔn)位置（set location），稱為機(jī)床原點（machine origin 或home position）或機(jī)床絕對原點（machine absolute origin），是機(jī)

5、床制造商設(shè)置在機(jī)床上的一個物理位置，其作用是使機(jī)床與操縱系統(tǒng)同步，建立測量機(jī)床運動坐標(biāo)的起始點。機(jī)床參考點與機(jī)床原點相對應(yīng)的還有一個機(jī)床參考點（reference point），它也是機(jī)床上的一個固定點，一般不同于機(jī)床原點。一般來講，加工中心的參考點為機(jī)床的自動換刀位置。程序原點關(guān)于數(shù)控編程和數(shù)控加工來講，還有一個重要的原點確實是程序原點（program origin），是編程人員在數(shù)控編程過程中定義在工件上的幾何基準(zhǔn)點，有時也稱為工件原點（part origin）。程序原點一般用G92或G54G59（關(guān)于數(shù)控鏜銑床）和G50（關(guān)于數(shù)控車床）指定。裝夾原點除了上述三個差不多原點以外，有的機(jī)床還

6、有一個重要的原點，即裝夾原點（fixture origin）。裝夾原點常見于帶回轉(zhuǎn)（或擺動）工作臺的數(shù)控機(jī)床或加工中心，一般是機(jī)床工作臺上的一個固定點，比如回轉(zhuǎn)中心，與機(jī)床參考點的偏移量可通過測量存入CNC系統(tǒng)的原點偏移寄存器（origin offset register）中，供CNC系統(tǒng)原點偏移計算用。、原點偏移（由圖1-8講明）現(xiàn)代CNC系統(tǒng)一般都要求機(jī)床在回零操作，即使機(jī)床回到機(jī)床原點或機(jī)床參考點之后，通過手動或程序命令（比如G92X0 Y0 Z0）初始化操縱系統(tǒng)后，才能啟動。機(jī)床參考點和機(jī)床原點之間的偏移值存放在機(jī)床常數(shù)中。初始化操縱系統(tǒng)是指設(shè)置機(jī)床運動坐標(biāo)X，Y，Z，A，B等的顯示為

7、零。關(guān)于程序員而言，一般只要明白工件上的程序原點就夠了，與機(jī)床原點、機(jī)床參考點及裝夾原點無關(guān)，也與所選用的數(shù)控機(jī)床型號無關(guān)。但關(guān)于機(jī)床操作者來講，必須十分清晰所選用的數(shù)控機(jī)床上上述各原點及其之間的偏移關(guān)系。數(shù)控機(jī)床的原點偏移，實質(zhì)上是機(jī)床參考點向編程員定義在工件上的程序原點的偏移。、絕對坐標(biāo)編程及增量坐標(biāo)編程數(shù)控系統(tǒng)的位置/運動操縱指令可采納兩種編程坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行編程，即絕對坐標(biāo)編程（absolute programming）和增量坐標(biāo)編程（incremental programming）。絕對坐標(biāo)編程在程序中用G90指定，刀具運動過程中所有的刀具位置坐標(biāo)是以一個固定的編程原點為基準(zhǔn)給出的，即刀

8、具運動的指令數(shù)值（刀具運動的位置坐標(biāo)），與某一固定的編程原點之間的距離給出的。增量坐標(biāo)編程在程序中用G91指定，刀具運動的指令數(shù)值是按刀具當(dāng)前所在位置到下一個位置之間的增量給出的。、現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的刀具補(bǔ)償為了簡化零件的數(shù)控加工編程，使數(shù)控程序與刀具形狀和刀具尺寸盡量無關(guān)，CNC系統(tǒng)一般都具有刀具長度和刀具半徑補(bǔ)償功能。前者可使刀具垂直于走刀平面（比如XY平面，由G17指定）偏移一個刀具長度修正值；后者可使刀具中心軌跡在走刀平面內(nèi)偏移零件輪廓一個刀具半徑修正值，兩者均是對二坐標(biāo)數(shù)控加工情況下的刀具補(bǔ)償。在現(xiàn)代CNC系統(tǒng)中，有的已具備三維刀具半徑補(bǔ)償功能。關(guān)于四、五坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控加工，還不具備刀具半

9、徑補(bǔ)償功能，必須在刀位計算時考慮刀具半徑。刀具長度補(bǔ)償也要視情況而定，一般而言，刀具長度補(bǔ)償關(guān)于二坐標(biāo)和三坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控加工是有效的，但關(guān)于刀具擺動的四、五坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控加工，刀具長度補(bǔ)償則無效，在進(jìn)行刀位計算時能夠不考慮刀具長度，但后置處理計算過程中必須考慮刀具長度。、刀具長度補(bǔ)償?shù)毒唛L度補(bǔ)償可由數(shù)控機(jī)床操作者通過手動數(shù)據(jù)輸入方式實現(xiàn)，也可通過程序命令方式實現(xiàn)，前者一般用于定長刀具的刀具長度補(bǔ)償，后者則用于由于夾具高度、刀具長度、加工深度等的變化而需要對切削深度用刀具長度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄟM(jìn)行調(diào)整。在現(xiàn)代CNC系統(tǒng)中，用MDI方式進(jìn)行刀具長度補(bǔ)償?shù)倪^程是：機(jī)床操作者在完成零件裝夾、程序原點設(shè)置之后，依照

10、刀具長度測量基準(zhǔn)采納對刀儀測量刀具長度，然后在相應(yīng)的刀具長度偏置寄存器中，寫入相應(yīng)的刀具長度參數(shù)值。當(dāng)程序運行時，數(shù)控系統(tǒng)依照刀具長度基準(zhǔn)使刀具自動離開工件一個刀具長度距離，從而完成刀具長度補(bǔ)償。在加工過程中，為了操縱切削深度，或進(jìn)行試切加工，也經(jīng)常使用刀具長度補(bǔ)償。采納的方法是：加工之前在實際刀具長度上加上退刀長度，存入刀具長度偏置寄存器中，加工時使用同一把刀具，而調(diào)整加長后的刀具長度值，從而能夠操縱切削深度，而不用修正零件加工程序。（由圖1-11講明）程序命令方式由刀具長度補(bǔ)償指令G43和G44實現(xiàn)：G43為刀具長度正補(bǔ)償或離開工件補(bǔ)償，G44為刀具長度負(fù)步長或趨向工件補(bǔ)償。使用非零的Hn

11、n代碼選擇正確的刀具長度偏置寄存器號，正補(bǔ)償將刀具長度值加到指令的軸坐標(biāo)位置，負(fù)補(bǔ)償則將刀具長度值從指令的軸坐標(biāo)位置減去。值得進(jìn)一步講明的是，數(shù)控編程員則應(yīng)記?。毫慵?shù)控加工程序假設(shè)的是刀尖（或刀心）相關(guān)于工件的運動，刀具長度補(bǔ)償?shù)膶嵸|(zhì)是將刀具相關(guān)于工件的坐標(biāo)由刀具長度基準(zhǔn)點（或稱刀具安裝定位點）移到刀尖（或刀心）位置。、二維刀具半徑補(bǔ)償關(guān)于銑削和車削數(shù)控加工，盡管二維刀具半徑補(bǔ)償?shù)脑硐嗤捎诘毒咝螤詈图庸し椒▍^(qū)不較大，刀具半徑補(bǔ)償方法仍有一定的區(qū)不。 = 1 * GB2 銑削加工刀具半徑補(bǔ)償在二維輪廓數(shù)控銑削加工過程中，由于旋轉(zhuǎn)刀具具有一定的刀具半徑，刀具中心的運動軌跡并不等于所需加工

