图形交互式自动编程应用

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1、第8章图形交互式自动编程应用图形交互式自动编程应用图形交互式自动编程概述典型零件CAD/CAM实例8.1图形交互式自动编程概述图形交互式自动编程的基本概念CAD/CAM集成数控编程系统的原理与应用一、图形交互式自动编程的基本概念计算机辅助数控编程技术主要体现在两个方面，即用APT（AutomaticallyProgrammedTool）语言自动编程和用CAD（计算机辅助设计）/CAM（计算机辅助制造）一体化数控编程语言进行图形交互式自动编程。APT语言是用专用语句书写源程序，将其输入计算机，由APT处理程序

2、经过编译和运算，输出刀具轨迹，然后再经过后置处理，把通用的刀位数据转换成数控机床所要求的数控指令格式。采用APT语言自动编程可将数学处理及编写加工程序的工作交给计算机完成，从而提高了编程的速度和精度，解决某些手工编程无法解决的复杂零件的编程问题。然而，这种方法也有不足之处。由于APT语言是开发得比较早的计算机数控编程语言，而当时计算机的图形处理功能不强，所以必须在APT源程序中用语言的形式去描述本来十分直观的几何图形信息及加工过程，再由计算机处理生成加工程序，致使这种编程方法直观性差，编程过程比较复杂且不易

3、掌握，编制过程中不便于进行阶段性检查。图形交互式自动编程的基本概念CAD/CAM集成数控编程普遍采用图形交互自动编程方法，通过专用的计算机软件来实现。这种软件通常以机械计算机辅助设计（CAD）软件为基础，利用CAD软件的图形编辑功能将零件的几何图形绘制到计算机上，形成零件的图形文件，然后调用数控编程模块，采用人机对话的方式在计算机屏幕上指定被加工的部位，再输入相应的加工参数，计算机就可自动进行必要的数学处理并编制出数控加工程序，同时在计算机屏幕上动态地显示出刀具的加工轨迹。很显然，这种编程方法与手工编程和用

4、APT语言编程相比，具有速度快、精度高、直观性好、使用简单、便于检查等优点。20世纪90年代中期以后，CAD/CAM集成数控编程系统向集成化、智能化、网络化、并行化和虚拟化方向迅速发展。二、CAD/CAM集成数控编程系统的原理与应用1.CAD/CAM集成数控编程系统的原理CAD/CAM集成数控编程是以待加工零件CAD模型为基础的一种集加工工艺规划（ProcessPlanning）及数控编程为一体的自动编程方法。其中零件CAD模型的描述方法很多，适用于数控编程的方法主要有表面模型（SurfaceModel）和

5、实体模型（SolidModel），其中表面模型在数控编程应用中较为广泛。以表面模型为基础的CAD/CAM集成数控编程系统习惯上称为图像数控编程系统。CAD/CAM集成数控编程系统的原理CAD/CAM集成数控编程的主要特点是零件的几何形状可在零件设计阶段采用CAD/CAM集成系统的几何设计模块在图形交互方式下进行定义、显示和修改，最终得到零件的几何模型。数控编程的一般过程包括刀具的定义或选择、刀具相对于零件表面的运动方式的定义、切削加工参数的确定、进给轨迹的生成、加工过程的动态图形仿真显示、程序验证直到后置处

6、理等，一般都是在屏幕菜单及命令驱动等图形交互方式下完成的，具有形象、直观和高效等优点。CAD/CAM集成数控编程系统的原理与以表面模型为基础的数控编程方法相比，以实体模型为基础的数控编程方法较为复杂。基于表面模型的数控编程系统一般仅用于数控编程，也就是说，其零件的设计功能（或几何造型功能）是专为数控编程服务的，针对性很强，易于使用，典型的软件系统有MasterCAM、SurfCAM等数控编程系统，其编程原理和过程如图8.1（a）所示。而基于实体模型的数控编程系统则不同，其实体模型一般都不是专为数控编程服务的

7、，甚至不是为数控编程而设计的。因此，为了用于数控编程往往需要对实体模型进行可加工性分析，识别加工特征（MachiningFeature）（加工表面或加工区域），并对加工特征进行加工工艺规划，最后才能进行数控编程，其中每一步可能都很复杂，需要在人机对话方式下进行，其数控编程的原理与过程如图8.1（b）所示。CAD/CAM集成数控编程系统的原理CAD/CAM集成数控编程系统的原理与应用2.CAD/CAM集成数控编程系统的组成一个集成化的CAD/CAM数控编程系统，一般由几何造型、刀具轨迹生成、刀具轨迹编辑、刀具

8、轨迹验证、后置处理、图形显示、几何模型内核、运行控制及用户界面等组成，如图8.2所示。整个系统的核心是几何模型内核。CAD/CAM集成数控编程系统的组成在几何造型模块中，常用的几何模型包括表面模型（SurfaceModel）、实体模型（SolidModel）和加工特征单元模型（MachinedFeatureModel）在集成化的CAD/CAM系统中，应用最为广泛的几何模型表示方法是边界表示法（B-Rep：Boun