AotoCAD2012在數(shù)控車床編程軟件中的開發(fā)和應(yīng)用

劉俊言

AumCAD (Auto Computer AidedDesignl是美國AUTODESK公司首次于1982年生產(chǎn)的計算機輔助設(shè)計軟件，用于二維繪圖、詳細(xì)繪制、設(shè)計檔和基本三維設(shè)計。隨著軟件的完善，公司又出了一款A(yù)utoCAD2012軟件，AutoCAD2012系列產(chǎn)品提供了多種全新的高效實際工具，幫助我們提升草圖繪制、詳細(xì)設(shè)計和涉及修訂的速度。數(shù)控機床軟件的開發(fā)、應(yīng)用與其在金屬帶鋸床上起到更好的效果，解決機床設(shè)計中的不足，同時在外觀以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)上開發(fā)出新的產(chǎn)品。用C語言生成圖形數(shù)據(jù)文件，開發(fā)基于AutoCAD環(huán)境下的自動編程系統(tǒng)，可以完成零件的圖形的輸出和生成，并可以自動生成數(shù)據(jù)加工程序代碼，滿足了各種機床的不同要求，提高了數(shù)控機床的加工效率。

數(shù)控自動編程的軟件很多，一般的CAD都有這樣的自動編程功能，例如現(xiàn)在PRO-E、MASTERCAM、UG、solidworks等軟件都有這樣的自動編程功能，他們的結(jié)構(gòu)龐大，軟件的學(xué)習(xí)上也很復(fù)雜，并且在價格上也很昂貴。假如僅僅用于數(shù)控車床的自動編程上，真是大材小用了，很是浪費。使用簡潔，操作方便，專用于數(shù)控車床加工的小軟件，這樣的軟件專業(yè)性和專一性很強。既節(jié)省人力又節(jié)省物力。而AutoCAD因其靈活性和接口的多樣性被廣泛的使用在機械設(shè)計領(lǐng)域中。在其能夠生成的文件格式中有一個二進(jìn)制的文件，文件中包含著輪廓線的線型和坐標(biāo)的信息。使用二維功能強大的AutoCAD軟件繪制軸承類的零件的外輪廓顯然是一件非常容易的事情。

Auto CAD作為一個完整的繪圖編輯器，可以獨立使用，并可完成用戶的很多設(shè)計工作，但要完成零部件從設(shè)計到制造的全過程的工作，仍然力不從心，如零件設(shè)計完后要做有限元分析，要制定工藝規(guī)程，要生成NC代碼，這些工作AutoCAD都不能勝任，這些必須借助其他應(yīng)用軟件，而所用的軟件都在不同程度上要求得到Auto CAD的圖形信息支持，因此需要Auto CAD提供一個便于外界接受的文件格式輸出圖形信息。另外，用戶在設(shè)計過程中還會根據(jù)工作的需要開發(fā)一些自己的應(yīng)用程序，以便做計算、分析或其它之用，處理后的數(shù)據(jù)希望傳給AutoCAD，用于自動生成圖形，這時用戶傳遞這些數(shù)據(jù)最好的辦法就是寫成Auto CAD可直接接受的數(shù)據(jù)文件，為了解決AutoCAD和其他程序間圖形數(shù)據(jù)的交換問題，定義了圖形交換文件規(guī)范。

一個完整的自動編程系統(tǒng)，必須包括前處理程序(Maln Processorl和后置處理程序(Post Processor)兩部分。

一、前處理程序設(shè)計

前處理程序用以對源程序進(jìn)行翻譯并計算刀具中心軌跡，或通過處理圖形數(shù)據(jù)文件而得到刀具中心軌跡，這一部分完全獨立于具體的數(shù)控機床，前處理程序的輸出一般為刀位數(shù)據(jù)(Cut Loca—tion Datal，但這種刀位數(shù)據(jù)不能直接用作數(shù)控裝置的控制指令，因此必須要有一個后置處理模塊，后置處理程序是自動編程系統(tǒng)中的一個重要組成部分，它是按數(shù)控機床的功能及數(shù)控加工程序格式的要求而編寫的一個計算程序。它將主處理程序產(chǎn)生的位置數(shù)據(jù)和功能信息轉(zhuǎn)換成能被某種數(shù)控機床控制單元所需要的數(shù)控加工程序代碼，以便用于控制機床并產(chǎn)生各種加工功能和加工運動。由于各種數(shù)控機床的輸人格式各不相同，因而為了適應(yīng)各種機床的不同要求，后置處理程序也是各不一樣的。

二、后處理程序設(shè)計

后置處理的目的是形成數(shù)控指令文件。由于各種機床使用的控制系統(tǒng)不同，所以所用的數(shù)控指令文件的代碼及格式也有所不同。為解決這個問題，每個自動編程軟件通常有自己專用的后置處理程序。

