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第6章 微机自动编程与应用 6.1 自动编程概述 6.1.1 自动编程原理及类型 从前述章节的手工编程实践中可知，数控编程主要就是将组成零件几何图形的基本线圆图素的节点（交点）坐标值，按数控程序的要求固定地排列起来，再少量地在某些部位嵌入一些加工工艺指令而已。只要求出各交点坐标，则转化成数控程序是就相当于填表一样有规则。自动编程就是用计算机来计算这些交点，再按规律自动组成数控程序。对于简单零件图形，由于各交点坐标很容易求出，通常都只需要采用手工编程即可，若用自动编程则感觉不出其优势，但对于复杂零件图形，由于交点坐标手工很难计算，所以往往需要借助于自动编程。当然，对于简单图形，若需要经常性地进行数学变换，同样需要使用自动编程系统。 1．数控语言型批处理式自动编程 早期的自动编程都是编程人员根据零件图形及加工工艺要求，采用数控语言，先编写成源程序单，再输入计算机，由专门的编译程序，进行译码、计算和后置处理后，自动生成数控机床所需的加工程序清单，然后通过制成纸带或直接用通讯接口，将加工程序送入到机床CNC装置中。这其中的数控语言是一套规定好的基本符号和由基本符号描述零件加工程序的规则，它比较接近工厂车间里使用的工艺用语和工艺规程，主要由几何图形定义语句、刀具运动语句和控制语句三种语句组成。编译程序是根据数控语言的要求，结合生产对象和具体的计算机，由专家应用汇编语言或其它高级语言编好的一套庞大的程序系统。这种自动编程系统的典型就是APT语言。APT语言最早于1955年由美国研制成功，经多次修改完善，于70年代发展成APT-Ⅳ，一直沿用至今。其它如法国的IFAPT、德国的EXAPT、日本的FAPT、HAPT以及我国的ZCK、SKC等都是APT的变形。这些数控语言有的能处理3～5坐标，有的只能处理2坐标，有车削用的、铣削及点位加工用的等。这种方式的自动编程系统，由于当时计算机的图形处理能力较差，所以一般都无图形显示，不直观，易出错。虽然后来增加了一些图形校验功能，但还是要反复地在源程序方式和图形校验方式之间来回切换，并且还需要掌握数控语言，初学者用起来总觉不太方便。 2．人机对话型图形化自动编程 在人机对话式的条件下，编程员按菜单提示的内容反复与计算机对话，陆续回答计算机的提问。从一开始，对话方式就紧密与图形显示相联，从工件的图形定义，刀具的选择，起刀点的确定，走刀路线的安排直到各种工艺指令的及时插入，全在对话过程中提交给了计算机，最后得到的是所需的机床数控程序单。这种自动编程具有图形显示的直观性和及时性，能较方便地进行对话修改，易学且不易出错。图形化自动编程系统有EZ-CAM、Master CAM、UGII、PRO/E、CAXA制造工程师等。本章主要介绍Master CAM自动编程系统。 6.1.2 Mster CAM软件系统概述 图6-1 Mill模块结构框架 Mster CAM是美国CNC Software Inc.公司所研制的集CAD/CAM于一体的一个大型应用软件系统，主要用于数控机床的自动编程及其控制，因其对机器配置要求较低而得到了广泛的应用。该软件采用的是图形化自动编程的方式，具有绘图设计、尺寸标注、轮廓铣削、钻削、车削、线切割等的处理技术。用户可利用其绘图设计功能绘制出待加工零件的图样，然后直接在其上进行加工路线的描述定义，则该软件即可自动计算处理并生成用于控制机床的数控加工程序。图6-1所示是其中Mill 铣削模块的结构框架。 1．系统界面特点 图6-2 Mill模块的操作界面 当前流行的Master CAM是基于WINDOWS平台上运行的一套软件系统，启动Master CAM 8.0版的铣削模块Mill后的操作界面如图6-2所示。 Master CAM系统将显示界面分割为三个区域：绘图区、菜单区和系统回应区。其中： 绘图区是为作图、图形显示、加工模拟显示等提供表演的场所。可通过功能设定将其划分为多个视区，以达到从不同的角度观察的效果。 系统回应区是人机对话的场所，包括从系统中反馈的信息显示、各种状态显示、错误提示以及必需的键盘响应，进行中需要键入的数据等。 菜单区共分主功能菜单区、次功能菜单区、图标菜单区三部分。 图6-3 菜单层次结构 系统绝大部分功能实施都需要通过对主功能菜单的逐层调用来进行。例如，如图6-3所示为进行“连续画线”功能操作所需要逐层调用的菜单层次结构。 菜单内容的显示始终在同一区域内，当要执行某一项功能时，只能一层层地切换菜单项，操作起来很烦琐。为使操作方便，该系统采用了如下几种快捷方法。 （1）增设次功能菜单区；主要是为对图层操作、颜色及构图面等的设定方便而提供的一种快捷操作菜单项。用鼠标点选这些菜单项时，有关图层与颜色的设置是通过弹