1引言 隨著數(shù)控技術(shù)......



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(diǎn)，但它必須有一個(gè)控制數(shù)控機(jī)床

運(yùn)動(dòng)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(jì)算機(jī)編程，即自動(dòng)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(shí)和熟練的計(jì)算技巧，因此，現(xiàn)在采用的大部分是自動(dòng)編程。用數(shù)控語言實(shí)現(xiàn)加工程序編制自

動(dòng)化，是計(jì)算機(jī)輔助編程的主要形式。全世界實(shí)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(yùn)動(dòng)語句的書寫工作量大，容易出錯(cuò)，并且要求編程人

員對(duì)APT語言熟練掌握。針對(duì)以上問題，本文開發(fā)了基于APT語言的數(shù)控自動(dòng)編程系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了CAD和NC的有效連接。
2　AutoCAD環(huán)境下的零件設(shè)計(jì)
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(shí)現(xiàn)CAD工作成為現(xiàn)實(shí)。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(gè)在微機(jī)上實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)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(tái)等特點(diǎn)，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(gè)人微機(jī)屏幕上生成真三維實(shí)體，實(shí)現(xiàn)諸如布爾運(yùn)算、分析及特征提取等復(fù)雜的實(shí)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(diǎn)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(shí)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(shí)體。然后對(duì)幾個(gè)實(shí)體進(jìn)行“并”、“交

”、或“差”布爾運(yùn)算，即可生成新物體。運(yùn)用實(shí)體修改器再對(duì)其進(jìn)行圓角與倒角，可生成具有真實(shí)感的實(shí)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(jí)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(diǎn)坐標(biāo)、圓弧的圓心、端點(diǎn)、基面高
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度等。
設(shè)計(jì)者對(duì)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(gè)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(gè)字符。每段若干

行，每行的第1～72個(gè)字符為該段的內(nèi)容；第73個(gè)字符為該段的段碼；第74～80個(gè)字符為該段每行的序號(hào)。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(xiàng)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(jí)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(diǎn)、終點(diǎn)坐標(biāo)，圓弧的弧心坐標(biāo)、半徑、起點(diǎn)、終點(diǎn)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(duì)話方式輸入計(jì)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(yùn)動(dòng)語句的同時(shí)，對(duì)刀法、對(duì)刀點(diǎn)、

容差、刀具參數(shù)、機(jī)床指令等一些參數(shù)以人機(jī)對(duì)話方式輸入。最終生成符合APT語言的源程序。

4　應(yīng)用實(shí)例

圖3　零件圖
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(dòng)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
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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
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(dòng)和人機(jī)對(duì)話的形式生成APT源程序，大大提高了編程

效率，減少了錯(cuò)誤。
5　結(jié)論
本文在AutoCAD環(huán)境下設(shè)計(jì)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(dòng)生成APT源程序的數(shù)控加

工輔助編程系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了CAD與NC的連接，提高了編程效率和準(zhǔn)確性。對(duì)于開發(fā)其他的CAD／CAM系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。