【正文】 、加工參數(shù)表及其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)加工參數(shù)表存放的是數(shù)控加工編程所需的有關(guān)參數(shù)。橫越時的抬刀高度可以定義，為了提高加工效率，橫越抬刀高度一般略高于島嶼高度即可。第三節(jié) 、數(shù)控加工的進刀與退刀刀具軌跡生成與編輯對于一個CAD/CAM集成系統(tǒng)來說，刀具軌跡的生成與編輯往往是結(jié)合在一起的。每個切削段上只能在兩端插入與邊界面的交點，并用BEGPNT和ENDPNT指出其存儲地址。其中BEGPTR和ENDPTR分別指向遠切削行經(jīng)裁剪后剩余部分的首、末點；而BEGPNT和ENDPNT則分別指向切削行與裁剪邊界面的交點（切削段的段端點）。對切削行進行編輯之前，將當前切削行（待編輯的切削行）調(diào)入當前切削行刀位點緩沖區(qū)PASBUF中，以便參與求教等算法過程，并填寫刀具軌跡編輯控制模塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Editcont的有關(guān)記錄。 /*當前切削行刀位點數(shù)目}Editcont。 /*緩沖工作區(qū)中的原始切削行數(shù)目 int NUMPASS。 /*切削行首端外延（插值）點絕對地址指針 CLDATA ENDPNT。 /*切削行刀位點基地址指針，首地址1 Int PASLEN。 /*矢量在x軸上的投影分量 double y。 /*點的x坐標 double y。 /*刀心 Vvector3 PASTLA。第一節(jié) 、刀具軌跡編輯系統(tǒng)的功能一般來說，刀具軌跡編輯系統(tǒng)允許用戶通過圖形窗口顯示和其他對話窗口對一生成的刀具軌跡進行修正或修改，同時將修改的刀具軌跡顯示出來。（2）影響因素除考慮加工表面凹處的最小曲率半徑之外，刀具半徑的選擇還需考慮以下因素：加工效率——刀具半徑越大，在同樣的殘余高度下，切削行越大，加工效率越高；法向矢量轉(zhuǎn)動誤差——法向矢量轉(zhuǎn)動誤差與刀具半徑成正比。對任一指定的直線逼近誤差極限，當時，有： 即走刀步長L可用下式進行計算： （2）加工帶寬的計算切削行寬度，即兩條刀具軌跡之間的線間距，與刀具半徑R殘余高度h密切相關(guān)，用球形刀加工曲面時，刀痕在切削行間構(gòu)成了殘余高度h，由幾何關(guān)系可以看出，殘余高度h與切削行寬度dw之間的關(guān)系為： 若允許的最大殘余高度為，經(jīng)推導(dǎo)可得到切削行寬度： 式中：R為刀具半徑；為加工表面沿切削行進給方向的法曲率。 、走刀步長和加工帶寬度的計算走刀步長和加工帶寬的計算依據(jù)是控制加工誤差的大小。假定半徑為R的球形刀的刀心從點沿直線走到點，則刀具切入曲面的深度為： 式中：是加工表面法向矢量轉(zhuǎn)動引起的加工誤差，稱為法向矢量轉(zhuǎn)動誤差；是直線逼近誤差。 、刀位計算方法球形刀三坐標加工的刀位指的是刀心，其刀軸矢量為（0，0，1）是固定不變的。由于三坐標加工刀軸方向不能改變，因而刀刃上的切觸點隨加工表面在Z方向上坡度的不同而變化。復(fù)雜多曲面加工刀具軌跡的計算的另一種方法是截平面法回投影法。復(fù)雜多曲面數(shù)控加工刀具軌跡的計算功能降低了CAD/CAM系統(tǒng)對曲面設(shè)計能力的要求，是工程中應(yīng)用的需要。曲面型腔型面的精加工一般采用球形刀，對于一些特殊的型腔，平底刀也有一定的應(yīng)用。工藝孔一般選在型腔最深的位置。在三坐標數(shù)控機床上加工曲面型腔，要求型腔型面沿Z坐標方向單調(diào)。如果回避方式為沿島嶼最短邊界繞行，則當?shù)毒哕壽E運動到裁剪曲面的內(nèi)環(huán)邊界而切削行尚未結(jié)束時，刀具自動沿島嶼最短邊界路徑運動，直到此切削行的下一段刀具軌跡的起點，然后沿此切削行的下一段刀具軌跡進行切削加工。另外，也可以直接利用參數(shù)線法或截平面法生成整個曲面數(shù)控加工的刀具軌跡，接著用島嶼的邊界（內(nèi)環(huán)）對整體刀具軌跡進行裁剪，去掉跨越島嶼的刀具軌跡線段。（3）如果孔的直徑比較大的話，為了提高加工效率，可將跨越孔的刀具軌跡提高進給速度。第九節(jié) 、裁剪曲面加工刀具軌跡生成裁剪曲面一般表現(xiàn)為兩種形式：孔邊界裁剪和島嶼邊界裁剪。因此，可能的話，應(yīng)盡可能采用刀具半徑等于過渡區(qū)域圓角半徑的刀具，采用前面介紹的交線清根刀具軌跡生成方法一次生成過渡曲面加工的刀具軌跡。在實際設(shè)計生產(chǎn)中，往往不事先構(gòu)造過渡曲面（一些特殊要求的除外），而是直接通過母面生成過渡區(qū)域加工刀具軌跡。其刀具軌跡計算方法為：根據(jù)曲面交線加工工藝要求及相交曲面形態(tài)，選擇環(huán)行刀刀刃半徑幾刀具半徑；構(gòu)造兩加工表面的等距面，距離等于刀刃半徑；求兩等距面的交線，并以離散點列表示；求離散點到兩控制面的垂足，三個點形成的平面作為該點處的擺刀平面，采用環(huán)行刀加工曲面交線，要求夾角小于90度，否則不宜用環(huán)行刀加工；求解該點處的刀軸矢量及刀心坐標。 