数控加工技术概述

1 数控编程及其发展

    数控编程是目前 CAD/CAPP/CAM 系统中最能明显发挥效益的环节之一，其在实现设
计加工自动化、提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用。在诸
如航空工业、汽车工业等领域有着大量的应用。由于生产实际的强烈需求，国内外都对数
控编程技术进行了广泛的研究，并取得了丰硕成果。下面就对数控编程及其发展作一些介
绍。

    1.1 数控编程的基本概念

    数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。它的主要任务是计算加工走刀中
的刀位点（cutterlocationpoint 简称 CL 点）。刀位点一般取为刀具轴线与刀具表面的交点，
多轴加工中还要给出刀轴矢量。

    1.2 数控编程技术的发展概况

    为了解决数控加工中的程序编制问题，50 年代，MIT 设计了一种专门用于机械零件数
控加工程序编制的语言，称为 APT（AutomaticallyProgrammedTool）。其后，APT 几经发
展，形成了诸如 APTII、APTIII（立体切削用）、APT（算法改进，增加多坐标曲面加工编
程 功 能 ） 、 APTAC （ Advancedcontouring ） ( 增 加 切 削 数 据 库 管 理 系 统 ) 和
APT/SS（SculpturedSurface）(增加雕塑曲面加工编程功能)等先进版。
    采用 APT 语言编制数控程序具有程序简炼，走刀控制灵活等优点，使数控加工编程从

“

”

面向机床指令的 汇编语言 级，上升到面向几何元素.APT 仍有许多不便之处：采用语言
定义零件几何形状，难以描述复杂的几何形状，缺乏几何直观性；缺少对零件形状、刀具
运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段；难以和 CAD 数据库和 CAPP 系统有效
连接；不容易作到高度的自动化，集成化。
    针对 APT 语言的缺点，1978 年，法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、NC 加
工 一 体 化 的 系 统 ， 称 为 为 CATIA 。 随 后 很 快 出 现 了 象
EUCLID，UGII，INTERGRAPH，Pro/Engineering，MasterCAM 及 NPU/GNCP 等系统，这
些系统都有效的解决了几何造型、零件几何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生成，
走刀过程的仿真显示、验证等问题，推动了 CAD 和 CAM 向一体化方向发展。到了 80 年代，
在 CAD/CAM 一体化概念的基础上，逐步形成了计算机集成制造系统（CIMS）及并行工
程（CE）的概念。目前，为了适应 CIMS 及 CE 发展的需要，数控编程系统正向集成化和
智能化方向发展。
    在集成化方面，以开发符合 STEP（StandardfortheExchangeofProductModelData）标准的
参数化特征造型系统为主，目前已进行了大量卓有成效的工作，是国内外开发的热点；
在智能化方面，工作刚刚开始，还有待我们去努力。

    2 NC 刀具轨迹生成方法研究发展现状

    数控编程的核心工作是生成刀具轨迹，然后将其离散成刀位点，经后置处理产生数控
加工程序。下面就刀具轨迹产生方法作一些介绍。