12、零件的實際輪廓，而是偏移零件輪廓表面一個刀具半徑值。假如之間采納刀心軌跡編程（cutter centerline programming），則需要依照零件的輪廓形狀及刀具半徑采納一定的計算方法計算刀具中心軌跡。因此，這一編程方法也稱為對刀具的編程（programming the tool）。當(dāng)?shù)毒甙霃礁淖儠r，需要重新計算刀具中心軌跡；當(dāng)計算量較大時，也容易產(chǎn)生計算錯誤。數(shù)控系統(tǒng)的刀具半徑補(bǔ)償（cutter radius compensation）確實是將計算刀具中心軌跡的過程交由CNC系統(tǒng)執(zhí)行，編程員假設(shè)刀具半徑為零，直接依照零件的輪廓形狀進(jìn)行編程，因此，這種編程方法也稱為對零件的編程（pro

13、gramming the part），而實際的刀具半徑則存放在一個可變成刀具半徑偏置寄存器中。在加工過程中，CNC系統(tǒng)依照零件程序和刀具半徑自動計算刀具中心軌跡，完成對零件的加工。當(dāng)?shù)毒甙霃桨l(fā)生變化時，不需要修改零件程序，只需修改存放在刀具半徑偏置寄存器中的刀具半徑值或者選用存放在另一個刀具半徑寄存器中的刀具半徑所對應(yīng)的刀具即可。（由圖1-13講明）銑削加工刀具半徑補(bǔ)償分為刀具半徑左補(bǔ)償，用G41定義，和刀具半徑右補(bǔ)償，用G42定義，使用非零的Dnn代碼選擇正確的刀具半徑偏置寄存器。依照ISO標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)?shù)毒咧行能壽E沿前進(jìn)方向位于零件輪廓右邊時稱為刀具半徑右補(bǔ)償；反之稱為刀具半徑左補(bǔ)償；當(dāng)不需要進(jìn)

14、行刀具半徑補(bǔ)償時，則用G40取消刀具半徑補(bǔ)償。（由圖1-14講明）在實際輪廓加工過程中，刀具半徑補(bǔ)償執(zhí)行過程一般分為三步： = 1 * alphabetic a、刀具半徑補(bǔ)償建立刀具由起刀點以進(jìn)給速度接近工件，刀具半徑補(bǔ)償偏置方向由G41（左補(bǔ)償）或G42（右補(bǔ)償）確定。 = 2 * alphabetic b、刀具半徑補(bǔ)償進(jìn)行一旦建立了刀具半徑補(bǔ)償狀態(tài)，則一直維持該狀態(tài)，直到取消刀具半徑補(bǔ)償為止。 = 3 * alphabetic c、刀具半徑補(bǔ)償取消刀具撤離工件，回到退刀點，取消刀具半徑補(bǔ)償。 = 2 * GB2 車削加工刀尖半徑補(bǔ)償關(guān)于車削數(shù)控加工，由于車刀的刀尖通常是一段半徑專門小的圓弧

15、，而假設(shè)的刀尖點并不是刀刃圓弧上的一點，因此，在車削錐面、倒角或圓弧時，可能會切削不足或切削過量的現(xiàn)象。因此，當(dāng)使用車刀來切削加工錐面時，必須將假設(shè)的刀尖點的路徑作適當(dāng)?shù)男拚怪邢骷庸こ鰜淼墓ぜ塬@得正確尺寸，這種修正方法稱為刀尖半徑補(bǔ)償。（由圖1-17講明）與銑削加工刀具半徑補(bǔ)償一樣，車削加工刀尖半徑補(bǔ)償也分為左補(bǔ)償（G41指令）和右補(bǔ)償（用G42指令）。與二維銑削加工方法一樣，采納刀尖半徑補(bǔ)償時，刀具運動詭計指的不是刀尖，而是刀尖上刀刃圓弧的中心位置，這在程序原點設(shè)置時就需要考慮。二維刀具半徑補(bǔ)償僅在指定的二維走刀平面內(nèi)進(jìn)行，走刀平面由G17（X-Y平面）、G18（Y-Z平面）和G19

16、（Z-X平面）指定，刀具半徑或刀刃半徑值則通過調(diào)用相應(yīng)的刀具半徑偏置寄存器（用H或D指定）來取得?，F(xiàn)代CNC系統(tǒng)的二維刀具半徑補(bǔ)償不僅能夠自動完成刀具中心軌跡的偏置，而且還能自動完成直線與直線轉(zhuǎn)接、圓弧與圓弧轉(zhuǎn)接和直線與圓弧轉(zhuǎn)接等尖角過渡功能。、三維刀具半徑補(bǔ)償 = 1 * GB2 若干概念加工表面上切觸點坐標(biāo)及單位矢量（由圖1-18講明）刀具類型及刀具參數(shù)（由圖1-19講明）刀具中心（由圖1-19講明） = 2 * GB2 三維刀具補(bǔ)償原理（由圖1-20、1-21、1-22講明）設(shè)刀具與加工表面切觸點的坐標(biāo)為，加工表面在點的單位法矢向量為，關(guān)于環(huán)形刀，其刀心坐標(biāo)為： 關(guān)于端銑刀，其刀心坐標(biāo)為

17、： 關(guān)于球形刀，其刀心坐標(biāo)為： 需要注意的是：當(dāng)時，其刀心坐標(biāo)為： 、數(shù)控編程概述、數(shù)控編程的定義生成用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件加工的數(shù)控程序的過程，稱為數(shù)控空編程（NC programming），有時也稱為零件編程（part programming）。數(shù)控編程能夠手工完成，即手工編程（manual programming），也能夠由計算機(jī)輔助完成，即計算機(jī)輔助數(shù)控編程（computer aided NC programming）。采納計算機(jī)輔助數(shù)控編程需要一套專用的數(shù)控編程軟件，現(xiàn)代數(shù)控編程軟件要緊分為以批處理命令方式為住的各種類型的APT語言和以CAD軟件為基礎(chǔ)的交互式CAD/CAMNC編程集成系

