計算機輔助工藝過程設(shè)計及數(shù)控編程

1、設(shè)計工藝工序設(shè)計工時定額工裝設(shè)計分配切削用量工時定額機床刀具選用工序圖繪制6.1 CAPP系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成工藝設(shè)計：工藝設(shè)計：生產(chǎn)準(zhǔn)備工作第一步，是連接設(shè)計與制造的橋梁，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作第一步，是連接設(shè)計與制造的橋梁， 工藝設(shè)計的結(jié)果是完成加工工藝規(guī)程。工藝設(shè)計的結(jié)果是完成加工工藝規(guī)程。工藝規(guī)程：工藝規(guī)程：決定零件加工方法、加工路線，是工裝設(shè)計決定零件加工方法、加工路線，是工裝設(shè)計 制造的主要依據(jù)。制造的主要依據(jù)。CAPPCAPP技術(shù)的發(fā)展：技術(shù)的發(fā)展： 交互式交互式CAPP 派生式派生式CAPP 創(chuàng)成式創(chuàng)成式CAPP 智能型智能型CAPP 面向零件面向零件CAPP 面向產(chǎn)品面向產(chǎn)品C

2、APP 面向企業(yè)面向企業(yè)CAPP PP：加工工藝過程編制（：加工工藝過程編制（Process Planning） 生產(chǎn)過程編制（生產(chǎn)過程編制（ Production Planning）CAPPCAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成 零件信息獲取模塊零件信息獲取模塊 有人機交互、由有人機交互、由CADCAD模型轉(zhuǎn)換等方法。模型轉(zhuǎn)換等方法。工藝決策工藝決策 按預(yù)定的決策邏輯，進行比較、推理和決策加工工藝按預(yù)定的決策邏輯，進行比較、推理和決策加工工藝規(guī)程。規(guī)程。工藝數(shù)據(jù)庫與知識庫工藝數(shù)據(jù)庫與知識庫 包含工藝設(shè)計所要求的工藝數(shù)據(jù)和規(guī)則。包含工藝設(shè)計所要求的工藝數(shù)據(jù)和規(guī)則。 工藝數(shù)據(jù)：加工方法、加工余量、切削

3、用量、刀夾量具等；工藝數(shù)據(jù)：加工方法、加工余量、切削用量、刀夾量具等； 規(guī)則：決策規(guī)則、加工方法選擇、工序工步歸并規(guī)則等、規(guī)則：決策規(guī)則、加工方法選擇、工序工步歸并規(guī)則等、人機交互界面人機交互界面 是用戶的操作環(huán)境。是用戶的操作環(huán)境。工藝文件管理與輸出工藝文件管理與輸出 包括工藝文件格式化顯示和打印輸出等。包括工藝文件格式化顯示和打印輸出等。CAPPCAPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成零件信息描述要求零件信息描述要求： 描述應(yīng)準(zhǔn)確、完整，與實際生產(chǎn)要求相一致，適合計算機處理；描述應(yīng)準(zhǔn)確、完整，與實際生產(chǎn)要求相一致，適合計算機處理； 應(yīng)簡潔易懂，易于理解和掌握，便于輸入操作；應(yīng)簡潔易懂，易于理解和掌

4、握，便于輸入操作； 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要合理，利于提高處理效率，便于信息集成。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要合理，利于提高處理效率，便于信息集成。零件信息描述內(nèi)容：零件信息描述內(nèi)容：零件幾何信息：包括零件幾何形狀、尺寸、以及各幾何元素間的拓?fù)淞慵缀涡畔ⅲ喊慵缀涡螤?、尺寸、以及各幾何元素間的拓?fù)潢P(guān)系。方法：可從零件三維模型進行描述；也可將結(jié)構(gòu)分解，對分解的形關(guān)系。方法：可從零件三維模型進行描述；也可將結(jié)構(gòu)分解，對分解的形體或型面單元分別進行描述。體或型面單元分別進行描述。零件工藝信息：加工精度、表面粗糙度、零件材料、毛坯特征、熱處零件工藝信息：加工精度、表面粗糙度、零件材料、毛坯特征、熱處理等。理等。生產(chǎn)管理信息：加

5、工批量、生產(chǎn)周期等。生產(chǎn)管理信息：加工批量、生產(chǎn)周期等。6.26.2零件信息的描述與輸入零件信息的描述與輸入 CAPP零件信息描述基本方法零件信息描述基本方法1）零件分類編碼描述法）零件分類編碼描述法原理：基于成組技術(shù)原理，制訂或選用一套編碼系統(tǒng)，原理：基于成組技術(shù)原理，制訂或選用一套編碼系統(tǒng)，對零件進行編碼，通過編碼實現(xiàn)對零件幾何信息和工藝信對零件進行編碼，通過編碼實現(xiàn)對零件幾何信息和工藝信息進行描述的目的。息進行描述的目的。特點：簡單易行，但零件描述粗糙，無法對零件形狀、特點：簡單易行，但零件描述粗糙，無法對零件形狀、尺寸、精度進行詳細(xì)描述，沒有足夠信息進行決策。尺寸、精度進行詳細(xì)描述，沒

