圆方程在数控编程中的应用教案

圆方程在数控编程中的应用教案（通用11篇）

篇1：圆方程在数控编程中的应用教案

附件3

案

例

——圆方程在数控编程中的应用

使用数控机床进行零件加工时，必须首先将零件图纸上的信息处理成数控系统能识别的程序，即数控编程。数控机床就是依据程序来控制机床的运转和操作。

数控系统加工的零件轮廓或刀具运动轨迹一般由直线与圆弧组成。在编制程序时，需要根据给定进给速度和给定轮廓线形的要求，在轮廓的已知点之间确定一些中间关键点，向各个坐标轴发出进给指令，将工件的轮廓或刀具的运动轨迹描述出来。

完成线性进给指令G01 X_Z_F_（X,Z：线段终点坐标），需以线段起点为基点，确定线段终点坐标。

C1.5 Z A O B G x

如图所示的特殊形体零件由锥体素线与圆弧相切所组成，现要数控编程加工其GB段。根据线性进给指令的要求，我们数学课要解决的问题就是以线段起点G为基点，计算线段终点B的坐标。

教学实案

——圆方程在数控编程中的应用

一、复习巩固

1．已知直线经过点Px0,y0，斜率为k，求直线方程.2．已知圆心为点Ah,k，半径为R，求圆方程.二、提出问题

有一如图所示的特殊形体零件，由锥体素线与圆弧相切所组成。现要数控编程加工线段GB，已知线性进给指令为G01 X_Z_F_，其中X,Z：线段终点坐标，F：被编程两个坐标轴的合成进给速度.不考虑进给速度F，请同学们完成这个指令.C1.5 Z A O B G x

三、分析问题

提问：这个问题涉及数学体系中哪部分内容？具体说明.（中等学生回答：问题涉及平面解析几何中直线和圆的知识，线段GB的终点B是直线与圆弧的切点.教师订正）

提问：平面解析几何问题一般如何解决？（较好学生回答：一般先建立合适的直角坐标系，然后求出直线或者圆的方程，最后求出需要的点的坐标或者相关数值.）

现在，请同学们思考：合适的直角坐标系应如何建立？你想借助于哪些点或者线？ 这时，让学生自主建立直角坐标系，自由讨论，评选出哪位同学方法最佳.最后教师指出：不考虑工件坐标系的要求，为了方便计算，我们以圆弧终点为坐标原点O、平行于工件的轴线方向为X轴、垂直于工件的轴线方向为Y轴建立平面直角坐标系.教师此时在黑板上画图.y A O B G x

提问：请一位同学用数学方式把问题叙述出来.（较好学生回答，教师板书）如图所示，圆弧与直线相切于点B，1.建立圆弧OB所在圆的方程； 2.建立直线GB的方程； 3.求切点B的坐标.四、解决问题

提问：已知圆的半径R12，要建立圆的方程还需什么条件？（较差学生回答：圆心的坐标）现在，请同学们自己完成求圆心的坐标.解：作AFx轴，垂足为F OA=R=12,OAF=300xA=12sin300=6yA=12cos300=10.392 y A 即点A6,10.392.提问：已知圆心A6,10.392，圆的半径

O F G B x R12，圆的方程应是什么形式？

（较差学生回答：圆的标准方程为x-62+y-10.3922=122）.下面，我们来解决第二个问题.提问：你想建立直线BG的哪一种形式的方程？（中等学生回答：点斜式，并且点是指G）

提问：点G的坐标应在零件图上找，请一位同学回答.（中等学

生

回

答

：

y A E O F 1xG30,yG40305）

2接下来，我们共同求直线BG的斜率.联结AG，作GEAF，垂足为E.在RtAEG中,G B x 1AEAFEF10.392(4030)5.3922

EG=30-6=24

tanAGE=AE5.392==0.2247 EG24查表得： AGE=1240 AG=AE2+EG2=5.3922+242=24.6

在RtΔABG中,AB=R=12,AG=24.6

sinAGBAB120.4878 AG24.6查表得： AGB29012

EGBAGBAGE29012-12040=16032

kBGtanEGBtan16032=0.2968

提问：已知直线BG斜率为0.2968，点G的坐标为30,5，请一位同学回答直线BG的点斜式方程.（较差学生回答： y50.2968x-30）接下来，学生自主完成求切点B的坐标.x-62+y-10.3922=122 y-5=0.2968x-30xB=9.2,yB=-1.172

即点B9.2,-1.172.到这里，我们的数学目标就完成了.而事实上，工件坐标系的原点一般情况下应选在工件轴线与工件的前端面或后端面的交点上，工件坐标系的z轴和x轴分别是直角坐标系的x轴和y轴.同学们在完成线性进给指令

G01 X_Z_F_时要注意坐标轴的平移和转换.五、小结

这里，我们应用三角函数、平面几何和解析几何的综合计算解决了数控编程中的数学问题。今后，在专业课的学习过程和生产实践过程中，类似的问题我们还会遇到，需要同学们认真识图，认真分析，从中抽象出涉及的数学知识或其他学科知识，加以结合，达到目标。

六、布置作业

如图所示的特殊形体零件，为锥体素线与圆弧相切所组成。现要数控编程加工圆弧AB，已知圆弧进给指令为G02（G03）X_Z_I_,J_,R_F_，其中X,Z：圆弧终点；I,J：圆心相对于圆弧起点的偏移值；R：圆弧的半径；F：被编程两个坐标轴的合成进给速度.不考虑进给速度F，请同学们课后完成这个指令.

篇2：圆方程在数控编程中的应用教案

恰当地使用宏变量，可用同一程序完成一个系列零件的加工，大大提高编程效率。

关键词： 数控机床 数控编程加工 宏指令 CAD/CAM

数控编程作为数控加工的关键技术之一，其程序的编制效率和质量在很大程度上决定了产品的加工精度和生产效率，尤其是随着数控加工不断朝高速、精密方向发展，提高数控程序的编制质量和效率，对提高制造企业的竞争力有着重要的意义。

随着CAD/CAM软件的不断普及，数控编程的模式逐渐由自动编程取代了手工编程。

但CAM软件和手工编程有着各自的特长，且现有的CAM软件不能满足所有数控系统的特殊功能。

如何充分结合两种编程模式，合理有效地利用数控机床的各种功能，编制精简合理的小容量数控程序，有着非常重要的意义。

一、CAD/CAM和用户宏程序在编程加工中的性能对比

当今CAD/CAM软件越来越具有智能化，非常适用于各种复杂曲线零件编程和加工，但并不意味着CAD/CAM编程能绝对取代用户宏程序。

相反，在实际应用中用户宏程序相对于CAD/CAM软件有其适用范围和特点，具体如下。

首先，用户宏程序是程序编制的高级形式，素质较高的编程人员在宏程序里应用大量的编程技巧，使程序简洁易懂，并具有较好易读性和修改性。

而采用CAD/CAM编程，必须先几何建模，后设定各种加工参数，然后计算刀具轨迹，再经后处理生成程序。

这个过程非常耗时，且生成的程序十分繁琐，内容较多，可读性和修改性较差。

对于中等难度的零件，使用宏程序编程要比CAD/CAM方便得多。

其次，一般的数控系统内部存贮空间不超过256K，而采用CAD/CAM生成的`程序比较繁琐，基本上都超过额定存贮空间，因而只能通过DNC方式加工，即通过数控机床配备的通信接口在线加工。

现在的机床常备的是RS-232串行接口，其最大的传输波特率为19200bit/s，当计算精度、计算速度F值较大时，程序的传输速度就跟不上机床的节拍，出现进给运动有明显的继续的现象，采用其他方法也不会太大的改观。

由于宏程序一般都短小精悍，存储空间一般为3K以下，完全可以存储在数控系统内部。

在计算的速度较快，使用宏程序不会出现加工中断续的现象。

最后，CAD/CAM软件生成的程序具有一定的误差，使得对零件加工精度具有很大的影响。

误差来源于很多方面，从用户使用的层面上说，使用CAD/CAM软件来生成刀路及程序是非常容易的事，但是剖析CAD/CAM软件计算刀路的原理，就知道它存在一定的弊端。

