二坐标数控加工刀具轨迹生成方法
数控全面培训教程---数控机床的坐标系及编程规则与数控铣床(加工中心)基本操作(课题三)幻灯片PPT
(二)数控铣床仿真软件的工作窗口
数控铣仿真软件 工作窗口分为: 标题栏区、 菜单区、 工具栏区、 机床显示区、 机床操作面板区、 数控系统操作区。
1．菜单区 菜单区包含:
文件、 查看、 帮助三大菜单。
2．工具栏区 〔1〕横向工具栏
〔2〕 纵 向 工 具 栏
3．常用工具条说明
〔1〕添加刀具〔如教材图4.3所示〕：输入刀具号→输 入刀具名称→可选择端铣刀、球头刀、圆角刀、钻头、 镗刀→可定义直径、刀杆长度、转速、进给率→选确 定,即可添加到刀具管理库。
3、一个完整的加工程序由哪些局部组成？
二、新课的教学内容
(一)数控铣床〔加工中心〕仿真软件系统的 进入和退出
1、进入数控铣床〔加工中心〕仿真软件 翻开电脑，单击或双击图标 ，那么屏幕显示 教材图4.1所示。单击FANUC数控铣仿真，即进入 FANUC数控铣仿真操作。
2、退出数控铣床仿真软件 单击屏幕右上方的图标 ，那么退出数控铣 仿真系统。
16
坐标旋转有效
16
坐标旋转取消
09
深孔钻循环
09
左旋攻丝循环
09
精镗循环
09
固循环取消/外操作功能取消
09
钻、锪镗循环或外操作功能
09
钻孔循环或反镗循环
09
深孔钻循环
09
攻丝循环
09
镗孔循环
09
镗孔循环
09
背镗循环
09
镗孔循环
09
镗孔循环
03
绝对值编程
03
增量值编程
00
设坐标系最大主轴速度控制
00
〔2〕添加到主轴〔如教材图4.4所示〕：在刀具数据库 里选择所需刀具，如01刀→按住鼠标左键拉到机床刀 库上→添加到刀架上,按确定。
多轴加工无干涉刀具路径生成算法研究
将坐 标 系 Ｘ ｙ ｚ 变换 到 全 局坐 标 系 ｘⅣ Ⅵ ｙ， ｚ
下 的变换 矩 阵记 为 Ｔ ： 。
１ ０ ０ — ０ｘ ０ １ ０
ＣＩ Ｃ１ １ ２
Ｃ２ Ｃ２ １ ２
— Ｏｙ —
图 ２ 刀 具 ＯＢＢ模 型
Ｔ２ ＝ ＝ ０ ０
ＯＢ Ｂ
提 出 了 自由 曲面 多轴 加 工算 法 。首先 根据 加 工精 度 提取 曲面模 型 的参 数 线 ， 参 数 线 上 规 划 刀 具初 始 在
位姿 。然后 曲面 三 角 片 离 散 ， 造 曲面 和 刀 具 的 包 构 围盒 Ｏ Ｂ Ｏｒ ｎ ｅ ｏ ｎ ｉｇＢ ｘ 模 型 ， 过 包 围 Ｂ （ ｉ ｔｄＢ ｕ ｄｎ ｏ ） ｅ 通 盒 间 的快 速 相 交 测 试 得 到 刀 具 与 曲 面 的 干 涉 三 角
ｔ ｅ ｒ ｐ ｄ ｂ ｕ ｄ ｎ ｏ ｎ ｅ ｓ ｃ ｉｎ ｔ ｓ ｅ ｗｅ ｎ ｔ ｅ ｔ ｏ ｈ ａ ｉ ｏ ｎ ｉ ｇ ｂ ｘ ｉ ｔ ｒ ｅ ｔ ｅ ｔｂ ｔ ｅ ｈ ｏ ｌ ｏ ＯＢＢ ｍｏ ｅ ｎ ｈ ｕ ｆ ｃ ｄ ｌ ｄ ｔ ｅ ｓ ｒａ ｅ ＯＢＢ ｍｏ ｅ ，ａ ｄ ｔ ｅ ａｃ ｌ ｔ ｈ ｎ ａ ｄ ｌ ｎ ｈ ｎ ｃ ｌｕ ａ ｅ ｔ ｅ ｉ — ｔ ｒｅ ｅ ｃ ｉ ｔ ｎ ｅ ｂ ｎ ｌ ｔ ａ ｔ ｏ ｓ（ ｌ ｎ ｈ ｉｅ ｔｏ ｆｔ ｏ ｘ ｓ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｄ ｓ ａ ｃ ｙ ａ ａｙ ｉ ｌ ｃ ｍｅ ｈ ｄ ａ ｏ ｇ ｔ ｅ ｄ ｒ ｃ ｉ ｎ ｏ ｏ ｌ ｉ），ｍｏ ｉ ｕ ｔ ｒ ｌｃ ｔｏ ａ ａ ｎ ｉ ａｌ ｅ ｅ ａ ｅ ａ ｄ ｆ ｃ ｔｅ ｏ ａ ｉ ｎ ｄ ｔ ，ａ ｄ ｆ ｌ ｇ ｎ ｒ ｔ ｙ ｎ ｙ
(完整版)数控铣工高级工理论考试复习题
数控铣工高级工理论考试复习题一、填空题：1．数控机床大体由输入装置、数控装置、伺服系统和机床本体组成。
2．数控机床控制介质有穿孔带、磁带、磁盘等。