6、有足夠信息進行決策。應(yīng)用：應(yīng)用：適用于派生式適用于派生式CAPPCAPP系統(tǒng)。系統(tǒng)。目前目前CAPP系統(tǒng)很少單獨系統(tǒng)很少單獨使用該方法。使用該方法。2）形狀特征描述法）形狀特征描述法原理：原理：將零件形狀特征按順序輸入計算機，按設(shè)定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進將零件形狀特征按順序輸入計算機，按設(shè)定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進 行組織，形成供行組織，形成供CAPP調(diào)用的零件信息模型。調(diào)用的零件信息模型。優(yōu)點：優(yōu)點： 零件特征與加工方法相對應(yīng)，便于推導(dǎo)加工工藝；零件特征與加工方法相對應(yīng)，便于推導(dǎo)加工工藝； 零件特征包括尺寸、公差、粗糙度等信息，為工序設(shè)計、尺零件特征包括尺寸、公差、粗糙度等信息，為工序設(shè)計、尺 寸鏈計算、工藝路線

7、的安排提供了方便。寸鏈計算、工藝路線的安排提供了方便。應(yīng)用：應(yīng)用：在眾多在眾多CAPP系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。系統(tǒng)中得到了應(yīng)用?；剞D(zhuǎn)體零件加工回轉(zhuǎn)體零件加工二叉樹結(jié)構(gòu)表示二叉樹結(jié)構(gòu)表示3）語言描述法）語言描述法 用計算機能夠識別的語言對零件形狀和工藝特征進用計算機能夠識別的語言對零件形狀和工藝特征進行描述，需要用戶學(xué)習(xí)掌握所選用語言的詞法和語法，描述過程比較繁行描述，需要用戶學(xué)習(xí)掌握所選用語言的詞法和語法，描述過程比較繁瑣?，崱?）知識表示描述法）知識表示描述法 用人工智能中的知識表示方法來描述零件信息用人工智能中的知識表示方法來描述零件信息，包括人工智能框架表示法、產(chǎn)生式規(guī)則法和謂詞邏輯表示法等。

8、，包括人工智能框架表示法、產(chǎn)生式規(guī)則法和謂詞邏輯表示法等。5）直接將）直接將CAD作業(yè)結(jié)果作為作業(yè)結(jié)果作為CAPP的輸入的輸入 將將CAPP系統(tǒng)與系統(tǒng)與CAD系統(tǒng)直接相連，使系統(tǒng)直接相連，使CAPP操作所需的各種工藝信息直接來源于操作所需的各種工藝信息直接來源于CAD系統(tǒng)，避免繁雜和枯燥的手工信息輸入。系統(tǒng)，避免繁雜和枯燥的手工信息輸入。 在眾多零件信息描述中，適合軸類零件的方法較多，箱體在眾多零件信息描述中，適合軸類零件的方法較多，箱體類等復(fù)雜零件信息描述仍是一個薄弱環(huán)節(jié)。類等復(fù)雜零件信息描述仍是一個薄弱環(huán)節(jié)。6.3CAPP系統(tǒng)的基本原理和方法系統(tǒng)的基本原理和方法1、派生式、派生式CAPP工

9、作原理：工作原理：利用零件相似性檢索現(xiàn)有工藝的一種軟件系統(tǒng)。要求先對利用零件相似性檢索現(xiàn)有工藝的一種軟件系統(tǒng)。要求先對零件編碼，根據(jù)編碼確定所屬零件族，調(diào)用該族零件標(biāo)準(zhǔn)工藝，經(jīng)過編輯零件編碼，根據(jù)編碼確定所屬零件族，調(diào)用該族零件標(biāo)準(zhǔn)工藝，經(jīng)過編輯修改，最終獲得零件工藝規(guī)程。修改，最終獲得零件工藝規(guī)程。派派生生式式CAPP工工作作原原理理零件族特征矩陣庫零件族特征矩陣庫派生式派生式CAPP開發(fā)過程開發(fā)過程 1)根據(jù)產(chǎn)品特點與生產(chǎn)情況，確定編碼系統(tǒng)； 2)進行零件編碼； 3)對零件分類，形成若干零件族，建立零件族特征矩陣庫； 4)對各零件族構(gòu)造“典型零件”； 5)編制“典型零件”標(biāo)準(zhǔn)工藝和相應(yīng)的工

