自动编程(精)

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产生刀具路径
UG/Post Postprocess
Verify Toolpath
刀具路径检查、模拟
后处理 车间资料（程序单）
——工件的装夹、加工坐标系的位置、 执行顺序、刀具数据等
NC程序
数控机床
4.2二坐标数控加工导轨生成算法 1、二坐标数控加工对象: 外形轮廓 二维型腔 孔 二维字符
平面铣（Planar Mill）和型腔铣（Cavity Mill）
UG中对加工域有影响的的几何体
加工边界（Part Boundary）
Part Boundary 指定加工量
毛坯边界（Blank Boundary）
Part and Blank Boundaries共同决定切削量
检查边界（Check Boundary）
定义进刀、退刀线 刀具轨迹基本参数的定义
4、外形轮廓铣削加工刀具轨迹生成
轮廓偏置（刀心轨迹生成）
5、二维型腔数控加工刀具轨迹生成 二维型腔是指以平面封闭轮廓为边界的平底 直壁凹坑
5、二维型腔数控加工刀具轨迹生成
二维型腔加工的一般过程是： 沿轮廓边界留出精加工余量，先用平底端 铣刀用环切或行切法走刀，铣去型腔的多 余材料， 沿型腔底面和轮廓走刀，精铣型腔底面和 边界外形。 当型腔较深时，则要分层进行粗加工。
导动规则 曲面描述 刀具偏置 切触点曲线 刀具轨迹曲线
4.3 多坐标数控加工刀具轨迹生成
5、多坐标点位数控加工刀具轨迹生成
1）让钻头走到曲面上方一点P0 2）在P0点处摆刀。 3）保持摆角不变，钻孔。 4）退刀之P0点，摆角归零，刀具回零点。
p0 r aRn p1 r bn p2 r di n
5、二维型腔数控加工刀具轨迹生成
(1) 行切法加工刀具轨迹生成
5、二维型腔数控加工刀具轨迹生成
(1) 行切法加工刀具轨迹生成
（2）环切法加工刀具轨迹生成 • 环切法加工一般是沿型腔边界走 等距线，刀具轨迹的计算相对比 较复杂，其优点是铣刀的切削方 式不变（顺铣或逆铣）。环切法 加工分为由内至外环切和由外至 内环切。
轮廓（Profile）
3、两坐标联动走刀基本方式
Standard Drive
4、外形轮廓铣削加工刀具轨迹生成
轮廓预处理 非圆曲线段离散逼近 排序（外形轮廓的串联和有序化） 手工编程时是直接用数控加工程序来保 证的。 计算机辅助数控编程，则必须用一定的 数据结构和计算方法来保证。
4、外形轮廓铣削加工刀具轨迹生成
定义进刀、退刀线 刀具轨迹基本参数的定义 轮廓偏置（刀心轨迹生成 ） 经过预处理后的轮廓只包含直线 段和圆弧段，对应的偏置（等距） 线段仍是直线和圆弧，容易得到,加 工轨迹不是这些偏置线段的简单连 接，而需进行刀具干涉检查和偏置 线段过渡处理
4.2二坐标数控加工导轨生成算法
6、UG中的加工方法
4.2二坐标数控加工导轨生成算法
2、二坐标数控加工刀具半径补偿 计算机辅助数控编程，刀具半径 补偿除了可由数控系统实现外， 还可由数控编程系统实现，即根 据给定的刀具半径值和待加工零 件的外形轮廓，由数控编程系统 计算出实际的刀具中心轨迹。
4.2二坐标数控加工导轨生成算法
3、两坐标联动走刀基本方式
4.3 多坐标数控加工刀具轨迹生成 3、与刀具轨迹生成有关的几个基本概念
（3）刀位点数据（cutter location data，简称为 CLData） 指准确确定刀具在加工过程中的每一位置所需的数据。 原则上可定义刀具的任意位置为刀位点，实际中为计算 的一致性和便于对刀调整，采用刀具轴线的顶端作为标 准刀位点。一般来说，刀具在工件坐标系中的准确位置 可以用刀具中心点和刀轴矢量来进行描述，其中刀具中 心点可以是刀心点，也可以是刀尖点，视具体情况而定。
第四章 自动编程
4.1自动编程概述
1、APT为代表的语言自动编程 （Automatical Programmed Tools)
2、图形交互式自动编程
3、以参数化设计、特征造型为主 导的新一代CAD/CAM系统
4.1自动编程概述 典型软件 Unigraphics、I-DEAS 、 Pro/Engineer、CATIA CIMATRON Mastercam、Surfcam CAXA-ME、金银花系统
• 对于有岛屿的刀具轨迹线段连接，需要 采用以下计算步骤： 平面型腔边界（含岛屿的边界）轮廓的 串联和有序化：生成封闭的边界轮廓。 边界（含岛屿的边界）轮廓等距线的生 成：该等距线距离边界轮廓的距离为精 加工余量与刀具半径之和。 行切加工各行刀具轨迹计算： 刀具轨迹线段的有序串联； 沿型腔和岛屿的等距线运动，生成最后 一条刀具轨迹。
double
double
y;
z; }Ppoint3;
/*点的y坐标
/*点的z坐标
typedef struct {
