自動(dòng)編程技術(shù)將輸入計(jì)算機(jī)的零件設(shè)計(jì)和加工信息自動(dòng)轉(zhuǎn)換成為數(shù)控裝置能夠讀取和執(zhí)行的指令的過(guò)程01引言現(xiàn)狀及發(fā)展研究概況分類目錄03020405發(fā)展趨勢(shì)參考文獻(xiàn)原理目錄0706基本信息在機(jī)械加工中，數(shù)控加工的份額日益增加。由于傳統(tǒng)數(shù)控加工依靠手工編程，效率低，易出錯(cuò)，加工對(duì)象簡(jiǎn)單，限制并影響了數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用，自動(dòng)編程正逐漸成為主要編程方式。本文介紹了自動(dòng)編程發(fā)展、應(yīng)用及現(xiàn)狀，最后闡述了幾種用于自動(dòng)編程的軟件。引言引言自動(dòng)編程(AutomaticProgramming)也稱為計(jì)算機(jī)編程。將輸入計(jì)算機(jī)的零件設(shè)計(jì)和加工信息自動(dòng)轉(zhuǎn)換成為數(shù)控裝置能夠讀取和執(zhí)行的指令(或信息)的過(guò)程就是自動(dòng)編程。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控加工在機(jī)械制造業(yè)的應(yīng)用日趨廣泛，使數(shù)控加工方法的先進(jìn)性和高效性與冗長(zhǎng)復(fù)雜、效率低下的數(shù)控編程之間的矛盾更加尖銳，數(shù)控編程能力與生產(chǎn)不匹配的矛盾日益明顯。如何有效地表達(dá)、高效地輸入零件信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)控編程的自動(dòng)化，已成為數(shù)控加工中亟待解決的問(wèn)題。計(jì)算機(jī)技術(shù)的逐步完善和發(fā)展，給數(shù)控技術(shù)帶來(lái)了新的發(fā)展奇跡，其強(qiáng)大的計(jì)算功能，完善的圖形處理能力都為數(shù)控編程的高效化、智能化提供了良好的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。數(shù)控自動(dòng)編程軟件在強(qiáng)大的市場(chǎng)需求驅(qū)動(dòng)下和軟件業(yè)的激烈競(jìng)爭(zhēng)中得到了很大的發(fā)展，功能不斷得到更新與拓展，性能不斷完善提高。作為高科技轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力的直接體現(xiàn)，數(shù)控自動(dòng)編程已代替手工編程在數(shù)控機(jī)床的使用中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。目前，CAD/CAM圖形交互式自動(dòng)編程已得到較多的應(yīng)用，是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)。它是利用CAD繪制的零件加工圖樣，經(jīng)計(jì)算機(jī)內(nèi)的刀具軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和后置處理，從而自動(dòng)生成數(shù)控機(jī)床零部件加工程序，以實(shí)現(xiàn)CAD與CAM的集成。隨著CIMS技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前又出現(xiàn)了CAD/CAPP/CAM集成的全自動(dòng)編程方式，其編程所需的加工工藝參數(shù)不必由人工參與，直接從系統(tǒng)內(nèi)的CAPP數(shù)據(jù)庫(kù)獲得，推動(dòng)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展。研究概況研究概況1952年，美國(guó)的Person公司與麻省理工學(xué)院(MIT)合作研制出了的一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床，為了解決了數(shù)控機(jī)床的編程問(wèn)題，美國(guó)空軍與MIT合作于第二年研制成了APT系統(tǒng)，從此便開(kāi)始了數(shù)控加工和數(shù)控編程的發(fā)展進(jìn)程。20世紀(jì)60年代著眼于交互式繪圖系統(tǒng)和NC編程語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)，美國(guó)MIT的SUTHERLAND教授發(fā)表的“SKETCHPAD一人機(jī)會(huì)話系統(tǒng)”為計(jì)算機(jī)圖形設(shè)計(jì)系統(tǒng)和CAD/CAM提供了理論基礎(chǔ)。