10、序內(nèi)容； 6)建立工藝數(shù)據(jù)庫，存儲常用工藝數(shù)據(jù)和規(guī)范； 7)編制系統(tǒng)程序，實現(xiàn)各功能模塊。派生式派生式CAPP特點特點 1)以成組技術(shù)為基礎(chǔ)，理論上比較成熟； 2)應(yīng)用范圍比較廣泛，有較好的實用性； 3)適用于結(jié)構(gòu)比較簡單的零件，尤其回轉(zhuǎn)類零件； 4)繼承企業(yè)較成熟的傳統(tǒng)工藝，但系統(tǒng)柔性度較差； 5)對于相似性較差的復(fù)雜零件，難以編碼描述。派生式派生式CAPP舉例舉例CAMI派生式派生式CAPP系統(tǒng)工作流程系統(tǒng)工作流程（美國計算機輔助制造公司）2、創(chuàng)成式、創(chuàng)成式CAPP工作原理工作原理 ：根據(jù)零件模型和工藝信息，應(yīng)用決策邏輯，模擬工藝人員決策過程，自動創(chuàng)成加工工藝規(guī)程，完成機床刀具選擇和工藝過

11、程優(yōu)化。創(chuàng)成式創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)工作原理創(chuàng)成式創(chuàng)成式CAPP開發(fā)過程開發(fā)過程 1)確定系統(tǒng)對象范圍，是針對回轉(zhuǎn)體零件還是非回轉(zhuǎn)體零件； 2)確定零件描述方法，是型面單元描述還是體素組合語言描述； 3)確定和建立工藝決策模型，用決策表還是決策樹； 4)建立加工資源數(shù)據(jù)庫，包括機床、夾具、刀具、切削用量等； 5)設(shè)計系統(tǒng)主控模塊、人機接口模塊、工藝文件生成和輸出模塊。創(chuàng)成式創(chuàng)成式CAPP特點特點 1)通過邏輯推理，自動決策生成零件工藝規(guī)程，無需人為干預(yù)； 2)具有較高的柔性，適應(yīng)范圍廣； 3)便于與CAD和CAM系統(tǒng)的集成； 4)系統(tǒng)實現(xiàn)較為困難，目前只能處理特定環(huán)境下的特定零件。SI

12、P系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成：由制造資源模塊、零件特征定義模塊、工藝決策以及主控模塊組成，其中工藝決策模塊是系統(tǒng)核心系統(tǒng)核心，零件信息是決策對象，制造資源信息是決策約束決策約束。創(chuàng)成式創(chuàng)成式CAPP舉例舉例（上海交大（上海交大SIP系統(tǒng)）系統(tǒng)）制造資源的構(gòu)成制造資源的構(gòu)成車間層資源車間層資源 包括粗加工、精加工、熱處理、裝配等生產(chǎn)車間。包括粗加工、精加工、熱處理、裝配等生產(chǎn)車間。設(shè)備層資源設(shè)備層資源 包括不同的機床和工藝裝備。包括不同的機床和工藝裝備。 知識層資源知識層資源 包括決策規(guī)則、切削參數(shù)、加工余量和工時定額等工藝數(shù)據(jù)包括決策規(guī)則、切削參數(shù)、加工余量和工時定額等工藝數(shù)據(jù)。工藝決策知識的表

13、示工藝決策知識的表示決策表決策表決策樹決策樹3、綜合式、綜合式CAPP原理：原理：綜合派生式綜合派生式CAPP采取派生與創(chuàng)成相結(jié)合的方法生成工藝規(guī)程采取派生與創(chuàng)成相結(jié)合的方法生成工藝規(guī)程，即工藝設(shè)計采用派生法，工序設(shè)計則采用創(chuàng)成決策方法產(chǎn)生。，即工藝設(shè)計采用派生法，工序設(shè)計則采用創(chuàng)成決策方法產(chǎn)生。特點：特點：綜合派生式與創(chuàng)成式綜合派生式與創(chuàng)成式CAPP兩者優(yōu)點，具有系統(tǒng)簡潔、快捷兩者優(yōu)點，具有系統(tǒng)簡潔、快捷、靈活、實用性強的特點。、靈活、實用性強的特點。7.4 CAPP專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)：是一種求解問題的智能軟件系統(tǒng)，它把人類專家的經(jīng)驗和是一種求解問題的智能軟件系統(tǒng)，它把人類專家

14、的經(jīng)驗和知識表示成計算機能夠接受和處理的符號形式，采用專家的推理和控制知識表示成計算機能夠接受和處理的符號形式，采用專家的推理和控制策略，處理和解決只有專家才能解決的問題策略，處理和解決只有專家才能解決的問題。 通常軟件系統(tǒng)通常軟件系統(tǒng) 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 算法算法 專專 家家 系系 統(tǒng)統(tǒng) 知識知識 推理推理專家系統(tǒng)組成：專家系統(tǒng)組成：l 知識庫知識庫 專家系統(tǒng)核心，包含專家系統(tǒng)核心，包含常識性常識性知識和啟發(fā)性知識。知識和啟發(fā)性知識。 啟發(fā)性知識是專家系統(tǒng)邏輯推理的主要知識源。啟發(fā)性知識是專家系統(tǒng)邏輯推理的主要知識源。數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫 用于存儲用戶輸入的原始數(shù)據(jù)（事實）和推理過程的動態(tài)數(shù)據(jù)用于存儲用戶輸入

