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1、 自動(dòng)編程 1、 APT為代表的語言自動(dòng)編程 （ Automatical Programmed Tools) 2、圖形交互式自動(dòng)編程 3、以參數(shù)化設(shè)計(jì)、特征造型為主 導(dǎo)的新一代 CAD/CAM系統(tǒng) 4.1自動(dòng)編程概述 典型軟件 Unigraphics、 I-DEAS 、 Pro/Engineer、 CATIA CIMATRON Mastercam、 Surfcam CAXA-ME、金銀花系統(tǒng) 4.1自動(dòng)編程概述 CAD CAM編程過程 不管采用什么 CAD CAM軟件， NC編程的基本過 程及內(nèi)容大同小異 刀具的定義或選擇， 刀具相對(duì)于零件表面的運(yùn)動(dòng)方式的定義， 切削加工參數(shù)的確定， 走刀軌跡

2、的生成， 加工過程的動(dòng)態(tài)圖形仿真顯示、程序驗(yàn)證 后置處理 4.1自動(dòng)編程概述 加工模塊 加工環(huán)境 操作導(dǎo)航器 Initialize 參數(shù)組 程序組 刀具組 加工幾何組 加工方法組 創(chuàng)建操作 主模型 產(chǎn)生刀具路徑 后處理 刀具路徑檢查、模擬 NC程序 數(shù)控機(jī)床 車間資料（程序單） 工件的裝夾、加工坐標(biāo)系的位置、 執(zhí)行順序、刀具數(shù)據(jù)等 UG/Post Postprocess Verify Toolpath 1、二坐標(biāo)數(shù)控加工對(duì)象 : 外形輪廓 二維型腔 孔 二維字符 4.2二坐標(biāo)數(shù)控加工導(dǎo)軌生成算法 2、二坐標(biāo)數(shù)控加工刀具半徑補(bǔ)償 計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控編程，刀具半徑 補(bǔ)償除了可由 數(shù)控系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)外， 還

3、可由 數(shù)控編程系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)，即根 據(jù)給定的刀具半徑值和待加工零 件的外形輪廓，由數(shù)控編程系統(tǒng) 計(jì)算出實(shí)際的刀具中心軌跡。 4.2二坐標(biāo)數(shù)控加工導(dǎo)軌生成算法 3、兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)走刀基本方式 4.2二坐標(biāo)數(shù)控加工導(dǎo)軌生成算法 Zig-Zag Zig Zig With Contour Follow Periphery Follow Part Trochoidal Profile Standard Drive 3、兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)走刀基本方式 Zig-Zag 3、兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)走刀基本方式 單向 zig 3、兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)走刀基本方式 單向帶輪廓（ Zig With Counter） 3、兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)走刀基本方式 跟隨周邊

4、（ Follow Periphery） 3、兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)走刀基本方式 跟隨工件（ Follow Part） 3、兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)走刀基本方式 跟隨工件（ Follow Part） 跟隨周邊（ Follow Periphery） Voronoi圖 擺線（ Trochoidal） 3、兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)走刀基本方式 輪廓（ Profile） 3、兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)走刀基本方式 Standard Drive 3、兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)走刀基本方式 4、 外形輪廓銑削加工刀具軌跡生成 輪廓預(yù)處理 非圓曲線段離散逼近 排序 （外形輪廓的串聯(lián)和有序化） 手工編程時(shí)是直接用數(shù)控加工程序來保 證的。 計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控編程，則必須用一定的 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

5、 和 計(jì)算方法 來保證。 定義進(jìn)刀、退刀線 4、外形輪廓銑削加工刀具軌跡生成 刀具軌跡基本參數(shù)的定義 輪廓偏置（刀心軌跡生成） 4、外形輪廓銑削加工刀具軌跡生成 5、二維型腔數(shù)控加工刀具軌跡生成 二維型腔是指以平面封閉輪廓為邊界的平底 直壁凹坑 二維型腔加工的一般過程是： 沿輪廓邊界留出精加工余量，先用平底端 銑刀用 環(huán)切 或 行切法 走刀，銑去型腔的多 余材料， 沿型腔底面和輪廓走刀， 精銑 型腔底面和 邊界外形。 當(dāng)型腔較深時(shí)，則要分層進(jìn)行粗加工。 5、二維型腔數(shù)控加工刀具軌跡生成 (1) 行切法加工刀具軌跡生成 這種加工方法的刀具軌跡計(jì)算比較簡單， 其基本過程是： 確定走刀路線的角度（與