18、統(tǒng)。、數(shù)控編程的步驟一般來講，數(shù)控編程過程要緊包括：分析零件圖樣、工藝處理、數(shù)學(xué)處理、編寫程序單、輸入數(shù)控系統(tǒng)幾程序檢驗。（由圖1-23講明）圖1-23 數(shù)控編程過程、數(shù)控編程的方法數(shù)控編程的分類方法有多種，大致可歸納為：依照編程地點進(jìn)行分類：辦公室和車間；依照變成計算機(jī)進(jìn)行分類：CNC內(nèi)部計算機(jī)，個人計算機(jī)（PC）或工作站；依照變成軟件進(jìn)行分類：CNC內(nèi)部編程軟件，APT語言或CAD/CAM集成數(shù)控編程軟件。圖1-24 數(shù)控編程的分類 = 1 * GB2 手工編程是指編制零件數(shù)控加工程序的各個步驟，即從零件圖樣分析、工藝處理、確定加工路線和工藝參數(shù)、幾何計算、編寫零件的數(shù)控加工程序單直至程序

19、的檢驗，均由人工來完成。 = 2 * GB2 APT語言自動編程APT是一種自動編程工具（Automatically Programmed Tool）的簡稱，是一種對工件、刀具的幾何形狀及刀具相關(guān)于工件的運動等進(jìn)行定義時所用的一種接近于英語的符號語言。把用APT語言書寫的零件加工程序輸入計算機(jī)，經(jīng)計算機(jī)的APT語言編程系統(tǒng)編譯產(chǎn)生刀位文件（CLDATA file），然后進(jìn)行數(shù)控后置處理，生成數(shù)控系統(tǒng)能同意的零件數(shù)控加工程序的過程，稱為APT語言自動編程。 = 3 * GB2 CAD/CAM集成系統(tǒng)數(shù)控編程是以待加工零件CAD模型為基礎(chǔ)的一種集加工工藝規(guī)劃及數(shù)控編程為一體的自動編程方法。其中零件

20、CAD模型的描述方法多種多樣，適用于數(shù)控編程的要緊有表面模型和實體模型，其中以表面模型在數(shù)控編程中應(yīng)用較為廣泛。CAD/CAM集成系統(tǒng)數(shù)控編程的要緊特點是零件的幾何形狀可在零件設(shè)計時期采納CAD/CAM集成系統(tǒng)的幾何設(shè)計模塊在圖形方式下進(jìn)行定義、顯示和修改，最終得到零件的幾何模型。數(shù)控編程的一般過程包括刀具的定義或選擇，刀具相關(guān)于零件表面的運動方式的定義，切削加工參數(shù)的確定，走刀軌跡的生成，加工過程的動態(tài)圖形仿真顯示、程序驗證直到后置處理等，一般差不多上在屏幕菜單及命令驅(qū)動等圖形交互方式下完成的，具有形象、直觀和高效等優(yōu)點。、手工編程、數(shù)控編程常用指令及其格式、程序段的一般格式一個程序段中各指

21、令的格式為：N35 G01 X26.8 Y32. Z15.428 F152.其中N35為程序段號，現(xiàn)代CNC系統(tǒng)中專門多都不要求程序段號，即程度段號可有可無；G代碼為預(yù)備功能；X、Y、Z為刀具運動的終點坐標(biāo)位置；F為進(jìn)給速度代碼。在一個程度段中，可能出現(xiàn)的編碼字符還有S、T、M、I、J、K、A、B、C、D、H、R等。、常用的編程指令（1）預(yù)備功能指令預(yù)備功能指令由字符G和其后的13位數(shù)字組成，常用的從G00G99，專門多現(xiàn)代CNC系統(tǒng)的預(yù)備功能已擴(kuò)大到G150。預(yù)備功能的要緊作用是指定機(jī)床的運動方式，為數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)運算作預(yù)備。常用的G指令如下： = 1 * alphabetic a、坐標(biāo)快速

22、定位與插補(bǔ)指令這是一組模態(tài)指令，即同時只能有一個有效，缺省為G00。G00坐標(biāo)快速定位G01線性插補(bǔ)G02、G03圓弧插補(bǔ) = 2 * alphabetic b、G17、G18、G19坐標(biāo)平面選擇 = 3 * alphabetic c、G40、G41、G42刀具半徑補(bǔ)償 = 4 * alphabetic d、G43、G44、G49刀具長度補(bǔ)償 = 5 * alphabetic e、G54G59選擇程序原點16 = 6 * alphabetic f、G90、G91絕對坐標(biāo)及增量坐標(biāo)編程 = 7 * alphabetic g、G92設(shè)定工件坐標(biāo)系 = 8 * alphabetic h、G73G89

23、固定循環(huán)加工（2）輔助功能指令輔助功能指令亦稱“M”指令，由字母M和其后的兩位數(shù)字組成，從M00M99共100種。這類指令要緊是用于機(jī)床加工操作時的工藝性指令。常用的M指令有： = 1 * alphabetic a、M00程序停止 = 2 * alphabetic b、M01打算程序停止 = 3 * alphabetic c、M02程序結(jié)束 = 4 * alphabetic d、M03、M04、M05分不為主軸順時針旋轉(zhuǎn)、主軸逆時針旋轉(zhuǎn)及主軸停止 = 5 * alphabetic e、M06換刀 = 6 * alphabetic f、M08冷卻液開 = 7 * alphabetic g、M09

24、冷卻液關(guān) = 8 * alphabetic h、M30程序結(jié)束并返回（3）其它常用功能指令 = 1 * alphabetic a、T功能刀具功能 = 2 * alphabetic b、S功能主軸速度功能 = 3 * alphabetic c、F功能進(jìn)給速度進(jìn)給率功能、車削數(shù)控加工及其手工編程、一般數(shù)控車床的車削加工一般數(shù)據(jù)控車床能完成端面、內(nèi)外圓、倒角、錐面、球面及成形面、螺紋等的車削加工，主切削運動是工件的旋轉(zhuǎn)，工件的成形則由刀具在ZX平面內(nèi)的插補(bǔ)運動保證，如圖所示。數(shù)控車削加工與一般車削加工的工藝和刀具選擇沒有本質(zhì)的區(qū)不。與一般車削加工不同的是，要保證車削加工精度，特不是錐面和成形表面的精

25、度，需要準(zhǔn)確測量車刀刀尖刀刃圓弧半徑，并采納刀尖半徑補(bǔ)償（TNR）方法進(jìn)行加工。（1）坐標(biāo)的取法及坐標(biāo)指令 數(shù)控車床以徑向為X軸，縱向為Z軸。從主軸箱指向尾架方向為+Z方向，而從尾架指向主軸箱方向為-Z軸，從主軸軸心線指向操作者方向為+X軸方向，如圖所示。（2）數(shù)控車削加工的程序原點 一般取工件裝夾端面（定位面）的中心位置為程序原點，工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)方向與車床坐標(biāo)系一致，當(dāng)工件裝在車床上時，其程序原點與工件坐標(biāo)素如圖所示。一般來講，數(shù)控車床的參考點在Z坐標(biāo)和X坐標(biāo)的極限行程處，與機(jī)床原點一致，如圖所示。關(guān)于數(shù)控車削加工中心，其參考點為換刀位置。當(dāng)做，某些情況下，程序原點也能夠取在工件軸心線上的

