CAD的APT語言自動編程

2013-05-28 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

介紹了一個在AutoCAD環(huán)境下設(shè)計零件圖形,以IGES文件作為數(shù)據(jù) 接口,以數(shù)據(jù)文件作為轉(zhuǎn)換方式,自動生成APT源程序的數(shù)控加工輔助編程系統(tǒng)。有效地實現(xiàn)了CAD與NC的連接,對建立其他CAD/CAM系統(tǒng)具有普遍意義。

韓善靈來源:鍛壓機(jī)械
關(guān)鍵字:AutoCAD 數(shù)據(jù)文件 APT源程序

1 引言

隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,采用數(shù)控機(jī)床加工的零件越來越多。雖然數(shù)控加工具有精度高、效益高等諸多優(yōu)點,但它必須有一個控制數(shù)控機(jī)床運動的加工程序。目前,這種加工程序編制的方法有兩種:一種是手工編程;另一種就是借助于計算機(jī)編程,即自動編程。由于人工編程工作量大,效率低,要求編程人員具有一定的數(shù)學(xué)知識和熟練的計算技巧,因此,現(xiàn)在采用的大部分是自動編程。用數(shù)控語言實現(xiàn)加工程序編制自動化,是計算機(jī)輔助編程的主要形式。全世界實際應(yīng)用而且比較著名的數(shù)控語言系統(tǒng)有100余種,其中最主要的是APT(AutomaticallyProgrammedTools)語言系統(tǒng)。

在書寫APT語言源程序的過程中,特別是零件復(fù)雜的情況下,幾何定義語句和刀具運動語句的書寫工作量大,容易出錯,并且要求編程人員對APT語言熟練掌握。針對以上問題,本文開發(fā)了基于APT語言的數(shù)控自動編程系統(tǒng),實現(xiàn)了CAD和NC的有效連接。

2 AutoCAD環(huán)境下的零件設(shè)計

近年來,隨著微機(jī)的發(fā)展,其性能不斷提高,使在微機(jī)上實現(xiàn)CAD工作成為現(xiàn)實。CAD軟件中最成功的為美國Autodesk公司推出的AutoCAD系統(tǒng),它是一個在微機(jī)上實現(xiàn)計算機(jī)輔助設(shè)計和繪圖的軟件包。AutoCAD軟件包以其繪圖功能強(qiáng),開放性好,支持微機(jī)平臺等特點,得到普遍歡迎。國內(nèi)在微機(jī)上開發(fā)CAD的圖形支撐軟件大都采用AutoCAD。

AutoCAD的三維造型使它能在個人微機(jī)屏幕上生成真三維實體,實現(xiàn)諸如布爾運算、分析及特征提取等復(fù)雜的實體造型功能。利用它可以構(gòu)造出直觀、形象的三維模型,并可獲得三維模型在不同視點下的軸測投影圖和透視圖。三維造型使用內(nèi)部塊方法,從盒、立方體、圓柱、圓環(huán)、球、楔形體及圓錐等基本實體形狀開始,也可通過組線拉伸或旋轉(zhuǎn)二維AutoCAD物體來生成三維實體。然后對幾個實體進(jìn)行“并”、“交”、或“差”布爾運算,即可生成新物體。運用實體修改器再對其進(jìn)行圓角與倒角,可生成具有真實感的實體模型。

AutoCAD具有強(qiáng)大的圖形輸入、編程功能,零件圖的內(nèi)容很容易輸入。AutoCAD還提供了多種與高級語言接口的文件。考慮到本系統(tǒng)既要接受二維圖形,又要接受三維圖形,選取了IGES文件作為數(shù)據(jù)接口。通過該文件,可以方便地提取直線的端點坐標(biāo)、圓弧的圓心、端點、基面高度等。

設(shè)計者對零件圖確認(rèn)后,調(diào)用AutoCAD的IGESOUT命令生成圖形文件(.IGS)。利用IGES文件接口程序(如圖1所示)來提取幾何元素,作為CAD與NC之間數(shù)據(jù)傳遞的基礎(chǔ)。