在CAD/CAM软件中，无论构造规则或不规则的曲面都有一个数学运算的过程，也必然存在着计算的误差和处理，而在对其生成三维加工刀路时，软件是根据你选择的加工方式、设定的加工参数，并结合所设定的加工误差(或称为曲面的计算精度)，使刀具与加工表面接触点(相交点或相切点)逐点移动完成加工，从本质上看，其实就是在允许的误差值范围内沿每条路径用直线去逼近曲面的过程。

例如手工编程中用G02或G03表示圆弧，CAD/CAM生成的程序使用n边形去逼近一个圆。

CAD/CAM软件生成的程序除了受NC刀具轨迹的计算精度影响，还受多方面因素的影响，例如受CAD建模时的计算精度的影响、不同软件之间CAD图档的转换精度的影响和后处理环节的影响等。

二、用户宏程序在数控编程加工中的优点

宏功能是数控编程技术的一项关键技术，是提高数控加工性能的一种特殊功能。

宏功能的主体是宏程序，由一系列指令组成，宏程序用一个总指令作代号，也称宏指令。

其特点是可以对变量得对变量进行运算，用变量执行相应操作，使程序应用更加灵活、方便。

1.宏程序中的变量有局部变量、公共变量、系统变量三种，可满足不同的赋值需求。

在宏程中，用事先指定的事变量代替地址符后面直接给出的数值，在调用宏程序或该宏程序本身执行时，给出计算好的变量值，这种使宏程序有广泛的通用性。

更改也非常简单，若程序中某数据要更改，只需将相应变量重新赋值即可。

2.在宏程序中已赋值的变量，在后续程序中可被重新赋值，原先的内容被新内容代替，利用数控系纺对变量值进行计算和变量可以理新赋值的特性，使得在进行复杂非圆轮廓的曲线加工中，而不必人工逐点计算，从而用很短的直线或圆弧线段逼近理想轮廓曲线，满足零件加工精度。

3.宏程序中的算术和逻辑计算功能，如：反正运算、指数函数运算、异或运算等，满足了用户不同的计算要求，减少了编程的繁琐计算，使编程更佳快捷、方便。

4.宏程序所具有的转移和循环功能，包括GOTO、IF、WHILE语句，可方便地实现语句的无条件、有条件跳转和重复多次循环减少了编程语句的数量，满足了用户对不同情况的编程要求。

篇3：曲线方程在数控编程中的应用

通常非圆曲线是指椭圆、双曲线、抛物线及一般曲线 (圆或者直线) , 在数学上它们都有其标准方程, 在数控加工过程中通常采用参数方程式进行编程.

椭圆的参数方程:x=acosα, y=bsinα.

双曲线的参数方程:x=asecα, y=btanα.

抛物线参数方程的一种形式:x=2pt2, y=2pt.

圆的参数方程:x=rcosα, y=rsinα.

直线的参数方程:x=x0+tcosα, y=y0+tsinα.

二、曲线的两种方程形式

1.曲线的普通方程.相对于参数方程来说, 把直接确定曲线C上任一点的坐标 (x, y) 的方程F (x, y) =0叫做曲线C的普通方程.

2.曲线的参数方程.在确定的坐标系中, 如果曲线上任意一点的坐标x, y都是某个变数t的函数, 并且对于t的每一个允许值, 由方程组 (1) 所确定的点M (x, y) 都在这条曲线上, 那么方程组 (1) 叫做这条曲线的参数方程.联系x, y之间关系的变数叫做参变数, 简称参数.

3.求曲线的参数方程.求曲线参数方程一般程序:

(1) 设点:建立适当的直角坐标系, 用 (x, y) 表示曲线上任意一点M的坐标;

(2) 选参:选择合适的参数;

(3) 表示:依据题设、参数的几何或物理意义, 建立参数与x, y的关系式, 并由此分别解出用参数表示的x, y的表达式.

(4) 结论:用参数方程的形式表示曲线的方程.

三、曲线的普通方程与曲线的参数方程的区别与联系

曲线的普通方程F (x, y) =0是相对参数方程而言, 它反映了坐标变量x与y之间的直接联系;而参数方程是通过参数t反映坐标变量x与y之间的间接联系.曲线的普通方程中有两个变数, 变数的个数比方程的个数多1;曲线的参数方程中, 有三个变数两个方程, 变数的个数比方程的个数多1个.从这个意义上讲, 曲线的普通方程和参数方程是“一致”的.

参数方程$\stackrel{\text{消}\text{去}\text{参}\text{数}}{\to }$普通方程;普通方程$\stackrel{\text{恰}\text{当}\text{选}\text{择}\text{参}\text{数}}{\to }$参数方程

这时普通方程和参数方程是同一曲线的两种不同表达形式.

将普通方程化为参数方程的方法:

四、两种方程式在数控编程中的应用实例

下面我们以椭圆为例进行分析, 请看下图.

实例:加工如图所示的零件, 工艺条件:工件材质为45#钢, 毛坯为直径φ50mm, 长110mm的棒料, 编程零点放在工件右端面. (x轴无偏心距)

(一) 普通标准方程的应用

1.按数学要求写出椭圆的标准方程为

$\frac{x{}^2}{a{}^2}+\frac{y{}^2}{b{}^2}=1(a>b>0)$, 本例为$\frac{x{}^2}{60{}^2}+\frac{y{}^2}{20{}^2}=1.$

2.将方程的变量根据机床坐标要求变成

$\frac{z{}^2}{a{}^2}+\frac{x{}^2}{b{}^2}=1$, 本例为$\frac{z{}^2}{60{}^2}+\frac{x{}^2}{20{}^2}=1.$

3.将椭圆的方程进行化解写成z=f (x) 的表达式或x=f (z) , 本例较适合用$x=f(z),x=b\sqrt{1-\frac{z{}^2}{a{}^2}}$, 本例为$x=20\sqrt{1-\frac{z{}^2}{a{}^2}}.$

4.选定变量和应变量分别为z, x.

5.编制宏程序

(二) 参数方程的应用

1.按数学要求写出椭圆的参数方程为

2.将方程的变量根据机床坐标要求变成

3.选定自变量和应变量分别为参数φ和Z, X.

4.编制宏程序

程序如下:

从上面实例可以看出曲线方程不管是采用普通方程还是参数方程都必须先指一个自变量, 然后写出应变量的方程式, 再进行宏程序的编写方便快捷.

摘要：通常非圆曲线是指椭圆、双曲线、抛物线及一般曲线 (圆或者直线) , 在数学上它们都有其标准方程, 在数控加工过程中通常采用参数方程式进行编程.

篇4：圆方程在数控编程中的应用教案

关键词：数控加工仿真系统；数控编程教学

随着计算机的发展，使机械制造成为一个跨越机械、计算机、控制、管理的综合技术应用学科，数控加工技术专业也随之产生，而传统教育方式早已满足不了其教学要求。为了提高教学效率和所培养学生的适用性，数控加工仿真系统的出现，很好的解决了以上问题，其不仅能满足学生的感观要求，又能解决数控设备、场地的需求，并能减少材料和能源的消耗。我们学校选择了上海宇龙公司数控加工仿真系统（以下简称仿真软件）的教学软件。该软件具有多系统、多机床的加工仿真模拟功能。我结合自己的这几年教学实践谈谈如何在数控教学当中充分利用好数控加工仿真系统。

