CAD的APT語言自動編程

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

介紹了一個在AutoCAD環境下設計零件圖形,以IGES文件作為數據接口,以數據文件作為轉換方式,自動生成APT源程序的數控加工輔助編程系統。有效地實現了CAD與NC的連接,對建立其他CAD/CAM系統具有普遍意義。

韓善靈來源:鍛壓機械
關鍵字:AutoCAD 數據文件 APT源程序

1 引言

隨著數控技術的發展,采用數控機床加工的零件越來越多。雖然數控加工具有精度高、效益高等諸多優點,但它必須有一個控制數控機床運動的加工程序。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學知識和熟練的計算技巧,因此,現在采用的大部分是自動編程。用數控語言實現加工程序編制自動化,是計算機輔助編程的主要形式。全世界實際應用而且比較著名的數控語言系統有100余種,其中最主要的是APT(AutomaticallyProgrammedTools)語言系統。

在書寫APT語言源程序的過程中,特別是零件復雜的情況下,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,本文開發了基于APT語言的數控自動編程系統,實現了CAD和NC的有效連接。

2 AutoCAD環境下的零件設計

近年來,隨著微機的發展,其性能不斷提高,使在微機上實現CAD工作成為現實。CAD軟件中最成功的為美國Autodesk公司推出的AutoCAD系統,它是一個在微機上實現計算機輔助設計和繪圖的軟件包。AutoCAD軟件包以其繪圖功能強,開放性好,支持微機平臺等特點,得到普遍歡迎。國內在微機上開發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屏幕上生成真三維實體,實現諸如布爾運算、分析及特征提取等復雜的實體造型功能。利用它可以構造出直觀、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。三維造型使用內部塊方法,從盒、立方體、圓柱、圓環、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二維AutoCAD物體來生成三維實體。然后對幾個實體進行“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行圓角與倒角,可生成具有真實感的實體模型。

AutoCAD具有強大的圖形輸入、編程功能,零件圖的內容很容易輸入。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文件作為數據接口。通過該文件,可以方便地提取直線的端點坐標、圓弧的圓心、端點、基面高度等。

設計者對零件圖確認后,調用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之間數據傳遞的基礎。

圖1 IGES文件接口程序流程圖

3 圖形數據處理

3.1 IGES文件數據結構

IGES是一種按特定的文件結構安排的數據格式,其文件結構分為ASCⅡ格式和二進制格式兩種。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。

從總體結構上看,IGES文件由五個段組成。分別為:開始段、全局段、元素索引段、參數數據段、結束段。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。段碼是這樣規定的:字符“B”或“C”表示標記段;“S”表示開始段;“G”表示全局段;“D”表示項目索引段;“P”表示參數數據段;“T”表示結束段。例如:直線、圓弧的參數數據段的數據為:

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 文件轉換

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

圖2 圖形文件的轉換流程圖

3.3 NC工藝參數的確定

NC工藝參數是以人機對話方式輸入計算機的。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、機床指令等一些參數以人機對話方式輸入。最終生成符合APT語言的源程序。

4 應用實例

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