数控机床自动编程的方法毕业论文.doc

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1、数控机床自动编程的方法目 录第一章 概 述1.1 自动编程的基本原理4 1.2 自动变成的主要特征41.3 自动变成的分类5第二章 CAD/CAM集成数据变成系统简介 2.1 系统的功能与使用方法8 2.2 分析加工零件9 2.3 对待加工表面及其约束面进行几何造型9 2.4 确定工艺步骤并选择合适的刀具9 2.5 刀具轨迹生成及刀具轨迹编辑10 2.6 刀具轨迹验证10 2.7 后置处理10第三章 MasterCAM自动编程软件简介 3.1 MasterCAM系统软件简介10 3.2 图形交互自动编程的基本步骤12 3.3 MasterCAM的数据传输23第四章 自动编程的现状和发展 4.1

2、 数控语言自动编程14 4.2 自动编程的发展趋向结束语参考文献致谢第一章 概 述使用计算机（或编程机）进行数控机床程序编制工作，即由计算机（或编程机）自动的进行数值计算并编写零件加工程序单，自动的打印输出加工程序但单，并将程序记录到穿孔纸带或其他的数控介质上。数控机床程序编制工作的大部分或全部由计算机（或编程机）完成的过程，即为自动程序编程。1.1 自动编程的基本原理自动编程是通过数控自动程序编制系统实现的。自动编程系统（图1-1）有硬件和软件两部分。硬件主要有计算机、绘图机、打印机、穿孔机及其他一些外围设备；软件即计算机编程系统，又称编译软件。自动编程的工作过程如图2-2所示。1.1.1准

3、备原始数据 自动编程系统不会自动地编制出完美的数控程序。首先，人们必须给计算机输入必要的原始数据，这些是数据描述了被加工零件的所有信息，包括零件的几何形状，尺寸和几何要素之间的相互关系，以及刀具运动轨迹和工艺参数等。原始数据的表现形式随着自动编程技术的发展越来越多样化，它可以是用数控语言编写的零件源程序，也可以是图形信息，还可以是操作者发出的指令声音等。这些原始数据是由人工准备的，当然他比直接编制数控程序要简单、方便的多。1.1.2 翻译、输入 原始数据一以某种方式输入计算机后，计算机并不能立即识别和处理，必须通过一套预先存放在计算机中的变成系统 软件，将它翻译成计算机能够识别和处理的形式，故

4、又称编译软件。计算机编程系统品种繁多，原始数据的输入方式不同，编程系统也不一样，即使是同一种输入，也有很多种不同的编程系统。1.1.3 数学处理 这部分主要是根据已经翻译的原始数据计算出刀具相对工件的运动轨迹。编译和计算合称为前置处理。1.1.4 后置处理 编程系统将前置处理的结果处理结果处理成具体的数控机床所需要的输入信息，即形成零件加工的数控程序。1.1.5 信息的输出 将后置处理得到的程序信息输入装置，就能制成控制介质，用于数控机床的输入，也可以利用计算机和数控机床的通讯接口，直接把程序信息输入数控机床，控制数控机床的加工，或边输入、边加工；还可利用打印机打印输出制成程序单。1.2 自动

5、编程的主要特点与手工编程相比，自动编程速度快，质量好，这是因为自动编程具有以下主要特点。1.2.1数学处理能力强 对轮廓形状不是有简单的直线、圆弧组成的复杂零件，特别是空间曲面零件，以及几何要素虽不复杂、但程序量很大的零件，计算则相当繁琐，采用手工程序编制是难以完成的。例如，对一般二次曲线轮廓形，手工编程必须采用直线或圆弧逼近的方法，算出各节点的坐标值，其中列算式、解方程，虽说能借助计算机计算，但工作量之大是难以想象的。而自动编程借助于系统软件强大的数学处理能力，人们只需给计算机输入该二次曲线的描述语句，计算机就能自动计算出加工该曲线的刀具轨迹，快速而准确。功能较强的自动编程系统还能处理手工编

