基于AutoCAD進行APT語言自動編程

　　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。