CAD的APT语言自动编程

2013-05-28 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线

介绍了一个在AutoCAD环境下设计零件图形,以IGES文件作为数据接口,以数据文件作为转换方式,自动生成APT源程序的数控加工辅助编程系统。有效地实现了CAD与NC的连接,对建立其他CAD/CAM系统具有普遍意义。

韩善灵来源:锻压机械
关键字:AutoCAD 数据文件 APT源程序

1 引言

随着数控技术的发展,采用数控机床加工的零件越来越多。虽然数控加工具有精度高、效益高等诸多优点,但它必须有一个控制数控机床运动的加工程序。目前,这种加工程序编制的方法有两种:一种是手工编程;另一种就是借助于计算机编程,即自动编程。由于人工编程工作量大,效率低,要求编程人员具有一定的数学知识和熟练的计算技巧,因此,现在采用的大部分是自动编程。用数控语言实现加工程序编制自动化,是计算机辅助编程的主要形式。全世界实际应用而且比较著名的数控语言系统有100余种,其中最主要的是APT(AutomaticallyProgrammedTools)语言系统。

在书写APT语言源程序的过程中,特别是零件复杂的情况下,几何定义语句和刀具运动语句的书写工作量大,容易出错,并且要求编程人员对APT语言熟练掌握。针对以上问题,本文开发了基于APT语言的数控自动编程系统,实现了CAD和NC的有效连接。

2 AutoCAD环境下的零件设计

近年来,随着微机的发展,其性能不断提高,使在微机上实现CAD工作成为现实。CAD软件中最成功的为美国Autodesk公司推出的AutoCAD系统,它是一个在微机上实现计算机辅助设计和绘图的软件包。AutoCAD软件包以其绘图功能强,开放性好,支持微机平台等特点,得到普遍欢迎。国内在微机上开发CAD的图形支撑软件大都采用AutoCAD。

AutoCAD的三维造型使它能在个人微机屏幕上生成真三维实体,实现诸如布尔运算、分析及特征提取等复杂的实体造型功能。利用它可以构造出直观、形象的三维模型,并可获得三维模型在不同视点下的轴测投影图和透视图。三维造型使用内部块方法,从盒、立方体、圆柱、圆环、球、楔形体及圆锥等基本实体形状开始,也可通过组线拉伸或旋转二维AutoCAD物体来生成三维实体。然后对几个实体进行“并”、“交”、或“差”布尔运算,即可生成新物体。运用实体修改器再对其进行圆角与倒角,可生成具有真实感的实体模型。

AutoCAD具有强大的图形输入、编程功能,零件图的内容很容易输入。AutoCAD还提供了多种与高级语言接口的文件。考虑到本系统既要接受二维图形,又要接受三维图形,选取了IGES文件作为数据接口。通过该文件,可以方便地提取直线的端点坐标、圆弧的圆心、端点、基面高度等。

设计者对零件图确认后,调用AutoCAD的IGESOUT命令生成图形文件(.IGS)。利用IGES文件接口程序(如图1所示)来提取几何元素,作为CAD与NC之间数据传递的基础。

图1 IGES文件接口程序流程图

3 图形数据处理

3.1 IGES文件数据结构

IGES是一种按特定的文件结构安排的数据格式,其文件结构分为ASCⅡ格式和二进制格式两种。ASCⅡ格式是一种面向字符的记录格式,这种格式的IGES文件以ASCⅡ字符输出,用户可直接读取。

从总体结构上看,IGES文件由五个段组成。分别为:开始段、全局段、元素索引段、参数数据段、结束段。文件每行80个字符。每段若干行,每行的第1~72个字符为该段的内容;第73个字符为该段的段码;第74~80个字符为该段每行的序号。段码是这样规定的:字符“B”或“C”表示标记段;“S”表示开始段;“G”表示全局段;“D”表示项目索引段;“P”表示参数数据段;“T”表示结束段。例如:直线、圆弧的参数数据段的数据为:

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 文件转换

IGES文件主要用于AutoCAD与高级语言程序间的连接,其数据结构形式不能满足NC的要求,必须重新加工处理,处理的方法是在IGES文件的参数数据段中提取几何元素(如直线的起点、终点坐标,圆弧的弧心坐标、半径、起点、终点坐标等),元素排序(按元素的连接顺序排列),在此基础上生成方便NC加工的APT文件。图形文件的转换流程如图2所示。

图2 图形文件的转换流程图

3.3 NC工艺参数的确定

NC工艺参数是以人机对话方式输入计算机的。在读取TXT文件来生成APT源程序的几何定义语句、刀具运动语句的同时,对刀法、对刀点、容差、刀具参数、机床指令等一些参数以人机对话方式输入。最终生成符合APT语言的源程序。

4 应用实例

图3为一典型的直线—圆弧零件,在该零件中,既有直线—直线相连,又有直线—圆弧相连,又有圆弧—直线相连。利用本系统自动生成的零件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