6、 X軸的夾角）。 根據(jù)刀具半徑及加工要求確定走刀步 距。 根據(jù)平面型腔邊界輪廓外形（包括島 嶼的外形）、走刀步距、刀具半徑和 精加工余量計(jì)算各切削行的刀具軌跡。 將各行刀具軌跡線段有序連接起來， 對(duì)于有 島嶼 的刀具軌跡線段連接，需要 采用以下計(jì)算步驟： 平面型腔邊界（含島嶼的邊界）輪廓的 串聯(lián)和有序化：生成封閉的邊界輪廓。 邊界（含島嶼的邊界）輪廓等距線的生 成：該等距線距離邊界輪廓的距離為精 加工余量與刀具半徑之和。 行切加工各行刀具軌跡計(jì)算： 刀具軌跡線段的有序串聯(lián)； 沿型腔和島嶼的等距線運(yùn)動(dòng)，生成最后 一條刀具軌跡。 5、二維型腔數(shù)控加工刀具軌跡生成 (1) 行切法加工刀具軌跡生成 5

7、、二維型腔數(shù)控加工刀具軌跡生成 (1) 行切法加工刀具軌跡生成 （ 2）環(huán)切法加工刀具軌跡生成 環(huán)切法加工一般是 沿型腔邊界走 等距線 ，刀具軌跡的計(jì)算相對(duì)比 較復(fù)雜，其優(yōu)點(diǎn)是銑刀的切削方 式不變（順銑或逆銑）。環(huán)切法 加工分為由內(nèi)至外環(huán)切和由外至 內(nèi)環(huán)切。 一種等距線計(jì)算方法是 直接偏置法， 其算法 步驟如下： 按一定的偏置距離對(duì)封閉輪廓曲線的每一 條邊界曲線分別計(jì)算等距線； 對(duì)各條等距線進(jìn)行必要的裁剪或延拓，連 接形成封閉曲線。 處理等距線的自相交，并進(jìn)行有效性測(cè)試， 判斷時(shí)候和島嶼、邊界輪廓曲線干涉，去 掉多余環(huán)，得到基于上述偏置距離的封閉 等距線。 重復(fù)上述過程，直到遍歷完所有待加工區(qū)

8、 域。 定義進(jìn)刀、退刀線 刀具軌跡基本參數(shù)的定義 輪廓偏置（刀心軌跡生成 ） 經(jīng)過預(yù)處理后的輪廓只包含 直線 段和圓弧段 ，對(duì)應(yīng)的偏置（等距） 線段仍是直線和圓弧，容易得到 ,加 工軌跡不是這些偏置線段的簡單連 接，而需進(jìn)行刀具 干涉檢查和偏置 線段過渡處理 平面銑（ Planar Mill）和型腔銑（ Cavity Mill） 4.2二坐標(biāo)數(shù)控加工導(dǎo)軌生成算法 6、 UG中的加工方法 UG中對(duì)加工域有影響的的幾何體 加工邊界（ Part Boundary） Part Boundary 指定加工量 毛坯邊界（ Blank Boundary） Part and Blank Boundaries共

9、同決定切削量 檢查邊界（ Check Boundary） Check Boundary 指定夾具幾何 修剪邊界（ Trim Boundary） 修剪邊界（ Trim Boundary）裁掉了 Trim Boundary外的所有加工區(qū)域。 4.3 多坐標(biāo)數(shù)控加工刀具軌跡生成 1、多坐標(biāo)數(shù)控加工的加工對(duì)象： 多坐標(biāo)數(shù)控加工可以解決任何復(fù)雜曲面零件 的加工問題。如下幾種加工對(duì)象（或加工特征）： 多坐標(biāo)點(diǎn)位加工。 空間曲線加工。 曲面區(qū)域加工。 組合曲面加工。 曲面交線區(qū)域加工。 曲面間過渡區(qū)域加工。 裁剪曲面加工。 復(fù)雜多曲面加工。 曲面型腔加工。 曲面通道加工。 2、刀具軌跡生成方法 （ 1） 參