穿孔带上的代码信息可由光电纸带阅读机送入数控系统。
3．数控机床按控制系统功能特点分类分为：点位控制、点位直线控制和轮廓控制。
4．加工中心是一种带刀库和自动换刀装置的数控机床。
5．FMC由加工中心和自动交换工件装置所组成。
6．国际上通用的数控代码是EIA代码和ISO代码。
7．数控系统按一定的方法确定刀具运动轨迹的过程叫插补，实现这一运算的装置叫插补器。
8．数控机床中的标准坐标系采用笛卡儿直角坐标系，并规定增大刀具与工件之间距离的方向为坐标正方向。
9．数控机床坐标系三坐标轴X、Y、Z及其正方向用右手定则判定，X、Y、Z各轴的回转运动及其正方向+A、+B、+C分别用右手螺旋法则判断。
10．每个脉冲信号使机床运动部件沿坐标轴产生一个最小位移叫脉冲当量。
11．与机床主轴重合或平行的刀具运动坐标轴为Z轴，远离工件的刀具运动方向为Z轴正方向。
12．X坐标轴一般是水平的，与工件安装面平行，且垂直Z坐标轴。
13．刀具位置补偿包括刀具半径补偿和刀具长度补偿。
14．粗铣平面时，因加工表面质量不均，选择铣刀时直径要小一些。
精铣时，铣刀直径要大，最好能包容加工面宽度。
15．在数控铣床上加工整圆时，为避免工件表面产生刀痕，刀具从起始点沿圆弧表面的切线方向进入，进行圆弧铣削加工；整圆加工完毕退刀时，顺着圆弧表面的切线方向退出。
16．确定轴向移动尺寸时，应考虑刀具的引入长度和超越长度。
17．数控机床使用的刀具必须有较高的强度和耐用度。
18．铣削平面轮廓曲线工件时，铣刀半径应小于工件轮廓的最小凹圆半径。
19．走刀路线是指加工过程中，刀具刀位点相对于工件的运动轨迹和方向。
20．粗加工时，应选择大的背吃刀量、进给量，合理的切削速度。
21．精加工时，应选择较小背吃刀量、进给量，较大的切削速度。
基于细分曲面数控刀位轨迹的生成
基于细分曲面数控刀位轨迹的生成张文;范敏【摘要】阐述了基于细分曲面数控加工刀具轨迹的生成方法,主要包括求交点的算法和对交点进行优化处理的算法,该方法具有一定的可行性和实用性.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2011(000)001【总页数】3页(P31-33)【关键词】三角网格查询;截交线;刀位点处理【作者】张文;范敏【作者单位】襄樊学院,机械与汽车工程学院,湖北,襄阳,441053;襄樊职业技术学院汽车工程学院,湖北,囊阳,441000【正文语种】中文【中图分类】TG6591 引言数控加工刀具轨迹的生成是进行逆向工程工作的最终目的之一，是逆向工程研究的一项重要内容。
目前，对数控加工中刀轨自动生成的研究己经较为深入，但这些研究大多数基于参数曲面模型，由于要在刀轨自动生成之前进行曲面重构，其过程繁琐费时，而且需要设计师有丰富的实践经验。
所以要将细分曲面应用于工程生产当中，研究基于细分曲面的数控加工技术就成为关键，也逐渐成为研究的热点，但取得的成果比较有限。
2 刀具轨迹的生成2．1 加工网格曲面时的刀轨生成方法生成三维曲面刀位轨迹的常用方法有两种［1］:等参数线法和平行平面截交线法。
在组合曲面数控加工中通常采用平行平面截交线法求解刀具轨迹，笔者也采用了截平面法生成刀具轨迹数据。
在利用截平面法求刀具轨迹的过程中，可以通过控制三角网格的数量来控制三角网格逼近被近似的自由曲面的精度，满足不同加工要求对精度的需要。
这样，生成刀轨时的运算便转化为平面与平面的求交运算，其算法简单，运算速度较快。
截平面法加工有两种［2］:基于原曲面的截平面法和基于等距面的截平面法。
(1)基于原曲面的截平面法该方法的刀具运动只适合三轴联动方式。
刀具沿此类轨迹走刀时，由于刀具作空间运动，容易产生抖动，零件表面质量难以得到保证，因此其加工工艺性差。
