数控加工的发展.doc

数控加工技术的现状与发展 1、数控编程及其发展： 数控编程是冃前CAD/CAPP/CAM系统屮最能明显发挥效益的环节之一，其在实现设计加工自动化、提高加工将度和加工质昴、缩短产品研制周 期等方面发挥着逐要作用。在诸如航空工业、汽车丁业等领域有着大量的应用。山于生产实际的强烈需求，国内外都对数控编程技术进行了广泛 的研究，并取得了丰硕成果。下面就对数控编程及其发展作一些介绍。 1.1数控编程的基本概念： 数控编程是从冬件图纸到获得数控加工程序的全过程。它的上要任务是计算加工走刀屮的刀位点（cutter location point简称CL点）。刀 位点一般取为刀具轴线与刀具表面的交点，多轴加工屮还要给出刀轴矢量。 2数控编程技术的发展概况 为了解决数控加工中的程序编制问题，50年代，MIT设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语言，称为APT （Automatically Programmed Tool） o其后,APT几经发展，形成了诸如APTII、APT1I1 （立体切削用）、APT （算法改进,增加多坐标曲面加工编程功能）、APT-AC （Advanced contouring）（增加切削数据库管理系统）和APT-/SS （Sculptured Surface）（增加雕塑曲面加工编程功能）等先进版。 采用APT语言编制数控程序具有程序简炼，走刀控制灵活等优点，使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级，上升到面向儿何元 索.APT仍有许多不便之处:采用语言定义零件几何形状，难以描述复杂的几何形状，缺乏几何直观性；缺少对冬件形状、刀具运动轨迹的直观图 形显示和刀具轨迹的验证手段：难以和CAI）数据廂和CAPP系统有效连接:不容易作到高度的自动化,集成化。针对APT语言的缺点，1978年,法 国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、NC加工一体化的系统,称为为CATlAo随后很快出现了象EUCLID, UGI1, TERGRAPH, Pro/Engineering, MasterCMI及NPU/GNCT等系统，这些系统都有效的解决了儿何造型、零件儿何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生成，走刀过程的仿真显 示、验证等问题，推动了 CAD和CAM向一体化方向发展。到了 80年代，在CAD/CAM 一体化概念的基础上，逐步形成了计算机集成制造系统（C1MS） 及并行工程（CE）的概念。目前，为了适应CIMS及CE发展的需要，数控编程系统正向集成化和智能化方向发展。 在集成化方面‘ 以开发符合 STEP （Stnndard for the* Exchange of Product Model Data） 标准的参数化特征造型系统为 上， H前LL进彳了 大最卓冇成效的工作，是国内外开发的热点：在智能化方面，工作刚刚开始，还有待我们去努力。 2、 NC刀具轨迹生成方法研究发展现状： 数控编程的核心T.作是生成刀具轨迹，然后将〕！离散成刀位点，经后賈处理产生数控加I?程序。下面就刀具轨迹产生方法作一些介绍。 2.1基于点、线、面和体的NC刀轨生成方法 CA【）技术从二维绘图起步，经历了三维线框、Illi面和实体造型发展阶段,一直到现在的参数化特征造型。在二维绘图与三维线框阶段,数控 加工主要以点、线为驱动对象，如孔加工，轮嘛加工，平面区域加工等。这种加工要求操作人员的水平较高，交互复杂。在曲面和实体造型发展 阶段，出现了基于实体的加工。实体加工的加工对象是一个实体（一般为CSG和B-REP混合表示的），它山一些基木体索经集合运算（并、交、 差运算）而得。实体加工不仅可用于零件的粗加工和半精加工，大面积切削掉余量，提高加工效率,而且可用于基于特征的数控编程系统的研究 与开发，是特征加工的基础。 实体加工一般有实体轮廉加工和实体区域加工两种。实体加工的实现方法为层切法（SLICE）,即用一组水平面去切被加丁实体，然后对得到 的交线产生等距线作为走刀轨迹。木文从系统需要角度出发，在AC1S几何造型平台上实现了这种基于点、线、面和实体的数控加工。 2.2基于特征的NC刀轨生成方法 参数化特征造型己有了 ?泄的发展时期，但基于特征的丿J具轨迹生成方法的硏究才刚刚开始。特征加丁?使数控编程人员不在对那些低层次的 几何信息（如：点、线、面、实体）进行操作,而转变为宣接对符合工程技术人员习惯的特征进行数控编程,大大提高了编程效率。 W. R. Mail和A. J. Mcleod在他们的研究中给出了一个基于特征的NC代码生成子系统，这个系统的T作原理是：冬件的每个加T过程都川以右 成对组成该冬件的形状特征组进行加丁?的总和。那么对整个形状特征或形状特征组分别加工后即完成了零件的加工。而每一形状特征或形状特征 组的NC代码可自动生成。目前开发的系