【正文】 線 指在加工過(guò)程中由刀位點(diǎn)構(gòu)成的曲線，即曲線上的每一點(diǎn)包含一個(gè)刀軸矢量。 （ 3）刀 位點(diǎn)數(shù)據(jù)（ cutter location data，簡(jiǎn)稱為 CLData） 指準(zhǔn)確確定刀具在加工過(guò)程中的每一位置所需的數(shù)據(jù)。切觸點(diǎn)曲線是生成刀具軌跡的基本要素，既可以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，也可以隱式定義，使其滿足一些約束條件，如約束刀具沿導(dǎo)動(dòng)線運(yùn)動(dòng)，而導(dǎo)動(dòng)線的投影可以定義刀具在加工曲面上的切觸點(diǎn)，還可以定義刀具中心軌跡，切觸點(diǎn)曲線由刀具中心軌跡隱式定義。對(duì)于曲面加工，不論采用什么刀具，從幾何學(xué)的角度來(lái) 看，刀具與加工曲面的接觸關(guān)系均為接觸。 （ 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。 目前，比較常用的刀具軌跡生成方法主要有如下幾種： 中國(guó)最龐大的下載資料庫(kù) (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 第 18 頁(yè) 共 47 頁(yè) （ 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。 曲面通道加工。 復(fù)雜多曲面加工。 曲面間過(guò)渡區(qū)域加工。 組合曲面加工。 空間曲線加工。 、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(duì)象 多坐標(biāo)數(shù)控加工可以解決任何復(fù)雜曲面零件的加工問(wèn)題。 對(duì)于有一定線條寬度的方塊字符和羅馬字符，則要采用外形輪廓銑削加工方式生成刀具軌跡，這時(shí)刀尖直徑一般小于線條寬度。對(duì)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用抬刀 —— 移位 —— 下刀的方法將分段刀具軌跡連接起來(lái)。 、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(jiàn)的切削加工，其數(shù)控雕刻加工刀具軌跡生成方法依賴于所要雕刻加工的字符。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(diǎn)處連接起來(lái)，當(dāng)遍歷過(guò)程回到起始邊界元素時(shí)，即形成一條封閉的刀具軌 中國(guó)最龐大的下載資料庫(kù) (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 第 17 頁(yè) 共 47 頁(yè) 跡。 平面多邊形的 Voronoi 圖就是將多邊形的內(nèi)部區(qū)域劃分為各個(gè)邊界元素 Voronoi區(qū)。一個(gè) Voronoi 節(jié)點(diǎn)至少與兩條 Voronoi邊相連。 Voronoi 邊的兩個(gè)端點(diǎn)中，到邊界距離較小的點(diǎn)，也就是對(duì)應(yīng)于 Voronoi 邊參數(shù)區(qū)域下界的點(diǎn)，稱為 Voronoi 邊的尾；到邊界距離較大的點(diǎn)，也就是對(duì)應(yīng)于 Voronoi邊參數(shù)區(qū)域上界的點(diǎn)，稱為 Voronoi邊的頭。遇到凸角時(shí)，分別作兩相鄰邊的垂線作為 Voronoi邊。 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(gè)子區(qū)域內(nèi)的所有點(diǎn)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(gè)子區(qū)域內(nèi)構(gòu)造對(duì)應(yīng)輪廓邊的等距線，可以保證作出的等距線相互正確銜接，避免了不同等距線之間的求交、干涉檢查和裁剪處理等。 這種算法可以處理邊界為任意曲線的封閉輪廓，其不足之處是必須對(duì)各段偏置曲線的連接處進(jìn)行復(fù)雜的處理，去掉偏置過(guò)程中產(chǎn)生的多余環(huán)，進(jìn)行大量的有效性測(cè)試以避免干涉，算法效率布告，而且在某些情況下多余環(huán)的判斷處理是相當(dāng)困難的。 （ 3）處理等距線的自相交，并進(jìn)行有效性測(cè)試，判斷時(shí)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。 平面型腔的環(huán)切法加工刀具軌跡的計(jì)算在一定意義上可以歸納為平面封閉輪廓曲線的等距線計(jì)算。 、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(jì)算相對(duì)比較復(fù)雜，其優(yōu)點(diǎn)是銑 中國(guó)最龐大的下載資料庫(kù) (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 第 16 頁(yè) 共 47 頁(yè) 刀的切削方式不變（順銑或逆銑）。 （ 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。單向連接因換刀需要抬刀，遇到島嶼時(shí)也需要抬刀。當(dāng)型腔較深時(shí)，則要分層進(jìn)行粗加工，這時(shí)還需要定義每一層粗加工的深度以及型腔的實(shí)際深度，以便計(jì)算需要分多少層進(jìn)行粗加工。 、二維型腔數(shù)控加工刀具軌跡生成 二維型腔是指以平面封閉輪廓為邊界的平底直壁凹坑。另外，也可以通過(guò)設(shè)置粗精加工次數(shù)及步進(jìn)距離來(lái)規(guī)劃粗精加工刀具軌跡。 、刀具軌跡基本參數(shù)的定義 對(duì)于一個(gè)外形輪廓的加工，可以分為粗加工和精加工等多個(gè)加工工序。