【正文】 9。39。 )(1nnnnnyyyx ????39。39。239。 )(1nnnn yyy ????2)以點(diǎn)（ ξn， ηn）為圓心， ρn士 δ允為半徑作圓，與曲線相交，求其交點(diǎn)為（ xn+1,yn+1）。 圓的方程為 ? ? ? ? ? ? 222 允???? ????? nnn yx3)以（ xn， yn）為起點(diǎn)，（ xn+1,yn+1）為終點(diǎn)，半徑為 ρn圓弧段就是所要求的逼近圓弧段。 ? ? 222 )( nnn yyxx ????? 22121 )()( nnn yyxx ????? ??圓心 （ ξm， ηm） 4)重復(fù)上述步驟可依次求出其他逼近圓弧段。 63 第六節(jié)自動(dòng)編程 一、自動(dòng)編程的概念 自動(dòng)編程的特點(diǎn)是編程工作主要由計(jì)算機(jī)完成。在自動(dòng)編程方式下，編程人員只需采用某種方式輸入工件的幾何信息以及工藝信息，計(jì)算機(jī)就可以自動(dòng)完成數(shù)據(jù)處理、編寫(xiě)零件加工程序、制作程序信息載體以及程序檢驗(yàn)的工作而無(wú)須人的參與。 二、自動(dòng)編程的分類 （一）使用的計(jì)算機(jī)硬件種類劃分，可分為：微機(jī)自動(dòng)編程，小型計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程，大型計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程，工作站自動(dòng)編程，依靠機(jī)床本身的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)編程 （二）按程序編制系統(tǒng)（編程機(jī)）與數(shù)控系統(tǒng)緊密程度劃分 離線自動(dòng)編程 與數(shù)控系統(tǒng)相脫離，采用獨(dú)立機(jī)器進(jìn)行程序編制工作稱為離線自動(dòng)編程。其特點(diǎn)是可為多臺(tái)數(shù)控機(jī)床編程，功能多而強(qiáng)，編程時(shí)不占用機(jī)床工作時(shí)間。隨著計(jì)算機(jī)硬件價(jià)格的下降，離線編程將是未來(lái)的趨勢(shì)。 在線自動(dòng)編程 數(shù)控系統(tǒng)不僅用于控制機(jī)床，而且用于自動(dòng)編程，稱為在線自動(dòng)編程。 64 （三）編程信息的輸入方式劃分 語(yǔ)言自動(dòng)編程： 這是在自動(dòng)編程初期發(fā)展起來(lái)的一種編程技術(shù)。語(yǔ)言自動(dòng)編程的基本方法是：編程人員在分析零件加工工藝的基礎(chǔ)上，采用編程系統(tǒng)所規(guī)定的數(shù)控語(yǔ)言，對(duì)零件的幾何信息、工藝參數(shù)、切削加工時(shí)刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡和加工過(guò)程進(jìn)行描述形成所謂“零件源程序”。然后，把零件源程序輸入計(jì)算機(jī)，由存于計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)控編程系統(tǒng)軟件自動(dòng)完成機(jī)床刀具運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)的計(jì)算，加工程序的編制和控制介質(zhì)的制備（或加工程序的輸入）、所編程序的檢查等工作。 圖形自動(dòng)編程 ：這是一種先進(jìn)的自動(dòng)編程技術(shù)，目前很多 CAD/CAM系統(tǒng)都采用這種方法。在這種方法中，編程人員直接輸入各種圖形要素，從而在計(jì)算機(jī)內(nèi)部建立起加工對(duì)象的幾何模型，然后編程人員在該模型上進(jìn)行 工藝規(guī)劃、選擇刀具、確定切削用量以及走刀方式 ，之后由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成機(jī)床刀具運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)的計(jì)算，加工程序的編制和控制介質(zhì)的制備（或加工程序的輸入）等工作。