本系統(tǒng)采用的數(shù)控機床的指令有以下幾種：

1.坐標(biāo)功能指令：x，z，I，K。

2.準(zhǔn)備功能指令：G00一快速進(jìn)給；G01一直線插補；G02一順時針方向圓弧插補：G03一逆時針方向圓弧擂補；G33一等螺距螺紋加32；G54一坐標(biāo)設(shè)定指令。

3.速度功能指令：主軸轉(zhuǎn)速S；進(jìn)給速度F。

4.換刀功能指令：刀號選擇T01-T04。

5.刀具補償指令：G41-在工件輪廓左邊刀補有效；G42-在工件輪廓右邊刀補。

6.輔助功能指令：M02一程序結(jié)束；M03一主軸正轉(zhuǎn)；M04一主軸反轉(zhuǎn)：M05一主軸停止。

在生成數(shù)控程序時，首先打開前面生成的刀具中心軌跡文件，從最外層向內(nèi)逐層生成加工程序，在把刀具中心軌跡文件的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)控程序時，逐行讀人數(shù)據(jù)，根據(jù)線形確定所采用的刀具以及相應(yīng)的G指令，并把坐標(biāo)值X，Z，I，K賦給對應(yīng)的變量。再根據(jù)所輸入的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量，使所有的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成字符串，然后與字母G，T，S，F(xiàn)，X，Z，I，K組合成數(shù)控指令。最后加上程序號和必要的M指令組成程序段，在每一層切削完成后或換刀時，添加一個必要的程序段使刀具回到換刀位置，在程序結(jié)束時加上輔助指令M0 2以表示程序結(jié)束，最后將程序以文件的形式存盤。

根據(jù)所設(shè)計的要求。在坐標(biāo)點獲取上，我們選用CAD軟件繪制軸承類的零件，在圖形文件中的外輪廓線條，也就是數(shù)控車床所走的路線，也可以說是所走的刀路，而其他無關(guān)的線條對坐標(biāo)的獲取產(chǎn)生干擾。在數(shù)據(jù)的排列中，我們通過轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)重新輸入數(shù)據(jù)庫。但是我們仔細(xì)看會發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫排列比較凌亂，假若直接取出并不能用于生成新的代碼，所以要對立面的書客居按照一定的要求進(jìn)行重新的排列。作為刀路的起點選擇也是有一定的規(guī)則的，必須選擇為圖形最右上面的點，是所有點中值最大的。對數(shù)據(jù)可進(jìn)行搜索獲取最大的值作為刀路的起始點。同時要根據(jù)坐標(biāo)對數(shù)據(jù)進(jìn)行搜索對比，找出相對應(yīng)的值。然后以同直線或圓弧的另一點作為該線的重點，依此類推就能夠產(chǎn)生一條完整的刀路，排列后坐標(biāo)重新輸人數(shù)據(jù)庫。在得到正確的數(shù)據(jù)后，必須對數(shù)據(jù)進(jìn)行編譯生成新的代碼。要注意的就是CAD圖中的坐標(biāo)同車床坐標(biāo)系的區(qū)別。著也就是代碼的生成。完整的心的代碼程序還需要頭程序段和結(jié)尾程序，通過軟件界面走遍的文本框控制的輸入和復(fù)選框控件的選擇，可以得到頭程序和結(jié)尾的程序。將頭程序段插入進(jìn)LIST重點額控制鍵中的最后面，和最先的刀路代碼相結(jié)合，得到完整的數(shù)控加工程序。當(dāng)然我們得到了這些數(shù)據(jù)，還需要程序的驗證和保存，為了驗證程序是否是正確需要對LIST中的新代碼進(jìn)行模擬。從LIST中提取坐標(biāo)使用Au~CAD2012中的最新畫直線畫圓功能在制定的區(qū)域內(nèi)畫出刀具運行軌跡，通過軌跡的運行曲線同工件的外輪廓相比較，來判斷刀路是否真確，最后將其進(jìn)行保存。

AUTOCAD作為一個完整繪圖編輯器，可以獨立使用，并可以完成用戶的很多設(shè)計工作，但要完成零部件從設(shè)計到制造的全過程的工作，這些還需要借助其他應(yīng)用軟件，而所用的軟件都在不同程度上要求得到AUTOCAD2012的圖形信息支持。而隨著國內(nèi)外市場競爭的日益加劇和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是機械制造行業(yè)，要在市場上有立足之地，只有不斷的采用新的科學(xué)技術(shù)，新的工藝方式進(jìn)行科學(xué)有效的生產(chǎn)，才能增強企業(yè)的活力，增加在市場上的競爭力。

(編輯永安)