10、數(shù)線法 適用于曲面區(qū)域和組合曲面的 加工編程； （ 2） 截平面法 適用于曲面區(qū)域、組合曲面、 復(fù)雜多曲面和曲面型腔的加工編程； （ 3）回轉(zhuǎn)截面法 適用于曲面區(qū)域、組合曲面、 復(fù)雜多曲面和曲面型腔的加工編程。 （ 4） 投影法 適用于有干涉面存在的復(fù)雜多曲 面和曲面型腔的加工編程。 （ 5）三坐標(biāo)球形刀多面體曲面加工方法 適用 于三角域曲面和散亂數(shù)據(jù)描述的曲面加工編程。 4.3 多坐標(biāo)數(shù)控加工刀具軌跡生成 一種較好的刀具軌跡生成方法： 計(jì)算速度快 占用計(jì)算機(jī)內(nèi)存少 切削行距分布均勻、加工誤差小且分布均勻、 走刀步長分布合理、刀具軌跡流暢，算法穩(wěn)定， 無過切干涉，適應(yīng)性廣，加工效率高等 要求。

11、 3、與刀具軌跡生成有關(guān)的幾個(gè)基本概念 4.3 多坐標(biāo)數(shù)控加工刀具軌跡生成 （ 1） 切觸點(diǎn) （ cutting contact point） 指刀具在加工過程中與被加工零件曲面的理論接觸 點(diǎn)。 3、與刀具軌跡生成有關(guān)的幾個(gè)基本概念 4.3 多坐標(biāo)數(shù)控加工刀具軌跡生成 （ 2） 切觸點(diǎn)曲線 （ cutting contact curve） 指刀具在加工過程中由切觸點(diǎn)構(gòu)成的曲線。切觸點(diǎn)曲 線是生成刀具軌跡的基本要素，既可以顯式地定義在 加工曲面上，如曲面的等參數(shù)線、二曲面的交線等， 也可以隱式定義，使其滿足一些約束條件，如約束刀 具沿導(dǎo)動(dòng)線運(yùn)動(dòng)，而導(dǎo)動(dòng)線的投影可以定義刀具在加 工曲面上的切觸點(diǎn)，

12、還可以定義刀具中心軌跡，切觸 點(diǎn)曲線由刀具中心軌跡隱式定義。這就是說， 切觸點(diǎn) 曲線可以是曲面上實(shí)在的曲線，也可以是對(duì)切觸點(diǎn)的 約束條件所隱含的 “ 虛擬 ” 曲線。 3、與刀具軌跡生成有關(guān)的幾個(gè)基本概念 4.3 多坐標(biāo)數(shù)控加工刀具軌跡生成 （ 3） 刀位點(diǎn)數(shù)據(jù) （ cutter location data，簡稱為 CLData） 指準(zhǔn)確確定刀具在加工過程中的每一位置所需的數(shù)據(jù)。 原則上可定義刀具的任意位置為刀位點(diǎn)，實(shí)際中為計(jì)算 的一致性和便于對(duì)刀調(diào)整，采用刀具軸線的頂端作為標(biāo) 準(zhǔn)刀位點(diǎn)。一般來說， 刀具在工件坐標(biāo)系中的準(zhǔn)確位置 可以用 刀具中心點(diǎn) 和 刀軸矢量 來進(jìn)行描述 ，其中刀具中 心點(diǎn)