double double x;/*矢量在x轴上的投影分量 y; /*矢量在y轴上的投影分量
double
z; /*矢量在z轴上的投影分量
}Vvector3;
4.3 多坐标数控加工刀具轨迹生成 3、与刀具轨迹生成有关的几个基本概念
4.3 多坐标数控加工刀具轨迹生成
2、刀具轨迹生成方法 （1）参数线法——适用于曲面区域和组合曲面的 加工编程； （2）截平面法——适用于曲面区域、组合曲面、 复杂多曲面和曲面型腔的加工编程； （3）回转截面法——适用于曲面区域、组合曲面、 复杂多曲面和曲面型腔的加工编程。 （4）投影法——适用于有干涉面存在的复杂多曲 面和曲面型腔的加工编程。 （5）三坐标球形刀多面体曲面加工方法——适用 于三角域曲面和散乱数据描述的曲面加工编程。
“刀具轴”定义为从刀尖方向指向刀柄方向的矢量
4.3 多坐标数控加工刀具轨迹生成 3、与刀具轨迹生成有关的几个基本概念
（4）刀具轨迹曲线 指在加工过程中由刀位点构成的曲线，即曲线上的每 一点包含一个刀轴矢量。刀具轨迹曲线一般由切触点曲 线定义刀具偏置计算得到，计算结束存放于刀位文件 （CLData file）之中。
3、两坐标联动走刀基本方式
跟随周边（Follow Periphery）
3、两坐标联动走刀基本方式 跟随工件（Follow Part）
Voronoi图
跟随工件（Follow Part）
跟随周边（Follow Periphery）
3、两坐标联动走刀基本方式
摆线（Trochoidal）
3、两坐标联动走刀基本方式
一种等距线计算方法是直接偏置法，其算法 步骤如下： 按一定的偏置距离对封闭轮廓曲线的每一 条边界曲线分别计算等距线； 对各条等距线进行必要的裁剪或延拓，连 接形成封闭曲线。 处理等距线的自相交，并进行有效性测试， 判断时候和岛屿、边界轮廓曲线干涉，去 掉多余环，得到基于上述偏置距离的封闭 等距线。 重复上述过程，直到遍历完所有待加工区 域。
typedef struct { Ppoint3 Vvector3 PASTLC; PASTLA; }CLDATA; 其中，Ppoint3和Vvector3分别为三维点的数据结构和三维矢量的数据结构，分 别定义为：typedef struct { double x; /*点的x坐标 /*刀心 /*刀轴矢量
Zig-Zag Zig Zig With Contour Follow Periphery Follow Part
Trochoidal
Profile Standard Drive
3、两坐标联动走刀基本方式
3、两坐标联动走刀基本方式
Zig-Zag
3、两坐标联动走刀基本方式
单向zig
3、两坐标联动走刀基本方式 单向带轮廓（Zig With Counter）
(1) 行切法加工刀具轨迹生成 这种加工方法的刀具轨迹计算比较简单， 其基本过程是： 确定走刀路线的角度（与X轴的夹角）。 根据刀具半径及加工要求确定走刀步 距。 根据平面型腔边界轮廓外形（包括岛 屿的外形）、走刀步距、刀具半径和 精加工余量计算各切削行的刀具轨迹。 将各行刀具轨迹线段有序连接起来，
4.3 多坐标数控加工刀具轨迹生成
6、参数线法
等参数步长法具轨迹生成 参数线法
6、参数线法 曲面参数线加工方法是多坐标数控加工中生成刀 具轨迹的主要方法，特点是切削行沿曲面的参数 线分布，即切削行沿u线或v线分布，适用于网格 比较规整的参数曲面的加工。 基于曲面参数线加工的刀具轨迹计算方法的基本 思想是利用Bezier曲线曲面的细分特性，将加工 表面沿参数线方向进行细分，生成的点位作为加 工时刀具与曲面的切触点。因此，曲面参数线加 工方法也称为Bezier曲线离散算法。
（6）刀具偏置（tool offset） 指由切触点生成刀位点的计算过程。
4.3 多坐标数控加工刀具轨迹生成
4、曲面加工刀具轨迹生成计算过程
由以上定义，可以将曲面加工刀具轨迹的计算过程 简略地表述为：给出一张或多张待加工曲面（零件面 ），按导动规则约束生成切触点曲线，由切触点曲线 按某种刀具偏置计算方法生成刀具轨迹曲线。由于一 般的数控系统有线性、圆弧等少数几种插补功能，所 以一般需将切触点曲线和刀具轨迹曲线按点串方式给 出，并保证加工精度。
（5）导动规则 指曲面上切触点曲线的生成方法（如参数线法、截平 面法）及一些有关加工精度的参数，如步长、行距、两 切削行间的残余高度、曲面加工的盈余容差（out tolerance）和过切容差（inner tolerance）等。
4.3 多坐标数控加工刀具轨迹生成 3、与刀具轨迹生成有关的几个基本概念
Check Boundary 指定夹具几何
修剪边界（Trim Boundary）
修剪边界（Trim Boundary）裁掉了Trim Boundary外的所有加工区域。