6、程难以胜任的二次曲面和特种曲面。1.2.2 能快速、自动生成数控程序 对非圆曲面的轮廓加工，手动编程即使解决了节点坐标的计算，也往往因节点过多、程序段很大而使编程工作又慢又容易出错。自动编程的一大优点之一，就是在完成计算刀具运动轨迹之后，后置处理程序能在极短的时间内自动生成数控程序，且该数控程序不会出现语法错误。当然自动生成的速度还取决于计算机硬件的档次，档次越高，速度越快。1.2.3后置处理程序灵活多变 同一个零件在不同的数控机床上加工，由于数控系统的指令形式不相同，机床的辅助功能也不一样，伺服系统的特性也有差别。因此，数控程序也是不一样。但在前置处理过程中，大量的数学处理，轨迹计算却是一致

7、的。也就是说，前置处理可以通用化，只是稍微改变一下后置处理程序，就能自动生成适用于不同数控机床的数控程序来，后置处理相比前置处理工作量要小得多，但灵活多变，适应不同的数控机床。1.2.4程序自检、纠错能力强 复杂零件的数控加工程序往往很长，要一次变成成功，不出一点错误是不现实的。手工编程时，可能书写笔误，可能算式有问题，也可能程序格式出错，靠人工检查一个个错误是困难的，费时又费力。采用自动编程，程序有错主要是原始数据不正确而导致刀具运动轨迹有误，或刀具与工件干涉，或刀具与机床相撞等。自动编程能够借助于计算机在屏幕上对数控程序进行动态模拟，连续逼真地显示刀具加工轨迹和零件加工轮廓，发现问题及时修

8、改，快速又方便。现在，往往在前置处理阶段，计算出刀具运动轨迹以后立即进行模拟检查，确定无误以后在进入后置处理阶段，计算出刀具运动轨迹以后立即进行动态模拟检查，确定无误以后再进入后置处理，从而编写出正确的数控程序来。1.2.5便于实现与数控系统的通讯 自动编程生成的数控一般制成控制介质输入数控系统，控制数控机床进行加工。如果数控程序很长，而数控系统的容量有限，不注意一次容纳整个数控程序，必须对数控程序进行分段处理，分批输入比较麻烦。自动编程系统通讯可以把自动生成的数控程序经通讯接口直接输入数控系统，控制数控机床加工，无需再制备穿孔纸带等控制介质，而且可以做到边输入边加工，不必考虑数控系统内存不够

9、大，免除了将数控程序分段。自动编程的通讯功能进一步提高编程效率，缩短了生产周期。自动编程技术优于手工编程，这是不容置疑的。但是，并不等于说凡是编程必选自动编程。编程方法的选择必须考虑被加工零件形状的复杂程度、数值计算的难度和工作量的大小、现有设备条件（计算机、编程系统等）以及时间和费用等诸多因素。一般来说，加工形状简单的零件，如点位加工或直线切削零件，用手工编程所需时间和费用与计算机自动编程所需的时间和费用相差不大，这时采用手工编程比较合适。1.3 自动变成的分类1952年，美国生产出第一台数控铣床。1953年，美国麻省理工学院（MIT）私服机构实验室开始研究数控自动编程。1959年，第一代自

10、动编程系统，即APT系统开始用于生产。之后短短几十年，自动编程技术飞跃发展，自动编程种类越来越多，极大地促进了数控机床在全球范围内日益广泛的使用。根据自动编程时原始数据输入方式的不同，自动编程可以分为语言输入、图形输入、语言输入和实物模型输入四种方式。1.3.1语言数控自动编程 语言数控自动编程是指零件加工的几何尺寸、工艺参数、切削用量及辅助要求等原始信息，用数控语言编写成源程序后输入到计算机中，再由计算机通过语言自动编程系统进一步处理后得到零件加工程序单及控制介质。自动编程技术的研究是从语言编程系统开始的。其品种多，功能强，适用范围最广，以美国的APT(Automatical Program

11、med Tools)系统最具代表性。现在使用的APT系统有APT-/APT-、APT-。其中：APT-是曲线（平面零件）的自动编程；APT-是35坐标立体曲面的自动编程；APT-是自由曲面编程，并可联机和图形输入。APT系统编程语言的词汇量较多，定义的几合类型也较全面，后置处理程序有近1000个，在各国得到广泛应用。但APT系统软件庞大，价格昂贵。因此，各国根据零件加工的特点和用户的需求，参考APT系统的思路，开发出许多具有不同特点的自动编程系统。如美国的APAPYT，德国的EXAPT1(点位)、EXAPT29（车削）、EXAPT3(铣削)，法国的FAPT和HAPT等。 我国在20世纪70年代