15、的原始數(shù)據(jù)（事實）和推理過程的動態(tài)數(shù)據(jù)。推理機推理機 是一種具有推理能力的計算機軟件程序，用來控制和協(xié)調(diào)整個是一種具有推理能力的計算機軟件程序，用來控制和協(xié)調(diào)整個 系統(tǒng)運行的軟件模塊。系統(tǒng)運行的軟件模塊。解釋模塊解釋模塊 對專家系統(tǒng)推理結(jié)果作出必要解釋，使用戶了解專家系統(tǒng)對專家系統(tǒng)推理結(jié)果作出必要解釋，使用戶了解專家系統(tǒng) 推理過程，接受所推理的結(jié)果。推理過程，接受所推理的結(jié)果。知識獲取模塊知識獲取模塊 將人類專家的專門知識提取出來，經(jīng)整理轉(zhuǎn)化為計算機將人類專家的專門知識提取出來，經(jīng)整理轉(zhuǎn)化為計算機 內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式，是知識庫建立和維護的工具和手段。內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式，是知識庫建立和維護的工具和手

16、段。用戶接口模塊用戶接口模塊 將專家和用戶輸入的信息轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)可以接受的形式，將專家和用戶輸入的信息轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)可以接受的形式， 同時把系統(tǒng)的推理結(jié)論轉(zhuǎn)換為人類易于理解的形式。同時把系統(tǒng)的推理結(jié)論轉(zhuǎn)換為人類易于理解的形式。專家系統(tǒng)組成專家系統(tǒng)組成專家系統(tǒng)特點專家系統(tǒng)特點啟發(fā)性啟發(fā)性 能使用判別性知識以及已確定的理論 知識進行推理；透明性透明性 能解釋其推理過程；靈活性靈活性 能把新知識不斷加入已有知識庫，使其 逐步完善和精練。專家系統(tǒng)的知識表示專家系統(tǒng)的知識表示 產(chǎn)生式規(guī)則法、語義網(wǎng)絡(luò)法和框架表示法是目前較產(chǎn)生式規(guī)則法、語義網(wǎng)絡(luò)法和框架表示法是目前較為流行的知識表示方法。為流行的知識表示方法。產(chǎn)

17、生式規(guī)則法產(chǎn)生式規(guī)則法 是最常用的知識表示方法，其一般形式為：是最常用的知識表示方法，其一般形式為： IF AND/ORAND/ORAND/OR THEN 或或， 或或,或或例：例： IF AND AND THEN 優(yōu)點：優(yōu)點： 產(chǎn)生式規(guī)則結(jié)構(gòu)接近人類專家思考問題方式；產(chǎn)生式規(guī)則結(jié)構(gòu)接近人類專家思考問題方式； 各條規(guī)則相互獨立，易于查詢、修改和擴充；各條規(guī)則相互獨立，易于查詢、修改和擴充； 容易添加解釋功能，以便觀察系統(tǒng)如何進行推理；容易添加解釋功能，以便觀察系統(tǒng)如何進行推理； 具有描述不確定知識的能力。具有描述不確定知識的能力。1）正向推理）正向推理 從已知事實出發(fā)，按照給定控制策略，利用生

18、產(chǎn)式規(guī)則從已知事實出發(fā)，按照給定控制策略，利用生產(chǎn)式規(guī)則 最終推斷出結(jié)論。在最終推斷出結(jié)論。在CAPP系統(tǒng)中，由毛坯一步步推導(dǎo)出最終零件的整系統(tǒng)中，由毛坯一步步推導(dǎo)出最終零件的整 個加工工藝過程。個加工工藝過程。正向推理機應(yīng)具有的功能：正向推理機應(yīng)具有的功能： 能夠根據(jù)已知的事實，知道運用知識庫中哪些知識；能夠根據(jù)已知的事實，知道運用知識庫中哪些知識； 能將推理后得到的結(jié)論存入數(shù)據(jù)庫，并記錄整個推理過程；能將推理后得到的結(jié)論存入數(shù)據(jù)庫，并記錄整個推理過程； 能夠判斷何時結(jié)束系統(tǒng)推理；能夠判斷何時結(jié)束系統(tǒng)推理；必要時向用戶提問，要求用戶補充輸入所需的推理條件。必要時向用戶提問，要求用戶補充輸入所