13、可以是刀心點(diǎn)，也可以是刀尖點(diǎn)，視具體情況而定。 “刀具軸”定義為從刀尖方向指向刀柄方向的矢量 （ 4） 刀具軌跡曲線 指在加工過程中由 刀位點(diǎn) 構(gòu)成的曲線，即曲線上的每 一點(diǎn)包含一個(gè)刀軸矢量。刀具軌跡曲線一般由切觸點(diǎn)曲 線定義刀具偏置計(jì)算得到，計(jì)算結(jié)束存放于刀位文件 （ CLData file）之中。 3、與刀具軌跡生成有關(guān)的幾個(gè)基本概念 4.3 多坐標(biāo)數(shù)控加工刀具軌跡生成 typedef struct Ppoint3 PASTLC; /*刀心 Vvector3 PASTLA; /*刀軸矢量 CLDATA; 其中， Ppoint3和 Vvector3分別為三維點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和三維矢量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，

14、分 別定義為： typedef struct double x; /*點(diǎn)的 x坐標(biāo) double y; /*點(diǎn)的 y坐標(biāo) double z; /*點(diǎn)的 z坐標(biāo) Ppoint3; typedef struct double x;/*矢量在 x軸上的投影分量 double y; /*矢量在 y軸上的投影分量 double z; /*矢量在 z軸上的投影分量 Vvector3; 3、與刀具軌跡生成有關(guān)的幾個(gè)基本概念 4.3 多坐標(biāo)數(shù)控加工刀具軌跡生成 （ 5） 導(dǎo)動(dòng)規(guī)則 指曲面上 切觸點(diǎn)曲線的生成方法 （如參數(shù)線法、截平 面法）及一些有關(guān) 加工精度的參數(shù) ，如步長、行距、兩 切削行間的殘余高度、曲面

15、加工的盈余容差（ out tolerance）和過切容差（ inner tolerance）等。 （ 6） 刀具偏置 （ tool offset） 指由切觸點(diǎn)生成刀位點(diǎn)的計(jì)算過程。 3、與刀具軌跡生成有關(guān)的幾個(gè)基本概念 4.3 多坐標(biāo)數(shù)控加工刀具軌跡生成 刀具軌跡曲線 切觸點(diǎn)曲線 曲面描述 導(dǎo)動(dòng)規(guī)則 刀具偏置 由以上定義，可以將 曲面加工刀具軌跡的計(jì)算過程 簡略地表述為： 給出一張或多張待加工曲面（零件面 ），按導(dǎo)動(dòng)規(guī)則約束生成切觸點(diǎn)曲線，由切觸點(diǎn)曲線 按某種刀具偏置計(jì)算方法生成刀具軌跡曲線 。由于一 般的數(shù)控系統(tǒng)有線性、圓弧等少數(shù)幾種插補(bǔ)功能，所 以一般需將切觸點(diǎn)曲線和刀具軌跡曲線按點(diǎn)串方式

16、給 出，并保證加工精度。 4、 曲面加工刀具軌跡生成計(jì)算過程 4.3 多坐標(biāo)數(shù)控加工刀具軌跡生成 5、 多坐標(biāo)點(diǎn)位數(shù)控加工刀具軌跡生成 4.3 多坐標(biāo)數(shù)控加工刀具軌跡生成 1）讓鉆頭走到曲面上方一點(diǎn) P0 2）在 P0點(diǎn)處擺刀。 3）保持?jǐn)[角不變，鉆孔。 4）退刀之 P0點(diǎn)，擺角歸零，刀具回零點(diǎn)。 ndrp nbrp naRrp i 2 1 0 6、 參數(shù)線法 4.3 多坐標(biāo)數(shù)控加工刀具軌跡生成 等參數(shù)步長法 參數(shù)篩選法（等誤差） 參數(shù)線法 曲面參數(shù)線加工方法是多坐標(biāo)數(shù)控加工中生成刀 具軌跡的主要方法，特點(diǎn)是 切削行沿曲面的參數(shù) 線分布 ，即切削行沿 u線或 v線分布，適用于網(wǎng)格 比較規(guī)整的參