一、把数控加工仿真系统应用到数控理论教学当中

理论是深入学习数控编程的基础，数控作为一项技术很强的学科，也是比较抽象的学科，要使学生良好的掌握数控的基本理论和编程的技巧，其教学不能像传统教学模式一样。从我教授数控编程这门课程到现在，每一届学生刚接触数控都认为数控非常神秘，就只是听说过，都没有感性的认识，课上在当我讲编程指令运行时，刀具怎樣运动，指令如何起作用，更是让许多学生不知所云，像听天书一样，这种状态如果在短期内得不到改善，学生的兴趣和积极性就会随之减退，从而影响学生的学习和教学效果。所以我在教学过程中一开始会带领学生去参观学校实习工厂的数控设备，简单的介绍其名称、功能、结构，让学生有感性的认识。讲编程时利用仿真软件为学生演示指令动作各个过程及零件加工过程，让学生很直观的看到机床的运动和指令的执行，充分理解指令的运动过程，达到教学的目的。后期随着课程的进行，慢慢的建立起对数控编程的理解。比如讲到圆弧粗车时，不管你怎么画图、写程序，学生听的效果都不是太好，而使用仿真软件，把程序编好，一边单步执行，一边讲解，就能很好的表现其加工过程。还有像循环指令G90，G71等，其走刀路线复杂，参数多，难理解，如果单独讲解是不能很好的呈现的，使用仿真软件，可以一步一动作，对照坐标的变化，讲解参数的设置及走刀路线，会很清晰的让学生理解指令的功能。那仿真软件作为一种图文并茂的教学手段是一种不可缺少的教学资源，在教学中起到了教与学的桥梁作用。

二、把数控加工仿真系统应用到数控实习教学当中

没有使用仿真软件之前，学生实习时老师基本上每一个人单独指导，学生熟悉面板，按键和简单操作要花费大量时间，使老师过于疲劳，学生也十分紧张。而当老师演示操作过程时，由于机床空间有限，大部分学生是看不到的，只能听老师口述，效果相当不好，有了仿真软件则可以模拟现场环境，把实习很难演示、教师口头很难讲授的内容清晰地演示出来，因此在机床操作之前在仿真软件上练习是一种有效的途径。学生也可以通过软件自我进行各种内容、各种形式的仿真练习，能够满足不同类型学生的不同学习要求。一般我会把当天要实习的内容先在仿真软件上操作一遍，讲解操作要领和注意事项，让每个学生都能清楚的看到。然后在让学生在仿真软件上多次重复的练习，如有问题我会及时解决，直到学生熟练掌握操作过程。之后再到机床上加工。这样不但减少了前期的时间浪费，还消除了一定的安全隐患，而在软件上我们可以重复加工，反复训练而没有机床的磨损，刀具、材料、能源的消耗。在数控实习教学中应用数控软件仿真系统，会对整个实习过程起到积极的作用，解决数控设备少，学生多的矛盾，因而仿真软件在我们学校中得到了广泛的应用。

三、数控仿真软件系统对学生的负面影响及解决方法

虽然仿真软件有好多优点，但是它毕竟是计算机软件，是模拟机床的加工过程。这就会给学生带来一些负面影响。

比如，我们选用标准的后置刀架的刀面向上的数控车床来加工零件，编程时主轴应当是M04反转指令，但如果写成M03主轴正转指令仿真软件同样可以加工。再就是进给量和切削深度，仿真软件中把进给量设为F8㎜/r，切削深度ap=15㎜时也能正常加工，并且也不报警，但是在一般条件下数控机床是不能在这样的切削用量之下工作的。我通过观察实习的学生，了解到他们在实习中会无意识的把仿真软件上的操作方法和编程方法就拿出用，结果有时就会出现报警，严重时会发生碰撞。像这种现象为什么会出现呢？经过我的分析，在技工学校学习的学生文化水平都不是很高，对一些操作和编程还只是单纯的死记硬背，自然就形成了记忆，所以我在以后的数控仿真软件教学过程中都以实际的加工来演示编程和操作，避免用仿真软件上一些不合理的操作和编程方法。再就是加强学生的普通车床的实际操作练习，让他通过练习自己来加深理解车削的过程和各切削用量之间的合理选取，这样他们再编程序或操作数控机床就不会出现上述问题了，这样从根本就解决了这个问题。因此，我们的数控教学只能用仿真软件进行初期感性训练和基本程序与指令代码的练习，而不能把整个教学活动完全放在软件上，并且在教学过程当中不断的给学生讲明白当前所授内容仿真软件和实际操作所存在的差距和容易出现的问题，必须对学生严加管理，使其对仿真软件有正确的认识，对实际操作加工有足够的重视，必须保证仿真软件教学得到充分的运用，同时又要保证实际操作的得到提高，这样学生才不能完全的被误导和依赖数控仿真软件。

篇5：圆方程在数控编程中的应用教案

教学目标：

知识与技能：利用圆的几何性质求最值（数形结合）过程与方法：能选取适当的参数，求圆的参数方程

情感、态度与价值观：通过观察、探索、发现的创造性过程，培养创新意识。教学重点：会用圆的参数方程求最值。教学难点：选择圆的参数方程求最值问题.授课类型：复习课

教学模式：启发、诱导发现教学.教学过程：

一、最值问题

221.已知P（x,y）圆C：x+y－6x－4y+12=0上的点。

y（1）求 x 的最小值与最大值

（2）求x－y的最大值与最小值

222.圆x+y=1上的点到直线3x+4y-25=0的距离最小值是

；

/222.圆(x-1)+(y+2)=4上的点到直线2x-y+1=0的最短距离是_______；

223.过点(2,1)的直线中,被圆x+y-2x+4y=0截得的弦：

为最长的直线方程是_________；为最短的直线方程是__________；

224．若实数x,y满足x+y-2x+4y=0，则x-2y的最大值为

；

二、参数法求轨迹

21)一动点在圆x＋y=1上移动,求它与定点(3,0)连线的中点的轨迹方程

2)已知点A(2,0),P是x+y=1上任一点,AOP的平分线交PA于Q点,求Q点的轨

22迹.C.参数法

解题思想：将要求点的坐标x,y分别用同一个参数来表示

22例题：1)点P(m,n)在圆x+y=1上运动, 求点Q(m+n,2mn)的轨迹方程

22242)方程x+y-2(m+3)x+2(1-4m)y+16m+9=0.若该方

程表示一个圆,求m的取值范围和圆心的轨迹方程。

三、小结：本节学习内容要求掌握 1．用圆的参数方程求最值；

2．用参数法求轨迹方程，消参。

篇6：圆方程在数控编程中的应用教案

在这里, 笔者主要针对中等职业学校的数控编程教学课程, 结合中职学生的实际情况及数控仿真软件的教学经验, 简单阐述数控仿真软件及其在数控教学中应用。

1 数控仿真软件基本介绍

数控仿真软件采用的是一种依赖计算机的模拟仿真技术, 具有加工全过程的三维动画展示。所谓仿真技术, 可以分为两种:一种是几何仿真;一种为动力学仿真。前者不考虑刀具的切削参数、切削力等实际因素, 只单纯验证刀具的几何运动;后者是仿真切削运动, 主要研究如何优化切削参数。目前市面上采用的数控仿真软件, 主要采用的是几何仿真技术。然而几何仿真又大致可以分为两钟:一种是由编程程序生成刀具轨迹;另一种是由刀具轨迹来生成编程程序。我国目前采用的数控仿真软件基本都是属于第一种通过计算机编程演示工件的加工全过程。

随着我国工业的不断发展, 机械行业在国内的地位越来越高, 数控仿真软件在企业的使用率也越来越高。目前我国开发比较成功的几款数控仿真软件有北京斐克、广州超软、南京宇航和上海宇龙等。学生在实际操作前通过数控仿真软件对工件预先进行模拟, 具有安全性高、操作简单等特点, 同时通过计算机使教师和学生之间搭建了网络平台, 让课堂具有了更良好的交互空间, 有助于师生之间的交流, 帮助学生提高学习成绩。

2 数控仿真软件学习的必要性

2.1 活跃课堂氛围, 实现“一体化”教学

近年来, 随着高中、高校的不断扩招而导致中职学生的生源质量越来越差。中职学生的基础知识普遍较差, 几乎都存在厌学的情绪, 因此专业理论课是教学工作者面临的一个最大难关。例如数控车床的组成、系统、编程指令等, 利用传统的讲授方法很难达到预期效果, 学生理解困难, 长此以往导致了“学生不愿意学, 老师被动的教”这种课堂局面。然而采用了数控仿真软件进行教学后大大的改善了这种课堂局面。其原因在于以下两点。

1) 设计内容丰富。

数控仿真软件是一种集成化的软件, 它包含了数控车床、铣床、钻床及加工中心等。软件中一般提供了常用的FANUC、西门子、华中、广州数控等数控系统。与传统的教学方法相比, 数控仿真软件比数控书本上的知识信息更丰富, 学生能利用最短的时间认识不同的机床, 了解不同的系统, 从而有效的减小了教师的工作难度, 增加了学生的知识量。