19、需的推理條件。專家系統(tǒng)推理方式專家系統(tǒng)推理方式正向推理不足正向推理不足盲目推理，求解了許多與目標(biāo)解無關(guān)的子目標(biāo)；盲目推理，求解了許多與目標(biāo)解無關(guān)的子目標(biāo)；2）反向推理）反向推理 先提出假設(shè)，然后反向?qū)ふ抑С旨僭O(shè)的證據(jù)。在先提出假設(shè)，然后反向?qū)ふ抑С旨僭O(shè)的證據(jù)。在CAPP系統(tǒng)中，由最終零件通過逐步加上加工余量，使之最終成為毛坯的推理系統(tǒng)中，由最終零件通過逐步加上加工余量，使之最終成為毛坯的推理過程。過程。反向推理機應(yīng)具有的功能：反向推理機應(yīng)具有的功能： 能夠提出假設(shè)，并運用知識庫中的知識判斷假設(shè)的真假；能夠提出假設(shè)，并運用知識庫中的知識判斷假設(shè)的真假； 若為真，則記錄使用了哪些知識（以備解釋之用

20、）；若為真，則記錄使用了哪些知識（以備解釋之用）； 若為假，則系統(tǒng)應(yīng)重新提出新的假設(shè)，再進行判斷；若為假，則系統(tǒng)應(yīng)重新提出新的假設(shè)，再進行判斷； 能夠判斷何時結(jié)束推理；能夠判斷何時結(jié)束推理； 必要時能夠向用戶提出補充條件要求。必要時能夠向用戶提出補充條件要求。反向推理不足反向推理不足盲目選擇目標(biāo)，求解了許多假設(shè)的子目標(biāo)。盲目選擇目標(biāo)，求解了許多假設(shè)的子目標(biāo)。 3）雙向推理）雙向推理： 綜合利用正向推理和反向推理優(yōu)點，克服其綜合利用正向推理和反向推理優(yōu)點，克服其不足。不足。 先根據(jù)事實庫中一些原始數(shù)據(jù)，利用正向推理幫助人們先根據(jù)事實庫中一些原始數(shù)據(jù)，利用正向推理幫助人們選擇假設(shè)，再利用反向推理進

21、一步證明這些假設(shè)是否成立選擇假設(shè)，再利用反向推理進一步證明這些假設(shè)是否成立，如此反復(fù)，直至最后得出結(jié)論。，如此反復(fù)，直至最后得出結(jié)論。專家系統(tǒng)開發(fā)語言：專家系統(tǒng)開發(fā)語言：Lisp、Prolog等智能型程序設(shè)計語言，等智能型程序設(shè)計語言， 需逐個模塊開發(fā)，開發(fā)效率很低。需逐個模塊開發(fā)，開發(fā)效率很低。 專家系統(tǒng)開發(fā)工具專家系統(tǒng)開發(fā)工具: 有骨架型、通用型、輔助型等。有骨架型、通用型、輔助型等。 EMYCIN為最早、最常用專家系統(tǒng)開發(fā)典型工具，它是將為最早、最常用專家系統(tǒng)開發(fā)典型工具，它是將MYCIN專家系統(tǒng)中有關(guān)傳染病診斷知識和內(nèi)容移走，剩下專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)中有關(guān)傳染病診斷知識和內(nèi)容移走，剩下專家

22、系統(tǒng)“骨架骨架”（Shell），包含不可缺少的推理機、知識獲取、解釋和控制功能模塊），包含不可缺少的推理機、知識獲取、解釋和控制功能模塊，被稱之為基本，被稱之為基本(Essential) 的的MYCIN ，即，即EMYCIN。 這樣開發(fā)者僅需完成相關(guān)應(yīng)用知識庫的建立，便完成專家系統(tǒng)的開這樣開發(fā)者僅需完成相關(guān)應(yīng)用知識庫的建立，便完成專家系統(tǒng)的開發(fā)，大大縮短專家系統(tǒng)開發(fā)周期。發(fā)，大大縮短專家系統(tǒng)開發(fā)周期。第七章 數(shù)控加工編程7.1 數(shù)控編程方法7.2 數(shù)控編程中的刀位計算7.3數(shù)控編程中的工藝策略7.4 后置處理及DNC7.1 數(shù)控編程方法及其發(fā)展 1、手工編程2、數(shù)控語言自動編程3、CAD/CA

23、M系統(tǒng)自動編程工藝分析數(shù)值計算NC程序編制輸入NC程序首件試切修改零件圖零件圖手工編程特點：手工編程特點： 不需輔助工具，效率低、出錯率高，難以對復(fù)雜零件編程。 1、手工編程2、數(shù)控語言自動編程輸入編譯數(shù)值處理刀位文件CLDATA后置處理機床加工穿孔紙帶磁盤RS232C零件圖樣數(shù)控語言零件源程序程序員計算機原理原理：應(yīng)用專用數(shù)控語言編制零件源程序，經(jīng)編譯生成刀具運動軌跡，和中性刀位文件(CLData File)，經(jīng)后置處理生成相應(yīng)機床數(shù)控加工程序。特點：特點：比手工編程效率高，解決復(fù)雜曲面編程問題。但專用詞匯及語句格式繁多，仍存在編程效率與機床加工速度間的矛盾。數(shù)控語言的產(chǎn)生與發(fā)展 1953年

