（机械制造及其自动化专业论文）数控加工中心辅助编程系统的开发.pdf

哈尔滨工程大学硕士学位论文 摘要 在现代社会中，加工中心作为机械加工的- - 4 十重要设备，其应用日髓广 泛。掰妻羹餐侠速、毽确逮褥蜀数羧疆穿是应滔麴工中心遂孬生产露急嚣瓣凌 的一个随要课题。本文结合现代加工技术实验巍的f e e l e r8 0 0 a 数控加工中 心开发了一种基于d x f 文件的n c 代码自动编程软件。 d x f ( d r a w i n ge x c h a n g ef i l e s ) 文磐聱夔形交换文馋，蹩怒毒关蚕形静掰 有信息按规定格式编写而成的a s ci i 文件，现融成为c a d 领域的工业标猴之 一。本文通过分析d 文件中各大段的结构及内容，找到了d x f 文件中所 毽含粒数控热工对掰霉鹣瑟形售惑部分，并焱鼗基礁上编露l 程痔鞋垂动掇取 出这些图形信息。 考虑到应用加工中心进行数控加工的工艺骚求，直接从d x f 文件中提取 出的黪影售怠著不黥褒接惩于数攘缡程，还必须避一步对这皴图形信息送行 处理牙能得蓟对数控加工有用的僚怠。首先，直接从d x f 文档中提取的几何实 体出现的顺序是按照萁绘制图形时的先后顺序而出现的，这一顺序与数控加 _ i 颂膨并不一定相鲻，嚣姥本文赣先对几何实体按照加工方嬲毒4 用标注熬点 的方法进行重新稚序。其次，宣按蕊d x f 文件中提取出来的几何实体静几街尺 寸数据是由用户绘制时决定的，而通常情况下照体加工时所用的几何尺寸数 据取决予几何实体的标注信息，零文根据图形的标注信息爨艇了实体的几俺 尺寸数据。再次，献d x f 交 率串提取并处理嚣褥到静图形数裕是竣a u t o c a d 世界坐标系为基准的，其与实际数控编程时所需的工件坐标系并不一定重含， 因此农遴行皂动编稷魏，必须实现扶图纸坐标系到工件坐标系的转变，这样 才戆 ! 羽正确翦数羧加工信息。 根据上述处理后的图形信息数据，按照s 胍r m e r i k8 1 0 d 系统数控编程 语言的编程格式，祭统可自动编制燃适于加工中心的数控程序，其主要威用 范围愈耩铙蘩热工帮锸镗孑l 热王，其中镌蘩黧王又可努为褫轮瘸魏工帮镌平 面加工。 l 哈尔滨工程大学硕士学位论文 实瓣数控生产中，爻了验证瑟躐豹设诗及箕王艺路线是孬正臻，在正式 加工前，缀常让机床在输入编制好的n c 程序后空载运行，以观察刀具及工作 台是否能按预期的要求运动，一旦不含乎要求，则颁反复对程序和图纸进彳予 骖改，这势必遥戎入力、耱力熬渡爨，因藏有必要对刀其和王终套豹运动囊耋 程及其轨迹进行仿真，以便及时、准确地进行藏式加工。本文利用0 p e n g 对加工中心的刀具及工作台的运动轨迹进彳亍了计算机仿真。 最蘑基于鞋上联镞憝工痒，本文在v i s u a l c + + 6 0 餮境下开发了f e e l e r 8 0 0 a 数控加工中心自动编程软件，经实践证明本自动编程软件运行稳定，敷 有较强的实用性。 关键词：d x f 文件；n c 程序；计算机仿真：n c 数控加工中心 啥尔滨工程大学硕士学位论文 a b s t r a c t i nm o d e ms o c i e t y , n cm a c h i n ec e n t e rh a sb e e na l l i m p o r t a n td e v i c ef o r m e c h a n i c a lm a n u f a c t u r e ，i t sa p p l i a n c eh a sb e e nm o r ea n dm o r ew i d e l ya c c e p t e d b u th o wt og e tt h en u m e r i c a lc o n t r o l p r o g r a mq u i c k l ya n da c c u r a t e l yi sr e a l l ya n u r g e n tp r o b l e mt ob et a c k l e d ，i nt h i sp a p e r , a na u t op r o g r a m m i n gs o f t w a r ei s d e v e l o p e db a s e do nd x ff i l e s ，t h i ss o l t w a r em a i n l ya i m sa tam a c h i n ec a l t e r f e e l e r8 0 0 aw h i