26、其它位置，要依照工件的實際情況進(jìn)行確定。（3）X和Z坐標(biāo)指令 在按絕對坐標(biāo)編程時使用代碼X和Z，按增量坐標(biāo)編程時使用代碼U和W。切削圓弧時，使用I和K表示圓心相關(guān)于圓弧起點的坐標(biāo)值，I對應(yīng)X軸，K對應(yīng)Z軸。在一個零件的程序中或一個程序段中，能夠按絕對坐標(biāo)編程或增量坐標(biāo)編程，也可用絕對坐標(biāo)與增量坐標(biāo)混合編程。由于車削加工圖樣上的徑向尺寸及測量的徑向尺寸使用的是直徑值，因此在數(shù)控車削加工的程序中輸入的X及U坐標(biāo)值也是“直徑值”，即按絕對坐標(biāo)編程時，X為直徑值，按增量坐標(biāo)編程時，U為徑向?qū)嶋H位移值的二倍，交附上方向符號（正向省略）。、軸類零件數(shù)控車削加工及其編程舉例已知某立由的待加工零件圖如圖所示，

27、要求精車所有外形（不包括螺紋），一次成形，不留加工余量。（1）工藝分析此零件的車削加工包括車端面、倒角、外圓、圓弧過渡面和切槽加工，而且要分兩次，從零件裝夾才能完成全部加工。 = 1 * alphabetic a、選擇刀具 從零件圖樣來看，除切槽加工外，能夠采納90強(qiáng)力車刀（1#）進(jìn)行所有車削加工，切槽加工采納3mm寬的切柄刀（2#），如圖所示。 = 2 * alphabetic b、零件的安裝方式 零件裝夾于機(jī)床主由與尾架頂尖間，采納雙頂雞心夾方式定位。 = 3 * alphabetic c、工藝路線 第一次裝增值完成右端的加工，其走刀過程為：首先車削外形，然后切槽加工，程序原點定為W點，其

28、走刀路線和工藝尺寸如圖所示。第二閃裝增值完成左端的加工，只需采納90強(qiáng)力車刀進(jìn)行外形加工，程序原點為O點，其走刀路線和工藝尺寸如圖所示。 = 4 * alphabetic d、切削用量 車外圓主軸轉(zhuǎn)速定了S630，進(jìn)給速度為F140；車端面主軸速度定為S400，進(jìn)給速度為F100；車倒角和圓弧過渡面主由速度定為S500，進(jìn)給速度為F100；切槽時，主軸速度為S300，進(jìn)給速度為F10。（2）數(shù)控編程由于該工件的外形既有倒角又有圓弧過渡面，90強(qiáng)力車刀刀尖有R0.5mm的刀刃圓弧半徑，為了保證車削工件的外形正確，需要采納刀尖半徑補(bǔ)償方法進(jìn)行編程。假定90強(qiáng)力車刀刀尖的起始位置為（300，214.

29、5），其車削加工程序及程序講明如下：、盤類零件數(shù)控車削加工及其手工編程已知某調(diào)節(jié)盤的待加工零件圖樣，其中兩端面和中心孔已加工好，要求精車其它外形，一次成形，不留加工余量。選擇刀具采納圓弧車刀和切槽刀；零件安裝方式零件裝夾于機(jī)床主軸與尾架頂尖間，采納專有心軸方式定位。工藝路線此工序為精車加工，其走刀過程是：首先車外形，后切槽，程序原點為W點，其走刀路線和工藝尺寸如圖所示。編程參數(shù)計算計算求得圖中的中點坐標(biāo)為：數(shù)控編程此零件加工采納圓弧車刀，應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償進(jìn)行編程，其數(shù)控程序及程序講明如下：、帶螺紋的軸類零件數(shù)控車削加工及其手工編程如圖所示為某立軸的零件圖樣，需進(jìn)行精車加工，圖中 不加工。選用具

30、有直線圓弧插補(bǔ)功能的數(shù)控車床加工該零件，編制精加工程序。（1）工藝路線 = 1 * alphabetic a、先倒角切削螺紋的實際外圓 切削錐度部分車削 外圓倒角車削 外圓切削圓弧部分車削 外圓 = 2 * alphabetic b、切槽 = 3 * alphabetic c、車螺紋（2）選擇刀具及畫出刀具布置圖 依照加工要求，選用三把刀具。I號刀車外圓，II號刀車螺紋。III號刀車螺紋。刀具布置如圖所示。采納對刀儀對刀，螺紋刀尖相關(guān)于I號刀尖在Z向偏置15mm。編程之前，應(yīng)正確地選擇換刀點，以便在換刀過程中，刀具與工件，機(jī)床和夾具可不能碰撞。本例中，換刀點為A，如圖所示。（3）確定切削用量

31、車外圓，主軸轉(zhuǎn)速為S630，進(jìn)給速度為F150。切槽時，主軸轉(zhuǎn)速為S315，進(jìn)給速度為F10。切削螺紋時，主軸轉(zhuǎn)速為S200，進(jìn)給速度為F150。（4）編寫程序 確定O為工件坐標(biāo)系的原點（參見圖），并將A點（換刀點）作為程序的起點。該零件的加工程序及程序講明如下：、鏜銑數(shù)控加工及其手工編程、鏜銑數(shù)控加工中的差不多工藝問題（1）工件坐標(biāo)系的確定及程序原點的設(shè)置工件坐標(biāo)系采納與機(jī)床運動坐標(biāo)系一致的坐標(biāo)方向，工件坐標(biāo)系的原點（即程序原點）要選擇便于測量或?qū)Φ兜幕鶞?zhǔn)位置，同時要便于編程計算。（2）安全高度關(guān)于銑削加工，起刀點和退刀點必須離開加工零件上表面一個安全高度，保證刀具在停止?fàn)顟B(tài)時，不與加工零件

32、和夾具發(fā)生碰撞。在安全高度位置時刀具中心（或刀尖）所在的平面也稱為安全面，如圖所示。（3）進(jìn)刀/退刀方式關(guān)于銑削加工，刀具切入工件的方式，不僅阻礙加工質(zhì)量，同時直接關(guān)系到加工的安全。關(guān)于二維輪廓加工，一般要求從側(cè)向進(jìn)刀或沿切線方向進(jìn)刀，盡量幸免垂直進(jìn)刀，如圖所示。退刀方式也應(yīng)從側(cè)向或切向退刀，刀具從安全面高度下降到切削高度時，應(yīng)離開工件毛壞邊緣一個距離，不能直接貼著加工零件理論輪廓直接下刀，以免發(fā)生危險，如圖所示。下刀運動過程不工要用快速（G00）運動，而要用（G01）直線插補(bǔ)運動。關(guān)于型腔的粗銑加工，一般應(yīng)先鉆一個工藝孔至型腔底面（留一定精加工余量），并擴(kuò)孔，以便所使用的立銑刀能從工藝孔進(jìn)行