(2)基于等距面的截平面法采用基于等距面的截平面法，其明显的优点是刀具规划和走向便于控制，同时可以采用两轴联动的走刀方式。
第四章 加工轨迹的生成
·开放周回(切削移动) 在开放形状中，生成切削移动轨迹。
·封闭周回 在开放形状中，生成封闭的周回轨迹。
§4.4.2
笔式清根加工
笔式清根加工是在精加 工结束后在零件的根角部再 清一刀，生成角落部分的补 加工刀路轨迹。
加工方法设定有顺铣、逆铣、上坡式、下坡式四种选择。
§4.4.3
区域式补加工
区域式补加工用以针对前一道工序加工后的残余 量区域进行。
·延伸量：是指从设定的平坦区域向外的延伸量。
§4.3.5
导动线精加工
导动线精加工通过拾取曲线的基本形状与截面形状， 生成等高线分布的轨迹。
截面指定方法有以下两种 选择。 ·截面形状：参照加工领域 的截面形状所指定的形状。 ·倾斜角度：以指定的倾 斜角度，作成一定倾斜的 轨迹。输入倾斜角度。输 入范围为0度～90度。
后置处理就是结合特定的机床把系统生成的刀具 轨迹转化成机床能够识别的G代码指令，生成的G指令 可以直接输入数控机床用于加工。考虑到生成程序的 通用性，CAXA制造工程师软件针对不同的机床，可以 设置不同的机床参数和特定的数控代码程序格式，同 时还可以对生成的机床代码的正确性进行校验。最后， 生成工艺清单。后置处理分成三部分，分别是后置设 置、生成G代码和校核G代码。
§4.2.2
等高线粗加工
该加工方式是较通用的粗 加工方式，适用范围广； 它可以高效地去除毛坯的 大部余量，并可根据精加 工要求留出余量，为精加 工打下一个良好的基础； 可指定加工区域，优化空 切轨迹。
§4.2.3
扫描线粗加工
该加工方式是适用于较平坦零件的粗加工方式 。
§4.2.4
导动线粗加工
（6）行间连接方式 行间连接方式有直线、圆弧、 S形3种类型
第五讲 数控加工轨迹生成
，而环形走刀法则是以型腔轮廓的一组偏置轮廓构成刀 具运动轨迹。
1.环形走刀刀具轨迹生成方法
• 环形走刀的刀具轨迹在实质上都是由型腔轮廓的不断偏 置产生的，因此在原理上它可由轮廓加上刀具轨迹生成 算法的不断重复调用来完成。
（3）区域加工约束边界的处理 构成区域加工约束边界的各环（包括边界偏置环与岛屿 偏置环）均是由直线、圆弧段组成。
（4）约束边界的融合 当约束边界中包含岛屿偏置环时，实际走刀区域为边界 轮廓偏置环与各岛屿轮廓偏置环所围成区域的布尔差。 在此通过引入虚约束边界段将边界轮廓犏置环与各岛屿 轮廓偏置环融为一体，使任意多岛屿的复杂区域均变为 无岛屿的简单区域，从而使后续处理简单归一。
• 平行走刀是指用一组平行于某个方向的直线段作为加工 型腔区域的刀具轨迹，但型腔轮廓的精加工仍按环形走 刀方式进行。 (1)轮廓预处理与轮廓精加工刀具轨迹生成 顾名思义，该步骤的目的是生成用于最后对型腔边界 与各岛屿轮廓进行精加工的刀具轨迹。
(2)轮廓粗加工刀具轨迹的生成 该步骤的目的是生成作为后续内腔区域加工轨迹边界 约束的型腔边界轮廓偏置环与各岛屿轮廓偏置环，其 具体算法也已在上面给出，
（5)走刀区域的分解 融合处理后的约束边界围成的走刀区域可能具有很复杂 的形状，故在此将其进一步分解为一系列沿走刀方向单 凋的凸子区域．走刀过程再按各子区域分别进行，并通 过优化各子区域的先后走刀顺序而得到较合理的走刀路 线。
（6）型腔区域加工刀具轨迹的生成 型腔区域加工刀具轨迹的生成按各凸子区域分别进行， 其内容包括各平行切削行的起终点刀位和切削行间过渡 的刀位序列。 各子区域加工顺序的确定以获得最小空行程为原则，当 一子区域刀具轨迹生成完后，在剩余于区域中寻找与当 前刀位有最小距离的子区域，并过渡至该子区域继续进 行。
数控装置的轨迹控制原理
Fi X eYi X iYe
第5章 数控装置的轨迹控制原理
第二节 脉冲增量插补
一.逐点比较法 3、直线插补