c hl i s c st h en cs y s t e mo fs i n u m e r i k8 1 0 df r o m s 瑾m e 潞 d x f ( d r a w i n ge x c h a n g ef i l e s ) f i l e sa l ea l s oc a l l e dg r a p h i ce x c h a n g ef i l e s ， t h e yt r a n s l a t et h ei n f o r m a t i o na b o u tg r a p h i c si n t oa s c i if i l e sa c c o r d i n gt ot h e p r e s c r i b e dr e g u l a t i o n s i th a sa l r e a d y b e e nt r e a t e da st h e i n d u s t r ys t a n d a r do f c a d i nt h i sp a p e r , b ya n a l y z i n gt h es t r u c t u r e sa n dc o n t e n t so ft h em a i ns e c t i o n so f d x f f i l e s ，t h eg r a p h i ci n f o r m a t i o n sw h i c ha r eu s e f u ld u r i n gn c m a c h i n i n ga l e s e l e c t e d ，t h e nt h ea u t op r o g r a m m i n gs o f t w a r ec a l ta u t o m m i c a l l yg e n e r a t en c p r o g r a l m n e sa c c o r d i n g t ot h e s ei n f o r m a t i o n s c o n c e r n e dt h a tt h e r ea r et e c h n i c a l r e q u i r e m e n t s o nn cr o a c h i n g , t h e i n f o r m a t i o n p i c k e d f r o mt h ed x ff i l e sc a l ln o tb eu s e d d i r e c t l y t on c p r o g r a m m i n g ，t h e ym u s tb ep r o c e s s e db e f o r em a k i n g t h ef i n a ln u m e r i c a lc o n t r o l c o d e sw h i c hc a nb eu s e db yt h em a c h i n ec e n t e r t h e s e q u e n c eo f t h eg e o m e t r yo b j e c t st h a ta p p e a r i nd x fi sd 零e n d e do nt h e s e q u e n c eo ft h ed r a w i n g ，a n ds oi st h ed i r e c t l yp i c k i n gs e q u e n c gt h i ss e q u e n c e h a sn o t h i n gt od ow i t ht h em a c h i n i n gs e q u e n c e s o ，i nt h i sp a p e r , t h eg e o m e t r y o 镑e c t sp i c k e df r o mt h ed x f f i l e sa r e f i r s t l yr e s o r t e d b a s e do l is t a r t - p o i n tm e t h o d ， t h em e a s u r e m e n to ft h ed i r e c t l y p i c k e dg e o m e t r yo b j e c t sa r ed e t e r m i n e db y t h e u s e r sw h om a d e i t ，a n d 彤m e r