12、已研制出SKC、ZCK等用于车削和铣削数控加工的自动编程系统。近年来又推出了HZAPT、EAPT、SAPT等微机数控自动编程系统。 在语言式数控自动编程中，操作则承担的工作主要就是用数控语言编写零件源程序。数控语言是有一些基本符号、字母、词汇以及数字组成，并有一定的语法要求，它是自动编程系统的一部分。所以，不同的自动编程系统，数控语言是各不相同的。下面就是用APT数控语言编写的图1-3所示零件的源程序。 PARTNO TEMPLATE/*初始语句，说明加工对象是样板MACHIN/F7M/*后置处理语句，说明数控系统CLPRNT/*说明需要打印刀位数据清单INTOL/0.01/*指定用直线段逼近

13、零件OUTTOL/0.01/*工件轮廓的容许误差CUTTER/10/*说明选用直径为10mm的平头立铣刀DEFINITION/*注释语句，说明以下为几何定义语句PO=POINT/0,-25,0P1=POINT/150,30,0P2=POINT/0,0,0P3=POINT/150,0,0P4=POINT/45/,110,0LI=LINE/P2,P3CI=CIRCLE/CENTER,P1,RADIUS,30L2=LINE/P4,LEFT,TANTO,C1L3=LINE/P2,P4PL1=P2,P3,P4SPINDL/900,CCW/主轴转述n=900r/min,逆时针旋转COOLNT/ON/*打开

14、切削液FROM/PO/*指定起刀点GO/TO,L1,TO,PL1,TO,L3/*初始运动指令GORGT/L1,TANTO,C1/*以下说明进给路线GOFWD/C1,PAST,L2GOFWD/L2,PAST,L3GOLEFT/L3,PAST,L1COOLNT/OFF/*关闭切削液FEDRAT/500GOTO/PO/*回起刀点FINI/*零件源程序结束使用APT这一典型的数控语言编写零件源程序的方法，现已很少应用了。编写零件源程序不是一件轻松的工作，大家再赞赏自动编程系统的同时，希望对零件源程序的处理能更方便、简单些，于是产生了会话型自动编程方法。会话型自动编程系统就是在数控语言自动变成的基础上，

15、增加了“回话”功能。编程员通过与计算机对话的方式，用会话兴自动编程系统专用的会话命令回答计算机显示屏的提问，输入必要的数据和指令，完成对零件源程序的编辑、修改。会话型自动编程系统的优点是：编程员可随时修改零件源程序；随时停止或开始处理过程；随时打印零件加工程序单或某一中间结果；随时给出数控机床的脉冲当量等后置处理参数；可用菜单方式输入零件源程序及操作过程。日本的FAPT、荷兰的MITURN、美国的NCPTS、我国的SAPT等都是会话型自动编程系统。表1-1是使用FANU CLIK会话型自动编程系统编写的源程序，需要加工的部分是50mm60mm的内腔。加工图1-1所示零件的会话型自动编程屏幕显示

16、程序员键入说明U: X LENGTHY=50.0内腔边增量长度V：Y LENGTH=60.0内腔边增量宽度X：X CO- - ORD=-60.0内腔棱角尺寸，绝对坐标Y：Y CO- - ORD=-30.0R：R POINT=3.0平面空隙，Z轴Z：Z POINT=-10.0内墙深度W: CUTTG DEPTH=5.0切削速度E：FEED RATET=50.0垂直进给率(mm/rain)T：TOOL ID NO=2刀具编号Q：TOOL NAME=END MILL道具名称H：HOFFSET NO=2直径偏置名D：DOFFSET NO=12长度偏置号M：COOLANT=COOLANT M08切削液类

