制造自动化协议(

数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程

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兰州交通大学机电工程学院

第二十四讲

一、备课教案

适用专业

机械设计制造及其自动化

讲次

第二十四讲

上课

时间

年 月 日 节

教

学

内

容

提

纲

及

要

求

第六章 数控机床加工程序编制基础

第八节 CAD/CAM简介

一、 CAM软件发展过程

了解CAM软件发展过程及CAD／CAM集成数控编程系统

二、 CAD／CAM集成数控编程系统简介

第七章 数控机床发展趋势

第一节 数控机床发展展望

一、自动控制及智能化的数字伺服技术

了解数控机床发展展望

二、计算机信息处理技术

三、精密机械技术

四、网络及通信技术

第二节 柔性制造系统(FMS)简介

一、概述

了解柔性制造系统(FMS)的概念及组成

二、FMS的组成

第三节 直接数字控制(DNC)简介

一、DNC技术概述

理解DNC技术的概念及发展趋势

二、DNC技术研究

三、DNC技术的发展趋势

第四节 计算机集成制造系统(CIMS)简介

一、概述

了解计算机集成制造系统(CIMS)的概念及组成

二、CIMS的组成

重

点

DNC技术的概念及发展趋势

教学实施手段

效果记录

课堂讲授

√

课堂讨论

√

现场示教

小结讲评

难

点

其 它

教具

CAI，黑板

推

荐

参

考

书

陈德道主编.数控技术及应用.北京:国防工业出版社,2009

董玉红主编.机床数控技术.哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社,2003

教

学

后

记

二、讲稿

第六章 数控机床加工程序编制基础

CAD/CAM简介

一、 CAM软件发展过程

自20世纪50年代以来为了使数控编程员从繁琐的手工编程工作中解脱出来，人们一直在研究各种自动编程技术。

20世纪50年代中期，美国研制了最早的APT系统，该系统经过多次改进，在70年代发展成熟，成为当时普遍使用的自动编程系统。由于受当时计算机技术的限制，人们无法在计算机上通过生成零件图形来进行自动编程，因此使用APT系统前，先要用词汇式的语言来描述零件的几何形状、机床运动顺序和工艺参数，即编制一个零件加工源程序。该程序不同于前面介绍的手工编制的加工程序，它不能直接控制机床，必须经过计算机编译程序的处理才能生成加工程序。零件加工的源程序所使用的数控语言又称为APT语言。由于使用APT系统编程人员仍然要从事繁琐的预编程工作，对于复杂工件，编程时间与数控加工时间之比竟达30:1。

近二十年来随着计算机技术的发展，计算机辅助设计(CAD)与制造(CAM)逐渐走向成熟。目前以CAD／CAM一体化集成形式的软件己成为数控加工自动编程系统的主流。这些软件可以采用人机交互方式对零件的几何模型进行绘制，编辑和修改，从而得到零件的几何模型，然后对机床和刀具进行定义和选择，确定刀具相对于零件表面的运动方式、切削加工参数，便能生成刀具轨迹，最后经过后置处理，即按照特定机床规定的文件格式生成加工程序。某些软件还具有加工轨迹的仿真功能，用于验证走刀轨迹和加工程序的正确性。使用这类软件对加工程序的生成和修改都非常方便，大大提高了编程效率。

二、 CAD／CAM集成数控编程系统简介

(一) CAD／CAM集成数控编程系统的基本原理

1. CAD／CAM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、刀具轨迹验证、后置处理、图形显示、几何模型内核、运行控制和用户界面等部分组成，它们的层次结构如图6-98所示。

图6-98 CAD／CAM数控编程系统层次结构

在CAD／CAM集成数控编程系统中，几何模型内核是整个系统的核心。在几何造型模块中，常用的几何模型有表面模型(Surface Model)、实体模型(Solid Model)和加工特征单元模型(Machining Feature Cell Model)。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(B－Rep：Boundary Representation)和结构化实体几何(CSG: Constructive Solid Geometry)。在现代CAD／CAM系统中，最常用的几何模型内核主要有两种，分别为Parasolid和ACIS。

多轴刀具轨迹生成模块直接采用几何模型中加工(特征)单元的边界表示模式，根据所选用的刀具及加工方式进行刀位计算，生成数控加工刀具轨迹。

刀具轨迹编辑根据加工单元的约束条件对刀具轨迹进行裁剪、编辑和修改。

刀具轨迹验证一方面检验刀具轨迹是否正确，另一方面检验刀具是否与加工单元的约束面发生干涉和碰撞。

图形显示贯穿整个设计与编程过程的始