a l l y t h eg e o m e t r ym e a s u r e m e n td a t aa r eb a s e do nt h e l a b e lo ft h eg e o m e t r yo b j e c t s ，i nt h i sp a p e r , t h eg e o m e t r ym e a s u r e m e n td a t aa l e 1 1 1 哈尔滨工程大学硕士学位论文 r e n e w e db yt h el a b e li n f o r m a t i o no f t h e g r a p h i c s 。 t h e g r a p h i ci n f o r m a t i o np i c k e d a n dp r o c e s s e df r o mt h ed x ff i l e sa r e d i f f e r e n tf r o mt h er o u t ew h i c ht h et o o la c t u a l l yg o e sa b o u t ，b e c a u s et h ep o s i t i o n s a n dm e a s u r e m e n t sp i c k e da r eb a s e do nt h ep a p e r c o o r d i n a t e ，i tm a yb ed i f f e r e n t f r o mt h ep a r t c o o r d i n a t ew h i c ht h et o o ls h o u l d g o e si n t h u s ，b e f o r e a u t o p r o g r a m m i n g ，t h e r e m u s tb eac h a n g ef r o m p a p e r - c o o r d i n a t e t op a r t - c o o r d i n a t e a c c o r d i n g t ot h eg r a p h i c si n f o r m a t i o nd a t a , t h en u m e r i c a lc o n t r o lp r o g r a m s w h i c ha i ma tt h es i 殛氇糕激8 1 0 d s y s t e m a l e a u t o m a t i c a l l ym a d e b a s e do n n c c o d e ss t a n d a r d s a n dt h i ss y s t e mc o v e r st h em a c h i n e t y p e so f m i l la n dd r i l l ，i tc a l l a l s o i n t e g r a t ed i s p e r s e dp o i n t s t ob - c u r v e dh n e sw h i c hc a l lb eu s e da st o o l p o s i t i o n i nt h ea c t u a lm a n u f a c t u r i n gw i t hn c m a c h i n e ，i no r d e rt oc h e c kw h e t h e rt h e p a r t sd e s i g na n d t h e c u t t i n g r o u t ea r er i g h to r n o t ，g e n e r a l l y i ti st e s t e d b ye x a m i n g h o wt h et o o la n dw o r k p l a n e w i l lm o v ew i t ht h ei n p u tn c p r o g r a m m e a n dw i t h o u t a na c t u a lp a r t + o n c et h em o v e m e n td o e sn o tm a t c ht h ep r e s c r i b e dp r o c e s s ，t h e r e m u s tb eac h a n g et ot h ed e s i g ng r a p h i c sa n dt h en cp r o g r a m m e ，a n dt h e nt e s t a g a i n ，u n t i lt h et e s t e do n e m a t c h e st h er e q u i r e m e n t s 。