張 星

（徐州機電工程高等職業(yè)學校 江蘇 徐州 221000）

1 自動編程的特點

使用計算機(或編程機)進行數(shù)控機床程序編制工作，即由計算機(或編程機)自動地進行數(shù)值計算，編寫零件加工程序單，自動地打印輸出加工程序單，并將程序記錄到控制介質(zhì)上。數(shù)控機床的程序編制工作的大部分或全部由計算機(或編程機)完成的過程，即為自動程序編制。

自動編程是通過數(shù)控自動程序編制系統(tǒng)實現(xiàn)的。自動編程系統(tǒng)由硬件及軟件兩部分。硬件主要有計算機、繪圖機、打印機及其他一些外圍設備；軟件即計算機編程系統(tǒng)，又稱編譯軟件。

與手工編程相比，自動編程具有如下特點。

（1）數(shù)學處理能力強。對輪廓形狀不是由簡單的直線、圓弧組成的復雜零件，特別是異形輪廓零件，以及幾何要素雖不復雜，但數(shù)控機床程序量很大的零件，計算則相當繁瑣，采用手工程序編制是難以完成的。

（2）能快速、自動生成數(shù)控程序。自動編程在完成計算刀具運動軌跡之后，后置處理程序能在極短的時間內(nèi)自動生成數(shù)控程序，且該數(shù)控機床程序不會出現(xiàn)語法錯誤。當然自動生成程 序的速度還取決于計算機硬件的檔次，檔次越高，速度越快。

（3）后置處理程序靈活多變。自動生成適用于不同數(shù)控機床的數(shù)控程序，它靈活多變，可以適應不同的數(shù)控機床。

（4）程序自檢、糾錯能力強。自動編程能夠借助于計算機在屏幕上對數(shù)控程序進行動態(tài)模擬，連續(xù)、逼真地顯示刀具加工軌跡和零件加工輪廓，發(fā)現(xiàn)問題并及時修改，快速又方便。

（5）便于實現(xiàn)與數(shù)控機床系統(tǒng)的通信。自動編程可以把自動生成的數(shù)控機床程序經(jīng)通信接口直接輸入數(shù)控系統(tǒng)，控制數(shù)控機床加工?？梢宰龅竭呡斎耄吋庸?，不必憂慮數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)存不夠大，免除了將數(shù)控程序分段。

2 自動編程的基本步驟

2.1 分析零件圖樣，確定加工工藝

在圖形交互自動編程中，同一個輪廓，往往可以有幾種不同的生成方法導致加工方法不同。所以本步驟主要是確定合適的加工方法。

2.2 幾何造型

把被加工零件的加工要求用幾何圖形描述出來，作為原始信息輸入給計數(shù)機，作為圖形自動編程的依據(jù)，即原始條件。

2.3 對幾何圖形進行定義

面對一個幾何圖形，編程系統(tǒng)并不是立即明白如何處理。需要程序源對幾何圖形進行定義，定義的過程就是告訴編程系統(tǒng)處理該幾何圖形的方法。不同的定義方法導致不同的處理方法，最終采用不同的加工方法。

2.4 輸入必須的工藝參數(shù)

把確定的工藝參數(shù)，通過 “對話”的方式告訴編程系統(tǒng)，以便編程系統(tǒng)在確定刀具軌跡時使用。

2.5 自動生成數(shù)控程序

自動生成數(shù)控程序是由自動編程系統(tǒng)的后置處理程序模塊來完成的。不同的數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控程序指令程序不完全相同，只需修改,設定以個后置程序，就能生成與數(shù)控系統(tǒng)一至的數(shù)控程序來。

2.6 輸出程序

因為數(shù)控自動編程系統(tǒng)在計算機上運行，所以具備計數(shù)機所具有的一切輸出手段。值得一提的是利用計算機和數(shù)控系統(tǒng)都有通訊接口，只要自動編程系統(tǒng)具有通訊模塊即可完成計數(shù)機與數(shù)控系統(tǒng)直接通訊，把數(shù)控系統(tǒng)程序直接輸送給數(shù)控系統(tǒng)，控制數(shù)控系統(tǒng)進行加工。

3 數(shù)控系統(tǒng)編程介紹（CAXA數(shù)控車）

數(shù)控加工機床與編程技術兩者的發(fā)展是緊密相關的。數(shù)控加工機床的性能提升推動了編程技術的發(fā)展，而編程手段的提高也促進了數(shù)控加工機床的發(fā)展，二者相互依賴?，F(xiàn)代數(shù)控技術下在向高精度、高效率、高柔性和智能化方向發(fā)展，而編程方式也越來越豐富。