33、型腔粗加工。（4）刀具半徑補(bǔ)償二維輪廓加工，一般均采納刀具半徑補(bǔ)償。在刀具半徑補(bǔ)償有效之前，刀具應(yīng)遠(yuǎn)離零件輪廓適當(dāng)距離，且應(yīng)與選定好的切入點和進(jìn)刀當(dāng)時協(xié)調(diào)，保證刀具半徑補(bǔ)償?shù)挠行А＃?）刀具半徑確定關(guān)于銑削加工，精加工刀具半徑選擇的要緊依據(jù)是零件加工輪廓和加工輪廓凹處的最小曲率半徑或圓弧半徑，刀具半徑應(yīng)小于該最小曲率半徑值。另外還要考慮刀具尺寸與零件尺寸的協(xié)調(diào)問題，即不要用一把專門大的刀具加工一個專門小的零件。關(guān)于粗加工，假如加工輪廓個不地點圓弧半徑專門小，能夠考慮采納較大的刀具進(jìn)行粗加工，但必須幸免加工中的干涉。、點位數(shù)控加工及其編程下面舉例講明點位數(shù)控加工及其編程方法。、二維外形輪廓數(shù)控銑

34、削加工及其編程簡單外形輪廓零件的數(shù)控銑削加工及其編程簡單凸輪的數(shù)控銑削加工及其編程舉例簡單內(nèi)輪廓及型腔的數(shù)控加工及其編程簡單連桿的數(shù)控加工及其編程、現(xiàn)代CNC系統(tǒng)中的高級編程方法、輪廓描述、車削加工循環(huán)、極坐標(biāo)編程、孔加工循環(huán)、型腔加工循環(huán)、子程序、宏程序、鏡像編程、旋轉(zhuǎn)與縮放編程、二坐標(biāo)數(shù)控加工刀具軌跡生成、概述、二坐標(biāo)數(shù)控加工對象分類二坐標(biāo)數(shù)控加工對象包括以下幾大類：外形輪廓平面上的外形輪廓分為內(nèi)輪廓和外輪廓，其刀具中心軌跡為外形輪廓線的等距線。二維型腔二維型腔分為簡單型腔和帶島型腔，其數(shù)控加工分為環(huán)切和行切良種切削加工方式?？装ㄣ@孔、鏜孔和攻螺紋等操作，要求的幾何信息僅為平面上的二維坐

35、標(biāo)點，至于孔的大小一般由刀具來保證。二維字符平面上的刻字加工也是一類典型的二坐標(biāo)加工，按設(shè)計要求輸入字符后，采納雕刻刀雕刻加工所設(shè)計的字符，其刀具軌跡一般確實是字符輪廓軌跡，字符的線條寬度一般由雕刻刀刀尖直徑來保證。、二坐標(biāo)數(shù)控加工刀具半徑補(bǔ)償?shù)毒甙霃窖a(bǔ)償將刀具中心軌跡向待加工零件輪廓指定的一側(cè)偏移一個刀具半徑值。手工編程時，一般依照零件的外形輪廓采納G41或G42實現(xiàn)刀具半徑補(bǔ)償，刀具半徑存放在一個刀具半徑補(bǔ)償寄存器中，由機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)刀具半徑補(bǔ)償。采納計算機(jī)輔助數(shù)控編程，刀具半徑補(bǔ)償除了可由數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)外，還可由數(shù)控編程系統(tǒng)實現(xiàn)，即依照給定的刀具半徑值和待加工零件的外形輪廓，由數(shù)控編程系

36、統(tǒng)計算出實際的刀具中心軌跡。、數(shù)控加工編程參數(shù)采納計算機(jī)輔助數(shù)控編程，數(shù)控加工編程參數(shù)要預(yù)先給定。關(guān)于二維輪廓零件的數(shù)控加工編程，最差不多的編程參數(shù)包括：加工余量：即在加工表面上留出一定厚度的加工余量或精加工余量。進(jìn)給速度。主軸轉(zhuǎn)速。安全面高度：開始啟動主軸之前，刀具所在平面的高度。工件加工結(jié)束時，刀具將迅速抬起回到安全面高度；加工過程中需要抬刀分段切削加工時（如遇島嶼），刀具也先抬起到安全面高度。進(jìn)刀、退刀線防止進(jìn)刀/退刀過程出現(xiàn)碰撞、過切和飛邊而采納的進(jìn)刀/退刀軌跡。、外形輪廓銑削加工刀具軌跡生成外形輪廓銑削數(shù)控加工的刀具軌跡是刀具沿著預(yù)先定義好的工件外形輪廓運動而生成的刀具路徑。外形輪廓

37、通常為二維輪廓，加工方式為二坐標(biāo)加工。某些專門情況下，也有三維輪廓需要加工。、外形輪廓的串聯(lián)和有序化關(guān)于二維外形輪廓的數(shù)控加工，要求外形輪廓曲線是連續(xù)和有序的，這在手工編程時是直接用數(shù)控加工程序來保證的，而采納計算機(jī)輔助數(shù)控編程，則必須用一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和計算方法來保證。分段有序曲線的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在二維外形輪廓中，曲線一般包括直線、圓弧和自由曲線。分段有序曲線要求前一段曲線的終點為下一段曲線的起點。分段曲線的有序化串聯(lián)關(guān)于CAD生成的分段曲線，在確定好起刀點位置和刀具運動方向之后，首先對曲線進(jìn)行有序化串聯(lián)，生成分段有序曲線的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在串聯(lián)操作過程中，系統(tǒng)程序要求對分段曲線是否連續(xù)進(jìn)行推斷，推斷的方

38、法專門簡單，確實是推斷前兩段曲線的終點和起點時候相同，假如不是同一個點，則需要重新修改曲線。串聯(lián)生成的曲線能夠是封閉的，也能夠是開放的。、定義進(jìn)刀、退刀線進(jìn)刀/退刀線是為了防止過切、碰撞和飛邊而設(shè)置的。、刀具軌跡差不多參數(shù)的定義關(guān)于一個外形輪廓的加工，能夠分為粗加工和精加工等多個加工工序。最簡單的粗精加工刀具軌跡生成方法可通過刀具半徑補(bǔ)償途徑來實現(xiàn)，即在采納同一刀具的情況下，通過改變刀具半徑補(bǔ)償操縱寄存器中的刀具半徑值的方式進(jìn)行粗精加工刀具軌跡規(guī)劃。另外，也能夠通過設(shè)置粗精加工次數(shù)及步進(jìn)距離來規(guī)劃粗精加工刀具軌跡。后者將粗精加工在同一個程序中完成。、二維型腔數(shù)控加工刀具軌跡生成二維型腔是指以平

39、面封閉輪廓為邊界的平底直壁凹坑。二維型腔加工的一般過程是：沿輪廓邊界留出精加工余量，先用平底端銑刀用環(huán)切或行切法走刀，銑去型腔的多余材料，最后沿型腔底面和輪廓走刀，精銑型腔底面和邊界外形。當(dāng)型腔較深時，則要分層進(jìn)行粗加工，這時還需要定義每一層粗加工的深度以及型腔的實際深度，以便計算需要分多少層進(jìn)行粗加工。、行切法加工刀具軌跡生成這種加工方法的刀具軌跡計算比較簡單，其差不多過程是：首先確定走刀路線的角度（與X軸的夾角），然后依照刀具半徑及加工要求確定走刀步距，接著依照平面型腔邊界輪廓外形（包括島嶼的外形）、刀具半徑和精加工余量計算各切削行的刀具軌跡，最后將各行刀具軌跡線段有序連接起來，連接的方式

