数控加工技术的基础知识

1．APT系统

最早出现的是APT系统，使用APT系统，编程人员仍然要从事繁琐的预编程工作。但是由于使用计算机代替程序编制人员完成了繁琐的数值计算工作，并省去了编写程序清单的工作量，因此可将编制数控程序的效率提高数十倍。为了国际间的交流与使用的需要，ISO组织在APT的基础上制定了ISO4342－85《数控语言》标准，供各成员国参考使用。

2．CAD/CAM集成系统的数控编程

目前CAD/CAM系统集成技术已经很成熟，一体化集成形式的CAD/CAM系统已成为数控加工自动编程的主流，其大大减少了编程出错率，提高了编程效率和编程可靠性。通常对于简单的加工零件可一次调试成功。

自动编程所用的零件图，是由设计者根据使用要求而设计的。在CAD/CAM集成系统中，它可由CAD软件产生，可以采用人机交互方式对零件的几何模型进行绘制、编辑和修改，从而得到零件的几何模型，不需要数控编程者再次进行几何造型。然后对机床和刀具进行定义和选择，确定刀具相对于零件表面的运动方式、切削加工参数，便能生成刀具轨迹。CAD/CAM系统的自动编程还具有加工轨迹的仿真功能，以用于验证走刀轨迹和加工程序的正确性。使用这类软件对加工程序的生成和修改都非常方便，大大提高了编程效率。对于大型的较为复杂的零件的编程时间，大约为APT编程的几分之一，经济效益十分明显。现在的自动编程方法一般是指CAD/CAM系统的自动编程。狭义的CAM就是指这种自动编程。

自动编程技术优于手工编程，这是不容置疑的。但是，并不等于说凡是数控加工编程必选自动编程。数控编程方法的选择，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。一般说来，加工形状简单的零件，例如点位加工或直线切削零件，用手工编程所需的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。否则，不妨考虑选择自动编程。

3．CAD/CAM集成系统自动编程的主要特点

与手工编程相比，自动编程具有以下主要特点：

(1) 数学处理能力强

对轮廓形状不是由简单的直线、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，计算工作相当繁琐，采用手工编制程序的方法是难以完成的。例如，对一般二次曲线廓形，手工编程必须采取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，虽说能借助计算器进行计算，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，计算机能自动计算出加工该曲线的刀具轨迹，快速而又准确。自动编程系统还能处理手工编程难以胜任的二次曲面和特殊曲面。

(2) 快速、自动生成数控程序

对非圆曲线的轮廓加工，手工编程即使解决了节点坐标的计算，也往往因为节点数过多，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加工程序，且该数控加工程序不会出现语法错误。当然自动生成数控加工程序的速度还取决于计算机硬件的档次，档次越高，速度越快。

(3) 后置处理程序灵活多变

由于数控系统的指令形式不尽相同，机床的辅助功能也不一样，伺服系统的特性也有差别。因此，同一个零件在不同的数控机床上加工，数控加工程序也应该是不一样的。但在前置处理过程中，大量的数学处理，轨迹计算却是一致的。这就是说，前置处理可以通用化，只要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，程序简单得多，因而它灵活多变。对于不同的数控机床，取用不同的后置处理程序，等于完成了一个新的自动编程系统，极大地扩展了自动编程系统的使用范围。

(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，要一次编程成功，不出一点错误是不现实的。手工编程时，可能出现书写有错误，算式有问题，也可能程序格式出错，靠人工检查一个个的错误是困难的，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，等等。自动编程能够通过系统先进的、完善的诊断功能，在计算机屏幕上对数控加工程序进行动态模拟，连续、逼真地显示刀具加工轨迹和零件加工轮廓，发现问题能及时对数控加工程序中产生错误的位置及类型进行修改，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动态模拟检查，确定无误以后再进入后置处理阶段，生成正确的数控加工程序来。

(5) 便于实现与数控系统的通讯

自动编程系统可以利用计算机和数控系统的通讯接口，实现自动编程系统和数控系统间的通讯。自动编程系统生成的数控加工程序，可直接输入数控系统，控制数控机床进行加工。如果数控程序很长，而数控系统的程序存储器容量有限，不足以一次容纳整个数控加工程序，编程系统可以做到边输入，边加工。自动编程系统的通讯功能进一步提高了编程效率，缩短了生产周期。