t h i si n e v i t a b l yl e a d st ot h e w a s t eo f m a n p o w e r a n dt i m e ，s oi ti sn e c e s s a r yt om a k eac o m p u t e rs i m u l a t i o nt o r e a l i z et h ef a s t n e s sa n dp r e c i s e n e s so ft h em o v e m e n ta n dp a t ho ft h em a c h i n e i n t h i sp a p e r , o p e n g li su s e dt os i m u l a t et h en cm a c h i n e p r o c e s s ， f i n a l l y , b a s e do na l l t h e s ew o r k f e e l e r8 0 0 an ca u t op r o g r a m m i n g s o f t w a r ei s d e v e l o p e di nt h ec i r c u m s t a n c eo f v i s u a lc + + 6 0 a n di tr i m sq u i t e w e l ta f t e rt e s to nt h em a c h i n ec e n t e r , t h u si tc a nb ec o n c l u d e dt h 懿i th a sq u i t e p r a c t i c a lu s a b i l i t y k e y w o r d s ：d x ff i l e ；n cc o d e s ；c o m p u t e rs i m u l a t i o n ；n cm a c h i n e c e n t e r 哈尔滨工程大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 数控加工中心简介。 2 _ 朝 数控加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床，又称为自动换刀 数控机床，其特点是数控系统能控制机床自动地更换刀具，连续地对工件各 加工表面自动进行加工。 数控m t 中心按主轴的方向可分为立式和卧式两种，立式加工中心的主 轴是垂直的，主要用于精密加工，适合复杂型腔的加工。卧式加工中心的主 轴是水平的，一般具有回转工作台，可进行四面或五面加工，特别适合于箱 体零件的加工。除此之外，还有用于精密加工的门形构造加工中心。 数控加工中心具有x 轴、y 轴、z 轴三个数控轴，各坐标可以自动定位， 工件在一次装夹后，可自动完成铣、钻、铰、攻丝等多种工序的加工。如果 选用数控回转工作台，机床可以扩大为4 轴控制，工件在一次装夹后，可自 动完成多面加工。 由于数控加工中心的机床坐标可以自动定位，因而在加工时不需钻镗模 具即可直接钻镗孔且能保证孔距加工精度，因而节省了工艺装备，缩短了生 产周期，从而降低了成本，提高了经济效益。生产的高质量和高效率使得数 控加工中心在机械加工行业中获得了广泛的应用。 数控加工中心一般具有如下特点：( 1 ) 切削力强：由于动力从交流主轴电 机经两级齿轮变速装置传到主轴，主轴转速恒功率范围宽，低速扭矩大，机 床的主要构件刚度高，可进行强力切削：( 2 ) 深孔加工：主轴可配内冷却装 置，用内冷却刀柄，可进行深孔加工：( 3 ) 高速定位：交流伺服电机可带动 x 、y 、z 三个坐标进行高速运动，而且高速进给时震动小、低速进给时无爬 行，精度高，稳定性好：( 4 ) 具备自动换刀装置：可按具体加工要求，自动 更换装在主轴上的刀具；( 5 ) 机电一体化：机床设计采用了机电一体化结构， 控制柜、润滑气动装置都安装在立柱和床身上，减少了占地面积，机床操纵 台集中在机床的前方，操作方便。 