串聯(lián)生成的曲線可以是 中國(guó)最龐大的下載資料庫(kù) (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 第 15 頁(yè) 共 47 頁(yè) 封閉的，也可以是開(kāi)放 的。 分段曲線的有序化串聯(lián) —— 對(duì)于 CAD 生成的分段曲線，在確定好起刀點(diǎn)位置和刀具運(yùn)動(dòng)方向之后，首先對(duì)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)。 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。某些特殊情況下，也有三維輪廓需要加工。 、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(yùn)動(dòng)而生成的刀具路徑。工件加工結(jié)束時(shí)，刀具將迅速抬起回到安全面高度； 加工過(guò)程中需要抬刀分段切削加工時(shí)（如遇島嶼），刀具也先抬起到安全面高度。 主軸轉(zhuǎn)速。對(duì)于二維輪廓零件的數(shù)控加工編程，最基本的編程參數(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。采用計(jì)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(shí)現(xiàn)外，還可由數(shù)控編程系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，即根據(jù)給定的刀具半徑值和待加工零件的外形輪廓，由數(shù)控編程系統(tǒng)計(jì)算出實(shí)際的刀具中心軌跡。 、二坐標(biāo)數(shù)控加工刀具半徑補(bǔ)償 刀具半徑補(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(gè)刀具半徑值。 孔 —— 包括鉆孔、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標(biāo)點(diǎn)，至于孔的大小一般由刀具來(lái)保證。 、二維外形輪廓數(shù)控銑削加工及其編程 簡(jiǎn)單外形輪廓零件的數(shù)控銑削加工及其編程 簡(jiǎn)單凸輪的數(shù)控銑削加工及其編程舉例 簡(jiǎn)單內(nèi)輪廓及型腔的數(shù)控加工及其編程 簡(jiǎn)單連桿的數(shù)控加工及其編程 、現(xiàn)代 CNC 系統(tǒng)中的高級(jí)編程方法 、輪廓描述 、車削加工循環(huán) 、極坐標(biāo)編程 中國(guó)最龐大的下載資料庫(kù) (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 第 13 頁(yè) 共 47 頁(yè) 、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(duì)象分類 二坐標(biāo)數(shù)控加工對(duì)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。對(duì)于粗加工，如果加工輪廓個(gè)別地方圓弧半徑很小，可以考慮采用較大的刀具進(jìn)行粗加工，但必須避免加工中的干涉。 （ 5） 刀具半徑確定 —— 對(duì)于銑削加工，精加工刀具半徑選擇的主要依據(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。 （ 4）刀具半徑補(bǔ)償 —— 二維輪廓加工，一般均采用刀具半徑補(bǔ)償。下刀運(yùn)動(dòng)過(guò)程不工要用快速（ G00）運(yùn)動(dòng)，而要用（ G01）直線插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。對(duì)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，盡量避免垂直進(jìn)刀，如圖所示。在安全高度位置時(shí)刀具中心（或刀尖）所在的平面也稱為安全面，如圖所示。該零件的加工程序及程序說(shuō)明如下： 、鏜銑數(shù)控加工及其手工編程 、鏜銑數(shù)控加工中的基本工藝問(wèn)題 （ 1）工件坐標(biāo)系的確定及程序原點(diǎn)的設(shè)置 —— 工件坐標(biāo)系采用與機(jī)床運(yùn)動(dòng) 坐標(biāo)系一致的坐標(biāo)方向，工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)（即程序原點(diǎn)）要選擇便于測(cè)量或?qū)Φ兜幕鶞?zhǔn)位置，同時(shí)要便于編程計(jì)算。切削螺紋時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為 S200，進(jìn)給速度為 F150。 （ 3）確定切削用量 車外圓，主軸轉(zhuǎn)速為 S630，進(jìn)給速度為 F150。 編程之前，應(yīng)正確地 選擇換刀點(diǎn)，以便在換刀過(guò)程中，刀具與工件，機(jī)床和夾具不會(huì)碰撞。刀具布置如圖所示。 I 號(hào)刀車外圓， II號(hào)刀車螺紋。選用具有直線 — 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。 工藝路線 —— 此工序?yàn)榫嚰庸?，其走刀過(guò)程是：首先車外形，后切槽，程序原點(diǎn)為W 點(diǎn)，其走刀路線和工藝尺寸如圖所示。強(qiáng)力車刀刀尖的起始位置為（ 300， ），其車削加工程序及程序說(shuō)明如下： 、盤(pán)類零件數(shù)控車削加工及其手工編程 已知某調(diào)節(jié)盤(pán)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。