2) 设计形象逼真。数控仿真软件是一种基于虚拟现实的计算机实验平台, 可以进行设计、诊断、报警、调试等, 具备对数控机床操作全过程和加工运行环境仿真的功能。在传统的教学中, 对于初学者往往不能理解的问题比如机床的组成、各个部分的控制关系等, 在数控仿真软件中都可以得到直观的解答及演示, 从而降低了学生对数控机床的认识难度, 提升了学生对数控专业的学习兴趣。

结合数控仿真软件自身的两个特点, 有效的降低了教师的教学难度, 增加了学生的学习兴趣。并且在理论教学中采用了计算机教学, 打破了以往的“书本知识满堂灌”的局面, 从静态的讲述到动态的演示, 使知识更加生动形象, 课堂气氛更加活跃。理论知识与仿真软件相结合的教学方式使学生的学习环境更加轻松, 使学生更容易产生有创意的想法去加以实践, 强化学生理论学习的同时更增强了学生的动手能力。在课堂上, 学生更愿意主动学、主动做, 教师和学生呈现了一种“教中学、学中教”的课堂氛围, 实现了理论课堂的“一体化”教学。

2.2 简化教学难度, 增强编程能力

数控编程语言是一种定义计算程序的形式语言, 具有特定的字符、语法、组成形式等, 然而不同的数控系统采用的编程语言也存在一些差别。因此, 教师在编程理论教学课中通常只选择一种数控编程系统详细讲解, 而对于其它数控系统的编程语言差别之处并不能详细讲解。同时在传统教学中, 由于大部分中职学生的基础比较薄弱, 因此他们不能理解编程语言的基本意义及逻辑关系, 比如编程零点的选择、华中系统输入指令“G00 X100 Z100”后刀具的运动轨迹等, 由于这些原因导致了学生对数控编程课产生排斥、厌学的情绪。在数控编程教学中教师感觉教学难, 学生感觉学习难。然而近几年我校采用了数控仿真软件加入教学中后, 教师在一个模拟真实的环境下进行教学, 可以动态的指出编程时工件的坐标、零点的选择, 详细的讲解每一个指令的意义及输入不同指令后刀具的运动轨迹。并且还可以对每一段指令进行分步演示, 让学生观看刀具运动轨迹, 更清晰的理解每一段指令的意义。利用数控仿真软件进行数控编程教学, 打破了传统教学“纸上谈兵”的模式, 有效的降低了教师的教学难度, 造就了数控编程课“教学易, 学习易”的局面, 增强了学生的编程能力。

2.3 降低资金投入, 全面节能降耗

随着国内工业的飞速发展, 越来越多的学生选择就读数控专业, 然而购买一台数控机床设备要花几万、十几万, 甚至有的设备需要几十万元。因此对于很多购买能力有限的中职学校来说, 它们的教学能力并不能满足学生的学习要求。然而采用了数控仿真软件进行教学以后, 有效的提高了学校的教学能力, 满足了学生的学习要求, 其原因在于以下几点。

1) 降低单位成本, 实现“一人一机”教学模式。数控仿真软件是一种以计算机为平台的模拟软件。随着计算机的普及, 计算机的价格也越来越便宜。利用一台数控机床设备的购买价格可以购买几十台计算机, 有效的降低了设备使用的单位成本。并且数控仿真软件是属于一次性投入的教学设备, 没有类似于数控机床设备的后期维修、保养等费用, 有效的减少了学校教育成本的投入。另外在传统的数控教学方式中由于数控设备有限, 通常是一台数控机床由几名学生一起操作。这种教学方式不利于学生对知识的理解及掌握。采用数控仿真软件教学后, 每一位学生操作一台计算机, 有助于学生独立的思考问题、解决问题, 提高了学生动手、动脑的能力。

2) 降低实习损耗, 有效“节能减排”。数控专业是一门操作性的学科, 要求学生有较强的动手能力, 因此学生在学习的过程中必然消耗大量的实习材料。另外由于学生对知识掌握不牢靠、经验不足等原因, 增加了消耗实习材料的速度同时对机床也造成了一定的磨损, 并且相应的也增加了学生的工作量。然而, 采用数控仿真软件进行教学以后, 学生可以利用软件进行编程、仿真操作。通过计算机在实习操作前预先进行模拟操作, 有效的减小错误、防止失误, 减少实习材料的消耗, 改善了报废品的处理情况, 同时也降低了学生自身的工作量。

2.4 适应社会要求, 打造技能人才

随着数控技术的飞速发展, 数控系统的更新速度也越来越快。在这样飞速发展的时代下, 学校为了培养社会需要的人才必然也要对数控机床进行更换, 这样的做法不利于设备的回收及学校资金的周转。但是采用数控软件进行教学后, 学校只需要对数控仿真软件进行更新就可以让学生学习最新的数控系统。这样有效的增加了数控机床设备的使用年限, 减小了学校的资金压力, 同时也紧跟了社会培养技能型人才模式的步骤。

3 数控仿真软件在数控教学中的优点

1) 集成性。数控仿真软件是一种具有集成化功能的软件。它包含了数控车床、数控铣床、数控加工中心等, 同时还具备了不同的操作系统。采用数控仿真软件进行教学, 有助于学生认识不同的机床, 掌握不同的数控系统操作方法, 丰富学生的学习内容, 拓展学生的知识面。

2) 安全性。数控仿真软件采用计算机为平台进行操作, 因此学生在操作的过程中对刀具、机床、工件没有伤害, 更不会因为学生本人操作失误而对身体造成伤害。另外, 数控仿真软件还具备报警功能, 学生在实习操作前利用仿真软件进行预先模拟, 可以及时提醒及纠正错误。采用数控仿真软件进行教学, 有效的避免了设备的损害及人身健康的危害。

3) 高效性。数控仿真软件是采用仿真技术的模拟软件, 与实际加工过程相比较, 利用仿真软件进行模拟加工不需要做前期的磨刀、装夹等一系列准备工作。在整个仿真加工过程中, 可以轻松的对实习加工过程初始化, 同时对于未完成的项目还可以点选“保存”功能以便下次继续完成。采用数控仿真软件进行教学, 方便学生对工件的操作, 加强了学生对知识的巩固, 提高学生的学习效率。

4) 适用性。数控仿真软件是一款以计算机为媒介而开发的仿真软件, 它适用于任何型号的计算机, 其通用性较强。学生在采用数控仿真软件模拟加工以后, 可以后置生成文本格式的程序。在实际加工过程中, 通过数据线可以将程序导入机床设备进行加工。另外, 在教学的过程中, 教师还可以通过计算机进行修改、评分, 有助于课堂教学管理。

4 数控仿真软件在数控教学中的缺点

数控仿真软件教学是传统教学模式的改革, 对数控编程课程的教学效果造成良好的影响。但是在这里必须要指出数控仿真软件是一个模拟实际操作的软件, 它的工作对象不是实际的工件。因此采用数控仿真软件进行教学对学生也造成了一些不良影响, 其原因在于以下几点。

1) 差异性。数控仿真软件是一款模拟加工的软件。既然是模拟软件, 那么其原理只能是逼真而并不能代替客观现象, 比如:对刀方式、表面粗糙度等。在实际操作中, 主轴转速和刀具进给速度对工件的表面粗糙度都有很大的影响, 而在仿真软件中却毫无影响。诸如此类的差异存在直接导致了教师在理论教学和实习教学的时候不能同步, 学生对工件的实际加工要求过于理想化, 并且不利于学生积累实际加工经验。

2) 误导性。由于数控仿真软件利用的是计算机平台, 因而淡化了学生对机床的安全意识, 例如:对刀错误、程序错误等。这些错误在数控仿真软件里仅仅是软件报警, 而实习操作中有可能是刀具损坏、机床损坏, 甚至是自身受到伤害。