若Fi≥0，表明Pi(Xi，Yi)点在OE直线上方或在直线上，应沿＋X向走一步，假设坐标 值的单位为脉冲当量，走步后新的坐标值为（Xi+1，Yi+1），且Xi+1=Xi+1，Yi+1=Yi , 新点偏差为
直线插补轨迹过程实例
第5章 数控装置的轨迹控制原理
第二节 脉冲增量插补
一.逐点比较法 3、直线插补
表5-5 直线插补运算过程
序号 起点 偏差判别 坐标进给 偏差计算 终点判别
F0 0
∑=7 ∑=6 ∑=5 ∑=4 ∑=3 ∑=2 ∑=1 ∑=0
1 2 3 4 5 6 7
F0=0 F1<0 F2>0 F3<0 F3>0 F5<0 F6>0
由图5-7可见，靠近Y轴区域偏差大于零，靠近X轴区 域偏差小于零。F≥0时，进给都是沿X轴，不管是＋X向还 是－X向，X的绝对值增大；F<0时，进给都是沿Y轴，不 论＋Y向还是－Y向，Y的绝对值增大。图5-8为四象限直线 插补流程图。
第5章 数控装置的轨迹控制原理
第二节 脉冲增量插补
一.逐点比较法
P点在圆弧外侧时，则OP大于圆弧半径R，即 X2＋Y2－R2>0 P点在圆弧内侧时，则OP小于圆弧半径R，即 X2＋Y2－R2<0 用F表示P点的偏差值，定义圆弧偏差函数判别式为
F X 2 Y 2 R2
当动点落在圆弧上时，一般约定将其和F>0一并考虑。
第5章 数控装置的轨迹控制原理
第二节 脉冲增量插补
沿Xe向走一步
数控加工刀位轨迹生成的算法分析
数控加工刀位轨迹生成的算法分析袁国伟【摘要】自由曲面数控加工刀位轨迹的自动生成,是CAM技术的关键问题.针对自由曲面零件刀具口路径生成的几种算法,进行了较为详细的分析,并指出了这几种算法各自的加工特点.%The key technical problems of surface NC machining fool path generation are related to CAM. This paper analyzes the tool path generation algorithm of the freeform surface parts in detail and points out the processing characteristics of each of these types of algorithms.【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2012(041)006【总页数】3页(P50-52)【关键词】数控加工;映射;进给曲面【作者】袁国伟【作者单位】辽宁机电职业技术学院,辽宁丹东市118009【正文语种】中文【中图分类】TG6590 前言数控加工刀具轨迹计算和曲面造型是数控编程操作的基础和关键，一种较好的刀具轨迹生成方法，不仅要求计算速度快、占用计算机内存少，而且还要使切削行间距分布均匀、加工误差小、走刀步长分布合理、加工效率高等。
随着CAD/CAM技术的快速发展，出现了多种自由曲面造型理论和数控加工刀具轨迹的算法，其中比较常用的方法有:等参数法、笛卡儿法和APT法。
本文着重谈这三种加工方法的算法分析。
基于刀触点的刀具路径生成方法首先在被加工曲面上采样一系列刀触点，然后再将刀触点转化为刀位点，进而生成刀具路径。
如图1所示，路径规划主要有三种娄型:参数线、导向平面、驱动曲面，分别对应于三种刀具路径生成方法:等参数法、笛卡儿法和APT法。
图1 基于刀触点的刀具路径生成1 等参数法图2等参数法采用环底刀加工凸曲面，其基本参数见表1。
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局部自交处理后的偏置轮廓
偏置距离1mm的偏置轮廓
偏置距离2mm的偏置轮廓
第三节、二维型腔数控加工刀具轨迹生成