17、數(shù)曲面的加工。 基于曲面參數(shù)線加工的刀具軌跡計(jì)算方法的基本 思想是利用 Bezier曲線曲面的細(xì)分特性， 將加工 表面沿參數(shù)線方向進(jìn)行細(xì)分，生成的點(diǎn)位作為加 工時(shí)刀具與曲面的切觸點(diǎn)。 因此，曲面參數(shù)線加 工方法也稱為 Bezier曲線離散算法。 6、 參數(shù)線法 4.3 多坐標(biāo)數(shù)控加工刀具軌跡生成 如球面方程 r=R coscos， cossin， sin 當(dāng) =0時(shí)代表球面上的經(jīng)線， 當(dāng) =0時(shí)代表球面上的緯線， 不同的 00就對(duì)應(yīng)不同的經(jīng)緯線，構(gòu)成 地球儀上的經(jīng)緯線網(wǎng)。 截平面法 截平面法加工的基本思想是指采用一組平 面去截取加工表面， 截出一系列交線 ，刀 具與加工表面的 切觸點(diǎn)就沿著這些

18、交線運(yùn) 動(dòng) ，完成曲面的加工。該方法使刀具與曲 面的切觸點(diǎn)軌跡在同一平面上。 截平面可以定義為一組平行的平面，也可 以定義為一組繞某直線旋轉(zhuǎn)的平面 7、 截平面法 4.3 多坐標(biāo)數(shù)控加工刀具軌跡生成 刀具沿截平面與加工表面等距面的交線運(yùn) 動(dòng)為二軸聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式 ， 刀具與加工表面 的切觸點(diǎn)一般不在同一截平面內(nèi)，但偏離 截面不太遠(yuǎn)。 需要指出的是， 刀具沿截平面與加工表面的 交線運(yùn)動(dòng)一般為三軸聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式 ， 這是因 為盡管刀具與加工表面的切觸點(diǎn)在同一截平 面內(nèi)，但由于在截交線上的曲面法矢的轉(zhuǎn)動(dòng)， 刀心一般并不在同一截平面內(nèi)； 投影法 8、投影 法 4.3 多坐標(biāo)數(shù)控加工刀具軌跡生成 投影法基本原

19、理 先由 驅(qū)動(dòng)幾何（ Drive Geometry）產(chǎn)生 驅(qū)動(dòng) 點(diǎn) ，在每個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)處，按 投影方向 （ Projection Vector） 驅(qū)動(dòng)刀具向著 加工 幾何（ Part Geometry） 移動(dòng)，直至刀具接 觸到加工幾何為止，此時(shí)，得到 切觸點(diǎn) ，最 后，系統(tǒng)根據(jù)切觸點(diǎn)處的曲率半徑和刀具半 徑值，補(bǔ)償?shù)玫降毒叨ㄎ稽c(diǎn)。 刀具 投影方向 接觸點(diǎn) 刀具定位點(diǎn) 驅(qū)動(dòng)幾何 加工幾何 驅(qū)動(dòng)點(diǎn) 刀具 投影方向 接觸點(diǎn) 刀具定位點(diǎn) 驅(qū)動(dòng)幾何 加工幾何 驅(qū)動(dòng)點(diǎn) 固定軸輪廓銑（ Fixed_Contour） 可變軸輪廓銑（ Variable-Contour） 主要用于半精或精加工一個(gè)或多個(gè)復(fù) 雜曲面 +

20、ZM 軸 I,J,K I,J,K 離開點(diǎn) 允許您定義偏離焦點(diǎn)的 “ 可變刀具軸 ” 。 指向點(diǎn) 允許您定義向焦點(diǎn)收斂的 “ 可變刀具軸 ” 。 指向點(diǎn) 允許您定義向焦點(diǎn)收斂的 “ 可變刀具軸 ” 。 指向直線 允許您定義向聚焦線收斂的 “ 可變 刀具軸 ” 。 垂直于部件 允許您定義在每個(gè)接觸點(diǎn)處垂直 于 “ 部件表面 ” 的 “ 刀具軸 ” 。 驅(qū)動(dòng)方式 允許您定義創(chuàng)建 “ 刀軌 ” 所需的 “ 驅(qū)動(dòng)點(diǎn) ” 。 驅(qū)動(dòng)方式 允許您定義創(chuàng)建 “ 刀軌 ” 所需的 “ 驅(qū)動(dòng)點(diǎn) ” 。 螺旋驅(qū)動(dòng)方式 UG驅(qū)動(dòng)方式 邊界驅(qū)動(dòng) 邊界驅(qū)動(dòng)方式 允許您通過指定 “ 邊界 ” 和 “ 環(huán) ” 定義切削區(qū)域。