40、能夠是單向，也能夠是雙向，依照工藝要求而定。單向連接因換刀需要抬刀，遇到島嶼時也需要抬刀。計算過程中關(guān)于有島嶼的刀具軌跡線段連接，需要采納以下計算步驟：（1）平面型腔邊界（含島嶼的邊界）輪廓的串聯(lián)和有序化：身成封閉的邊界輪廓。（2）邊界（含島嶼的邊界）輪廓等距線的生成：該等距線距離邊界輪廓的距離為精加工余量與刀具半徑之和。（3）行切加工各行刀具軌跡計算：（4）刀具軌跡線段的有序串聯(lián)；（5）沿型腔和島嶼的等距線運動，生成最后一條刀具軌跡。、環(huán)切法加工刀具軌跡生成環(huán)切法加工一般是沿型腔邊界走等距線，刀具軌跡的計算相對比較復(fù)雜，其優(yōu)點是銑刀的切削方式不變（順銑或逆銑）。環(huán)切法加工分為由內(nèi)至外環(huán)切和由

41、外至內(nèi)環(huán)切。平面型腔的環(huán)切法加工刀具軌跡的計算在一定意義上能夠歸納為平面封閉輪廓曲線的等距線計算。目前應(yīng)用較為廣泛的一種等距線計算方法是直接偏置法，其算法步驟如下：（1）按一定的偏置距離對封閉輪廓曲線的每一條邊界曲線分不計算等距線；（2）對各條等距線進(jìn)行必要的裁剪或延拓，連接形成封閉曲線。（3）處理等距線的自相交，并進(jìn)行有效性測試，推斷時候和島嶼、邊界輪廓曲線干涉，去掉多余環(huán)，得到基于上述偏置距離的封閉等距線。（4）重復(fù)上述過程，直到遍歷完所有待加工區(qū)域。這種算法能夠處理邊界為任意曲線的封閉輪廓，其不足之處是必須對各段偏置曲線的連接處進(jìn)行復(fù)雜的處理，去掉偏置過程中產(chǎn)生的多余環(huán)，進(jìn)行大量的有效性

42、測試以幸免干涉，算法效率布告，而且在某些情況下多余環(huán)的推斷處理是相當(dāng)困難的?，F(xiàn)代比較先進(jìn)的環(huán)切加工刀具軌跡計算方法是將待加工區(qū)域分成若干個子區(qū)域，每個子區(qū)域均可用大刀具進(jìn)行粗加工，最后用小刀具進(jìn)行精加工成形。Voronoi圖是一種有效的環(huán)切加工子區(qū)域劃分方法，其核心思想是每個子區(qū)域內(nèi)的所有點距封閉輪廓曲線的某一段（直線或圓?。┹喞呑罱?，當(dāng)子區(qū)域劃分結(jié)束后，在每個子區(qū)域內(nèi)構(gòu)造對應(yīng)輪廓邊的等距線，能夠保證作出的等距線相互正確銜接，幸免了不同等距線之間的求交、干涉檢查和裁剪處理等。、基于Voronoi圖的型腔環(huán)切加工刀具軌跡生成（1）Voronoi圖構(gòu)成多邊形的每一條直線段或圓弧稱為邊界元素，元素

43、e的Voronoi區(qū)是到e比到其它元素距離小的點的集合，兩個元素Voronoi區(qū)的公共邊稱為Voronoi邊，它上面的點到兩個邊界元素的距離相等，因此也稱為平分線，兩個邊界元素稱為平分線的定義元素。遇到凸角時，分不作兩相鄰邊的垂線作為Voronoi邊。Voronoi邊表示為參數(shù)形式，以Voronoi邊上的點到邊界元素的距離作為參數(shù)。Voronoi邊的兩個端點中，到邊界距離較小的點，也確實是對應(yīng)于Voronoi邊參數(shù)區(qū)域下界的點，稱為Voronoi邊的尾；到邊界距離較大的點，也確實是對應(yīng)于Voronoi邊參數(shù)區(qū)域上界的點，稱為Voronoi邊的頭。Voronoi邊的交點稱為Voronoi節(jié)點。一

44、個Voronoi節(jié)點至少與兩條Voronoi邊相連。假如一個Voronoi節(jié)點是一條Voronoi邊的頭，則稱該Voronoi邊為那個Voronoi節(jié)點的入邊；反之，該Voronoi邊是那個Voronoi邊的出邊。平面多邊形的Voronoi圖確實是將多邊形的內(nèi)部區(qū)域劃分為各個邊界元素Voronoi區(qū)。（2）基于Voronoi圖的型腔環(huán)切加工刀具軌跡生成當(dāng)一個型腔區(qū)域的Voronoi圖生成之后，就能夠著手生成刀具軌跡，方法是：從一個邊界元素的Voronoi區(qū)開始，按給定的偏置距離d計算該邊界元素的等距線，該等距線與該Voronoi區(qū)的兩條Voronoi邊相交，對應(yīng)的兩條Voronoi邊的交點的參

45、數(shù)均為d，兩個交點之間的等距線即為一段刀具路徑。遍歷型腔所有的邊界元素，并將參數(shù)為d的所有等距線在Voronoi邊的交點處連接起來，當(dāng)遍歷過程回到起始邊界元素時，即形成一條封閉的刀具軌跡。然后減小偏置距離d，重復(fù)上述過程，能夠生成彝族封閉的刀具軌跡。、二維字符數(shù)控加工刀具軌跡生成平面上的字符雕刻是一種常見的切削加工，其數(shù)控雕刻加工刀具軌跡生成方法依靠于所要雕刻加工的字符。原則上講，字符雕刻加工刀具軌跡采納外形輪廓銑削加工方法沿著字符輪廓生成。關(guān)于線條型字符和斜體字符，直接利用字符輪廓生成字符雕刻加工刀具軌跡，同一字符不同筆劃間和不同字符間采納抬刀移位下刀的方法將分段刀具軌跡連接起來。這種刀具軌

46、跡不考慮刀具半徑補(bǔ)償，字符線條的寬度直接由刀尖直徑確定。關(guān)于有一定線條寬度的方塊字符和羅馬字符，則要采納外形輪廓銑削加工方式生成刀具軌跡，這時刀尖直徑一般小于線條寬度。假如線條特不寬，而又不能用大刀具，則要采納二維型腔銑削加工方式生成刀具軌跡。、多坐標(biāo)數(shù)控加工刀具軌跡生成、概述、多坐標(biāo)數(shù)控加工的加工對象多坐標(biāo)數(shù)控加工能夠解決任何復(fù)雜曲面零件的加工問題。依照零件的形狀特征進(jìn)行分類，能夠歸納為如下幾種加工對象（或加工特征）：多坐標(biāo)點位加工?？臻g曲線加工。曲面區(qū)域加工。組合曲面加工。曲面交線區(qū)域加工。曲面間過渡區(qū)域加工。裁剪曲面加工。復(fù)雜多曲面加工。曲面型腔加工。曲面通道加工。、刀具軌跡生成方法一種