17、型流动式S=SPINDLE SPEED=800主轴转速(r/min)F：ROUCHG FEED=120铣削进给率(mm/min)J：FINISG FEED=100(mm/min)精铣进给率C：FINI SHING=2.0精切余量(ram)K：CUT DEPTH%=50.0切深百分比1.3.2图形交互自动编程 图形交互自动编程是计算机配备了图形终端和必要的软件后进行变成的一种方法。图形终端由鼠标器、显示器和键盘组成，它既是输入设备，又是输出设备。利用它能实现人与计算机的“实时对话”，发现错误能及时修改。编程时，可在终端屏幕上显示出所要加工的零件图形，用户可利用键盘和鼠标器交互确定进给路线和切削用

18、量，计算机便可按预先储存的图形自动编程系统计算刀具轨迹，自动编织出零件的加工程序，并输入程序单和制备控制介质。凸显交互自动变成方法简化了编程过程，减少了编程差错，缩短了编程时间，降低了变成费用，是一种很有发展前途的自动编程方法。1.3.3语言提示自动编程 语言数控自动编程是利用人的声音作为输入信息，并与计算机和显示器直接对话，使计算机编出加工程序的一种方法。语言编程系统的构成如图1-5所示。编程时，编程员只需对着话筒讲出所需的指令即可。编程前应使系统“熟悉”编程员的“声音”，及首次使用该系统时，编程员必须对着话筒将该系统约定的各种词汇和数字，让系统记录下来并转换成计算机可以接受的数字指令。用语

19、言自动编程的主要优点是：便于操作，未经训练的人员也可以使用语言编程系统；可免除打字错误，编程速度快，编程效率高。1.3.4数字化仪自动编程 数字化仪自动编程适用于有模型或实物而无尺寸零件加工的程序编制，因此也称为实物编程。这种编程方法应具有一台坐标测量机或装有探针，具有相应扫描软件的数控机床，对模型或实物进行扫描。有计算机将所测数据进行处理，最后控制输出设备，输出零件加工程序单或控制介质，即所谓的探针编程。自动编程技术的飞速发展不仅体现在品种数量上，还体现在自动编程技术的功能将越来越强。第三代自动编程技术系统可以自动确定最佳的加工工艺参数，只要给出加工零件的最终加工了尺寸、精度和材料，计算机就

20、能自动地确定加工过程需要的全部信息。EXAPT语言系统能部分解决工艺过程最优化的问题。第二章 CAD/CAM集成数控编程系统简介CAD/CAM（计算机辅助设计及制造）与PDM（产品数据管理）构成了一个现代制造型企业计算机应用的主干。对于制造行业，设计，制造水平和产平的质量、成本及生产周期息息相关。人工设计、单件生产这种传统的设计与制造方式已无法适应工业发展的要求。采用CAD/CAM的技术已成为整个制造行业当前和将来技术发展的重点。2.1系统的功能与使用方法在使用一个CAD/CAM集成数控编程系统进行零件加工编程之前，应对该系统的功能及使用方法有一个比较全面的了解。2.1.1 系统的功能框架 对

21、于CAD/CAM集成数控编程系统，首先应了解其总体功能框架，包括造型设计、二维工程绘图、装配、模具设计、制造等功能模块，以及每一个功能模块所包含的内容，特别应关注造型设计中的草图设计、曲面设计、实体造型以及特征造型的功能，因为这些是数控加工编程的基础。2.1.2 系统的数控加工编程能力 对于数控加工编程，至于重要的是系统的数控编程能力。一个系统的数控编程能力主要体现在以下几方面： 1）适用于车削、铣削、线切割（EDM等。2）可编程的坐标数点位、二坐标、三坐标、四坐标以及五坐标。3）可编程的对象多坐标点位加工编程、表面区域加工编程（是否具备多曲面区域的加工编程）、轮廓加工编程、曲面交线及过渡区域

22、加工编程、型腔加工编程、曲面通道加工编程等。4）是否具备刀具轨迹的编辑功能，有哪些编辑手段，如刀具轨迹变换、裁剪、修正、删除、转置、匀化（刀位点加密、浓缩和筛选）、分割及连接等5）是否具备刀具轨迹验证能力，有哪些验证手段，如刀具轨迹仿真、刀具运动过程仿真、加工过程模拟、截面法验证等。2.1.3系统的界面和使用方法 通过系统提供的手册、例子或教程，熟悉系统的操作界面和风格，掌握系统的使用方法。2.1.4 系统的文件管理方式 对于一个零件的数控加工编程方法，最终要得到的是能在制定的数控机床上完成该零件加工的正确数控程序，该程序是以文件形式存在的。再实际编程时，往往还要构造一些中间文件，如零件模型（