24、MIT開始研究數(shù)控自動編程； 1955年公布APT自動編程系統(tǒng)； 之后的近40年不斷推出新版本，如APTII、APTIII、APTIV、APTAC、APTSS等； 德國EXAPT、法國IFAPT； 日本FAPT； 我國在上世紀(jì)70年代推出SKC、ZCX車銑編程系統(tǒng)。數(shù)控語言數(shù)控語言APTAPT簡介簡介APT數(shù)控語言格式：數(shù)控語言格式： 命令/參數(shù) 例：GODLTA/20,20,-5 增量走刀數(shù)控語言常用語句：數(shù)控語言常用語句： 初始語句初始語句： 例：PARNO 幾何定義語句幾何定義語句：例 POINT、LINE、CIRCLE、PLANE等 刀具定義語句刀具定義語句：例 CUTTER 刀具運動

25、語句刀具運動語句：例 GOLFT、GORGT、GOFWD等 切削用量語句切削用量語句：例 FEDRAT、SPEED等 容許誤差語句容許誤差語句：例OUTTOL、INTOL 后置處理語句后置處理語句：例 MACHINE、SPINDL、COOLNT、END等加工圖示零件加工圖示零件APTAPT源程序：源程序： PARTNO/TEMPLATE PARTNO/TEMPLATE ；初始語句，；初始語句，TEMPLATETEMPLATE為程序名稱為程序名稱 MACHINE/FANUC,6MMACHINE/FANUC,6M；后置處理程序的調(diào)用；后置處理程序的調(diào)用 CLPRNT CLPRNT ；打印刀具軌跡數(shù)

26、據(jù)；打印刀具軌跡數(shù)據(jù) OUTTOL/0.002 OUTTOL/0.002 ；外輪廓逼近容差；外輪廓逼近容差 INTOL/0.002 INTOL/0.002 ；內(nèi)輪廓逼近容差；內(nèi)輪廓逼近容差 CUTTER/10 CUTTER/10 ；平頭立銑刀，直徑；平頭立銑刀，直徑=10mm=10mm L1=LINE/20,20,20,70 L1=LINE/20,20,20,70 ；定義直線；定義直線L1 L1 幾何定義幾何定義 L2=LINE/(POINT/20,70)ATANGL,75,L1 L2=LINE/(POINT/20,70)ATANGL,75,L1 ；定義直線；定義直線L2L2 L4=LINE/

27、20,20,46,20 L4=LINE/20,20,46,20 ；定義直線；定義直線L4L4 L3=LINE/(POINT/46,20),ATANGL,45,L4 L3=LINE/(POINT/46,20),ATANGL,45,L4 ；定義直線；定義直線L3L3 C1=CIRCLE/YSMALL,L2,YLARGE,L3,RADIUS,10 C1=CIRCLE/YSMALL,L2,YLARGE,L3,RADIUS,10 ；定義圓?。欢x圓弧C1C1 XYPL=PLANE/0,0,1,0 XYPL=PLANE/0,0,1,0 ；定義平面；定義平面XYPLXYPL SETPT=POINT/-10,

28、-10,10 SETPT=POINT/-10,-10,10 FROM/SETPT FROM/SETPT ；指定起刀點；指定起刀點 運動軌跡定義運動軌跡定義 FEDRAT/2400 FEDRAT/2400 ；快速進給；快速進給 GODLTA/20,20,-5 GODLTA/20,20,-5 ；增量走刀；增量走刀 SPINDL/ON SPINDL/ON ；主軸啟動；主軸啟動 COOLNT/ON COOLNT/ON ；冷卻液開；冷卻液開 FEDRAT/100 FEDRAT/100 ；指定切削速度；指定切削速度 GO/TO,L1,TO,XYPL,TO,L4 GO/TO,L1,TO,XYPL,TO,L4

29、 ；初始運動指定；初始運動指定 TLLFT,GOLFT/L1,PAST L2 TLLFT,GOLFT/L1,PAST L2 ；沿直線；沿直線L1L1左邊切削直至超過直線左邊切削直至超過直線L2L2 GORGT/L2,TANTO,C1 GORGT/L2,TANTO,C1 ；右轉(zhuǎn)切削；右轉(zhuǎn)切削L2L2直至切于圓直至切于圓C1C1 GOFWD/C1,PAST,L3 GOFWD/C1,PAST,L3 ；沿圓；沿圓C1C1切削直至超過切削直至超過L3L3 GOFWD/L3,PAST,L4 GOFWD/L3,PAST,L4 ；沿直線；沿直線L3L3切削直至超過切削直至超過L4L4 GORGT/L4,PAS

