第2章数控机床加工程序的编制(8)

2．数控铣削编程实例

图2-42所示是一盖板零件。

该零件的毛坯是一块180mm×90mm×12mm板料，要求铣削成图中粗实线所示的外形。由图可知，各孔已加工完，各边留有5mm的铣削留量。

图2-42 盖板零件图

1． 工件坐标系的确定

编程时，工件坐标系原点定在工件左下角A点（如图2-43所示）。 2． 毛坯的定位和装夹

铣削时，以零件的底面和2-10H8的孔定位，从60mm孔对工件进行压紧。 3． 刀具选择和对刀点

选用一把10mm的立铣刀进行加工。对刀点在工件坐标系中的位置为（-25，10，40）。 4． 走刀路线

刀具的切入点为B点，刀具中心的走刀路线为：对刀点1—下刀点2—b—c—c′?—下刀点2—对刀点1。

5． 数值计算

该零件的特点是形状比较简单，数值计算比较方便。现按轮廓编程，根据图2-42和图2-43计算各基点及圆心点坐标如下：

A（0，0） B（0，40） C（14.96，70） D（43.54，70） E（102，64） F（150，40） G（170，40） H（170，0） O1（70，40） O2（150，100）

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图2-43 坐标计算简图

6．程序编制

依据以上数据和FUNUC-BESK 6ME系统的G代码进行编程，程序如下： O0001

N01 G92 X-25.0 Y10.0 Z40.0；（工件坐标系的设定） N02 G90 G00 Z-16.0 S300 M03；（按绝对值编程） N03 G41 G01 X0 Y40.0 F100 D01 M08；（建立刀具半径左补偿，调1号刀具半径值） N04 X14.96 Y70.0； N05 X43.54；

N06 G02 X102.0 Y64.0 I26.46 J-30.0；（顺时针圆弧插补） N07 G03 X150.0 Y40.0 I48.0 J36.0；（逆时针圆弧插补） N08 G01 X170.0； N09 Y0； N10 X0；

N11 G00 G40 X-25.0 Y10.0 Z40.0 M09；（取消刀补） N12 M30；（程序停止并返回）

第四节 数控加工自动编程简介

编制零件数控加工程序的效率和准确程度是数控机床加工的关键。因此，应用计算机自动

编程是数控技术的重要环节之一。

一、自动编程方法的两种模式

自动编程根据编程信息的输入与计算机对信息的处理方式不同，分为以数控语言为基础的自动编程方法和以计算机绘图为基础的自动编程方法。 1．数控语言编程

利用数控语言编程时，编程人员是依据所用数控语言的编程手册以及零件图样，以语言

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的形式表达出加工的全部内容，然后再把这些内容全部输入到计算机中进行处理，制作出可以直接用于数控机床的NC加工程序。

数控语言是由字母、数字及规定好的一套基本符号，按一定的词汇及语法规则组成的语言，用来描述工件、刀具几何形状和刀具相对于工件的运动等。

最典型的数控语言是美国的APT（Automatically Programmed Tools）系统。还有德国的EXAPT、日本的FAPT、我国研制的ZCK和SKC等自动编程系统，它们都是源于APT。

APT是词汇式语言。用它编制出的源程序直观、明了，但程序较长，计算机处理复杂。APT系统的特点是：可靠性高、通用性好、能描述数学公式、容易掌握、制带快。其缺点是系统大而全，为用户使用带来不便。

FAPT等是属于符号式语言，用它编制出的零件源程序较短。系统较简单，针对性也强。 2．图形交互式编程

以计算机绘图为基础的自动编程方法，在编程时编程人员首先要对零件图样进行工艺分析，确定构图方案，其后即可利用自动编程软件本身的自动绘图CAD（计算机辅助设计）功能，在CRT屏幕显示器上以人机对话的方式构建出几何图形，其后还需利用软件的CAM（计算机辅助制造）功能，才能制作出NC加工程序。我们把这种自动编程方式称为图形交互式自动编程。