此外，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還能夠?qū)λ傻某绦蜻M(jìn)行檢查與模擬仿真，以消除錯(cuò)誤，減少試切。 65 自動(dòng)編程 三、自動(dòng)編程的發(fā)展 1952年，美國(guó)麻省理工學(xué)院（ MIT）研制成功世界上第一臺(tái)數(shù)控銑床。 ?1955年公布并發(fā)布了世界上第一個(gè)語(yǔ)言自動(dòng)編程系統(tǒng)APTI（ Automatical Programmed Tools）。 ?1956年美國(guó)宇航工業(yè)協(xié)會(huì)（ AIA）在 APTI的基礎(chǔ)上組織研究自動(dòng)編程系統(tǒng)，于 1958年發(fā)展為 APTII系統(tǒng)。 ?AIA繼續(xù)對(duì) APT進(jìn)行了改進(jìn)，并成立了 APT長(zhǎng)期規(guī)劃組織 ALRP（ APT Long Range Program），由美國(guó)伊利諾斯理工學(xué)院負(fù)責(zé)。到了 70年代，成立了計(jì)算機(jī)輔助制造的國(guó)際機(jī)構(gòu)（ CAMI），它取代了 ALRP，又發(fā)展了 APTIV系統(tǒng)。 ?到 80年代，又發(fā)展到具有定義和編制復(fù)雜曲面加工程序功能的 APTIV/SS。 66 自動(dòng)編程 參考 APT語(yǔ)言系統(tǒng)的思想，先后開(kāi)發(fā)了許多具有各自特色的小型語(yǔ)言自動(dòng)系統(tǒng)。如美國(guó)的 ADAPT、 AUTOSPOT；英國(guó)的 2C、 2CL、 2PC；德國(guó)的 EXAPT1（點(diǎn)位加工）、 EXAPT2（車削加工）、 EXAPT3（銑削加工）；法國(guó)的 IFAPTP（點(diǎn)位加工）、 IFAPTC（輪廓加工）、IFAPTCP（點(diǎn)位輪廓加工）；日本的 FAPT、 HAPT等數(shù)控自動(dòng)語(yǔ)言編程系統(tǒng)。 APT系統(tǒng)及其派生系統(tǒng)都屬于語(yǔ)言自動(dòng)編程系統(tǒng)。 語(yǔ)言自動(dòng)編程 是由編程人員根據(jù)零件圖紙，結(jié)合加工工藝手工編寫(xiě)源程序，再由編程系統(tǒng)處理生成數(shù)控代碼，因而從零件設(shè)計(jì)到數(shù)控加工程序的生成各部分工作相互隔離，即影響編程效率，又使得語(yǔ)言自動(dòng)編程系統(tǒng)難以和 CAD數(shù)據(jù)庫(kù)以及 CAPP系統(tǒng)有效連接，不容易作到高度的自動(dòng)化，集成化。 APT語(yǔ)言經(jīng)過(guò)近 30年的發(fā)展，功能大而全，使其語(yǔ)言專用詞多，語(yǔ)法規(guī)則復(fù)雜多樣，況且大多數(shù) APT語(yǔ)言自動(dòng)編程系統(tǒng)都采用了字符界面，這導(dǎo)致了系統(tǒng)用戶界面不友好。 67 由于語(yǔ)言自動(dòng)編程的上述 缺點(diǎn) ，使人們開(kāi)始研究圖形自動(dòng)編程技術(shù)。 自動(dòng)編程 1998年 Unigraphics Solutions公司開(kāi)發(fā)出 UGII CAD/CAM系統(tǒng)，該系統(tǒng)也是目前應(yīng)用最廣泛的 CAD/CAM集成軟件之一。 1978年，法國(guó)達(dá)索飛機(jī)公司開(kāi)發(fā)出具有三維設(shè)計(jì)、分析與數(shù)控編程一體化功能的 CATIA系統(tǒng) 。 如法國(guó)的 Euclid；美國(guó)的 MasterCAM， SurfCAM， Pro/Engineer；以色列的Cimatron；英國(guó)的 HyperMill等。 90年代中期以后， CAD/CAM集成數(shù)控圖形自動(dòng)編程向集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、并行化和虛擬化方向迅速發(fā)展。 