23、或加工单元）文件、工件过程文件（日志文件）、几何元素（曲线、曲面）的数据文件、刀具文件、刀位原文件机床数据文件等。在使用之前应该熟悉系统对这些文件的管理方式以及它们之间的关系。2.2分析加工零件 当拿到待加工零件的零件图样或工艺图样（特别是复杂曲面零件和磨具图样）时，首先应对零件图样进行仔细的分析，主要内容如下。2.2.1分析待加工表面 一般来说，在一次加工中，只需对加工零件的部分表面进行加工。这一步骤的内容是，确定待加工表面及其约束面，并对其几何定义进行分析，必要的时候需要对原始数据进行一定的预处理，要求所有几何元素的定义具有唯一性。2.2.2 确定加工方法 根据零件毛坯形状以及待加工表面及

24、其约束面的几何形态，并根据现有机床设备条件，确定零件加工方法及所需机床设备和工件量具。2.2.3 确定编程原点及编程坐标系 一般根据零件基准面（或孔）的位置以及待加工表面及其约束面的几何形态，在零件毛皮上选择一个合适的编辑原点及编辑坐标系（也称工件坐标系）。2.3 对待加工表面及其约束面进行性几何造型这是数控加工编程的第一步。对于CAD/CAM集成数控编程系统来说，一般可根据几何元素的定义方式，在前面零件分析的基础上，对加工表面及其约束面进行几何造型。2.4 确定工艺步骤并选择合适的刀具 一般来说，可根据加工方法和加工表面及其约束面的几何形态选择合适的刀具类型及刀具尺寸。但对于某些复杂曲面零件

25、，则需要对加工表面及其约束面的几何形态进行数值计算，根据计算机结果才能确定刀具类型和刀具尺寸。这是因为对于一些复杂曲面零件的加工，希望所选择的刀具加工效率高，同时又希望所选择的刀具符合加工表面的要求，且不与非加工表面发生干涉和碰撞。但在某些情况下，加工表面及其约束面的几何形态数据计算很困难，只能根据经验和直觉选择刀具，这时便不能保证所选择的刀具是合适的，在刀具轨迹生成之后，需要进行一定的刀具轨迹验证。 2.5 刀具轨迹生成及刀具轨迹编辑待添加的隐藏文字内容3 对于CAD/CAM集成数控编程来说，一般可在所定义加工表面及其约束面(或加工单元)上确定其外法向矢量方向，并选择一种走刀方式，根据所选择

26、的刀具（或定义的道具）和加工参数，系统将自动生成所需要的刀具轨迹。所要求的加工参数包括安全平面、主轴转速、进给速度、线性逼近误差、刀具轨迹间的残留高度、切削速度、加工余量、进刀/退刀方式等。当然，对于某一加工方式来说，可能只要求其中的部分加工参数。一般来说，数控编程系统对所要求的加工参数都有一个缺省值。 刀具轨迹生成以后，如果系统具备刀具轨迹显示及交互轨迹编辑功能，则可以将刀具轨迹显示出来，如果有不太合适的地方，可以在人工交互方式下对刀具轨迹进行适当的编辑与修改。刀具轨迹计算的结果存放在刀位原文件（.cls）之中。2.6 刀具轨迹验证 如果系统具有轨迹验证功能，可对可能过切、干涉与碰撞的刀位点

27、，采用系统提供的刀具轨迹验证手段进行检验。值得说明的是，对于非动态图形仿真验证，由于刀具轨迹验证需要大量应用曲面求交算法，计算时间比较长，最好是在批处理方式下进行，检验结果存放在刀具轨迹验证文件之中，供分析和图形显示用。2.7 后置处理 根据所选用的数控系统，调用其机床数据文件，运行数控编程系统提供的后置程序，将刀位原文件转换成数控加工程序。第三章 MasterCAM自动编程与数据传输MasterCAM是一种图形交互式自动编程系统,它不需要编写零件源程序， 只需要把被加工零件的图形信息送给计算机，通过系统软件处理，就能自动生成数控加工程序。3.1 MasterCAM系统软件简介Masterca