圖1 IGES文件接口程序流程圖

3 圖形數(shù)據(jù)處理

3.1 IGES文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

IGES是一種按特定的文件結(jié)構(gòu)安排的數(shù)據(jù)格式,其文件結(jié)構(gòu)分為ASCⅡ格式和二進(jìn)制格式兩種。ASCⅡ格式是一種面向字符的記錄格式,這種格式的IGES文件以ASCⅡ字符輸出,用戶可直接讀取。

從總體結(jié)構(gòu)上看,IGES文件由五個段組成。分別為:開始段、全局段、元素索引段、參數(shù)數(shù)據(jù)段、結(jié)束段。文件每行80個字符。每段若干行,每行的第1~72個字符為該段的內(nèi)容;第73個字符為該段的段碼;第74~80個字符為該段每行的序號。段碼是這樣規(guī)定的:字符“B”或“C”表示標(biāo)記段;“S”表示開始段;“G”表示全局段;“D”表示項目索引段;“P”表示參數(shù)數(shù)據(jù)段;“T”表示結(jié)束段。例如:直線、圓弧的參數(shù)數(shù)據(jù)段的數(shù)據(jù)為:

110,1.0,1,0,0.0,5,0,5.0,0.0 7P0000004
100,0.0,0.5,0.5,0.0,0.0,1.0,1.0 9P0000005

3.2 文件轉(zhuǎn)換

IGES文件主要用于AutoCAD與高級語言程序間的連接,其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式不能滿足NC的要求,必須重新加工處理,處理的方法是在IGES文件的參數(shù)數(shù)據(jù)段中提取幾何元素(如直線的起點、終點坐標(biāo),圓弧的弧心坐標(biāo)、半徑、起點、終點坐標(biāo)等),元素排序(按元素的連接順序排列),在此基礎(chǔ)上生成方便NC加工的APT文件。圖形文件的轉(zhuǎn)換流程如圖2所示。

圖2 圖形文件的轉(zhuǎn)換流程圖

3.3 NC工藝參數(shù)的確定

NC工藝參數(shù)是以人機(jī)對話方式輸入計算機(jī)的。在讀取TXT文件來生成APT源程序的幾何定義語句、刀具運動語句的同時,對刀法、對刀點、容差、刀具參數(shù)、機(jī)床指令等一些參數(shù)以人機(jī)對話方式輸入。最終生成符合APT語言的源程序。

4 應(yīng)用實例

圖3為一典型的直線—圓弧零件,在該零件中,既有直線—直線相連,又有直線—圓弧相連,又有圓弧—直線相連。利用本系統(tǒng)自動生成的零件APT源程序如下:

PARTNO/TESTPART
MACHIN/2
CLPRNT
INTOL/0.01
OUTTOL/0.01
CUTTER/12

L1=LINE/-269.641022,0.000000,35.000000,0.000000,0.000000,35.000000
L2=LINE/0.000000,0.000000,35.000000,-0.000000,100.000000,35.000000
L3=LINE/0.000000,100.000000,35.0000,-235.000000,60.000000,35.000000
C4=CIRCLE/-235.000000,20.000000,35.000000,40.000000
SETPT=POINT/-320.000000,-75.000000,0.000000
PT=POINT/-320.000000,0.000000,0.000000
FEDRAT/50
SPINDL/900,CLW
FROM/SETPT
INDIRP/PT
GO/TO,L1
COOLNT/FLOOD
TLRGT,GORGT/L1,PAST,L2
GOLEF/L2,PAST,L3
GOLEF/L3,TANTO,C4
GOLFT/C4,PAST,L1
SPINDL/OFF
COOLNT/OFF
FEDRAT/200
GOTO/-320.000000,-75.000000,0.000000
GOTO/SETPT
PRINT/3,ALL
STOP
FINI

圖3 零件圖

分析以上APT源程序可以看出與人工書寫的完全一樣。利用本文編制的系統(tǒng),采用自動和人機(jī)對話的形式生成APT源程序,大大提高了編程效率,減少了錯誤。

5 結(jié)論

本文在AutoCAD環(huán)境下設(shè)計零件圖形。以IGES文件作為數(shù)據(jù)接口,以數(shù)據(jù)文件作為轉(zhuǎn)換方式,用C語言開發(fā)了自動生成APT源程序的數(shù)控加工輔助編程系統(tǒng),實現(xiàn)了CAD與NC的連接,提高了編程效率和準(zhǔn)確性。對于開發(fā)其他的CAD/CAM系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用價值。

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