哈尔滨工程大学硕士学位论文 1 2 数控加工中心编程软件发展状况 强麓柬说，市面上的数控加工中心辅助编程软件有很多种，它们大多内 嵌或集成于c a d 软件包中，例如基于图形工作站的p t c 公司的p r o e n g i n e e r ， e d s 公司的u n i g r a p h i c s ，s d r c 公司的i - - d e a s 等，这糖赢档的c a d 软 孛餐蒋相应的c a m 摸块，可以辩其设计过程掰生成静三维安体数据转换 成相应的数控加工程序，再通过通讯接口传输到数控机床进行加工；对于基于 微机的三维c a d ，c a m 软件，例如a u t o d e s k 公阕的a u t o c p d 3 ，s o l i dw o r k s 公司的s o l i d w o r k s 等，氇有一些缀二次开发的c a m 模块，可与c a d 软佟 集成，从而生成n c 程序。但基于以上两种方式的c a m 模块，其c a d 软件 系统不仪对硬件环境裳求较高，而鼹价格昂贵。就我国目前的现状而言，桷 当多豹金渣器磅究擎彼，其c a d 支稼平台爨然毫a h l o d e s k 公镯靛a u t o c a d 软件，设计结果一般都是二维图形，需要经过人正数控代码编程后才能进行 数控加工，因而生产效率低下。 1 ，3 课题来源 本课题是针对哈尔滨工程大学机电学院现代加工技术实验室的 f e e l e r 8 0 0 a 数控加工中心面开发的囊动编程软佟，该数控加工中心是台湾发 嘉稽机公司生产制造，蒺控裁部分浆稻的是s i m e n s 公司静s i n u m e r i k8 1 0 d 系统，其程序格式主骤由g ( 准备功能) 代码和m ( 辅助功能) 代码组成( 详 见第二章 。目前，该机床尚未采用经何编程软佟，程序只能靠手工输入，使 蠲菲鬻不方便。 1 4 论文工作内容 本谂文戆工终痰爨是逶过叁动掇取一嚷热工零终工_ 亭髫懿d x f 文搏审 的爵形信息，自动生成可用于加工中心的数控程序，并且实现加工的计算机 仿真。因此，论文的内容主要包括以下几个方面： ( 1 ) 熟悉著分掇一令d x f 文传敬结梅及内容，特剐是找到包含加工辩 所需的图形信息部分。 2 哈尔滨工穰大学硕士学能汝文 ；i i 目i i q iiii,t i l l l ( 2 )自动提取d x f 文 牛中黯数控燕工缎糕离媛魏图形壤患。 ( 3 ) 对铁d x f 文件中提取出的鬻形信意滋行筵理，其中包括强弧端点 坐标的提取、加工方向的确定、坐桥变换、排序处理等内容，使最终得到的 数据链够翔予数控程垮豹绽写。 ( 4 ) 蔽据楚理矮靛蚕形售惑，叠动编秘魏王孛心蘩控猩净。 ( 5 ) 根据所得的数控程序，激观数控加工过程的计算机仿真。 l 。5 本章小结 零警篱要毅透了秘工孛心赘糍凝、分类、嬉梅、及荚特煮，奔绥了露裁 国内外加工中心编程软件的发展现状，最后引出课题的来源及工作内容。 3 哈尔滨工程大学硕士学位论文 第2 章f e e l e r8 0 0 a 数控加工中心的编程语言 要使数控加工中心自动完成给定的切削加工，首先必须为其编制数控加 工程序( n c 程序) 。n c 编程时，应先了解所用加工中心的规格、性能，系统 所具有的功能，还应详细了解机床数控系统的编程说明书及指令格式等。根 据所设计的加工工艺，按机床规定的指令格式，编制n c 程序。 f e e l e r8 0 0 a 数控加工中心采用的是s i n u m e r i k8 1 0 d 数控编程系统，本 章将对其n c 代码编程格式及编程步骤进行详细介绍。 2 1 数控加工程序的格式噱3 数控程序是由一系列程序段组成的，每一个程序段描述了准备功能、刀 具轨迹、工艺参数及辅助功能等。主要有准备性工艺指令( g 指令) 和辅助性 指令( m 指令) 两大类，它们构成了程序的基础。我国根据i s o 制订的g 代码、 m 代码标准制订了相应的标准。尽管如此，由于技术的进步，许多先进的数 控系统中的很多功能实际上超出了目前通用的标准，其指令格式也更加灵活， 不受i s o 标准的约束。再加上i s o 标准中留有一定范围的指令，允许各数控 厂商用于定义其数控系统的功能。因此，现在国际上实际使用的g 指令、m 指令的标准化程度较低，只有g o i g 0 4 、g 1 7 g 1 9 、g 4 0 g 4 2 的含义在各系 统中基本相同，g 9 0 g 9 2 、g 9 4 g 9 7 的含义在多数系统内相同。 一个完整的程序由程序号、程序内容和程序结束三个部分构成，其中程 序号即为程序的开始部分，为区别存储器中不同的数控程序内容，每个程序 都要有程序编号，也称为程序名。