AotoCAD2012在數控車床編程軟件中的開發和應用

劉俊言

AumCAD (Auto Computer AidedDesignl是美國AUTODESK公司首次于1982年生產的計算機輔助設計軟件，用于二維繪圖、詳細繪制、設計檔和基本三維設計。隨著軟件的完善，公司又出了一款AutoCAD2012軟件，AutoCAD2012系列產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、詳細設計和涉及修訂的速度。數控機床軟件的開發、應用與其在金屬帶鋸床上起到更好的效果，解決機床設計中的不足，同時在外觀以及內部結構上開發出新的產品。用C語言生成圖形數據文件，開發基于AutoCAD環境下的自動編程系統，可以完成零件的圖形的輸出和生成，并可以自動生成數據加工程序代碼，滿足了各種機床的不同要求，提高了數控機床的加工效率。

數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，例如現在PRO-E、MASTERCAM、UG、solidworks等軟件都有這樣的自動編程功能，他們的結構龐大，軟件的學習上也很復雜，并且在價格上也很昂貴。假如僅僅用于數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，專用于數控車床加工的小軟件，這樣的軟件專業性和專一性很強。既節省人力又節省物力。而AutoCAD因其靈活性和接口的多樣性被廣泛的使用在機械設計領域中。在其能夠生成的文件格式中有一個二進制的文件，文件中包含著輪廓線的線型和坐標的信息。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計工作，但要完成零部件從設計到制造的全過程的工作，仍然力不從心，如零件設計完后要做有限元分析，要制定工藝規程，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，用戶在設計過程中還會根據工作的需要開發一些自己的應用程序，以便做計算、分析或其它之用，處理后的數據希望傳給AutoCAD，用于自動生成圖形，這時用戶傳遞這些數據最好的辦法就是寫成Auto CAD可直接接受的數據文件，為了解決AutoCAD和其他程序間圖形數據的交換問題，定義了圖形交換文件規范。

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

一、前處理程序設計

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

二、后處理程序設計

后置處理的目的是形成數控指令文件。由于各種機床使用的控制系統不同，所以所用的數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。

本系統采用的數控機床的指令有以下幾種：

1.坐標功能指令：x，z，I，K。

2.準備功能指令：G00一快速進給；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；G54一坐標設定指令。

3.速度功能指令：主軸轉速S；進給速度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：M02一程序結束；M03一主軸正轉；M04一主軸反轉：M05一主軸停止。

在生成數控程序時，首先打開前面生成的刀具中心軌跡文件，從最外層向內逐層生成加工程序，在把刀具中心軌跡文件的數據轉化為數控程序時，逐行讀人數據，根據線形確定所采用的刀具以及相應的G指令，并把坐標值X，Z，I，K賦給對應的變量。再根據所輸入的主軸轉速和進給量，使所有的數據轉換成字符串，然后與字母G，T，S，F，X，Z，I，K組合成數控指令。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，在程序結束時加上輔助指令M0 2以表示程序結束，最后將程序以文件的形式存盤。

根據所設計的要求。在坐標點獲取上，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，也就是數控車床所走的路線，也可以說是所走的刀路，而其他無關的線條對坐標的獲取產生干擾。在數據的排列中，我們通過轉換好的數據重新輸入數據庫。但是我們仔細看會發現數據庫排列比較凌亂，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行重新的排列。作為刀路的起點選擇也是有一定的規則的，必須選擇為圖形最右上面的點，是所有點中值最大的。對數據可進行搜索獲取最大的值作為刀路的起始點。同時要根據坐標對數據進行搜索對比，找出相對應的值。然后以同直線或圓弧的另一點作為該線的重點，依此類推就能夠產生一條完整的刀路，排列后坐標重新輸人數據庫。在得到正確的數據后，必須對數據進行編譯生成新的代碼。要注意的就是CAD圖中的坐標同車床坐標系的區別。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尾程序，通過軟件界面走遍的文本框控制的輸入和復選框控件的選擇，可以得到頭程序和結尾的程序。將頭程序段插入進LIST重點額控制鍵中的最后面，和最先的刀路代碼相結合，得到完整的數控加工程序。當然我們得到了這些數據，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中的新代碼進行模擬。從LIST中提取坐標使用Au~CAD2012中的最新畫直線畫圓功能在制定的區域內畫出刀具運行軌跡，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計工作，但要完成零部件從設計到制造的全過程的工作，這些還需要借助其他應用軟件，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。而隨著國內外市場競爭的日益加劇和科學技術的飛速發展，特別是機械制造行業，要在市場上有立足之地，只有不斷的采用新的科學技術，新的工藝方式進行科學有效的生產，才能增強企業的活力，增加在市場上的競爭力。

(編輯永安)