21、UG驅(qū)動(dòng)方式 邊界驅(qū)動(dòng) UG驅(qū)動(dòng)方式 邊界驅(qū)動(dòng) UG驅(qū)動(dòng)方式 邊界驅(qū)動(dòng) UG驅(qū)動(dòng)方式 徑向切削驅(qū)動(dòng)方式 UG驅(qū)動(dòng)方式 徑向切削驅(qū)動(dòng)方式 允許您使用指定的“步進(jìn)距離”、“帶寬” 和“切削模式”生成沿著并垂直于給定邊界的“驅(qū)動(dòng)路徑”。 此驅(qū)動(dòng)方式可用于生成清根加工 區(qū)域銑削驅(qū)動(dòng)方式 UG驅(qū)動(dòng)方式 它只能用于“固定軸曲面輪廓銑”操作，不需要驅(qū)動(dòng)幾 何體 。 可以通過選擇“曲面區(qū)域”、“片體”或“面”來定義 “切削區(qū)域”。與“曲面區(qū)域驅(qū)動(dòng)方式”不同，切削區(qū) 域幾何體不需要按一定的行序或列序進(jìn)行選擇。 如果不指定“切削區(qū)域”，系統(tǒng)將使用完整定義的“部 件幾何體” （刀具無法訪問的區(qū)域除外）作為切削區(qū)域

22、。換言之，系統(tǒng)將使用部件輪廓線作為切削區(qū)域。如果 使用整個(gè)“部件幾何體”而沒有定義“切削區(qū)域”，則 不能刪除“邊界跟蹤”。 陡角 任何給定點(diǎn)的部件 陡峭度可定義為刀具軸和 面的法向之間的角度。 陡峭區(qū)域是指部件的陡峭度大于指定“陡角” 的區(qū)域。 將“陡角”切換為“開”時(shí)，只有陡峭度大于 或等于指定“陡角”的部件區(qū)域才進(jìn)行切削。 將“陡角”切換為“關(guān)”時(shí)，系統(tǒng)將對(duì)部件 （由部件幾何體和任何限定的切削區(qū)域幾何體 來定義）進(jìn)行切削。 曲面驅(qū)動(dòng)方式 UG驅(qū)動(dòng)方式 “投影矢量 ” 是大多數(shù) “ 驅(qū)動(dòng)方式 ” 共用的選 項(xiàng)。（除 “ 自動(dòng)清根 ” 之外） 定義 “ 驅(qū)動(dòng)點(diǎn) ” 投影到 “ 部件表面 ” 的

23、方式和 刀具要接觸的 “ 部件表面 ” 側(cè) “驅(qū)動(dòng)點(diǎn) ” 沿著 “ 投影矢量 ” 投影到 “ 部件表面 ” 上 UG投影矢量 刀軸、投影矢量 UG投影矢量 離開點(diǎn)的投影矢量 UG投影矢量 指向點(diǎn)的投影矢量 UG投影矢量 指向中心線的投影矢量 UG投影矢量 UG投影矢量 UG投影矢量 垂直于驅(qū)動(dòng)曲面的投影矢量 UG投影矢量 朝向驅(qū)動(dòng)曲面 朝向驅(qū)動(dòng)曲面 用于曲面區(qū)域驅(qū)動(dòng)方式 UG投影矢量 側(cè)刃劃線投影矢量 UG投影矢量 驅(qū)動(dòng)曲面 將引導(dǎo)刀具的側(cè)面。 部件曲面 將引導(dǎo)刀具的底部。 檢查曲面 將停止刀具運(yùn)動(dòng)。 刀具與驅(qū)動(dòng)曲面和部件曲面保持連續(xù)的接觸。 4.4 多坐標(biāo)端銑數(shù)控加工刀位計(jì)算 球形刀與加工表