程序结束通常用程序结束指令m 3 0 或m 0 2 来表示。程序内容部分是整个程序的核心，它由若干个指令字构成，表示数 控机床要完成的全部动作。一个程序段通常由顺序号、准备功能字、尺寸字、 辅助功能字等构成。例如，“n 2 0g 0 1 x 1 2 3 4 y 1 0 0 0 ”即是一个程序段，其中 “n 2 0 ”是顺序号，“g 0 1 ”是准备功能宇，“x 1 2 3 4 y 5 6 7 8 ”是尺寸字。 下面几个小节中分别给出f e e l e r8 0 0 a 加工中心所用的数控系统 s i n u m e r i k8 1 0 d 中较常用的g 、m 代码及其它辅助编程代码。 4 哈尔滨工程大学硕士学位论文 2 1 1f e e l e r8 0 0 a 的准备功能代码g 准备功能代码的地址符是g ，因此又称为g 代码。g 代码由字母g 和两位 数字组成，用来规定多种加工操作，如g 0 1 为直线插补，g 0 2 为圆弧插补， 等等。f e e l e r8 0 0 a 所使用的一些主要的g 代码及所表示的意义如下： ( 1 ) g 0 0快速直线插补 ( 2 ) g 0 1带进给速度的直线插补 ( 3 ) g 0 2顺时针圆弧插补 ( 4 ) g 0 3逆时针圆弧插补 ( 5 ) ( 3 4 0取消刀具半径补偿 ( 6 ) ( 3 4 1刀具半径左补偿 ( 7 ) ( 3 4 2刀具半径右补偿 ( 8 ) g 7 0用英制编程 ( 9 ) g 7 1用公制编程 ( 1 0 ) ( 3 9 0用绝对坐标编程 ( 1 1 ) g 9 1用相对坐标编程 21 2f e e l e r8 0 0 a 的辅助功能代码m 辅助功能代码是用地址字m 和后面的二位数字来表示的，主要用于机床 加工操作时的工艺性指令，如主轴的启停、切削液的开关等。f e e l e r8 0 0 a 所用的主要的 i 代码及其功能如下： ( 1 ) m o o 程序停止m o o 是一个暂停指令，当执行有m o o 指令的程序 段后，主轴停转、进给停止、切削液关、程序停止。 ( 2 ) m 0 1 选择停止该指令的作用和m o o 相似，但它必须是在预先按 下操作面板上“任选停止”按钮的情况下，当执行完一遍有m 0 1 指令的程序 段的其它指令后，才会停止执行程序。如果不按下“任选停止”按钮，m 0 1 指令无效，程序继续执行。 ( 3 ) m 0 2 程序停止该指令用于程序全部结束。执行该指令后，机床 哈尔滨工稳大学硕士学位论文 便停止自动运转，切削液关。浚指令常用于机床复位。 ( 4 m 0 3 主轴蹶时盼方向旋转 ( 5 ) m 0 4 主轴逆辩针方向旋转 ( 6 ) m 0 5 主轴停止 ( 7 ) m 0 6 换刀 ( 8 ) m 0 7 切裁液开 ( 9 ) m 0 9 切削液必 ( 1 0 ) m 1 7 子程序结束 “1 ) m 3 0 程痔臻柬，类叛m 0 2 。 2 1 3f e e l e r8 0 0 a 的f 、s 、t 、d 代码 ( i ) 逡绘功能代璐f 表示遂绘速度，用字母f 及其轰嚣戆装予位数字来 表示，单位为m m m i n ( 公带奶或i n m i n ( 荚制) 。例如，公制f i s o 表示进给速 度为1 5 0 m m m i n ( 2 ) 主辘功代码s 表示主轴转速，用字母s 及其最嚣戆港予位数字浓 表示，单位为r m i n 。例如，$ 2 5 0 表示主轴转速为2 5 0 r m i n 。 ( 3 ) 刀具功能代码t 表示换刀功能，在进行多道工序加工时，必须选取 合适的刀嶷。每把刀其疲安排一个刀号，刀号在稷序孛指定。刀具功能用字 母t 及其蔗面静数字米表示，f e e l e r8 0 0 a 数控翻工中心的潞凝库最多可装 备2 4 把刀具，即t 1 到t 2 4 。例如，t 6 表示第6 母刀具。 ( 4 ) 刀具章 偿功能代码d 表示刀具补偿号，窕由字母d 及其后面的数字 来表示。该数字为存散刀其替偿量瀚寄存器遗缝字。魏弱表示刀其於嫠量麓 第六号。 2 。2 加工中心的坐标系统“1 2 2 1 机床的坐标轴 加工中心是以机床主轴轴线方向为z 轴方向，刀具远离工件的方向为z 转正方囱；x 毒蠡位予与嶷装蚕稳平行懿求平瑟内，入嚣怼主轴藏表侧方向为x 6 哈尔滨工张大学硕士学位论文 轴正方向；y 轴方向可根据z 、x 轴按右手笛卡尔坐标系来确定。 2 。2 。2 参考点 参考点是机床上一个固定点，与加工程序无关。数控机寐的型号不同， 其参考点的位置也不问。通常，立投加工中心指定x 轴正向、y 轴正向和z 轴正目的极限点为参考点。