數(shù)控編程可分為機內(nèi)編程和機外編程。機內(nèi)編程指利用數(shù)控機床本身提供的交互功能進行編程，機外編程則是脫離數(shù)控機床本身在其他設備上進行編程。機內(nèi)編程的方式隨機床的不同而異，可以以“手工”的形式分行輸入控制代碼（手工編程）、交互方式輸入控制代碼（會話編程）、圖形方式輸入控制代碼（圖形編程），甚至可以語音方式輸入控制代碼（語音編程）或通過高級語言方式輸入控制代碼（高級語言編程）。但機內(nèi)編程一般來說只適用于簡單形體，而且效率較低。機外編程也可以分成手工編程、計算機輔助APT編程和CAD/CAM編程等方式。機外編程由于其可以脫離數(shù)控機床進行數(shù)控編程，相對機內(nèi)編程來說效率較高，是普遍采用的方式。

隨著微電子技術和CAD技術的發(fā)展，自動編程系統(tǒng)也逐漸過渡到以圖形交互為基礎的與CAD集成的CAD/CAM系統(tǒng)為主的編程方法。與以前的語言型自動編程系統(tǒng)相比，CAD/CAM集成系統(tǒng)可以提供單一準確的產(chǎn)品幾何模型，幾何模型的產(chǎn)生和處理手段靈活、多樣、方便，可以實現(xiàn)設計、制造一體化。雖然數(shù)控編程的方式多種多樣，毋庸置疑，目前占主導地位的是采用CAD/CAM數(shù)控編程系統(tǒng)進行編程。

1）CAD/CAM 系統(tǒng)

20世紀90年代以前，市場上銷售的CAD/CAM軟件基本上為國外的軟件系統(tǒng)。90年代以后國內(nèi)在CAD/CAM技術研究和軟件開發(fā)方面進行了卓有成效的工作，尤其是在以PC機動性平臺的軟件系統(tǒng)。其功能已能與國外同類軟件相當，并在操作性、本地化服務方面具有優(yōu)勢，一個好的數(shù)控編程系統(tǒng)，已經(jīng)不是一種僅僅是繪圖，做軌跡，出加工代碼，它還是一種先進的加工工藝的綜合，先進加工經(jīng)驗的記錄，繼承，和發(fā)展。

2）利用CAXA數(shù)控車自動編程的基本步驟

CAXA系統(tǒng)的編程基本步驟如下：

理解圖紙

建立加工圖形或通過數(shù)據(jù)接口讀入

確定加工工藝（裝卡、刀具等）

生成刀具軌跡

后期處理生成NC代碼

輸出加工代碼

3）零件加工程序的評價

一個零件的加工程序決不是唯一的，諸多程序 （方案）中，肯定有最優(yōu)的。可否從以下方面評價：

（1）保證程序是正確的，零件加工質(zhì)量穩(wěn)定。

（2）程序方便調(diào)試和修改，程序的可讀性好。

（3）程序的穩(wěn)定性好。

（4）充分發(fā)揮系統(tǒng)功能，使程序最短。

（5）程序的通用性好。若有系列零件，則只需編一種，其余只要修改關鍵尺寸，程序即可使用。

（6）編程成本低。為編出某一程序，所花的人工費用和機器費用要低。當然人工成本與編程員的熟練程度有關，不便量化。但是只需一個計算器和一臺計算機輔助編程系統(tǒng)，其成本是可比的，具體的零件，要根據(jù)實際情況決定。在實際編程中要有優(yōu)化意識，尤其用CAXA編制的零件加工程序，由于CAXA的后置處理功能比較弱，更應該進行優(yōu)化。

4）CAXA編制的零件加工程序的優(yōu)化

由于CAXA具有很強的圖形數(shù)學處理功能，免去了手工編程中繁瑣的數(shù)學計算。由于數(shù)控系統(tǒng)及機床各異，CAXA的后置處理，盡管有專用后置或萬能后置，但與機床數(shù)控系統(tǒng)功能相比，仍有相當差距。在實際使用中，若能既充分發(fā)揮CAXA的優(yōu)點，又能避免其不足，還能充分發(fā)揮數(shù)控系統(tǒng)的功能和操作者的實踐經(jīng)驗，就需要對CAXA編制的零件加工程序進行優(yōu)化，使之編出一個高水準的零件加工程序。