具有多坐標(biāo)立體曲面自動(dòng)編程的APTIH的問(wèn)世，使數(shù)控編程從面向機(jī)床指令上升面向幾何元素的高層次編程。隨后，APT幾經(jīng)修改和充實(shí)，又出現(xiàn)了APTIV(改進(jìn)算法，增加了多坐標(biāo)編程系統(tǒng))、APT-AQ增加了切削數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng))和APT-SS(增加了雕塑曲面編程系統(tǒng))等。世界各國(guó)以APT為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)了具有獨(dú)自特色、專業(yè)性更強(qiáng)的APT衍生編程語(yǔ)言，如美國(guó)MDSI公司的Compact。用APT語(yǔ)言進(jìn)行數(shù)控編程，具有程序簡(jiǎn)練、易于控制走刀等優(yōu)點(diǎn)，但設(shè)計(jì)和編程之間只能通過(guò)圖紙來(lái)傳遞數(shù)據(jù)，圖紙解釋、工藝規(guī)劃靠工藝人員來(lái)完成，不能對(duì)刀具軌跡進(jìn)行驗(yàn)證，易發(fā)生人為編程錯(cuò)誤和造成重復(fù)工作等。步入20世紀(jì)70年代，圖形輔助數(shù)控編程GNC得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，推動(dòng)了CAD/CAM向一體化方向發(fā)展，并逐步形成了計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)概念。GNC是一種面向制造的技術(shù)，它將零件的幾何顯示、走刀模擬、交互修改等不足，如1972年美國(guó)Lochead公司推出的CADAM系統(tǒng)，就融入了最新的GNC技術(shù)。1975年法國(guó)的達(dá)索飛機(jī)公司對(duì)引進(jìn)的CADAM系統(tǒng)進(jìn)行了二次開(kāi)發(fā)，研制成功了CATIA系統(tǒng)，使其能進(jìn)行三維設(shè)計(jì)、分析和NC加工。80年代初，該公司成功地將CATIA應(yīng)用于飛機(jī)吹風(fēng)模型地設(shè)計(jì)和加工，使生產(chǎn)周期從六個(gè)月下降為一個(gè)月?，F(xiàn)狀及發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展我國(guó)數(shù)控加工及編程技術(shù)的研究起步較晚，其研究始于航空工業(yè)的PCL數(shù)控加工自動(dòng)編程系統(tǒng)SKC一1。在此基礎(chǔ)上，以后又發(fā)展了SKC-2、SKC-3和CAM251數(shù)控加工繪圖語(yǔ)言，這些系統(tǒng)沒(méi)有圖形功能，并且以2坐標(biāo)和2.5坐標(biāo)加工為主。我國(guó)從“七五”開(kāi)始有計(jì)劃有組織地研究和應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)，引進(jìn)成套的CAD/CAM系統(tǒng)，首先應(yīng)用在大型軍工企業(yè)，航天航空領(lǐng)域也開(kāi)始應(yīng)用，雖然這些軟件功能很強(qiáng)，但價(jià)格昂貴，難以在我國(guó)推廣普及?！鞍宋濉庇忠M(jìn)了大量的CAD/CAM軟件，如:EUCLID-15、UG、CADDS、I-DEAS等，以這些軟件為基礎(chǔ)，進(jìn)行了一些二次開(kāi)發(fā)工作，也取得了一些應(yīng)用成功，但進(jìn)展比較緩慢。我國(guó)在引用CAD/CAM系統(tǒng)的同時(shí)，也開(kāi)展了自行研制工作。20世紀(jì)80年代以后，首先在航空工業(yè)開(kāi)始集成化的數(shù)控編程系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)工作，如西北工業(yè)大學(xué)成功研制成功的能進(jìn)行曲面的3~5軸加工的PNU/GNC圖形編程系統(tǒng);北京航空航天大學(xué)與第二汽車制造廠合作完成的汽車模具、氣道內(nèi)復(fù)雜型腔模具的三軸加工軟件，與331廠合作進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪的加工;華中理工大學(xué)1989年在微機(jī)上開(kāi)發(fā)完成的適用于三維NC加工的軟件HZAPT;中京公司和北京航空航天大學(xué)合作研制的唐龍CAD/CAM系統(tǒng)，以北京機(jī)床所為核心的JCS機(jī)床開(kāi)發(fā)的CKT815車削CAD/CAM一體化系統(tǒng)等。