参考点又称为瓿床零点。梃床窟凌露，首先要姆 机床位鬻“回零”，郎执行手动返圈参考点，使备轴都移至机床零点，在数控 系统内建立一个以机脒零点为坐标服点的机床坐标系。这样在执行加工程序 时，才& 有正确的工件坐标系。所以，编程时，必须首先设定工彳牛坐标系， 郧确定刀其相对予工件坐标系坐标原点静距离，程序中静坐标值均敬工件辙 标系为依据。 2 2 3 王件坐标系 对要翱工豹工释，在编程翦，茵先要考虑熬立一些坐橡系。工件坐标系 中坐标轴的意义必须和机床坐标轴一致。坐标轴x 、y 、z 的运动遵守右手礅 角坐标系法则。所谓x 、y 、z 的运渤方向，均以刀具相对工件运动为准，即 缓定工 警鞠对静止，刀其运动。一般z 辘怒定兔警萼亍主辘串心线鲍季鸯，嚣懿 离开工件移动的方向为+ z 。 工件嫩标系原点又称工件零点戏程序零点，其选取应遵循便于程序编制 及镘予穰藤搡终者查我瓣濠翔。 2 3 数控编程的步骤乜1 数羧熊工程序的编裁过程主登毹拯：确定零传趣工工艺过程、绘制工序 图、遴行数值诗葬、编写零件加工程序、输入数控系统、程弹校对、试韬、 实际切削加工等内容。其中数值计算部分需根搬图纸中的加工尺寸和确定好 的趣工路线，计算出数控枧床赝需辕入的坐标尺寸，对于一些复杂曲面而畜， 还必须使用c a m 编稳，函魏箕是黼程序编裁过狡的重要部分。 数控加工程序的编制方法有手工编程和自动编程两种，其中手工编程是 指从确定加工工艺到簸后进行实际加工的整个过程都是有人工完成的。对予 7 哈尔滨工程大学硕士学位论文 几何形状不太复杂的简单零件，数值计算较简单，加工程序段也不多，采用 手工编程较容豸实理。毽是，对予那些形状复杂戆零传，数篷诗黪程当繁琐， 程序量大，手工编程则难于胜任，这时必须采用自动编程。 根据编程信息的输入与计算机对信息的处理方式不同，自动编程又分为 戳童动编稷溪畜( a p t ) 必蒺破夔塞动缀壤方法露戬燃瑟失基础豹羹动编程方 法，即语言式自动编程和交互式c a m 自动编程。其中a p t 语言编程是一种利 用高级符号语言编制数控加工程序的方法，编程人员只需用其来描述切削的 工律轮廓中务个足旃元素及其相互关蓉秘育关翦工蕊参数，然鼷瞧计算极叁 动计算出走刀轨迹数据，无需手工避行复杂繁琐的数学计算，并髓省去了编 写数控程序单( n c 程序) 的工作量，可将编程效率提高数倍，因而称为自动编 程。早期的囊动编程即是攥a p t 语言编程。尽管如此，采用a p t 语言的自动 编程方法要求编程人员熟悉a 珂语言穰式，仍需手工编写并输入源程序，滩 免存在人为的错误。在计算机技术高魔发达的今天，c a d 应用已经普及，零 件的设计图样已完全计辣枧化，使用a p t 语言进彳亍数控鸯珏工编糕殴经显得十 分落螽，雨采焉诗算瓿辅韵自动编程( c a m 鲁动编稷) 已经成为发艨豹趋势。 采用c a m 自动编程时，编程人员酋先对零件图样进行工艺分析，利用自 动编程软件本身的几何建模( c a d ) 功能，制作出n c 加工程序。这科l 方法是目 蓠最先迸熬数控热工编稔方法，它荦l 溺计算税弑入瓿交互蚕形方式完成工箨 几何形状计算机化、轨迹生成与加工仿真到数控程序生成全过程，操作形象 生动，效率赢，出错概率低，而且还可以通过软件的数据接口共事已。有的c a d 设诗结莱，实现潞d c 嫦集成一毒搴德，获嚣实襞蠢鬻纸设诗翻逡。本谋题委 是基于这种编程思想而进行总体规划和程序编制的。 2 4 本章小结 本章较涕鳃逢套缮tf e e l e r8 0 0 a 数控援工中，编程语言熬枝鹨捂式、 坐标系统及其编程步骤。 8 哈尔滨工程大学硕士学位论文 第3 章d x f 图形交换文件的结构 d x f ( d r a w i n ge x c h a n g ef i l e s ) 文件即图形交换文件是把有关的图形的所 有信息按规定格式编写而成的a s c i i 文件。a u t o c a d 可直接根据d x f 文件所提 供的信息绘制出图形；也可以由内部的图形文件( d w g 文件) 自动转换成相应 的d x f 文件，供其它语言编写的应用程序或其它机种调用，以对图形所表示的 结构作分析计算或其它处理；还可用高级语言或其它方法生成d x f 文件，以 便用a u t o c a d 绘制出图形。因此，d x f 文件是a u t o c a d 与高级语言编写的应 用程序的接口文件，现已成为c a d 领域的工业标准之一。 