三、基于VNOI图； （2）基于VORONOI图的型腔环切加工刀具轨迹生成
第四节、二维字符数控加工刀具轨迹生成
1.凹字符：外形轮廓铣削加工原则。 对于线条型字符和斜体字符：刀具轨迹就是字符轮廓轨迹，字符的线条宽 度由雕刻刀刀尖直径来保证。 对于有一定线条宽度的方块字符和罗马字符：外形轮廓铣削加工方式生成 刀具轨迹，刀尖直径小于线条宽度；如线条特别宽，采用二维型腔铣削加 工方式生成刀具轨迹。 2.凸字符： （1）按带岛屿的型腔加工方法；例如：图章。 （2）间接法：先加工凹字符的电极，然后电火花成形。
第一节、概述
三、数控加工编程参数 1．加工余量 2．进给速度 3．主轴转速 4．安全面高度：启动主轴前，
刀具所在平面的高度。加工结束后 和加工过程中分段切削加工空跳时， 刀具一般都回安全面高度。 5. 进刀/退刀线：在外形铣削前 和完成外形铣削后添加一段进刀／ 退刀刀具路径。进刀／退刀刀具路 径由一段直线刀具路径和一段圆弧 刀具路径组成。
第一节、概述
一、二坐标数控加工对象分类
1．外形轮廓； 2．二维型腔；
第一节、概述
一、二坐标数控加工对象分类
3. 孔：平面上的二维坐标点，孔的大小 由刀具保证。 4.二维字符：刀具轨迹就是字符轮廓轨 迹，字符的线条宽度由雕刻刀刀尖直径 来保证。
Mstercam二维刀具路径模组用来生 成二维刀具加工路径，包括外形铣削、 挖槽、钻孔、面铣削、全圆铣削等加 工路径。
二坐标数控加工刀具轨迹生成方法
卞宏友
主要内容：
第一节、概述 第二节、外形轮廓铣削数控加工刀具轨迹生成 第三节、二维型腔数控加工刀具轨迹生成 第四节、二维字符数控加工刀具轨迹生成
第一节、概述
二坐标加工：在数控加工中所占比重 很大，数控编程的工作量也很大。 1．二维轮廓零件； 2．三维复杂曲面零件中的二维轮廓； 二维轮廓：垂直于刀轴平面上的二维 曲线轮廓，一般为XY平面上的曲线轮 廓。
第二节、外形轮廓铣削数控加工刀具轨迹生成
外形轮廓铣削数控加工刀具轨迹：是刀具沿 着预先定义好的工件外形轮廓运动而生成的 刀具路径。包括二维轮廓的二坐标加工，三 维轮廓的三坐标加工。 二维轮廓铣削数控加工刀具轨迹的计算方法： 一、外形轮廓的串联和有序化； 二、定义进刀退刀线：切线、斜线、圆弧等。 三、刀具轨迹基本参数的定义：切入点、切 出点、加工余量、进退刀方式。
第一节、概述
二、二坐标数控加工刀具半径补偿 1.刀具半径补偿： 是指将刀具路径从选取的工件加工边界上按指定方向
偏移一定的距离。刀具补偿位置分Left（左刀补）或Right（右刀补）。 • 数控系统实现：手工编程时，采用G41或G42实现刀具半径补偿，刀具半 径放在一个刀具半径补偿寄存器中，由机床数控系统来实现刀补。 • 数控编程系统实现：采用计算机辅助编程，由数控编程系统实现；即根 据给定的刀具半径和待加工零件的外形轮廓，由CAM计算出实际的刀具中 心轨迹。
第三节、二维型腔数控加工刀具轨迹生成
一、行切法加工刀具轨迹生成 1.平面型腔边界轮廓的串联和有序化； 2.边界轮廓等距线的生成； 3.行切加工各行刀具轨迹计算； 4.刀具轨迹线段的有序串联。
第三节、二维型腔数控加工刀具轨迹生成
二、环切法加工刀具轨迹生成：等距线的计算 基于直接偏置法的环切刀具轨迹生成： （1）每一条边界曲线分别计算等距线； （2）对各等距线裁剪或延长，形成封闭曲线； （3）处理等距线的自相交，进行有效性测试， 判断是否和岛屿、边界曲线干涉，去掉多余环。
刀具半径补偿
二、二坐标数控加工刀具半径补偿
第一节、概述
2.转接矢量与转接交点的计算
根据两段轨迹的矢量夹角和刀具半径补偿方 向的不同，可分为： 伸长型 缩短型 插入型（插入直线，插入圆弧） 直线与直线转接 圆弧与圆弧转接 直线与圆弧转接 过渡圆弧：转角处刀具路径的方式。
转接矢量与转接交点的计算