28、m软件是美国CNC Software,INC.所研制开发的集计算机辅助设计和制造于一体的软件。它的CAD模块不仅可以绘制二维和三维零件图形，也能在CAM模块中，对被加工零件直接编制刀具路径和数控加工程序。它是目前在模具设计和数控加工中使用非常普遍，而且相当成功的软件。它主要应用于加工中心、数控铣床、数控车床、线切割、雕刻机等数控加工设备。由于该软件的性能价格比较好，而且学习使用比较方便，因此被许多加工企业所接受。许多学校也广泛使用此软件作为机械制造及NC程序编制的范例软件。目前该软件是微机平台上装机量最多、应用最广泛的软件。MasterCAM 把计算机辅助设计(CAD)功能和计算机辅助制造(C

29、AM)功能有机地结合在一起。从设计绘制图形到编制刀具路径，通过仿真加工来验证刀具轨迹和优化程序；通过后处理器将刀具轨迹转换为机床数控系统能够识别的数控加工文件(*.NC)，然后通过计算机通信（RS232接口）将NC程序发送到加工中心等数控机床，即可完成对工件的加工。其编程速度和编程效率比以前在数控机床上使用手工编程更为先进。由于Mastercam 软件具有强大的生命力，因而发展迅速，目前最新版本为Mastercam 9.1SP2 版本，版本升级之快，令人目不暇接。新版本性能更优越，学习使用更方便。在辅助设计方面，增加了标注尺寸、实体模型，并且在更改实体模型尺寸和图素属性（图层、颜色、线型、线宽

30、）等方面作了较大的改进，尤其是增加了实体管理器（Solids Manager）之后，使设计顺序和参数可以重构（Reorder and Regenerate），从而使设计更具灵活和柔性。在辅助加工CAM 方面，增加了实体刀具路径仿真加工（Tool-path Verification）和刀具路径-操作管理器（Toolpaths Operations Manager），可以通过刀具路径仿真来验证和修改刀具和加工参数，如果参数有误，可进行局部修改，然后将刀具路径重新生成，再仿真优化，直到满意为止。MasterCAM 软件具有良好的人机界面，在整个设计与加工过程中显示出交互性、集成性的特点。Master

31、CAM 软件与其它大型CAD/CAM软件一样，具有一定的工程分析和判断功能（零件几何图素的检测、刀具路径及干涉检验、实体管理器和操作管理器所带的参数修改、几何重构和程序重生等），计算机通信功能（DNC加工），为进一步向集成化、智能化、网络化方向发展奠定了基础。根据我们长期使用的效果来看，MasterCAM是一个易学易用的软件，其CAD部分和CAM部分结合比较合理、紧密，能够加工我们所能碰到的一千多种零件中的5060的零件，如果操作者有较高的加工工艺水平，则能加工7080的零件。是一个非常不错的加工软件。3.1.1 MasterCAM 软件的工作界面 首先让我们来启动Mastercam 8软件，

32、进入其工作界面。通过Windows 桌面，双击“Mill8” 图标启动；也可按如下步骤启动：开始 程序 Mastercam 8 Mill 8进入Mastercam 8后我们就能看到如图3-1所示的工作界面：MasterCAM的工作界面组成如下：1） 标题栏没有绘图时，显示Mastercam程序名称，打开文件编辑时，显示文件的路径和名称。2） 工具条此区域将Mastercam常用的命令以图标的方式显示在绘图区的上方，每一个图标代表一条命令，用户可以鼠标直接点击图标，以激活该命令。3） 主菜单此区域提供了Mastercam所有的命令。Mastercam的命令结构为树枝状结构，例如：当用鼠标选择【绘

33、图】命令后，将会出现【绘图】命令的子菜单，再选择【矩形】命令，又会出现绘制矩形方式的下一级子菜单。如果选择【上层功能表】，则返回上一级的【矩形】子菜单；如果选择【回主功能表】，则直接返回到主菜单。说明：后面凡是Mastercam的菜单命令，都与【XXXXXX】方式来表示，需要输入的数值都用“XX”来表示。4） 辅助菜单此区域提供了绘图时，系统的一些默认信息。5） 绘图区 此区域为最常使用的区域，是设计图形所显示的区域。用户从外部导入的图形或用Mastercam绘制的图形都会显示在此区域内。6） 信息反馈区在屏幕的最下方，提供了一些Mastercam的命令响应信息，操作时应随时注意该区域的提示，

