基于AutoCAD的数控加工自动编程系统的开发工具
时间：2022/08/11 09:56:09 编辑：
基于AutoCAD的数控加工自动编程系统的开发
基于AutoCAD的数控加工自动编程系统的开发 2011年12月04日 来源： 引言随着科学技术的发展，数控机床越来越广泛地应用在机械制造行业中。在数控加工系统中，传统的NC代码手工编程不仅效率低，而且容易出错；而采用APT语言的自动编程虽然几何定义语句简洁，功能较强，但要求编程人员要熟记系统的语言与规则，一旦出错又不易发现。本数控加工自动编程系统是基于AutoCAD平台上开发而成的。AutoCAD作为绘图软件在机械设计与制造中应用广泛，如果数控加工系统能够提取Auto2CAD中的图形信息，将会大大简化数控编程，提高生产效率。但AutoCAD是通过图形来表示零件的几何信息的，而数控加工系统采用NC代码手工编程或APT语言自动编程，二者之间信息的描述是不统一的。本系统正是解决AutoCAD 与数控加工系统的接口问题，从AutoCAD图形中提取几何信息并进行数据转换，即根据AutoCAD的DXF文件特有的结构，进行二次开发，实现AutoCAD与数控加工系统的集成。1.DXF文件的数据处理AutoCAD输出的DXF 文件是图形文件的ASCII或二进制格式描述[ 1 ]，有其特定的格式，常用于与其他应用程序共享数据，对数控编程来说其中有些冗余数据，因此必须经过处理才能方便数控自动编程系统的后置处理模块使用。1.1DXF文件的结构AutoCAD输出的DXF文件通常由五个段( SEC2TION)：标题段(HEADER)、表段( TABLES)、块段( BLOCKS )、实体段( ENTITIES ) 和结束段( ENDSEC) 组成。但对数控编程来说，最有用的就是实体段，因此要求打开DXF文件，将实体段的有关信息记录下来并保存在GRP文件中。每个实体的格式都是固定的，且都有与它相关的参数(部分参数见表1)，实体段记录了每个实体的几何数据。
表1实体类型与相关参数(部分)
1.2DXF文件的数据提取与排序由AutoCAD绘制的图形，用DXFOUT命令将其生成DXF文件，再由接口程序读取图形信息，其读取程序的流程如图1 所示。但由于AutoCAD 绘制的图形根据个人绘图习惯不同，导致DXF文件数据是按照实体的绘制顺序排列的，其图元的排列顺序也就不一定是按照零件的拓扑顺序排列的，也就是说它的数据排列可能是杂乱无章的，因此经接口程序处理得到的GRP文件数据也是按照绘制顺序排列的。而数控加工过程是严格按照特定的加工路线进行的，因此要求对GRP文件数据按照给定的加工路线进行排序。
图1DXF文件数据处理程序流程图
考虑到由于绘图的原因使得相连的线段首尾点的不一致，因此应设定一个有效的容差，以保证组成一个完整的加工路线图。在加工系统中，从每一条线段的起始点开始，加工到此线段的终点止，该终点也就成为下一线段的起始点，然后加工下一线段，因此加工的轮廓是一个由有向、有序线段组成的图形。本系统采用选择法进行排序，即以起刀点为基准，寻找与之相连的线段，该线段作为节点1，记录其始终点坐标值，记终点坐标 。接着在GRP文件中搜索其它线段，如某端点坐标 与 在容差范围内相等，则此线段作为节点2，其终点坐标为 ；再从余下的线段中查找其始点坐标与 相等的为节点3；以此类推，将所有的线段按顺序记录下来，再保存在GRP文件中。 2. NC代码与加工轨迹的自动生成数控文件是根据零件的几何图形信息和工艺信息进行处理生成的，一般由一个后置处理程序以解释方法执行。即逐条读取GRP文件中的数据信息，分析其数据类型，经刀具半径补偿和脉冲当量处理，再根据NC代码格式文件进行相应的坐标变换和代码变换，生成一个完整的NC程序段，写到NC代码数控文件中。本数控加工自动编程系统具有一定的通用性[ 2 ]，可以针对不同的数控加工系统生成相应的NC代码，其程序流程图见图2。首先，系统通过人机界面获取加工参数信息，如数控机床型号、主轴转速、切削液、进给速度、刀具号、刀补方式，主程序在调用图形处理模块处理图形数据时，结合加工参数数据生成刀位数据文件。然后根据数控加工系统进行数控编程系统初始化，生成所需的NC代码格式，对已经存在的数控系统，只需调用存在的数控加工系统格式，再对刀位文件进行后置处理以生成相应的NC数控加工代码[ 3 ]。
图2NC代码数控文件生成程序流程图
3.WTUAPT的系统结构和功能在以VisualC + + 610为工具开发的WTUAPT系统中[ 4 ]，系统主控模块由图形文件管理模块、工艺参数管理模块、NC 代码生成模块、数控指令文件管理模块、加工模拟模块以及通讯模块六大模块组成[ 4 ] (图3 所示) 。
图3WTUAPT系统结构图
3.1图形文件管理模块该模块实现图形的绘制、编辑、存取、删除及图形数据的显示等管理功能。通过进入AutoCAD 绘图软件进行点、线、圆、常见曲线、列表曲线等几何元素组成的工件图形的绘制，并输出3 1DXF文件。3.2工艺参数管理模块通过参数对话框完成起刀点、机床型号、刀具号、刀补方式、主轴转速、进给速度、切削液等工艺参数的输入与编辑。3.3NC代码生成模块调用上两个模块的数据信息实现DXF文件数据的读取与排序，获得3 1GRP文件以及生成刀位数据文件3 1CL，并可以进行GRP以及CL 文件的编辑，最后通过后置处理生成所需的NC代码文件3 1CUT。不同的数控加工系统生成的NC代码文件后缀名也不同，如3B 格式的形式为3 1TRB，FANUNC - 6M 为3 1FSM。3.4NC代码管理模块对代码文件进行管理，用户可以根据实际情况对代码文件进行编辑，得到实际所需的加工指令，使系统更具有开放性[ 5 ]。3.5加工模拟模块经对生成的NC代码进行逆编译[ 4 ]，生成加工路线，再调用刀具库中的刀具模块，可以实现二维零件的数控加工模拟，以检验生成的数控代码的准确性与合理性，从而进一步优化加工参数，提高首件试切削加工的成功率。3.6通讯模块通过接口程序实现计算机与数控机床之间的联机通讯，实现NC代码的自动传送，避免了手工输入或穿孔纸带输入可能造成的错误。结束语本文实现了从AutoCAD 软件中提取图形信息并自动生成NC代码，解决了AutoCAD图形信息与数控编程信息描述不统一的问题，在一定程度上实现了CAD /CAM的一体化。通过计算机模拟与实际使用表明，该系统能够很好地实现DXF文件数据的读取与转换，快速准确，可靠性高。参考文献：[1] 张跃峰,陈通.AutoCAD2000入门与精通[M] .193-198.[2] 余世林,朱国宝.通用型数控自动编程系统的研究[J] .武汉理工大学学报,2003(5):725-727.[3] 程筱胜,刘壮.CAD/CAM集成系统中切割自动编程技术研究[J] .计算机辅助工程,1996,5(3):6-11.[4] 严新平.载运工具运用工程若干研究的新进展[M] .人民交通出版社,2003:498-515.[5] 吴竹溪,谢友宝.数控加工中图形自动编程系统研究[J] .组合机床与自动化加工技术,2002(4):26-27.(end)