、曲面交線五坐標數(shù)控加工處理過程對于五坐標數(shù)控加工，由于刀軸可以控制，曲面交線清根加工不僅可以采用球形刀，也可以根據(jù)相交曲面及約束面形態(tài)采用環(huán)行刀或端銑刀。曲面交線加工的復(fù)雜性主要表現(xiàn)在以下兩個方面：在多坐標數(shù)控加工的情況下，除球形刀外，刀心的位置與刀軸方向有關(guān)，因此不可能通過構(gòu)造等距面的交線生成交線加工刀具軌跡；曲面交線加工必須處理刀具與復(fù)雜的控制表面和約束表面之間的關(guān)系，不僅要保證刀具頭部切削刃與曲面之間的誤差，而且刀桿也不能與約束表面發(fā)生干涉和碰撞。對于這類曲面的加工，一般采用平行截面法，即先用一系列平行截平面去截取待加工表面，生成一系列截交線，然后設(shè)法使刀具與加工表面的切觸點沿截交線運動，從而將曲面加工出來。對于曲面型腔的加工，便可采用平面型腔的加工方法：首先將型腔底面與邊界曲面和島嶼邊界曲面的交線投影到工作平面上，按平面型腔加工方法生成一組刀具軌跡，然后將該刀具軌跡投影到型腔曲面上，限制刀尖位置，便可生成曲面型腔型面的刀具軌跡。由于待加工表面上每一點的法矢均不相同，因此限制切觸點軌跡不能保證刀尖軌跡落在投影方向上，所以限制刀尖容易控制刀具的準確位置，可以保證在一些臨界位置和其它曲面不發(fā)生干涉?；剞D(zhuǎn)截面法加工可以從中心向外擴展，也可以由邊緣向中心靠攏。第四節(jié) 、回轉(zhuǎn)截面法回轉(zhuǎn)截面法加工的基本思想是指采用一組回轉(zhuǎn)圓柱面去截取加工表面，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。 、等距曲面的生成對于雕塑曲面。截平面法對于曲面網(wǎng)格分布不太均勻及由多個曲面形成的組合曲面的加工非常有效，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。對于曲面區(qū)域和組合曲面的加工，無論采用何種截平面法均可，不過采用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)。截平面法一般采用球形刀加工曲面，一些特殊情況下也可以采用環(huán)行刀或平底刀。該方法使刀具與曲面的切觸點軌跡在同一平面上。 、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。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，堆棧也很大，控制不靈活。（1）局部最小走刀步長估計走刀步長的計算依據(jù)是控制加工誤差的大小，加工精度要求越高，走刀步長越小，編程速度和加工效率越低。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。這樣計算的點位信息比較多。球形刀與環(huán)行刀加工帶寬的計算方法不同。在加工中，刀具的運動分為切削行的走刀和切削行的進給兩種運動。基于曲面參數(shù)線加工的刀具軌跡計算方法的基本思想是利用Bezier曲線曲面的細分特性，將加工表面沿參數(shù)線方向進行細分，生成的點位作為加工時刀具與曲面的切觸點。由于一般的數(shù)控系統(tǒng)有線性、圓弧等少數(shù)幾種插補功能，所以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。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。這就是說，切除點曲線可以是曲面上實在的曲線，也可以是對切觸點的約束條件所隱含的“虛擬”曲線。 、與刀具軌跡生成有關(guān)的幾個基本概念（1）切觸點（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。 、刀具軌跡生成方法一種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。裁剪曲面加工。曲面區(qū)域加工。如果線條特別寬，而又不能用大刀具，則要采用二維型腔銑削加工方式生成刀具軌跡。原則上講，字符雕刻加工刀具軌跡采用外形輪廓銑削加工方法沿著字符輪廓生成。（2）基于Voronoi圖的型腔環(huán)切加工刀具軌跡生成當一個型腔區(qū)域的Voronoi圖生成之后，就可以著手生成刀具軌跡，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邊的交點的參數(shù)均為d，兩個交點之間的等距線即為一段刀具路徑。Voronoi邊的交點稱為Voronoi節(jié)點。 、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，所以也稱為平分線，兩個邊界元素稱為平分線的定義元素。（4）重復(fù)上述過程，直到遍歷完所有待加工區(qū)域。環(huán)切法加工分為由內(nèi)至外環(huán)切和由外至內(nèi)環(huán)切。計算過程中對于有島嶼的刀具軌跡線段連接，需要采用以下計算步驟：（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。