24、面的關(guān)系 1、球形刀三坐標(biāo)曲面加工刀位計(jì)算方法 nrr RPC 0 zPC yPC xPC Rnzz Rnyy Rnxx 0 0 0 球形刀三坐標(biāo)加工的刀位指的是刀心，其刀 軸矢量為（ 0， 0， 1）是固定不變的。球形刀銑 削加工表面上任一點(diǎn) P的刀心計(jì)算公式為： 4.4 多坐標(biāo)端銑數(shù)控加工刀位計(jì)算 2、加工誤差分析 4.4 多坐標(biāo)端銑數(shù)控加工刀位計(jì)算 圖 球形刀三坐標(biāo)加工誤差分布 2222 8181422 sRkRRRR fn s i nc os 2 8 1 8 1 4 4 22 1 2 2 sksss ft s i n c o s c o s s i n 222 8181 sRksk f

25、fnt 222 8 1 8 1 LRkLk ffnt fk 為加工表面在插補(bǔ)段內(nèi)沿進(jìn)給方向的法曲率 s 加工表面在插補(bǔ)段內(nèi)的弧長。 刀心位置修正補(bǔ)償法向矢量轉(zhuǎn)動(dòng)誤差 凹曲面加工誤差分布 3、走刀步長和加工帶寬度的計(jì)算 222 8 1 8 1 LRkLk ffnt 281 Lk f fk L 22 bhw RkRd 1/22 bk 為加工表面沿切削行進(jìn)給方向的法曲率 把刀位原文件轉(zhuǎn)換成數(shù)控機(jī)床能執(zhí)行的數(shù)控程序 的過程稱為后置處理（ Post Processing）。 4.5 后置處理 開始 讀刀位文件 文件結(jié)束 機(jī)床運(yùn)動(dòng)求解 非線性誤差校核與處理 進(jìn)給速度校核與修正 格式轉(zhuǎn)換 數(shù)控加工程序 刀位

26、原文件 機(jī)床 特性 數(shù)控系 統(tǒng)特性 結(jié)束 Y N 1、機(jī)床運(yùn)動(dòng)變換 刀位原文件中刀位的給出形式為刀心坐標(biāo)和刀軸 矢量，在后置處理過程中，需要將它們轉(zhuǎn)換為機(jī) 床的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，這就是機(jī)床運(yùn)動(dòng)變換。其間要考 慮是否超出行程，若超程則需重新選擇或?qū)幊?工藝作相應(yīng)修改。此外為提高加工精度，還要考 慮機(jī)床結(jié)構(gòu)誤差，在加工程序上給與補(bǔ)償修正。 坐標(biāo)變換與加工方式和所選數(shù)控機(jī)床類型密切相 關(guān)。 后置處理的任務(wù)： 刀具在加工坐標(biāo)系中的位置由刀位點(diǎn)和刀 軸方向來描述 typedef struct Ppoint3 PASTLC; /*刀心 Vvector3 PASTLA; /*刀軸矢量 CLDATA; 其中， Pp

27、oint3和 Vvector3分別為三維點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和三維矢量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，分 別定義為： typedef struct double x; /*點(diǎn)的 x坐標(biāo) double y; /*點(diǎn)的 y坐標(biāo) double z; /*點(diǎn)的 z坐標(biāo) Ppoint3; typedef struct double x;/*矢量在 x軸上的投影分量 double y; /*矢量在 y軸上的投影分量 double z; /*矢量在 z軸上的投影分量 Vvector3; FEDRAT/MMPM,250.0000 GOTO/67.0679,8.7248,33.2472 GOTO/67.0949,8.8975,32.609

28、6 GOTO/67.2583,9.2193,32.0555 GOTO/67.5401,9.6549,31.6457 GOTO/67.9096,10.1568,31.4248 PAINT/COLOR,31 GOTO/68.5801,11.0225,31.2297,0.2718456,0.12840 85,0.9537354 GOTO/69.1359,11.9715,31.0420,0.2732181,0.13540 37,0.9523748 2、非線性運(yùn)動(dòng)誤差校驗(yàn) 在前置刀位計(jì)算中，使用離散直線來逼近工 件輪廓，加工過程中，只有當(dāng)?shù)段稽c(diǎn)實(shí)際運(yùn) 動(dòng)為直線時(shí)才與編程精度相符合。多坐標(biāo)加 工時(shí)，由于旋