利用数控仿真软件进行教学, 虽然可以模拟实际加工过程、缩短工作时间, 但是其本身具有一定的局限性, 教师在教学的过程中切记一定要教育学生不能脱离实际加工, 应当重点指出仿真教学与实际加工的不同之处, 指导学生利用仿真软件来辅助实际加工操作。

5 怎样在数控编程教学中应用数控仿真软件

1) 合理分配上机操作与理论教学课时。在教学计划实施前根据本课程总课时的计划, 合理分配理论教学与上机操作的课时。由于传统的数控编程教学方式, 让学生感觉枯燥、乏味, 学习难度也比较大, 因此对于一些教学条件较好的学校, 建议上机操作的时间应占大部分课时。我校目前采用的方式是上机操作占总课时的三分之二, 学生普遍反映接受情况良好。

2) 说明仿真软件与机床实际操作的不同之处。在数控编程教学过程中, 教师应当及时指出利用仿真软件操作与实际操作的不同之处, 以免误导学生。比如进给速度F的选择, 对于仿真软件来讲, 无论进给速度如何选取对工件表面精度毫无影响, 而对于实际操作来讲, 进给速度是影响工件表面精度的主要因素之一。

3) 严格按照实际操作要求进行教学。在数控编程教学中, 教师应当严格按照实际操作要求进行教学, 做到“理实统一”的原则, 避免学生进行违规操作造成严重事故。比如利用仿真软件车削工件时, 在刀片厚度准许的情况下可以对工件一刀完成。而在实际操作中, 这样的情况是绝对不准发生也是不可能发生的。因此, 教师在教学中, 切忌不可简化教学, 应当按照实际要求一步一步进行编程教学。

最后, 我校自2010年利用数控仿真软件进行数控编程教学以后, 学生普遍能够较好的掌握编程的理论知识, 同时也提升了学生的实际操作能力。在今后的教学过程中, 随着教学经验的不断积累以及教学条件的逐步改善, 能够使数控仿真软件在数控编程教学中发挥更大的作用。

6 结束语

数控仿真软件是依靠信息网络时代发展而诞生的新技术;是理论与实践相结合的一种教学模式;是对传统教学模式的改革。数控仿真软件有优点, 也有其不足。教师在教学过程中, 应当注意切勿脱离实际教学, 学生在学习的过程中应当注重实践。将数控仿真软件融入到数控教学中, 降低教学成本, 提高了办学质量, 适应了新时代的发展, 增强学校的综合竞争力, 推动职业教学的进步。

参考文献

[1]蒲志新, 熊永超, 李霞, 李赢.数控实验教学仿真软件的开发[J].制造业自动化, 2003 (03) .

[2]熊光愣.计算机仿真及在制造业中的应用[J].机械工业出版社, 1996.

篇7：圆方程在数控编程中的应用教案

关键词：数控编程；CAD/CAM；子程序；优势

1 概述

现在有一种说法很流行：“子程序在数控编程中已经没有什么用”。这显然不对，原因只是大家对子程序不熟悉，往往误以为子程序深不可测而已。但在实际工作中，子程序确实也有广泛的应用空间，并且能够简化手工编程，锻炼操作者的编程能力，帮助操作者更加深入的了解编程的本质。

2 认识子程序

2.1 子程序定义

一组程序段在一个程序中多次出现，或者在几个程序中都要使用它，我们将这样一组程序段单独加以命名，这组程序段称为子程序。

2.2 子程序调用格式

调用格式：M98 P××××L××××其中，P后面的4位为子程序号；L后面的4位为重复调用次数。M99：从子程序返回指令。直接加在子程序的结尾即可。

2.3 子程序的作用

子程序在数控加工中应用是非常广泛的，可以这样说只要你想用，它无时无刻都能应用到你的程序中，帮助你简化编程解决编程中的疑难。例如，在数控车床加工中，我们常用子程序编程简化多槽轴的加工；在数控铣床中，我们常用子程序进行平面加工、相同轮廓加工和分层切削加工。总之，学会了子程序，你就找到了编程捷径。

3 子程序简化编程应用

3.1 以数控车床加工多槽轴为例

结合切槽加工动作相同的特点，我们可以把切槽当做“盖章”动作来完成，也就是说编好一个槽的加工程序，将其它槽的加工用第一个槽的程序来完成。这也正好是我们子程序的特点，所以我们可以利用子程序来简化槽加工。编写第一个槽是这样：（图1）

第一步：G00X51，将刀具移动到零件外围（大于50即可）

第二步：Z-24，将刀具移动到切槽位置（第一个槽Z坐标为-24）

第三步：G01X30F20，切槽至图纸上要求

第四步：G00X100，将刀具从槽中X向退出

第五步：Z100，将刀具从槽中Z向退出

那么，图纸中其他9个槽也可以这样编程，那么共需要的加工程序就有50行以上了。应用子程序后，后面9个槽程序就不需要这样编了，具体编程如下：（表1）

3.2 以铣床加工平面为例

请用直径为30mm的立铣刀加工300mmm×300mm的平面。按照实际加工要求，我们在编程中选择的是往复式行切来完成平面加工，加工路线示意图如图2所示。

编程思路：结合示意图，我们发现图中绿线轨迹与红线轨迹和橙线轨迹均相似，都是先向右加工到工件右边，再向上加工到指定距离（编程中将这段距离叫做行距），然后向左加工到工件左边，最后向上走一个行距。所以，我们这里可以把这四步编成一个子程序来进行调用加工。

4 子程序与自动编程的比较

在加工复杂异形零件时利用自动编程确实是很好，但是在加工一般生产型零件时就不见得了。例如：在数控车床中加工等距槽轴类零件的槽时，应用自动编程加工一个槽估计需要4-5行程序来完成加工，利用子程序加工后，我们只需要修改L循环次数，程序也不会因该槽的多少而增加行数，这样远比用自动编程软件要强的多，而且子程序的编写也很精练，不像CAD/CAM生成的程序那么烦琐。所以，我们做为编程者应学习各种不同编程方法，应用各自编程方法的长处，以达到编程上的最优化原则，最好的为生产加工服务。

5 编写子程序的步骤

在生产加工中子程序功能强大，作用突出，那么如何进行零件子程序编写呢？本人结合多年生产实践以及实际教学经验，将子程序编写步骤归纳为如下5点：第一要确定走刀路线，找出相似的走刀轨迹。第二要用增量编程完成相似轨迹程序段的编写工作。第三要找到子程序调用开始点。第四要完成主程序、子程序的编写工作。第五要检查子程序走刀路线是否合理。

6 小结

目前，子程序在实际生产加工中都能用到，由于手工编程是基本手段，任何时候都是必须掌握的，不能落在一边，要利用起来，不能单纯的依赖自动编程。在平时，我们就应该在能用手工编程的时候尽量用手工编程，在能用子程序加工的时候把子程序用上，以锻炼操作者的编程能力。

参考文献：

[1]王吉连.数控车削编程与加工[M].北京：外语教学与研究出版社，2011.

[2]孙德茂.数控机床铣削加工直接编程技术[M].北京：机械工业出版社，2004.