47、較好的刀具軌跡生成方法，不僅應(yīng)該滿足計算速度快、占用計算機(jī)內(nèi)存少的要求，更重要的是要滿足切削行距分布均勻、加工誤差小且分布均勻、走刀步長分布合理、加工效率高等要求。目前，比較常用的刀具軌跡生成方法要緊有如下幾種：（1）參數(shù)線法適用于曲面區(qū)域和組合曲面的加工編程；（2）截平面法適用于曲面區(qū)域、組合曲面、復(fù)雜多曲面和曲面型腔的加工編程；（3）回轉(zhuǎn)截面法適用于曲面區(qū)域、組合曲面、復(fù)雜多曲面和曲面型腔的加工編程。（4）投影法適用于有干涉面存在的復(fù)雜多曲面和曲面型腔的加工編程。（5）三坐標(biāo)球形刀多面體曲面加工方法適用于三角域曲面和三亂數(shù)據(jù)描述的曲面加工編程。、與刀具軌跡生成有關(guān)的幾個差不多概念（1）切觸

48、點（cutting contact point）指刀具在加工過程中與被加工零件曲面的理論接觸點。關(guān)于曲面加工，不論采納什么刀具，從幾何學(xué)的角度來看，刀具與加工曲面的接觸關(guān)系均為接觸。（2）切除點曲線（cutting contact curve）指刀具在加工過程中由切觸點構(gòu)成的曲線。切觸點曲線是生成刀具軌跡的差不多要素，既能夠顯式地定義在加工曲面上，如曲面的等參數(shù)線、二曲面的交線等，也能夠隱式定義，使其滿足一些約束條件，如約束刀具沿導(dǎo)動線運動，而導(dǎo)動線的投影能夠定義刀具在加工曲面上的切觸點，還能夠定義刀具中心軌跡，切觸點曲線由刀具中心軌跡隱式定義。這確實是講，切除點曲線能夠是曲面上實在的曲線，也

49、能夠是對切觸點的約束條件所隱含的“虛擬”曲線。（3）刀位點數(shù)據(jù)（cutter location data，簡稱為CLData）指準(zhǔn)確確定刀具在加工過程中的每一位置所需的數(shù)據(jù)。一般來講，刀具在工件坐標(biāo)系中的準(zhǔn)確位置能夠用刀具中心點和刀軸矢量來進(jìn)行描述，其中刀具中心點能夠是刀心點，也能夠是刀尖點，視具體情況而定。（4）刀具軌跡曲線指在加工過程中由刀位點構(gòu)成的曲線，即曲線上的每一點包含一個刀軸矢量。刀具軌跡曲線一般由切觸點曲線定義刀具偏置計算得到，計算結(jié)束存放于刀位文件（CLData file）之中。（5）導(dǎo)動規(guī)則指曲面上切觸點曲線的生成方法（如參數(shù)線法、截平面法）及一些有關(guān)加工精度的參數(shù)，如步長、

50、行距、兩切削行間的殘余高度、曲面加工的盈余容差（out tolerance）和過切容差（inner tolerance）等。（6）刀具偏置（tool offset）指由切觸點生成刀位點的計算過程。、曲面加工刀具軌跡生成計算過程由以上定義，能夠?qū)⑶婕庸さ毒哕壽E的計算過程簡略地表述為：給出一張或多張待加工曲面（零件面），按導(dǎo)動規(guī)則約束生成切觸點曲線，由切觸點曲線按某種刀具偏置計算方法生成刀具軌跡曲線。由于一般的數(shù)控系統(tǒng)有線性、圓弧等少數(shù)幾種插補(bǔ)功能，因此一般需將切除點曲線和刀具軌跡曲線按點串方式給出，并保證加工精度。在個不情況下也有例外，如用球形刀三坐標(biāo)加工比較光順的曲面時，能夠直接依照曲面計算

51、得到其等距面，刀具軌跡曲線完全由等距面確定。這時切觸點曲線的定義和刀具偏置計算融合在等距面的構(gòu)造過程中，導(dǎo)動規(guī)則約束了等距面的離散，即刀位點的生成過程。、參數(shù)線法曲面參數(shù)線加工方法是多坐標(biāo)數(shù)控加工中生成刀具軌跡的要緊方法，特點是切削行沿曲面的參數(shù)線分布，即切削行沿u線或v線分布，適用于網(wǎng)格比較規(guī)整的參數(shù)曲面的加工。基于曲面參數(shù)線加工的刀具軌跡計算方法的差不多思想是利用Bezier曲線曲面的細(xì)分特性，將加工表面沿參數(shù)線方向進(jìn)行細(xì)分，生成的點位作為加工時刀具與曲面的切觸點。因此，曲面參數(shù)線加工方法也稱為Bezier曲線離散算法。Bezier曲線離散算法按照離散方式可分為四叉離散算法和二叉離散算法。

52、由于前者占用的存儲空間大，因此在刀具軌跡的計算中一般采納二叉離散算法。在加工中，刀具的運動分為切削行的走刀和切削行的進(jìn)給兩種運動。刀具沿切削行走刀是所覆蓋的一個帶狀曲面區(qū)域，稱為加工帶。二叉離散過程首先沿切削行的行進(jìn)給方向?qū)η孢M(jìn)行離散，得到加工帶，然后在加工帶上沿走刀方向?qū)庸нM(jìn)行離散，得到切削行。二叉離散算法要求確定一個參數(shù)線方向為走刀方向，假定為u參數(shù)曲線方向，相應(yīng)的另一參數(shù)曲線v方向即為沿切削行的行進(jìn)給方向，然后依照同意的殘余高度計算加工帶的寬度；并以此為基礎(chǔ)，依照v參數(shù)曲線的弧長計算刀具沿v參數(shù)曲線的走刀次數(shù)（即加工帶的數(shù)量）；加工帶在v參數(shù)曲線方向上按等參數(shù)步長（或局部按等參數(shù)步

53、長）分布。球形刀與環(huán)行刀加工帶寬的計算方法不同?；趨?shù)線加工的刀具軌跡計算方法有多種，比較成熟的有等參數(shù)步長法、參數(shù)篩選法、局部等參數(shù)步長法、參數(shù)線的差分算法及參數(shù)線的對分算法等。、等參數(shù)步長法最簡單的曲線離散算法是等參數(shù)步長法，即在整條參數(shù)線上按等參數(shù)步長計算點位。參數(shù)步長和曲面加工誤差沒有一定關(guān)系，為了滿足加工精度，通常步長的取值偏于保守且憑經(jīng)驗。如此計算的點位信息比較多。由于點位信息按等參數(shù)步長計算，沒有用曲面的曲率來可能步長，因此，等參數(shù)步長法沒有考慮曲面的局部平坦性。但這種方法計算簡單，速度快，在刀位計算中常被采納。、參數(shù)篩選法按等參數(shù)步長法計算離散點列，步長取值使離散點足夠密，然