29、轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的非線性，由機(jī)床各運(yùn) 動(dòng)軸線性合成的實(shí)際刀位運(yùn)動(dòng)會(huì)嚴(yán)重偏離編 程直線。因此應(yīng)對(duì)誤差進(jìn)行校驗(yàn)，若超過允 許誤差應(yīng)作必要修正。 后置處理的任務(wù)： 3、進(jìn)給速度校驗(yàn) 進(jìn)給速度是指刀具切觸點(diǎn)或刀位點(diǎn)相對(duì)于工 件表面的相對(duì)速度。多軸加工時(shí)，由于回轉(zhuǎn)半 徑的放大作用其合成速度轉(zhuǎn)換到機(jī)床坐標(biāo)時(shí)， 會(huì)使平動(dòng)軸的速度變化很大，超出機(jī)床伺服能 力或機(jī)床、刀具的負(fù)荷能力。因此應(yīng)根據(jù)機(jī)床 伺服能力（速度、加速度）及切削負(fù)荷能力進(jìn) 行校驗(yàn)修正。 4、數(shù)控加工程序生成 根據(jù)數(shù)控?cái)?shù)控系統(tǒng)規(guī)定的指令格將機(jī)床運(yùn)動(dòng) 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成機(jī)床程序代碼。 后置處理的任務(wù)： 1 X、 Y、 Z、 C、 A五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床后置處理 算法 已知

30、：工件坐標(biāo)系為 OWXYZ，工件可繞坐 標(biāo)軸 X擺動(dòng) A(0oA90o ）、角，工件可繞坐標(biāo) 軸 Z轉(zhuǎn)動(dòng) C角，工作臺(tái)回轉(zhuǎn)鈾與 Z鈾一致；機(jī)床運(yùn) 動(dòng)坐標(biāo)系為 OrXYZ， OwOr d；刀心 C0在工件坐 標(biāo)系中的位置為 (Xc0,Yc0， Zc0)；刀軸矢量 a(單位矢量 )在工件坐標(biāo)系中為 (ax,ay,az)。 求：機(jī)床的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)值 X、 Y、 Z、 C、 A。 后置處理算法 帶回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床后置處理算法 解： (1)設(shè)刀軸矢量 a為自由矢量 首先將刀 軸矢量的起點(diǎn)移到工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)，然后將 刀軸矢量繞 Z軸順時(shí)針轉(zhuǎn)到 (一 Y)(十 Z)平面上， 再將刀軸矢量繞 X軸順時(shí)

31、針轉(zhuǎn)到與 Z坐標(biāo)方向一 致。這樣轉(zhuǎn)動(dòng)可保證當(dāng) az0 時(shí)，刀軸矢量繞 X 軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)角在 (-90 0 。 )之間，即刀 具相對(duì)于工件繞 X軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)角 A在 (0 90 )之間。 (2)將刀軸矢量 a的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為刀具相對(duì)于工件 的轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng) 首先使刀具相對(duì)于工件繞 X軸逆 時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) A角，然后使刀具相對(duì)于工件繞 Z軸逆 時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) C角，如圖所示。其中 A、 C角的計(jì)算公 式如下： (3)求刀心 C0經(jīng)工件轉(zhuǎn)動(dòng)后在機(jī)床坐標(biāo)系 OrXYZ中的位置 (即機(jī)床的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)值 X、 Y、 Z 1 )先將工件坐標(biāo)系 OwXYZ平移到機(jī)床坐標(biāo) 系 OrXYZ，變換矩陣為 2)工件繞 Z軸旋轉(zhuǎn) -C角，變換矩陣為 3)工件繞 X軸旋轉(zhuǎn) -A角，變換矩陣為 (X Y Z 1) (Xc0 Yc0 Zc0 1） T1T2T3 將其展開可得： 球形刀三坐標(biāo)加工誤差分布