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数控加工技术

1?数控编程及其进展

数控编程是目前CAD/CAPP/CAM系统中最能明显发挥效益的环节之一，其在实现设计加工自动化、提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用。在诸如航空工业、汽车工业等领域有着大量的应用。由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进展作一些介绍。?

数控编程的差不多概念?

数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。它的要紧任务是运算加工走刀中的刀位点〔cutter?location?point简称CL点〕。刀位点一样取为刀具轴线与刀具表面的交点，多轴加工中还要给出刀轴矢量。?

数控编程技术的进展概况?

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〕。其后，APT几经进展，形成了诸如APTII、APTIII〔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〕(增加切削数据库治理系统)和APT-/SS〔Sculptured?Surface〕(增加雕塑曲面加工编程功能)等先进版。采纳APT语言编制数控程序具有程序简炼，走刀操纵灵活等优点，使数控加工编程从面向机床指令的〝汇编语言〞级，上升到面向几何元素.APT仍有许多不便之处：采纳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；缺少对零件形状、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CAD数据库和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CATIA。随后专门快显现了象EUCLID，UGII，INTERGRAPH，Pro/Engineering，MasterCAM及NPU/GNCP等系统，这些系统都有效的解决了几何造型、零件几何形状的显示，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向一体化方向进展。到了80年代，在CAD/CAM一体化概念的基础上，逐步形成了运算机集成制造系统〔CIMS〕及并行工程〔CE〕的概念。目前，为了适应CIMS及CE进展的需要，数控编程系统正向集成化和智能化方向进展。?

在集成化方面，以开发符合STEP〔Standard?for?the?Exchange?of?Product?Model?Data〕标准的参数化特点造型系统为主，目前已进行了大量卓有成效的工作，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进展现状

数控编程的核心工作是生成刀具轨迹，然后将其离散成刀位点，经后置处理产生数控加工程序。下面就刀具轨迹产生方法作一些介绍。?

基于点、线、面和体的NC刀轨生成方法?

CAD技术从二维绘图起步，经历了三维线框、曲面和实体造型进展时期，一直到现在的参数化特点造型。在二维绘图与三维线框时期，数控加工要紧以点、线为驱动对象，如孔加工，轮廓加工，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。在曲面和实体造型进展时期，显现了基于实体的加工。实体加工的加工对象是一个实体〔一样为CSG和B-REP混合表示的〕，它由一些差不多体素经集合运算〔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，而且可用于基于特点的数控编程系统的研究与开发，是特点加工的基础。?

实体加工一样有实体轮廓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工实体，然后对得到的交线产生等距线作为走刀轨迹。本文从系统需要角度动身，在ACIS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。?

基于特点的NC刀轨生成方法?

参数化特点造型已有了一定的进展时期，但基于特点的刀具轨迹生成方法的研究才刚刚开始。特点加工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，而转变为直截了当对符合工程技术人员适应的特点进行数控编程，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点的NC代码生成子系统，那个系统的工作原理是：零件的每个加工过程都能够看成对组成该零件的形状特点组进行加工的总和。那么对整个形状特点或形状特点组分别加工后即完成了零件的加工。而每一形状特点或形状特点组的NC代码可自动生成。目前开发的系统只适用于2.5D零件的加工。?

Lee?and?Chang开发了一种用虚拟