5）加工代碼輸出（通訊）

生成數(shù)控指令之后，可通過計算機的標準接口與機床直接連通。CAXA數(shù)控車可以提供我們自己開發(fā)的通信軟件，完成通過計算機的串口或并口與機床連接，將數(shù)控加工代碼傳輸?shù)綌?shù)控機床，控制機床各坐標的伺服系統(tǒng)，驅動機床。

RS-232-C接口在數(shù)控機床上有9針或25針串口，其特點是簡單，用一根RS232C電纜和電腦進行連接，實現(xiàn)在計算機和數(shù)控機床之間進行系統(tǒng)參數(shù)、PMC參數(shù)、螺距補償參數(shù)、加工程序、刀補等數(shù)據(jù)傳輸，完成數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)恢復，以及DNC加工和診斷維修。

端口參數(shù)和設置

串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗和流控制。對于兩個進行通行的端口，這些參數(shù)必須相同：

（1）波特率：這是一個衡量通信速度的參數(shù)。它表示每秒鐘傳送的bit的個數(shù)。例如300波特表示每秒鐘發(fā)送300個bit。當我們提到時鐘周期時，我們就是指波特率，例如如果協(xié)議需要4800波特率，那么時鐘是4800Hz。

（2）數(shù)據(jù)位：這是衡量通信中實際數(shù)據(jù)位的參數(shù)。當計算機發(fā)送一個信息包，實際的數(shù)據(jù)不會是8位的，標準的值是5、7和8位。如何設置取決于你想傳送的信息。 比如，標準的 ASCII碼是 0～127（7位）。擴展的ASCII碼是0～255（8位）。如果數(shù)據(jù)使用簡單的文本（標準 ASCII碼），那么每個數(shù)據(jù)包使用7位數(shù)據(jù)。每個包是指一個字節(jié)，包括開始/停止位，數(shù)據(jù)位和奇偶校驗位。

（3）停止位：用于表示單個包的最后一位。典型的值為1，1.5和2位。由于數(shù)據(jù)是在傳輸線上定時的，并且每一個設備有其自己的時鐘，很可能在通信中兩臺設備間出現(xiàn)了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y束，并且提供計算機校正時鐘同步的機會。

（4）流控制：在進行數(shù)據(jù)通訊的設備之間，以某種協(xié)議方式來告訴對方何時開始傳送數(shù)據(jù)，或根據(jù)對方的信號來進入數(shù)據(jù)接收狀態(tài)以控制數(shù)據(jù)流的啟停，它們的聯(lián)絡過程就叫“握手”或“流控制”，RS232可以用硬件握手或軟件握手方式來進行通訊。

軟件握手（Xon/Xoff）：通常用在實際數(shù)據(jù)是控制字符的情況下。只需三條接口線，即“TXD發(fā)送數(shù)據(jù)”、“RXD接收數(shù)據(jù)”和“SG信號地”，因為控制字符在傳輸線上和普通字符沒有區(qū)別，這些字符在通信中由接收方發(fā)送，使發(fā)送方暫停。這種只需三線（地，發(fā)送，接收）的通訊協(xié)議方式應用較為廣泛。所以常采用DB-9的9芯插頭座，傳輸線采用屏蔽雙絞線。

6）通訊端口的設置：設備雙方數(shù)據(jù)必須設置相同，否則不能正常通訊。

計算機端參數(shù)設置，采用CAXA數(shù)控車自帶的通訊軟件，進行傳輸。

數(shù)控機床端參數(shù)設置:

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4 結語

自動編程系統(tǒng)可以利用計算機和數(shù)控系統(tǒng)的通訊接口，實現(xiàn)編程系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)的通訊。編程系統(tǒng)可以把自動生成的數(shù)控程序經(jīng)通訊接口直接輸入數(shù)控系統(tǒng)，控制數(shù)控機床加工，無需再制備穿孔紙帶等控制介質(zhì)，而且可以做到邊輸入，邊加工，不必憂慮數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)存不夠大，免除了將數(shù)控程序分段。

［1］陳子銀.數(shù)控機床原理與應用.北京理工大學出版社,2006,8.

［2］季明善.機械設計基礎.北京高等教育出版社,2005,1.

［3］屈海軍.數(shù)控機床電氣控制.北京理工大學出版社,2006,8.