30、T,L1 GORGT/L4,PAST,L1 ；右轉(zhuǎn)切削；右轉(zhuǎn)切削L4L4直至超過直至超過L1L1 GODLTA/0,0,10 GODLTA/0,0,10 ；增量走刀；增量走刀 SPINDL/OFF SPINDL/OFF ；主軸停止；主軸停止 FEDRAT/2400 FEDRAT/2400 ；快速進給；快速進給 GOTO/SETPT GOTO/SETPT ；返回起刀點；返回起刀點 END END ；機床停止；機床停止 FINI FINI ；零件源程序結(jié)束；零件源程序結(jié)束3、CAD/CAM系統(tǒng)自動編程CAD/CAM系統(tǒng)數(shù)控編程原理CAD造型加工工藝分析加工面選擇工藝參數(shù)確定刀軌文件生成刀位驗證編輯

31、修改后置處理加工仿真機床加工加工參數(shù)庫刀具庫材料庫手工編程數(shù)控語言自動編程CAD/CAM系統(tǒng)自動編程無須軟件工具效率低，出錯率高需記憶數(shù)控代碼難以完成復(fù)雜型面編程能從事復(fù)雜型面編程不需記憶具體數(shù)控代碼編程量大沒有圖形支持用戶不需編源程序有圖形支持便于實現(xiàn)系統(tǒng)集成幾種數(shù)控編程方法的比較幾種數(shù)控編程方法的比較7.2 數(shù)控編程中的刀位計算1 1、非圓曲線刀位點計算、非圓曲線刀位點計算2 2、球頭銑刀行距的確定、球頭銑刀行距的確定3 3、平面型腔加工刀位點的計算、平面型腔加工刀位點的計算4 4、轉(zhuǎn)角過渡處理、轉(zhuǎn)角過渡處理5 5、曲面加工中的刀位計算、曲面加工中的刀位計算6 6、刀具干涉檢驗、刀具干涉檢

32、驗1 1、非圓曲線刀位點計算、非圓曲線刀位點計算直線段逼近直線段逼近各直線逼近方法比較各直線逼近方法比較等間距法等弦長法等誤差法計算簡單，合理間距選取是關(guān)鍵以最小曲率半徑處加工精度確定弦長分割線段多，求解最小曲率半徑是關(guān)鍵計算過程復(fù)雜，分割的程序段少雙圓弧段逼近雙圓弧段逼近直線元素 內(nèi)切雙圓弧 外切雙圓弧 P1,p2,p3,p4 P1,p4在p2p3 P1,p4在p2p3 接近一直線 連線同側(cè) 連線兩側(cè) (- 0.05)2 2、球頭銑刀行距的確定、球頭銑刀行距的確定）刀H2(2rHs平面平面曲面曲面殘留高度殘留高度H 90) 延長兩軌跡延長兩軌跡B B1 1D D、DBDB2 2構(gòu)成構(gòu)成形成形

33、成尖角尖角c)方角過度：方角過度：（夾角（夾角 90) 在兩附加軌跡段之間插入過在兩附加軌跡段之間插入過渡直線渡直線D D1 1D D2 2，使，使B B1 1D D1 1=B=B2 2D D2 2=BB=BB1 1 d)三角過度：三角過度：應(yīng)用較少應(yīng)用較少。5 5、曲面加工中的刀位計算、曲面加工中的刀位計算),(vuPP 2121vvvuuu參數(shù)曲面參數(shù)域等參數(shù)曲線法：等參數(shù)曲線法： 刀具沿參數(shù)曲面刀具沿參數(shù)曲面 向或向或 向等參數(shù)線進向等參數(shù)線進行切削加工，計算速行切削加工，計算速度快。度快。uuv任意切片法：任意切片法： 刀具沿參數(shù)曲面與刀具沿參數(shù)曲面與一組平行平面截交線一組平行平面截交

34、線 進行切削加工，這種進行切削加工，這種方法刀位計算消耗時方法刀位計算消耗時間較長。間較長。等高線法等高線法： 刀具由高到低沿參刀具由高到低沿參數(shù)曲面與一組水平平數(shù)曲面與一組水平平面截交線進行切削加面截交線進行切削加工，這種方法刀位計工，這種方法刀位計算時間最長。算時間最長。7.3 數(shù)控編程中的工藝策略1 1、粗精加工的工藝選擇、粗精加工的工藝選擇2 2、刀具的切入和切出引導(dǎo)、刀具的切入和切出引導(dǎo)3 3、加工路線的確定及優(yōu)化、加工路線的確定及優(yōu)化刀具的選用刀具的選用 粗加工粗加工：是切除絕大部分多余材料，切削用量較大，是切除絕大部分多余材料，切削用量較大，刀具負(fù)荷重，一般選用平底銑刀，刀具的直