篇8：极坐标在数控编程中的应用

关键词：数控编程,绝对极坐标,增量极坐标

1引言

数控机床编程时一般都采用直角坐标来确定定位点的坐标, 但这种方法在确定一些圆周上分布的点的位置时, 是比较复杂的, 通常都要采用四舍五入的方法进行数值处理, 存在定位误差。如果使用极坐标进行定位, 则会使坐标点的位置确定变得简单, 而且不存在由于数值处理而引入的定位误差, 提高定位精度。本文对极坐标编程的应用进行了分析, 希望对大家的编程有所帮助。

2极坐标的定义和建立方法

2.1极坐标的含义

在平面内任取一点O, 作为极点, 引一条射线OX, 作为极轴, 选定一个长度单位和角度的正方向 (逆时针方向为正) , 对平面内的任一点M, 用ρ表示OM的长度, θ表示从OX到OM的角度, 将ρ叫做点M的极半径, θ叫做点M的极角, 则 (ρ, θ) 就叫做点M的极坐标。如图1所示。

这样, 平面内任意一点, 只要知道它与O点的距离, 以及它与O点的连线与X轴的夹角, 就可以方便地用极坐标来表示它的位置。

2.2极坐标编程指令

由于铣床编程通常是在X、Y平面内进行的, 本文以在X、Y平面内的极坐标进行分析。建立极坐标指令为G16, 取消极坐标指令为G15。当使用极坐标指令后, 坐标值就以极坐标的方式进行指定, 以极坐标半径和极坐标角度的方式来确定点的位置, 在X、Y平面内, 地址X表示极半径, 地址Y表示极角。如图2所示, 走△OAB的轨迹, 其程序如下:…

G00 X0 Y0; (直角坐标到原点定位)

G90 G17 G16; (建立极坐标)

G01 X20 Y72.F80; (直线插补到A点, 极半径为20mm, 极角为72°)

G01 X30 Y37.; (直线插补到B点, 极半径为30 mm, 极角为37°)

G01 X0 Y0.; (直线插补到O点, 极半径为0 mm, 极角为0°)

G15; (取消极坐标)

…

2.3绝对极坐标和增量极坐标

极坐标原点的指定方式有两种, 一种是以工件坐标系的零点作为极坐标原点, 即绝对极坐标, 用指令“G90G17 G16”来建立, 极半径是指终点坐标到编程原点的距离, 极角是指终点坐标与编程原点的连线与OX的夹角, 如图3所示。另一种是以刀具当前的位置作为极坐标原点, 即增量极坐标, 用“G91 G17 G16”来建立, 极半径是指终点到刀具当前位置的距离, 极角是指前一极坐标原点与当前极坐标原点的连线与当前轨迹的交角, 如图4所示。

3编程应用实例

如图5所示, 半径为25mm的圆内有一个内接五边形, 半径为15mm的圆上有四个半径为4mm的孔, 深度为20mm, 试编写加工五边形外形和四个孔的程序。

图5是一个正五边形, 第一个点的极角是18°, 其余四个点均相隔72°, 由于角度不是特殊值, 若采用直角坐标进行编程, 计算坐标点是很复杂的, 而且会因为数值处理而引入定位误差, 如果采用极坐标编程, 则会使坐标计算变得很简单, 且提高定位精度, 其程序如下:

4结语

在确定圆周上分布的点的位置时, 使用极坐标是非常方便的, 但特别要注意绝对极坐标和增量极坐标的区别, 在编程时建议使用绝对极坐标。实践应用中, 如将直角坐标和极坐标混合使用, 各取所长, 则可以既提高编程的精度又提高编程的效率, 有着很重要的意义。

参考文献

[1]沈建峰, 等.数控车工 (高级) [M].北京:机械工业出版社, 2007.

篇9：圆方程在数控编程中的应用教案

关键词：案例分析 数控编程 能力培养

案例分析是在理论教学的基础上，创设良好、宽松的教学实践情景，把真实的典型个案展现在学生面前，让他们设身处地去思考、分析和讨论，激发学生的学习兴趣，培养学生分析、解决实际问题的能力。

一、案例分析在数控编程教学中应用的重要性

数控编程是一门以逻辑思维和实际操作为基础的专业课程，运用对案例的分析，不仅能激发学生强烈的兴趣和求知欲望，有利于培养学生观察思维能力，还能帮助学生理解数控编程的理论知识，掌握和提高运用知识的能力，发展学生的探究和创新意识，养成实事求是、客观、严谨的科学态度。

1.有利于激发学生的学习兴趣

数控编程的理论性与实践性较强，内容抽象，仅凭教师单一的课堂讲解，学生难以理解和接受。而案例分析可以把抽象的概念、原理等具体化，把他们置于具体、形象、逼真的实际情景之中，有助于充分调动学生的思维活动，激发学习兴趣。

2.有利于提高课堂的教学效果

在案例分析的实施过程中，学生积极参与到整个教学活动中，对教师指定的教学案例进行认真分析和思考，发现问题并提出解决问题的方法，因此，学生是教学的主体。通过案例分析，可使学生有针对性地运用理论知识去发现、分析和解决实际问题，从而加深对理论知识的理解。实践证明，这种实用有效的启发式教学方法明显地提高了教学的实际效果。

3.有利于培养学生分析和解决问题的能力

传统的教学模式通常按照数控编程代码的功能和使用格式，逐一讲解各参数的含义，学生只是一个被动的听讲者和知识的接受者。而在案例分析当中，学生直接参与对案例的分析、讨论和评价，将编程代码融入到实际零件编程的全过程，具有直观、实用的特点，能迅速吸引学生的注意力，激发他们的求知欲。这就为锻炼、提高他们的语言表达、分析和解决问题的能力创造了条件。

二、案例分析在数控编程教学中的实施过程

案例分析的实施过程大致可以分为三个阶段：案例的选择和设计、案例的分析与讨论、案例的评价与总结。选择案例必须紧扣教材内容，具有典型性和代表性，要针对具体的知识点，为每个知识点服务。同时选择的案例要符合学生的认知水平和思维能力，以激发学生的主动性和创造性，从而提高案例分析的教学效果。下面笔者以内外径粗车复合循环指令G71课题为例，叙述案例分析的具体实施过程。

1.确定教学案例——阅读感知阶段

数控车床的编程指令，大致上可分为基本指令、单一形状固定循环指令和复合形状车削循环指令。基本指令和单一形状固定循环指令对于学生来说相对简单，比较容易掌握，但复合形状车削循环指令的加工路线较为复杂，学生要掌握有一定的难度。在讲解内（外）径粗车复合循环G71指令时，我们先回顾相关知识G00、G01、G02、G03指令的功能和应用格式，再以图示零件的加工为例引入任务，用前面所学知识分析讨论如何编制零件的加工程序，当遇到困难时，带着问题适时引出G71指令。这符合学生的认知水平和最近发展区理论，极大地激发了学生去探究的学习兴趣。我们选择如下图所示零件作为案例进行分析，既可以巩固前面所学的相关知识，又可以为学习G71指令埋下伏笔，具有典型的代表性和针对性。

2.分析与讨论——自主探究阶段

案例分析要求学生将所学的知识应用于实际问题中，通过对实际问题的分析，提出解决方案。如上图零件，适时引出G71指令后，教师先讲述该指令的功能、应用格式及参数的含义，详细分析其切削的运动轨迹，然后要求学生分析零件加工工艺，讨论如何编程可以使加工程序最短，切削效率最高。让学生通过分析和讨论得出G71指令的使用方法。在这一过程中，教师应始终保持敏锐的洞察力，给学生提供正确地指引，让学生学会如何科学地吸纳别人的观点、如何与人合作交流，培养分析问题、处理问题的能力。

（1）制定加工工艺。该零件表面形状由圆柱面、圆锥面、圆弧面等组成，精加工路线可以采用G00、G01、G02、G03指令，巩固所学知识。由于毛坯去除余量不均匀且较大，所以我们按先粗后精的原则加工。

该零件尺寸为单调递增，刀具选择93°外圆偏刀；粗加工主轴转速500r/min、进给量150mm/min、背吃刀量2mm；精加工主轴转速800r/min、进给量60mm/min、背吃刀量0.5mm。

（2）编写数控加工程序。

（3）数控模拟仿真加工。在教学过程中，利用仿真软件进行模拟加工，可以将操作过程清晰地展现给每位学生。比如对刀过程，在数控车间讲解时，由于空间的局限性，学生不易看清楚，教师可用数控仿真软件边讲解、边演示、边练习，这样学生不仅掌握了对刀方法，而且更容易理解对刀的含义。

通过数控仿真软件模拟加工，教师不仅可以检查程序语法是否有错误，还可以看清楚指令G71在加工时的走刀路线，从而加深学生对指令G71的理解，达到教学的目的。

3.评价总结——能力提高阶段

对案例的评价总结是检验学生学习效果的一个不可缺少的环节。评价的方式很多，比如：教师可以用适度有效的表扬进行评价，让课堂充满活力；也可以用委婉含蓄的批评进行评价，让课堂洋溢温情。还应注意，我们在对评价形式进行创新的时候，不要忘记一些很好的传统评价方式，如：点头、微笑、眼神、口头与书面结合、当众与个别结合等等。