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，有以下几个特点： （1）这种编程方法不需要象APT语言编程那样，用数控语言去描绘零件几何形状、加工走刀过程及后置处理的源程序，而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编程，其编程结果也以图形的方式显示在计算机上。所以该方法具有简便、直观、便于检查的优点。

（2）通常，图形交互式自动编程软件和相应的CAD软件是有机地联在一起的一体化软件系统——既可用来进行计算机辅助设计，又可以直接调用设计好的零件图进行交互编程，对实现CAD/CAM一体化极为有利。

（3) 这种编程方法的整个编程过程是交互进行的，而不是像APT语言编程那样，事先用数控语言编好源程序，然后由计算机以批处理的方式进行，生成数控加工程序。这种交互式的编程方法简单易学，在编程过程中可以随时发现问题进行修改.

（4）编程过程中，图形数据的提取、节点数据的计算、程序的编制及输出都是由计算机自动进行的。因此，编程的速度快、效率高、准确性.

（5）此类软件都是在通用计算机上进行的，不需要专用的编程机，所以非常便于普及推广。

基于上述特点，可以说图形交互自动编程是一种先进的自动编程技术，是自动编程软件的发展方向。

二、自动编程系统的信息处理过程

1．语言式自动编程系统的信息处理过程

以APT语言自动编程系统为例，其处理过程如图2-44所示。

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图2-44 自动编程处理过程

它分成由数控语言编写的零件源程序、通用计算机和编译程序（系统软件）三个组成部分。数控语言是一种类似车间用语的工艺语言，它是由一些基本符号、字母以及数字组成并有一定词汇和语法的语句。用它来描述零件图的几何形状、尺寸、几何元素间的相互关系（相交、相切、平行等）以及加工时的运动顺序、工艺参数等。按照零件图样用数控语言编写的计算机输入程序称为零件源程序。应当注意的是，零件源程序不同于我们在手工编程时用NC指令代码写出的程序（这种用NC指令代码写出的程序习惯上称为NC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。

编译程序是把输入计算机中的零件源程序翻译成为等价的目标程序（NC加工程序）的程序。编译程序也称为系统处理程序，是自动编程的核心部分。编译程序是根据数控语言的要求，结合生产对象和具体的计算机，由专家应用汇编语言或高级语言编好的一套庞大的程序系统。在编译程序的支持下，计算机就能对零件源程序进行如下的处理： （1）翻译阶段

翻译阶段即语言处理阶段。它按源程序的顺序，一个符号一个符号地依次阅读并进行处理。如图2-45所示，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，判断是那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；对于直线AX＋BY=C，标准参数为A、B、C；对于圆(X?X0)?(Y?Y0)?R，标准参数为X0、Y0、R；对于列表曲线，当采用圆弧段逼近时，其标准参数为X0、Y0、R。

根据几何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。另外在翻译阶段，还要进行十—二进制转换和语法检查等项工作。

（2）计算阶段 如图2-46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。根据导动元和检查员的信息（如方向指示词、交点区分词等）计算基点和节点坐标，从而求出刀具位置数据（Cutter Location Data—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。

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图2-45 翻译阶段的信息处理 图2-46 计算阶段的信息处

（3）后置处理阶段

后置处理阶段的信息流程如图2-47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。该加工程序可以通过打印机打印成加工程序单，也可通过穿孔机自动穿出数控纸带作为数控机床的输入，还可以通过计算机通信接口，将后置处理的输出直接传送至CNC的存储器予以调用。目前，经计算机处理的数据还可通过屏幕图形显示或由绘图机绘出图形，用自动绘出的刀具运动轨迹图形，可以检查数据输入的正确性，以使程编员分析错误的性质并予以修改。

图2-47 后置处理阶段的信息处理

2．图形交互自动编程系统的信息处理过程

图形交互式自动编程是建立在CAD和CAM的基础上。其处理过程与语言式自动编程有所不同，以下对其处理过程作一简要介绍。

（1）几何造型

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