34、有时需要利用键盘输入一些相关的数据。3.2 图形交互自动编程的基本步骤 从MasterCAM系统软件的操作过程可以看出，图形交互自动编程的基本步骤如下。1) 分析零件图样，确定加工工艺。在图形交互自动编程系统中，同一个曲面，往往可以有几种不同的生成方法。不同的生成方法导致加工方法也不同。例如，加工一个凸半球面，可以用扫描曲面的方法来生成和加工，也可以用旋转曲面的方法来生成和加工。所以，本步骤主要是确定合适的加工方法。2) 几何造型。把被加工零件的加工要求用几何图形描述出来，作为原始信息输入给计算机，并作为图形自动编程的依据，即原始条件。点位加工必须把要被加工的位置画出来，而这种表达方式必须使该

35、系统能够识别和处理的。几何造型可以利用系统本生具有的CAD功能来完成，也可以借用其他专用的绘图软件来完成。例如：AutoCAD软件。然后通过文件转换，变成系统的图形文件。3) 对几何图形进行定义。面对一个几何图形，编辑系统并不是立即明白如何处理，需要编程员对几何图形进行定义，定义的过程就是告诉编程系统处理该几何图形的方法。不同的定义方法导致不同的处理方法，最终采用不同的加工方法。4) 输入必须的工艺参数。把步骤1)所确定的工艺参数，通过“对话”的方式告诉编程系统，例如刀具直径、刀具类型、工件材料、刀具补偿方向、坐标原点位置、加工精度等，以便编程系统在确定刀具运动轨迹是使用。5) 生成刀具运动轨

36、迹。计算机自动计算被加工曲面。补偿曲面和刀具运动轨迹，自动生成刀具轨迹文件，储存起来，供随时调用。如原始条件有问题，在动态模拟加工过程中，可立即发现刀具是否和工件有干涉现象，刀具会不会碰撞夹具等；是几何图形的构造过程出错，还是工艺参数设置有错。改正以后，即可获得正确的刀具运动轨迹。6) 自动生成数控程序。该过程是有自动编程系统的后置处理模块来完成的。如果动态模刀具运动轨迹正确，只需要下一个指令，计算机即调用后置处理程序，并根据轨迹文件快速生成数控加工程序。7) 程序输出。因为自动编程系统能够在计算机上运行，所以具备计算机具有的一切输出手段。值得一提的是，利用计算机和数控系统都具有的通讯接口，只

37、要自动编程系统具有通讯模块即可完成计算机与数控系统的直接通讯，把数控程序直接输送给数控系统，控制数控机床进行加工。图形交互式自动编程简便，直观，容易操作，易于实现CAD/CAM一体化，它编程速度快，效率高，准确性高，能够在通用计算机上运行，确实是一种好的自动编程方法。3.3 MasterCAM的数据传输MaterCAM有两种主要的数据类型，一种是图形文件，另一种是数控程序即NC文件。3.3.1 图形文件交换 图形文件交换功能可以将其他各种CAD软件绘图的图形，直接转换到MasterCAM数据库中来，并转变成MasterCAM的图形文件格式。同样，也可以将MasterCAM中绘制的图形转换到其他

38、CAD或CAM软件中去。文件转换可以一次转换一个文件，也可以一次转换某一个路径下的所有文件。MasterCAM能够读写以下几种格式的文件：ASCII码、CADL、DXF、IGES、Parasolid、STL、VDA、SAT、NFL。 第四章 自动编程的发展状况近年来，计算机进行交互自动编程技术日渐成熟，这种方法以其速度快、精度高、直观、使用方便、便于检查等特点，使它在工业发达国家得到了广泛应用。在国内，自动编程的重要性也得到普遍认同，其应用越来越普及，已成为一种必然趋势。4.1自动编程的发展趋向随着计算机技术及信息处理技术的发展，自动编程趋向于实用及高度自动化。4.1.1小型的语言编程系统 为