教师对持有不同观点的学生进行点评时，首先肯定学生的闪光点，同时指出学生在分析过程中的不足之处，引导学生分析产生错误的原因，并督促学生在课后对案例分析中出现的问题进行进一步思考与反思，从中让学生养成思考与反思的习惯，为后续的学习打下坚实的基础。

三、案例分析在数控编程教学中应用的注意事项

1.让学生在现有学习的基础上，实现探究的愿望

任何学习都是以学习者一定的先前知识和认知技能为基础的，教师在选取案例进行分析时，不能超越学生现有的知识水平和认知水平，否则不但达不到教学效果，反而会引起学生知识体系和结构的混乱，影响学生的发展。

2.创造轻松和谐、自由民主的课堂氛围

在案例分析过程中，首先要给学生创造一个轻松和谐的课堂环境，让学生畅所欲言，激发学生发现问题、大胆怀疑、寻根问底的胆量和勇气；其次必须要建立融洽的师生关系，要以民主、平等、相互尊重的师生关系为基础，采用启发式的教学方式，引导他们由“学会”到“会学”到“应用”，真正达到“教学相长”的目的。

3.注重教学的互动性

案例分析实际上是一个师生互动、生生互动，共同发展的过程。只有师生间、学生间形成了有效的互动，才有可能提高教学效率，发挥出这一教学方法的应有作用。为此，教师要想方设法地调动学生参与学习的积极性，促进彼此之间分享学习的成功经验、感受及认识等。

四、小结

多年的实践探索证明，“授之以鱼，不如授之以渔”。案例分析改变了以往传统的从概念到概念的注入式教学方式，使学生成了教学的主体，体现了素质教育和创新精神，是一种行之有效的教学方法。

但案例分析只是教学手段中的一种，要使数控编程教学通俗化、趣味化，还必须综合运用多种教学方法，让学生在体验中主动获取知识，这样才能真正提高学生的综合素养，提高学生的竞争和合作意识，这才是高效教学。

篇10：UG在数控编程加工中的应用

一、数控加工简介

(一) 对数控系统的介绍

数控系统的种类繁多, 而在当前的数控加工中应用比较广泛的有这样几种系统:意大利的Fidia数控系统、日本的FANUC数控系统、德国的SIEMENS数控系统、中国的华中数控系统。这些系统都分别有自己的优势和缺陷, 在实际的使用过程中还有很大的改进空间。

(二) 对数控编程的介绍

数控编程的概念是生成使用数控机床来加工零件的数控程序的过程。对于数控加工过程来讲, 使用的加工程序编制得好不好一方面影响到数控加工的效率和加工出来的产品质量, 另一方面还对机床和刀具的使用寿命产生影响。所以, 对于加工程序的编制通常都有非常严格的要求。数控编程是CAD/CAM系统中非常重要的环节, 它的具体步骤可以概括为以下几点: (1) 对零件的图样与工艺处理进行分析。 (2) 计算刀具的运动轨迹。 (3) 编写零件加工的程序单。 (4) 把程序输入数控机床进行测试。

二、UG软件介绍

UG软件是一种高端软件, 它的主要功能体现在数控加工、工程图生成、转配与实体造型这几个方面。由于其明显的技术优势, UG软件在如今的机械制造领域得到了广泛的应用, UG软件可以把曲面造型、实体造型与线框造型相融合, 对机械制造有很好的指导作用。UG软件在数控加工中的应用贯穿了整个加工过程, 由开始的建立零件模型、到设计加工过程、到对加工过程的仿真、到修正加工参数、再到对数控机床的后置处理、生成数控程序、到最后的数控加工环节, UG软件都参与其中。大大减少了编程工作者的计算量, 而且还提高了数控加工的生产效率与产品质量。

三、UG在数控编程中的应用

(一) 三维建模

三维建模是在加工之前建立出零件的三维视图, 以此来明确零件的所有数据和在加工中需要的其他参数。建立复杂的三维模型一直都没有比较优秀的软件可以做得非常好, 但是UG软件就为数控建模提供了非常强大的三维建模功能, 而且不需要非常复杂的编程过程, 解决了数控建模中的一大难题。

(二) 提供数控编程模板

UG软件为数控编程提供了加工程式模板、加工对象模板、刀具模板和刀具轨迹的模板。在开始数控加工之前可以先通过建立模板来把加工步骤、工艺参数与切削参数都设计完成, 这样就能够形成流水线式的零件加工方式。对模板的使用提高了数控编程的效率与质量, 具有非常重要的意义。

(三) 生成刀具的轨迹

在数控加工过程中, 生成刀具轨迹是非常重要的一个环节, 这会直接关系到所有产品的质量。UG软件为生成刀具轨迹也提供了种类丰富的加工模块, 具体可以分这样几种: (1) UG平面铣削:这个模块可以以2D图形为依据来生成刀具的轨迹, 它的主要适用环境是直壁、岛屿顶面和槽底面为平面的数控加工过程。 (2) UG型腔铣削:这个模块与UG平面铣削不同, 它的适用环境为非直壁的岛屿顶面和槽底为曲面或平面的数控加工过程。 (3) UG等高加工铣削:这个模块是借助多个切削层来对零件的轮廓进行加工的。 (4) 固定轴铣削:这一模块有多种驱动方式与走刀方式可以选取。 (5) UG变轴铣削:这个模块提供了对刀轴的控制与刀具路径的生产功能。 (6) UG自动清根:这个模块可以减轻精加工的工作量。

(四) 修改刀具轨迹

数控加工之前所用的自动编程技术编译出来的程序有可能会出现空刀的问题, 降低了加工的效率。而UG软件能够对刀具的轨迹进行实时监测, 一旦发现问题就可以进行及时的修改。UG软件具有拷贝、边际与修改刀位文件的功能, 可以根据用户需求的变化来做灵活调整, 提升了程序的加工效率。

(五) 加工仿真

加工仿真是UG软件的优势之一, 它采用了人机交互模拟的方式来对整个数控加工过程进行检验。通过UG软件的加工仿真技术可以看到零件的整个加工过程, 及时发现加工中可能出现的各种问题并进行纠正。

(六) 后置处理

后置处理的过程最关键的意义在于把CAM软件生成的刀位轨迹转换成符合数控加工要求的NC程序。同时, 以刀位文件内容、机床的运动结构和控制指令的格式为条件, 转换指令的格式与坐标运动, 这对之后的加工过程来说非常关键。

综上所述, UG软件在数控编程中的使用能够大大降低数控编程加工的工作量, 而且还能提高数控编程加工的工作效率和产品质量, 解决了很多传统编程方式中存在的难题, 是当前数控编程加工发展过程中不可或缺的关键技术。

参考文献

[1]周立波, 李厚佳, 沈永红, 等.基于UG的数控机床加工仿真与编程系统的研究[J].机床与液压, 2009 (6) .

篇11：圆方程在数控编程中的应用教案

【关键词】加工特征；数据编程；工艺设计；模块化设计

一、前言

零件加工是一个复杂的工作，这项工作不仅需要先进的科学技术，也需要具有专业技能的工作人员，在需要进行零件开发的制造行业当中，技术的开发是连接零件加工产品的设计和制造的桥梁。实现零件加工的过程实现自动化控制是科学技术提高的体现，也是实现零件加工的高效率的体现。在进行零件加工的过程中，使用实现自动化控制的数控程序对生产的过程进行控制，从而实现零件加工的自动化控制。

二、特征的基本定义

在本篇文章中我们所说的特征是指特定的物品或者技术在进行特定的设计、分析、研究等内容的处理之后进行的定义以及分类。对其进行分类的方式有很多，首先可以根据事物的形态进行分类，还可以根据其化学形式进行分类，对于我们所说的自动数控技术则大多数是从对于零件加工的应用以及需求进行分类的，根据此种的分类方式，可以将特征模型分为成型特征、铸造特征、焊接特征以及加工特征等不同的类型。在零件加工过程中，对于零件加工的自动化控制编程技术是实现零件加工高效率以及自动化的主要手段和方式，在进行自动数控的过程中，工厂最终要实现的目标是生成一个或者说是一套数控代码，然后实现对零件的自动数控加工。众所周知，每一个零件都有其独特的施工工艺以及加工顺序，因此，在零件进行自动数控加工的过程中每一个零件都具有自己独一无二的数控代码，在得到该零件的数控代码之后，通过相对应的机械加工或者其它的加工操作对这个零件进行进一步的精准和严密的定义，同时对加工的零件进行合理的规划和布局，在传统的零件加工的模式之上对零件加工进行优化，从而实现零件加工的自动数控化。

