自动数控编程

一、概述 数控加工程序的编制是数控加工技术的重要方面,程序编制水平直接影响到零件加工的质量和效率。因此,高质量、高效率的编程方法,一直是数控技术研究的重要课题之一,目前国内外研究开发了大量的数控自动编程软件。

数控自动编程系统主要由硬件和软件组成。硬件主要由计算机、穿孔机、绘图机、磁盘或磁带等外部设备组成；软件主要包括编程语言和程序系统(编译系统)。

编程浯言是一套规定的基本符号、字母、数字和用它们描述零件加工的语法、词法规则。这些符号和规则接近于车间日常用浯,用来描述被加工零件的几何形状、几何元素间的相互关系、刀具运动轨迹以及一些必要的工艺参数等。编程语言易读、易懂、易于修改。

自动编程的方法是由编程人员根据零件图的要求,进行工艺分析,用编程语言在计算机上编写零件加工的源程序,将该源程序送入计算机,经过计算处理后,计算机便自动地输出零件数控加工程序单,绘出零件加工刀具运动中心轨迹,制作穿孔纸带。自动编程的过程框图如图2-25所示。

为了处理源程序,必须有一套预先存放在计算机内的零件源程序处理的程序,即所谓“编译程序”。该程序将零件的源程序翻译成计算机能够接受的机器语言,并进行主信息处理和后置处理。其中,主信息处理完成数值计算、刀具中心轨迹计算,并制定辅助功能等工作。后置处理则针对不同的数控机床的数控系统,将主信息处理后的数据转换成该数控系统规定的数控加工程序。

二、数控自动编程语言APT自20世纪50年代美国最早研制成APT(Automatically Programmed Tools)系统以来,现在许多工业发达国家也已研制了很多的数控自动编程系统。如:美国的ADAPT、AUTOSPOT；英国的2C、2CL、2PC；德国的EXAPT—1(点位)、EXAPT—2(车削)、EXAFF—3(铣削)；法国的IFAPT—P(点位)、IFAPT—C(轮廓)、IFAPT—CP(点位、轮廓)；日本的FAPT、HAPT等。 我国自20世纪60年代中期开始了数控自动编程方面的研究,已开发出ZCX—1、ZCX—2、SKC等多种类型的实用自动编程系统。 在各种自动编程系统中,APT系统是最具代表性的系统之一,以下概略介绍APT系统。 APT语言使用类似英语语言来描述,非常接近人们常用语言的形式,便于记忆、编写,用APT语言编写的零件源程序由APT处理系统能识别的语句和数据组成。(一)APT语言的主要语句1．刀具形状语句如:CUTTER／1,0.25表示直径为1英寸,顶端为平端,角部半径为0．25英寸的刀具。

2．几何定义语句几何定义语句用来说明零件轮廓的几何形状、进刀点位置和进刀方向等。它是下面描述走刀路线的基础,一般的表达形式为(几何元素标识符)=(几何元素类型字)／(几何元素定义方式)等号左边是用户为各个几何元素所起的名字,便于以后引用。等号右边是APT的专用字和给定的几何定义形式及参数。APT语言提供的几何定义的类型有:点(POINT)定义、直线(LINE)定义、圆弧(CIRCLE)定义、平面(PLANE)定义、圆柱面(CYLNDR)定义、一般二次曲线(GCONIC)定义、球面(SPHERE)定义等10余种几何定义类型,每种类型的几何元素又有多种定义形式。如:P1二POINT／2,3,0表示为x=2、y=3、z=0的三维坐标点"P1”。如:L2二LINE／P1,ATANGL,30表示通过点P1、与x轴成30度角的直线。如:C3=CIRCLE／CENTER,P1,RADIUS,3．5表示圆弧中心为P1、半径为3．5英寸的圆。

3．允差语句如:OUTTOL/.001表示工件轮廓外侧误差允许值为0．001英寸。

4．刀具运动语句刀具运动语句用来描述刀具的运动轨迹。为明确指定刀具相对工件的关系,APT系统定义了三个控制面(见图2-26):(1)零件面(Part Surface) 简称PS,指刀具底面所形成的曲面；(2)驱动面(Drive Surface) 简称DS,用来引导刀具运动,控制刀具侧面的曲面；(3)检查面(Check Surface) 简称C5,用来确定每次走刀的刀具终止的位置的曲面。

为保持刀具连续切削,必须使上一段程序所给定的检查面,成为下一段程序的驱动面。分清上述三种表面的不同涵义,就可正确理解刀具轴线和控制面的相对关系。如图2-27所示,其刀具位置的解释为:TO(走到),指刀具走到检查面并与其相切；ON(走上),指刀具中心走上检查面；PAST(走过),指刀具走过检查面并与其相切；TLLFT(左偏),指刀具在驱动面左侧；TLRGT(右偏),指刀具在驱动面右侧；TLON(中立),指刀具中心在驱动面上。APT语言的刀具运动语句可分为点位编程语句和轮廓编程语句。

点位编程语句有起始语句(FROM)、绝对语句(GOTO)、增量运动语句(GODLTA)等。轮廓编程语句有FROM、GOTO、GODLTA、GO、OFFSET、GOLFT、GORGT、GOFWD、GOBACK等。 如:TLRGT,GORGT／L3表示刀具在曲面的右侧沿直线L3向右侧移动。如:GOFWD／C1 表示刀具沿圆弧C1前进。5．机械操作功能如:CDOLNT／ON表示接通冷却液。如:FEDRAT／50表示进给速度为50英寸／min。如:SPINDL/2400表示主轴转速为2400r／Min。 此外,还有其他指令和语句等,如宏指令和循环指令,计算功能语句,输入、输出、说明语句等。

APT处理程序分成几个阶段,首先将源代码转换成ApT的内部代码,然后进行数学处理,根据走刀路线计算出刀位点的坐标,形成刀位文件。源程序及各个中间处理阶段的结果均可打印输出,以便检查和跟踪错误。最后进行后置处理,即将通用的刀位文件根据用户指定的机床型号,转换成该数控系统所能接受的数控加工程序和制作成穿孔纸带(二)APT语言编程示例

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