1數(shù)控編程及其發(fā)展
"9>#Q3<N 2MtaOG2l&q 數(shù)控編程是目前CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)中最能明顯發(fā)揮效益的環(huán)節(jié)之一,其在實現(xiàn)設(shè)計加工自動化、提高加工精度和加工質(zhì)量、縮短產(chǎn)品研制周期等方面發(fā)揮著重要作用。在諸如航空工業(yè)、汽車工業(yè)等領(lǐng)域有著大量的應(yīng)用。由于生產(chǎn)實際的強(qiáng)烈需求,國內(nèi)外都對數(shù)控編程技術(shù)進(jìn)行了廣泛的研究,并取得了豐碩成果。下面就對數(shù)控編程及其發(fā)展作一些介紹。
uh: R^%7| 1.1數(shù)控編程的基本概念
*(D_g!a k9yA# 數(shù)控編程是從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全過程。它的主要任務(wù)是計算加工走刀中的刀位點(diǎn)(cutterlocationpoint簡稱CL點(diǎn))。刀位點(diǎn)一般取為刀具軸線與刀具表面的交點(diǎn),多軸加工中還要給出刀軸矢量。
{{@3r5KGl D?X97jNm 1.2數(shù)控編程技術(shù)的發(fā)展概況
5:^dyF&sm{ X@| 為了解決數(shù)控加工中的程序編制問題,50年代,MIT設(shè)計了一種專門用于機(jī)械零件數(shù)控加工程序編制的語言,稱為APT(AutomaticallyProgrammedTool)。其后,APT幾經(jīng)發(fā)展,形成了諸如APTII、APTIII(立體切削用)、APT(算法改進(jìn),增加多坐標(biāo)曲面加工編程功能)、APTAC(Advancedcontouring)(增加切削數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng))和APT/SS(SculpturedSurface)(增加雕塑曲面加工編程功能)等先進(jìn)版。
:rk]o* 采用APT語言編制數(shù)控程序具有程序簡煉,走刀控制靈活等優(yōu)點(diǎn),使數(shù)控加工編程從面向機(jī)床指令的“匯編語言”級,上升到面向幾何元素.APT仍有許多不便之處:采用語言定義零件幾何形狀,難以描述復(fù)雜的幾何形狀,缺乏幾何直觀性;缺少對零件形狀、刀具運(yùn)動軌跡的直觀圖形顯示和刀具軌跡的驗證手段;難以和CAD數(shù)據(jù)庫和CAPP系統(tǒng)有效連接;不容易作到高度的自動化,集成化。
q SCt=eQ 針對APT語言的缺點(diǎn),1978年,法國達(dá)索飛機(jī)公司開始開發(fā)集三維設(shè)計、分析、NC加工一體化的系統(tǒng),稱為為CATIA。隨后很快出現(xiàn)了象EUCLID,UGII,INTERGRAPH,Pro/Engineering,MasterCAM及NPU/GNCP等系統(tǒng),這些系統(tǒng)都有效的解決了幾何造型、零件幾何形狀的顯示,交互設(shè)計、修改及刀具軌跡生成,走刀過程的仿真顯示、驗證等問題,推動了CAD和CAM向一體化方向發(fā)展。到了80年代,在CAD/CAM一體化概念的基礎(chǔ)上,逐步形成了計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)及并行工程(CE)的概念。目前,為了適應(yīng)CIMS及CE發(fā)展的需要,數(shù)控編程系統(tǒng)正向集成化和智能化方向發(fā)展。
"b-6kM 在集成化方面,以開發(fā)符合STEP(StandardfortheExchangeofProductModelData)標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)化特征造型系統(tǒng)為主,目前已進(jìn)行了大量卓有成效的工作,是國內(nèi)外開發(fā)的熱點(diǎn);在智能化方面,工作剛剛開始,還有待我們?nèi)ヅΑ?
crZ\:LeJ - bFz 2 NC刀具軌跡生成方法研究發(fā)展現(xiàn)狀
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g/z\kX EG<K[t 數(shù)控編程的核心工作是生成刀具軌跡,然后將其離散成刀位點(diǎn),經(jīng)后置處理產(chǎn)生數(shù)控加工程序。下面就刀具軌跡產(chǎn)生方法作一些介紹。
OEq8gpqY T][\wyLx1 2.1基于點(diǎn)、線、面和體的NC刀軌生成方法
|`:Uww+3 /F/`?=1<$ CAD技術(shù)從二維繪圖起步,經(jīng)歷了三維線框、曲面和實體造型發(fā)展階段,一直到現(xiàn)在的參數(shù)化特征造型。在二維繪圖與三維線框階段,數(shù)控加工主要以點(diǎn)、線為驅(qū)動對象,如孔加工,輪廓加工,平面區(qū)域加工等。這種加工要求操作人員的水平較高,交互復(fù)雜。在曲面和實體造型發(fā)展階段,出現(xiàn)了基于實體的加工。實體加工的加工對象是一個實體(一般為CSG和BREP混合表示的),它由一些基本體素經(jīng)集合運(yùn)算(并、交、差運(yùn)算)而得。實體加工不僅可用于零件的粗加工和半精加工,大面積切削掉余量,提高加工效率,而且可用于基于特征的數(shù)控編程系統(tǒng)的研究與開發(fā),是特征加工的基礎(chǔ)。
9-}&znLZe 實體加工一般有實體輪廓加工和實體區(qū)域加工兩種。實體加工的實現(xiàn)方法為層切法(SLICE),即用一組水平面去切被加工實體,然后對得到的交線產(chǎn)生等距線作為走刀軌跡。本文從系統(tǒng)需要角度出發(fā),在ACIS幾何造型平臺上實現(xiàn)了這種基于點(diǎn)、線、面和實體的數(shù)控加工。
a&PoUwG ?\ho9nyK 2.2基于特征的NC刀軌生成方法
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