1965年，美國(guó)洛克西德飛機(jī)制造公司首先組織了一個(gè)專門(mén)小組進(jìn)行圖形自動(dòng)編程的研制并于 1972年以 CADAM為名正式投入使用，該系統(tǒng)具有計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、繪圖和數(shù)控編程一體化功能。 68 四、數(shù)控語(yǔ)言自動(dòng)編程 數(shù)控語(yǔ)言自動(dòng)編程過(guò)程 編程人員根據(jù)零件的幾何圖形和工藝要求，采用特定語(yǔ)言（如 APT）編寫(xiě)計(jì)算機(jī)的輸入程序，即所謂“源程序”。 69 數(shù)控圖形自動(dòng)編程系統(tǒng)（基于 CAD/CAM的數(shù)控自動(dòng)編程） 70 典型系統(tǒng) MasterCAM應(yīng)用舉例 MasterCAM是美國(guó) CNC Software CAD/CAM集成系統(tǒng)，側(cè)重于數(shù)控加工編程，其建模功能是為數(shù)控加工服務(wù)的，具有表面建模、實(shí)體建模功能，具有 2～ 5坐標(biāo)數(shù)控銑削加工編程能力、線切割加工編程能力和車削加工編程能力，在模具制造業(yè)中有廣泛應(yīng)用。 例：待加工零件為某快餐盒的凹模，如圖所示，要求凹模表面的粗加工 71 （一）幾何造型 步驟 1： 啟動(dòng) MasterCAM Mill系統(tǒng)。繪制零件俯視圖。 步驟 2： 將構(gòu)圖面 (Cplane)該為 3D模式，視角（ Gview）改為等角視圖（ Isometric）模式，并按圖所示要求對(duì)零件圖進(jìn)行平移變換，生成零件的線架圖。平移與旋轉(zhuǎn)變換的方法是：選擇主功能菜單（ MAIN MENU） → 轉(zhuǎn)換（ Xform） → 平移（ Translate） ,進(jìn)行平移操作； 72 步驟 3： 根據(jù)零件的線架模型，選擇合適的曲面設(shè)計(jì)方法，生成模具的型面。在本例中，零件的側(cè)面采用孔斯（ Coons， MasterCAM中翻譯為昆氏）曲面，其余的表面采用掃描（ Swept）曲面，如圖所示。 （一）幾何造型 73 步驟 4： 生成的曲面可以通過(guò)著色來(lái)檢驗(yàn)是否存在缺陷，如圖所示。其步驟是：選擇主功能菜單（ MAIN MENU） → 繪圖 (Create) → 屏幕（ Screen） →曲面著色（ Shade） ,選擇所有曲面進(jìn)行著色。 （一）幾何造型 74 （二） 生成刀具軌跡 步驟 1： 啟動(dòng)多重曲面外形銑削功能模塊，生成模具型面加工的刀具軌跡。其基本步驟是：①選擇主功能菜單（ MAIN MENU） → 刀具軌跡（ Toolpaths）→ 曲面加工（ surface） → 粗加工（ Rough） → 平行銑削（ Parallel）；②選擇所需要加工的曲面，這里通過(guò)菜單依次選擇 CavityAllSurfacesDone，從而選擇所有表面③選擇好待加工表面后，進(jìn)入曲面平行銑削粗加工參數(shù)表。 步驟 2： 選擇 Tool parameters設(shè)置刀具與毛胚信息，如圖所示 75 步驟 3： 選擇 Surface parameters設(shè)置加工表面信息，如圖所示。 步驟 4： 選擇 Rough parallel parameters設(shè)置平行銑削粗加工參數(shù)，如圖所示。 76 步驟 5： 選擇執(zhí)行（ Done）按鈕，完成曲面平行銑削粗加工參數(shù)表設(shè)定，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算，生成模具型面精加工刀具軌跡，如圖所示。 77 （三）加工過(guò)程仿真 步驟 1： 選擇主功能菜單（ MAIN MENU） → 刀具路徑（ Toolpaths）→Operations ，彈出如圖所示對(duì)話框。 步驟 2： 用鼠標(biāo)選擇對(duì)話框左側(cè)的 Verify按鈕，進(jìn)入仿真加工狀態(tài)。如圖所示是一幅仿真照片，最終的仿真加工效果圖。 78 仿真加工效果圖 79 （四）后置處理 步驟： 選擇操作管理對(duì)話框中的 Post按鈕，系統(tǒng)彈出如圖所示的后置處理對(duì)話框，選擇機(jī)床數(shù)據(jù)文件并選中 Save NCI file和 NC file兩項(xiàng)，然后選擇確定按鈕即可。生成的加工程序如圖所示。 80 81 演講完畢，謝謝觀看！