分類分類自數(shù)控機(jī)床問(wèn)世以來(lái)，一些先進(jìn)的工業(yè)國(guó)家都在大力開(kāi)展自動(dòng)編程技術(shù)，特別是近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造的發(fā)展，自動(dòng)編程越來(lái)越受到重視。自動(dòng)編程系統(tǒng)發(fā)展到今天，己經(jīng)出現(xiàn)了品種繁多，功能各異的編程系統(tǒng)。從國(guó)際范圍來(lái)看，使用較為普遍的系統(tǒng)主要有三種:數(shù)控語(yǔ)言編程系統(tǒng);會(huì)話式編程系統(tǒng);數(shù)控圖形編程系統(tǒng)。數(shù)控語(yǔ)言編程系統(tǒng)是最早研制的，也是目前應(yīng)用最廣泛的自動(dòng)編程系統(tǒng)。它是用數(shù)控語(yǔ)言來(lái)編寫零件加工的源程序。與其他類型的自動(dòng)編程系統(tǒng)相比，他是迄今為止應(yīng)用最廣泛、功能最強(qiáng)、通用性最廣、技術(shù)最成熟的系統(tǒng)。APT是自動(dòng)編程工具的簡(jiǎn)稱，是一種對(duì)工件、刀具的幾何形狀及刀具相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)等進(jìn)行定義時(shí)所使用的一種接近英語(yǔ)符號(hào)的語(yǔ)言。把用APT語(yǔ)言書寫的零件加工程序輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)計(jì)算機(jī)的APT語(yǔ)言編程系統(tǒng)編譯產(chǎn)生刀位文件，然后進(jìn)行數(shù)控加工后置處理，生成數(shù)控系統(tǒng)能接受的零件數(shù)控加工程序，稱為APT語(yǔ)言自動(dòng)編程。采用APT語(yǔ)言編制數(shù)控加工程序具有程序簡(jiǎn)練、走刀控制靈活等特點(diǎn)，使數(shù)控加工編程從面向機(jī)床指令的“匯編語(yǔ)言”級(jí)，上升到面向幾何元素的點(diǎn)、線、面的高級(jí)語(yǔ)言級(jí)。由于計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程代替程序編制人員完成了繁瑣的數(shù)值計(jì)算工作，并省去了編寫程序單的工作量，因而可將編程效率提高數(shù)倍到數(shù)十倍，同時(shí)解決了手工編程中無(wú)法解決的許多復(fù)雜零件的編程問(wèn)題。發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展趨勢(shì)20世紀(jì)70年代出現(xiàn)并迅速發(fā)展起來(lái)的GNC技術(shù)推動(dòng)了CAD和CAM向一體化方向發(fā)展，促使計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)興起。作為現(xiàn)代制造新生產(chǎn)模式的CIMS，成為各國(guó)競(jìng)相發(fā)展的高技術(shù)，我國(guó)“863”己將CIMS作為重點(diǎn)發(fā)展的高技術(shù)領(lǐng)域。作為CIMS主要內(nèi)容的數(shù)控加工自動(dòng)編程技術(shù)，出現(xiàn)了向集成化、可視化、網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化、智能化發(fā)展的趨勢(shì)。原理原理自動(dòng)編程是借助計(jì)算機(jī)及其外圍設(shè)備裝置自動(dòng)完成從零件圖構(gòu)造、零件加工程序編制到控制介質(zhì)制作等工作的一種編程方法。它的一般過(guò)程：首先將被加工零件的幾何圖形及有關(guān)工藝過(guò)程用計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的形式輸入計(jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)控編程系統(tǒng)對(duì)輸入信息進(jìn)行翻譯，形成機(jī)內(nèi)零件的幾何數(shù)據(jù)與拓?fù)鋽?shù)據(jù)；然后進(jìn)行工藝處理，確定加工方法、加工路線和工藝參數(shù)；通過(guò)數(shù)學(xué)處理計(jì)算刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡，并將其離散成為一系列的刀位數(shù)據(jù)；根據(jù)某一具體數(shù)控系統(tǒng)所要求的指令格式，將生成的刀位數(shù)據(jù)通過(guò)后置處理生成最終加工所需的N