实现零件加工自动数控化的加工的主要目的是通过新型的零件加工技术，将传统零件加工技术进行改进，创造一套几何形状简单，操作工艺简单的技术，从而实现在零件加工过程中的高效性。我们都知道，要实现零件加工自动数控控技术首先要进行的操作就是编程，这里所说得编程主要是指对单个零件进行的编程，在生产过程中选定研究的机床以及需要使用的相关配套的工具，然后采用参数化的驱动进行检索，从而是实现数据的控制设计。但是凡事都是有利也有弊的，虽然自动数控化的零件加工技术能够提高零件加工的生产速率，减少在生产车间一线工作的操作人员，但是在某些方面也具备一些劣势，使用自动数控化的零件加工技术在生产的前期会消耗大量的时间和精力，对需要人员的专业技能的要求与传统的操作人员相比要求也更高。而且对于功能相近的零件或许会具备相似的控制编码，也能会出现一些差错，因此，零件加工企业不仅要提高加工零件的技术，可要及时的对零件进行设计和更新，将复杂的特征通过建模及工艺的设计，实现数控程序的自动化。

三、加工特征的分类及模型定义

1、加工特征的分类

在进行加工零件的自动数控编程建模的过程中，相关的设计人员应该从满足计算机的辅助工艺规划的角度和要求出发，将计算机的要求放置首位进行设计和研究，在这个基础之上提出新的加工特征的方式，实现这些的目的主要是为了在相关的工艺设计人员进行设计是能够为他们提供一些方便，同时也能使相关的操作人员在根据一些零件所具备的加工特征的数量以及种类对零件的加工设备和工具进行挑选的过程中提供便利。在特征分类中，首先应该对加工这种特征需要的自由度数进行分类整理，这所说的自由度数就是平时人们经常会提到的轴数，在进行特征的分类之后根据生产过程中所使用到的与机床配套使用的加工设备及刀具的种类和规格将这种加工特征按照特性的连接方式与相关的物理设备建立相应的联系。根据上述的这些对于加工特征进行分类的方式的描述，我们不难发现在对零件的加工进行工艺设计的时候，设计人员不仅可以根据这些加工特征的自由度数挑选出的加工设备和器具进行设计，同时也可以根据在进行零件加工的过程中使用的设备进行设计，在根据零件加工过程中使用的设备进行设计时首先要对这种加工设备进行一定的了解，同时对它的加工工艺特征能够熟练的掌握，从而生成通过计算机控制的自动数控化的零件加工技术。

2、加工特征模型的定义和功能

前面已经提到了，实现零件加工的自动数控化的前提是要对零件进行有针对性的控制编码，对零件的控制编码是一个十分复杂的过程，因此，提高零件加工效率的前提除了要实现零件加工的自动数控之外，还要提高对零件进行控制编码的效率。在进行零件加工的过程当中，为了提高对零件的控制的编码，在大多数情况下在数控程序的设计当中，首先要选择适合的最小单元，通常情况下，我们在零件加工及对零件的编码过程中采用预先定义的方法根据相对应的参数驱动的加工特征作为生产的最小单元，同时应用集合理论以及人工智能的方法，通过采用与之相对应的生产策略进行对零件的工艺设计的决策。为了实现这个目标，在进行自动数控编码的过程当中，相关的专业设计人员通常对这种零件加工的加工特征进行定义，并且将这种加工特征重新进行建模，在进行定义和重新建模的过程中，通常需要对已经得到的原始数据进行分析和处理对加工的特征进行描述，同时为这些加工特征提供一些全新的数据和信息为零件加工过程中制造设备和进行零件加工的智能决策提供内容。

在本篇文章中我们提及到的加工特征除了具有一些普通的基本特征之外，还具备一些其他的特性，这些特性相对与前面提及到的会具有一定的复杂性，但是虽然这些特征具备一定的复杂性，每一个特征都是由其他的简单的特征组合起来的，这些特征除了包括对于零件加工过程中的加工特征的生产和控制指令能够自动的进行生成之外，还具备一些其他的内容：

首先是对于零件加工的加工方式、加工设备等内容的决策，在这里我主要就一个简单的案例进行说明，就车铣加工的工厂而言，他们在生产的过程中最主要的就是对于零件的孔型的加工，对于零件的孔型很多的加工设备及加工方法例如车削、铣削和钻削等都可以制作出来，但是虽然这些机械设备和加工方法都能实现对零件孔型的加工，但是不同的加工方法和不同的机械设备生产零件的效率也不相同，因此采用何种加工方法，采用何种机械设备还需要相关的操作人员及管理人员进行研究和决策。对这些内容进行决策，大多数情况下不需要十分专业的知识，通常是通过长期的加工过程中累积的经验来决策的，通过长时间的时间的累计，将使用各种设备及方法的零件数量进行一个简单的统计，建立相应的数据曲线，通过对数据的比对做出正确的决策。

其次是对于变异式参数化工艺设计策略的数控模板的生成。在一个经营零件加工的企业来说，加工的零件的标准化及效率化是每一个企业的生产准则。随着零件应用市场的广泛性，使用零件的物品的种类越多越多，与此同时，零件的形状也变得千奇百怪，因此对于零件的加工要求也在进一步提高，在很多的技术及设备不先进的小型的零件加工的工厂当中，对于零件的形状智能局限在一个十分简单的空间里，许多形状复杂，技术水平要求高的零件没有办法生产，同时它的生产的效率也是十分的低，因此变异式参数化工艺设计就起到了决定性的作用，应用这种技术不仅能够使复杂的零件在生产的过程中变得简单，同时能够提高零件加工的生产效率，相关的机械设备操作人员和车间的管理人员在进行决策时也能够做出更多更好的决策。因此，在本篇文章中对加工特征进行分类和描述的时候，通过特定的已经选定的机床，结合这个机床在过去时间的加工历史，按照变异型参数驱动的工艺设计要求，将典型的数控工艺和数控代码进行分析和归纳，从而形成了数控工艺模板。

最后一点就是智能决策的数控工艺设计机制，从前面我们可以看到，对于变异式参数化驱动数控工艺设计机制和自动数控工艺设计，在进行零件加工的过程当中都会对零件形成特定的控制编码，然后根据这种代码进行加工生产，这种方式大大的提高了零件的加工速率，并且对于一些十分复杂的零件的形状在加工时也能变得简单化，对于零件的加工具有重要的意义。但是他们也存在一些劣势那就是在生产的过程中不能实现机械设备和工具的共享，生产不同类型的零件是要进行频繁的换刀和安装的过程，对于生产的零件的精度会或多或少的造成一些影响。在此，智能决策能对这种问题进行优化，首先，建立相对应的知识库，通过知识库对加工的规则和知识进行了解，提高专业水平，采用逻辑推理的方式对加工特征进行智能决策，还有就是按照加工特征以及所需的零件的数量进行优化，寻找可行的方案，实现在生产的过程中机械设备的刀具能够自动的进行调整的问题，降低零件加工过程由于调整刀具造成的误差。

四、结束语

在本篇文章当中，主要是从提高零件加工的自动数控编码的效率的角度进行描述和说明，通过对相关加工特征的数据进行建模，研究了检索式、变异式以及智能化的工艺设计的生产策略，同时采用智能的方法，对加工特征的数据与物理设备加工零件的数据进行比对，建立相应的联系，从而实现了零件加工过程中将复杂的零件加工转化为简单的加工的零件加工工艺。

参考文献

[1]钟日铭，李俊华.MastercamX3基础教程[M].北京：清华大学出版社，2012.

[2]施庆.MastercamX3实用教程[M].北京：清华大学出版社，2013.

[3]付春林.解析EdgeCAM的创新思维———特征加工篇[J].CAD/CAM与制造业信息化，2013（9）：84-85.