強(qiáng)力車刀刀尖有 的刀刃圓弧半徑，為了保證車削工件的外形正確，需要采用刀尖半徑補(bǔ)償方法進(jìn)行編程。 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(guò)渡面主由速度定為 S500，進(jìn)給速度為 F100；切槽時(shí)，主軸速度為 S300，進(jìn)給速度為 F10。 第二閃裝增值完成左端的加工，只需采用 90176。 b、零件的安裝方式 零件裝夾于機(jī)床主由與尾架頂尖間，采用雙頂雞心夾方式定位。 a、選擇刀具 從零件圖樣來(lái)看，除切槽加工外，可以采用 90176。 、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，要求精車所有外形（不包括螺紋），一次成形，不留加工余量。在一個(gè)零件的程序中或一個(gè)程序段中，可以按絕對(duì)坐標(biāo)編程或增量坐標(biāo)編程，也可用絕對(duì)坐標(biāo)與增量坐標(biāo)混合編程。 中國(guó)最龐大的下載資料庫(kù) (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 第 10 頁(yè) 共 47 頁(yè) （ 3） X 和 Z 坐標(biāo)指令 在按絕對(duì)坐標(biāo)編程時(shí)使用代碼 X 和 Z，按增量坐標(biāo)編程時(shí)使用代碼 U 和 W。對(duì)于數(shù)控車削加工中心，其參考點(diǎn)為換刀位置。 （ 2）數(shù)控車削加工的程序原點(diǎn) 一般取工件裝夾端面（定位面）的中心位置為程序原點(diǎn)，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(shí)，其程序原點(diǎn)與工件坐標(biāo)素如圖所示。 （ 1）坐標(biāo)的取法及坐標(biāo)指令 數(shù)控 車床以徑向?yàn)?X 軸，縱向?yàn)?Z 軸。 數(shù)控車削加工與普通車削加工的工藝和刀具選擇沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別。這類指令主要是用于機(jī)床加工操作時(shí)的工藝性指令。常用的 G 指令如下： a、坐標(biāo)快速定位與插補(bǔ)指令 這是一組模態(tài)指令，即同時(shí)只能有一個(gè)有效，缺省為 G00。 、常用的編程指令 （ 1）準(zhǔn)備功能指令 準(zhǔn)備功能指令由字符 G和其后的 1~3 位數(shù)字組成，常用的從 G00~G99，很多現(xiàn)代 CNC系統(tǒng)的準(zhǔn)備功能已擴(kuò)大到 G150。 、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(gè)程序段中各指令的格式為： N35 G01 Y32. F152. 其中 N35 為程序段號(hào)，現(xiàn)代 CNC 系統(tǒng)中很多都不要求程序段號(hào)，即程度段號(hào)可有可無(wú)； G 代碼為準(zhǔn)備功能； X、 Y、 Z 為刀具運(yùn)動(dòng)的終點(diǎn)坐標(biāo)位置； F 為進(jìn)給速度代碼。 CAD/CAM 集成系統(tǒng)數(shù)控編程的主要特點(diǎn)是零件的幾何形狀可在零件設(shè)計(jì)階段采用CAD/CAM 集成系統(tǒng)的幾何設(shè)計(jì)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。 ⑶ 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(dòng)編程方法。 ⑵ APT 語(yǔ)言自動(dòng)編程 APT 是一種自動(dòng)編程工具（ Automatically Programmed Tool）的簡(jiǎn)稱，是一種對(duì)工件、刀具的幾何形狀及刀具相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)等進(jìn)行定義時(shí)所用的一種接近于英語(yǔ)的符號(hào)語(yǔ)言。（由圖 123 說(shuō)明） 中國(guó)最龐大的下載資料庫(kù) (整理 . 版權(quán)歸原作者所有 ) 第 7 頁(yè) 共 47 頁(yè) 、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： 根據(jù)編程地點(diǎn)進(jìn)行分類：辦公室和車間； 根據(jù)變成計(jì)算機(jī)進(jìn)行分類： CNC 內(nèi)部計(jì)算機(jī)，個(gè)人計(jì)算機(jī)（ PC）或工作站； 根據(jù)變成軟件進(jìn)行分類： CNC內(nèi)部編程軟件， APT 語(yǔ)言或 CAD/CAM 集成數(shù)控編程軟件。采用計(jì)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)控編程軟件主要分為以批處理命令方式為住的各種類型的 APT 語(yǔ)言和以 CAD 軟件為基礎(chǔ)的交互式 CAD/CAM— NC 編程集成系統(tǒng)。 、三維刀具半徑補(bǔ)償 ⑴ 若干概念 加工表面上切觸點(diǎn)坐標(biāo)及單位矢量（由圖 118 說(shuō)明） 刀具類型及刀具參數(shù)（由圖 119 說(shuō)明） 刀具中心（由圖 119 說(shuō)明） ⑵ 三維刀具補(bǔ)償原理（由圖 1 12 122 說(shuō)明） 設(shè)刀具與加工表面切觸點(diǎn) P 的坐標(biāo)為 ),( zyx ，加工表面在 P 點(diǎn)的單位法矢向量為),( zyx nnn?n ，對(duì)于環(huán)形刀 1RR? ，其刀心坐標(biāo)為： ???????????????????????101221012210RnzzRRnnnRnyyRRnnnRnxxzyxyyyxxx)