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。最簡單的粗精加工刀具軌跡生成方法可通過刀具半徑補償途徑來實現(xiàn)，即在采用同一刀具的情況下，通過改變刀具半徑補償控制寄存器中的刀具半徑值的方式進行粗精加工刀具軌跡規(guī)劃。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)進行判斷，判斷的方法很簡單，就是判斷前兩段曲線的終點和起點時候相同，如果不是同一個點，則需要重新修改曲線。 、外形輪廓的串聯(lián)和有序化對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，而采用計算機輔助數(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。進刀、退刀線——防止進刀/退刀過程出現(xiàn)碰撞、過切和飛邊而采用的進刀/退刀軌跡。進給速度。手工編程時，一般根據(jù)零件的外形輪廓采用G41或G42實現(xiàn)刀具半徑補償，刀具半徑存放在一個刀具半徑補償寄存器中，由機床數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)刀具半徑補償。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。另外還要考慮刀具尺寸與零件尺寸的協(xié)調(diào)問題，即不要用一把很大的刀具加工一個很小的零件。對于型腔的粗銑加工，一般應(yīng)先鉆一個工藝孔至型腔底面（留一定精加工余量），并擴孔，以便所使用的立銑刀能從工藝孔進行型腔粗加工。（3）進刀/退刀方式——對于銑削加工，刀具切入工件的方式，不僅影響加工質(zhì)量，同時直接關(guān)系到加工的安全。（4）編寫程序 確定O為工件坐標系的原點（參見圖），并將A點（換刀點）作為程序的起點。本例中，換刀點為A，如圖所示。III號刀車螺紋。編程參數(shù)計算——計算求得圖中的中點坐標為：數(shù)控編程——此零件加工采用圓弧車刀，應(yīng)用刀具半徑補償進行編程，其數(shù)控程序及程序說明如下： 、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，需進行精車加工，圖中 不加工。假定90176。強力車刀進行外形加工，程序原點為O點，其走刀路線和工藝尺寸如圖所示。強力車刀（1）進行所有車削加工，切槽加工采用3mm寬的切柄刀（2），如圖所示。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坐標值也是“直徑值”，即按絕對坐標編程時，X為直徑值，按增量坐標編程時，U為徑向?qū)嶋H位移值的二倍，交附上方向符號（正向省略）。當做，某些情況下，程序原點也可以取在工件軸心線上的其它位置，要根據(jù)工件的實際情況進行確定。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。常用的M指令有：a、M00——程序停止b、M01——計劃程序停止c、M02——程序結(jié)束d、M0M0M05——分別為主軸順時針旋轉(zhuǎn)、主軸逆時針旋轉(zhuǎn)及主軸停止e、M06——換刀f、M08——冷卻液開g、M09——冷卻液關(guān)h、M30——程序結(jié)束并返回（3）其它常用功能指令a、T功能——刀具功能b、S功能——主軸速度功能c、F功能——進給速度進給率功能第二節(jié) 、車削數(shù)控加工及其手工編程 、普通數(shù)控車床的車削加工普通數(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)的插補運動保證，如圖所示。準備功能的主要作用是指定機床的運動方式，為數(shù)控系統(tǒng)的插補運算作準備。數(shù)控編程的一般過程包括刀具的定義或選擇，刀具相對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，一般都是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。把用APT語言書寫的零件加工程序輸入計算機，經(jīng)計算機的APT語言編程系統(tǒng)編譯產(chǎn)生刀位文件（CLDATA file），然后進行數(shù)控后置處理，生成數(shù)控系統(tǒng)能接受的零件數(shù)控加工程序的過程，稱為APT語言自動編程。 、數(shù)控編程的步驟一般來說，數(shù)控編程過程主要包括：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?，F(xiàn)代CNC系統(tǒng)的二維刀具半徑補償不僅可以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。因此，當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?shù)男拚?，使之切?