39、适应中、小工厂使用小型或微型计算机编程的需要，自动编程向着小型而专用的方向发展，例如德国的EXAPT(Exetended Automatically Programmed Tools)语言系统，分EXAPT-1(点位加工)、EXAPT-2（车削加工）以及EXAPT-3（铣削加工）3个小系统。这种系统针对性强，往往具有工艺处理和一些专用功能。在系统的内存中存有机床、刀具、材料、切削用量等工艺文件，可自动确定工步以及参数，因此编程方便，廉价，易于普及推广。 4.1.2图像编程 采用人际交互功能的计算机图形显示器，在图形显示系统软件和图形编辑应用软件的支持下，只要给出一些必要的工艺参数，发出相应的命

40、令或“指点”菜单，然后根据应用软件提示的操作步骤，实时“指点”被加工零件的图形元素，就能得到零件各轮廓点的位置坐标值，并立即在图像显示屏上显示出刀具加工轨迹，再连续适当的后置处理程序，就能输出数控加工程序单和穿孔纸带。这种编程方法称为计算机图像数控编程（Computre Graphics Aided NC Programming）,简称图像编程。图像编程是目前主要的自动编程方式，国内外图形交互自动变成的软件很多，流行的集成CAD/CAM(Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing)系统大都具有图形自动编程供能。以下是目前市面上流行的几种

41、CAD/CAM系统软件。Pro Engineer(简称Pro-E)软件。Pro-E是美国PTC公司开发的机械设计自动化软件，也是最早实现参数化技术商品化的软件，在全球拥有广泛影响，在我国也是使用作为广泛的CAD/CAM软件之一。UG软件。UG是美国EDS公司的产品，多年来，该软件汇集了美国航天以及汽车工业丰富的设计经验，发展成为一个世界一流的集成化CAD/CAE/CAM系统，在世界（包括我国）占有较大的市场份额。SolidWorks软件。SolidWorks公司的CAD/CAM系统从一开始就是面向微机系统，并基于窗口风格设计的，同时它采用了著名的Parasolid 为造型引擎，因此该系统的性能

42、先进，主要功能几乎可以可以和上述大型CAD/CAM系统相媲美。MasterCAM软件。MasterCAM是美国CNC Software NC公司研发的一套PC 级套装软件，可以在一级的计算机上运行。它既可以设计绘制所要加工的零件，也可以产生加工这个零件的数控程序，还可以将AutoCAD、CADKEY、SolidWorks等CAD软件绘制的图形调入到MasterCAM中进行数控编程。Cimatron 软件。Cimatron CAD/CAM是以色列Cimatron公司的CAD/CAM/PDM产品，是较早在危机平台上实现CAD/CAM全功能的软件。该软件提供了比较灵活的用户界面，优良的三维造型、工程

43、绘图，全面的数控加工，各种通用，专用数据接口以及集成化的产品数据管理。该软件在国际上的模具制造业中备受欢迎。 4.1.3视觉系统编程 采用计算机视觉系统来自动阅读、理解图样，有编程员在编辑过程中实时给定起刀点、下刀点和退刀点，然后自动计算出刀位点的坐标值，并经后置处理，最后输出数控加工的程序单或穿孔纸带。视觉系统编程首先有图样扫描器（常用的CCD传感器有扫描器和扫描鼓两种）扫描图样，取得一幅图像，对该图像进行预处理是为了校正图像的几何畸变和灰度畸变，并将它转化为易处理的二次图像，同时做断口校正、几何交点部分检测、细线化处理，以消除输入部分分辨率的影响；人后分离并识别图样上的文字、符号、线划等元素，并记忆它们之间的关系，对线划还需进行矢量化处理，并用直线或曲线拟合，得到端点和分支点；将这些信息综合处理，确定图样中每一条线的意义及其尺寸大小，最后做编辑处理及刀位点坐标计算。再连接适当的后置处理，就能输出数控加工程序单和编程员，只要事先输入工艺参数即可，操作简单，能直接与CAD的数据相连接，可实现高度自动化。4.1.4后置处理程序模块化、通用化 后置处理程序的功能是将计算机阶段算出的刀具数据及有关信息，变成特定数控机床控制机的输入信息，所以，后置处理程序