54、后按曲面的曲率半徑、加工誤差從離散點列中篩選出點位信息。參數(shù)篩選法克服了等參數(shù)步長的缺點，但計算速度稍慢一些。那個方法的優(yōu)點是計算的點位信息比較合理且具有一定的通用性。、局部等參數(shù)步長法在實際應(yīng)用中，也常采納局部等參數(shù)步長離散算法：即加工帶在v參數(shù)曲線方向上按局部等參數(shù)步長（曲面片內(nèi)）分布；在走刀路線上，走刀步長依照容差進(jìn)行計算，方法是在每一段u參數(shù)曲線上，按最大曲率可能步長，然后按等參數(shù)步長進(jìn)行離散。采納局部等參數(shù)步長離散算法來求刀位點，不僅考慮了曲率的變化對走刀步長的阻礙，而且計算方法也比較簡單。（1）局部最小走刀步長可能走刀步長的計算依據(jù)是操縱加工誤差的大小，加工精度要求越高，走刀步長越

55、小，編程速度和加工效率越低。因此，在滿足加工精度要求的前提下，盡量加大走刀步長，提高編程速度和加工效率。經(jīng)驗表明，局部最小走刀步長可能可用直線逼近誤差作為操縱誤差的依據(jù)。（2）離散點數(shù)可能從上述描述可知，在每一段走刀參數(shù)曲線上，離散點數(shù)可按下述方法進(jìn)行可能：N=S/L。局部等參數(shù)步長二叉離散算法計算速度較快、省空間，但要用到堆棧，多片拼接時，堆棧也專門大，操縱不靈活。不管u向或v向，離散只能在原曲面片內(nèi)進(jìn)行，不能跨越曲面邊界或整個曲面片，故刀位點也較多，這在一定程度上增加了后續(xù)處理的計算量。、參數(shù)線的差分算法關(guān)于走刀路線上的一批等參數(shù)步長離散點的位置，采納向前差分方法將大大加快計算速度。（1）

56、求u線方程（2）計算插值點的差分公式參數(shù)線的差分算法是效率較高的局部等參數(shù)步長離散算法，在參數(shù)曲面加工的刀具軌跡計算中應(yīng)用較為廣泛。、參數(shù)線的對分算法參數(shù)線的對分算法是曲線離散算法的一種，即在曲線離散算法中，在曲線段參數(shù)的中點將曲線離散一次，得到兩個曲線段。參數(shù)線的對分算法適用于刀具詭計的局部加密（在刀具軌跡的交互編輯中可用到）。、曲面參數(shù)線加工算法的優(yōu)缺點參數(shù)線加工算法是各種曲面零件數(shù)控加工編程系統(tǒng)中生成切削行刀具軌跡的要緊方法，優(yōu)點是刀具軌跡計算方法簡單，計算速度快；不足之處是當(dāng)加工曲面的參數(shù)線分布不均勻時，切削行刀具軌跡的分布也不均勻，加工效率也不高。、截面線法、截平面法加工的差不多思想

57、截平面法加工的差不多思想是指采納一組平面去截取加工表面，截出一系列交線，刀具與加工表面的切觸點就沿著這些交線運動，完成曲面的加工。該方法使刀具與曲面的切觸點軌跡在同一平面上。截平面能夠定義為一組平行的平面，也能夠定義為一組繞某直線旋轉(zhuǎn)的平面。一般來講，截平面平行于刀具軸線，即與Z坐標(biāo)軸平行。平行截面與X軸的夾角能夠為任意角度。截平面法一般采納球形刀加工曲面，一些專門情況下也能夠采納環(huán)行刀或平底刀。關(guān)于采納球形刀加工曲面，由于刀心實際上是在加工表面的等距面上運動。因此，截平面法加工曲面也能夠采納構(gòu)造等距面的方法，使刀具沿截平面與加工表面等距面的交線運動，完成曲面的加工。需要指出的是，刀具沿截平面

58、與加工表面的交線運動一般為三軸聯(lián)動運動方式，這是因為盡管刀具與加工表面的切觸點在同一截平面內(nèi)，但由于在截交線上的曲面法矢的轉(zhuǎn)動，刀心一般并不在同一截平面內(nèi)；刀具沿截平面與加工表面等距面的交線運動為二軸聯(lián)動運動方式，刀具與加工表面的切觸點一般不在同一截平面內(nèi)，但偏離截面不太遠(yuǎn)。關(guān)于曲面區(qū)域和組合曲面的加工，不管采納何種截平面法均可，只是采納刀具沿截平面與加工表面的交線運動加工效果要好一些，這是因為刀具與加工表面的切觸點被限制在同一截平面內(nèi)。關(guān)于復(fù)雜曲面及曲面型腔的加工，采納截平面與加工表面等距面的求交生成刀具軌跡計算方法要簡單得多，這是因為：當(dāng)兩曲面相交時，截平面與兩加工表面的交線在同一截平面內(nèi)

59、，而兩條刀心軌跡是兩條空間曲線，并不在同一截平面內(nèi)，一般情況下不相交，如此在曲面相交處的刀位點計算專門困難。采納截平面與加工表面等距面的交線作為刀具軌跡，那個問題便不存在，因此，這時需要解決加工表面等距面的生成問題。另外，假如所選用的數(shù)控機(jī)床為三軸二聯(lián)動機(jī)床，則必須采納截平面與加工表面等距面的交線作為刀具軌跡，以適應(yīng)機(jī)床坐標(biāo)運動的要求。截平面法關(guān)于曲面網(wǎng)格分布不太均勻及由多個曲面形成的組合曲面的加工特不有效，這是因為刀具與加工表面的切觸點在同一平面上，從而使加工軌跡分布相對比較均勻內(nèi)，加工效率也比較高。、截平面的選擇截平面法加工中最常用的截平面為平行于XZ平面或YZ平面的一組平行平面，有的情況

60、下也采納與X軸成一定角度的一組平行平面作為截平面。關(guān)于具有較為平坦曲面的組合曲面的加工，采納斜截平面法加工，效果比較好。在一些專門情況下也能夠采納一組繞Z軸旋轉(zhuǎn)的平面作為截平面。、等距曲面的生成關(guān)于雕塑曲面。目前還沒有比較好的等距面表示方法。在數(shù)控編程系統(tǒng)中，一般都先將加工表面在一定的精度操縱下進(jìn)行離散，求出加工表面上所有離散點的等距點，再采納一定的數(shù)學(xué)方法將這些等距點擬合成等距曲面，或直接用等距點網(wǎng)格代替等距面。、截平面與加工表面等距面求交（刀具軌跡生成）順序取一截平面S；求S與加工表面等距面的交線；在同一截面內(nèi)求交線之間的交點，并對交線軌跡進(jìn)行裁剪；采納參數(shù)篩選法或參數(shù)線差分算法生成軌跡。