35、徑盡可能刀具負(fù)荷重，一般選用平底銑刀，刀具的直徑盡可能選大。選大。 精加工：精加工：是保證加工面精度要求，切削用量較小，刀是保證加工面精度要求，切削用量較小，刀具負(fù)荷輕，根據(jù)加工表面形狀可選擇平底刀、球頭刀具負(fù)荷輕，根據(jù)加工表面形狀可選擇平底刀、球頭刀或圓角銑刀。應(yīng)優(yōu)先選用平底刀，應(yīng)盡量選擇圓角銑或圓角銑刀。應(yīng)優(yōu)先選用平底刀，應(yīng)盡量選擇圓角銑刀，而少用球頭刀。刀，而少用球頭刀。 在刀具直徑選擇上：在刀具直徑選擇上：先用大直徑刀具完成大部分的先用大直徑刀具完成大部分的曲面加工，再用小直徑刀具進行清角或局部加工。曲面加工，再用小直徑刀具進行清角或局部加工。1 1、粗精加工的工藝選擇、粗精加工的工藝

36、選擇加工路徑的選擇加工路徑的選擇粗加工：加工路徑一般選擇單向切削，可保證切削過程粗加工：加工路徑一般選擇單向切削，可保證切削過程 穩(wěn)定，可避免順逆銑工作狀態(tài)的變化。穩(wěn)定，可避免順逆銑工作狀態(tài)的變化。精加工：切削力較小，對順逆銑反映不敏感，加工路徑精加工：切削力較小，對順逆銑反映不敏感，加工路徑 可采用雙向切削，以減少空行程，提高切削效率可采用雙向切削，以減少空行程，提高切削效率。進刀方式的選擇進刀方式的選擇 粗加工：主要考慮刀粗加工：主要考慮刀具切削刃強度；具切削刃強度； 精加工：主要考慮被精加工：主要考慮被加工表面質(zhì)量。加工表面質(zhì)量。 銑刀端面刃切削能銑刀端面刃切削能力差，對于型腔加工力差，

37、對于型腔加工可采用斜角切入?？刹捎眯苯乔腥搿４旨庸ひ话悴捎么旨庸ひ话悴捎梅謱忧邢鞣謱忧邢?2 2、刀具的切入和切出引導(dǎo)、刀具的切入和切出引導(dǎo)二維圓弧切入二維圓弧切入/切出引導(dǎo)切出引導(dǎo)二維圓弧切入二維圓弧切入/切出引導(dǎo)應(yīng)用實例切出引導(dǎo)應(yīng)用實例二維垂直切入二維垂直切入/切出切出引導(dǎo)應(yīng)用實例引導(dǎo)應(yīng)用實例二維平行切入二維平行切入/切出切出引導(dǎo)應(yīng)用實例引導(dǎo)應(yīng)用實例潛入式 水平式 法向式 切向式三維切削刀具切入切出引導(dǎo)三維切削刀具切入切出引導(dǎo)3 3、加工路線的確定及優(yōu)化、加工路線的確定及優(yōu)化加工路線確定原則加工路線確定原則：獲得良好的加工精度和獲得良好的加工精度和表面質(zhì)量表面質(zhì)量走刀路線短空程少走刀路線短

38、空程少數(shù)據(jù)計算工作量小數(shù)據(jù)計算工作量小a)沿直紋母線走刀好b)沿橫截面線走刀不好加工路線確定實例 a)行切法 b)環(huán)切法 c)綜合法 計算簡單 表面質(zhì)量好 兩者綜合型腔加工路線確定型腔加工路線確定 a)水平走刀 b)沿最長路徑角度走刀 好 不好走刀角度的選擇走刀角度的選擇孔加工相鄰距離最近優(yōu)化法孔加工相鄰距離最近優(yōu)化法孔加工例圖孔加工例圖通常加工序列通常加工序列優(yōu)化加工序列優(yōu)化加工序列可節(jié)省近一半定位時間可節(jié)省近一半定位時間孔加工配對優(yōu)化法孔加工配對優(yōu)化法使用不同刀具時的優(yōu)化使用不同刀具時的優(yōu)化不好 好7.4 后置處理及DNC后置處理：后置處理：刀位計算后，刀位計算后，CAMCAM系統(tǒng)將生成一個刀位文件系統(tǒng)將生成一個刀位文件, ,該文件不該文件不能直接送給數(shù)控機床使用，尚需其轉(zhuǎn)換為機床控制代碼。能直接送給數(shù)控機床使用，尚需其轉(zhuǎn)換為機床控制代碼。10 TOOL PATH/P2, TOOL, T2TOOL