3 1d x f 文件的总体结构”4 3 3 1 1 输出和察看d x f 文件 ( 1 ) 打开a u t o c a d2 0 0 0 绘图窗口，新建一个文件，打开“f 订e ”下拉菜 单，选择“s b v ea s ”，将其命名为t e s t ，选择保存文件类型为“a u t o c a d2 0 0 0 d x f ”，如图3 1 所示。 图3 1 选择d x f 保存格式 ( 2 ) 在绘图窗口用绘图命令绘制一个圆，将其圆心定义为( 2 0 0 ，3 0 0 ) ，半 径定义为5 0 个单位长度。 ( 3 ) 图形绘制完毕后，关闭该文件。 ( 4 ) 在资源管理器中找到该文件，用写字板或者w o r d 程序打开，用户可 以观察到其文本内容，由于其文本内容过长，限于篇幅，这里不再列出。 3 1 2d x f 文件的总体结构 一个d x f 文件是由若干段组成的，在a u t o c a d2 0 0 0 环境下得到的d x f 9 哈尔滨工程大学硕士学位论文 文件有六大段组成，它们是： 1 标题段( h e a d e rs e c t i o n ) 此段包含图形的基本信息，他由一个a u t o c a d 数据库版本号和许多系统 变量组成。每个参数包括一个变量名及其组值。 2 类段( c l a s ss e c t i o n ) 此段包含有关的应用程序定义类的信息，这些类的实例包含在b l o c k s 段，e n t i t i e s 段，o b j e c t s 段的数据库中。类定义在类的层次结构中是固定不 变的。 3 表段( t a b l e ss e c t i o n ) 此段包含如下符号表的定义： a p p i d ( 应用程序标识表) b l o c k _ r e c o r d ( 块引用表) d i m s t y l e ( 标注样式表) l a y e r ( 图层表) l t y p e ( 线型表) s t y l e ( 文本样式表) u c s ( 用户坐标系表) v i e w ( 视图表) v p o r t ( 视口配置表) 4 块段( b l o c k ss e c t i o n ) 此段包括块定义和组成图形中每个块引用的图形图元。 5 实体段( e n t i t l e ss e c t i o n ) 此段包含图形中的图形对象( 图元) ，包括块引用( 插入图元) 。 6 对象段( o b j e c t ss e c t i o n ) 此段包含图形中的非图形对象，所有那些非符号表的、符号表的和非图 元的对象都储存在此区域内。 d x f 文件中的每一段又是由数个组构成的，每个组占两行。第一行为组 1 0 啥尔滨工程大学硕士学瓴论文 代码，它相当于数据型代码，每个组代码的含义鼹由a u t o c a d 系统定义好的； 第二行为缀篷，组值虢是数据型代稻戆僮，其数援类型取决予鳃代码的篮。 这样，缎代码和组值合起来就可戳表示一个数据的含义和它静德。 3 2d x f 文件中组代码及其禽义“6 ”1 缝钱弼篾霹弑爱慕臻窭其霹瘦缌篷戆类型，囊哥潋在文俘器莰中表示 定的含义。组代码的其体功能取决予它在文件中所处的位置，怒变量、表硕、 还是实体说明。组代码的一般含义如下： 錾代码缝钱鹚的一般含义 0标识一个事物的开始。例如：一个段、一个表、一个块、一实体等 1字符型数据的值。例如：t e x t 的文字串、文件名、属性值等 2一个事物的名字。联妇：羧、表、块、线鐾、视图等憋名字 3 4字符型数据的值。铡如：文件名、线型的说明部分、属性提取等 5用十六进制袭示的实体标识 6线型名( 固定鹣) 7字体名( 固定的) 8层名( 固定的) 9 标题变量名( 霜定的) 1 0 1 8x 坐标氇 2 0 2 8y 坐标值 3 0 一3 7z 坐标值 3 8基面高瘦( 瀚定酌) 3 9厚度( 固定的) 4 0 一4 8商度、宽度、半径、距离、比例因子嚣 4 9重复值。穰翔：定义线登静各短翻线酌长度 5 0 一5 8角度值 6 2颜色号( 固定的) 哈尔滨j 二耩大学硕七学钕论文 6 6 实体跟随标记。用于p l i n e 或带有属性的插入块 7 0 挺题交量黪状态、表矮瓣数量窝标记镣 7 卜7 8整数型数据 2 1 0 ，2 2 0 ， 2 3 0厚度方国的x 、￥、z 分爨 9 9 9解释行 3 。3d x f 文件中各段组代码及其含义”“州 3 。3 。 标题覆缝 弋褐及其含义 d x f 文件的标题段由一系列标题变量组成，这些标题变摄的值确定了 a u t o c a d 的当前工作环境。如a u t o c a d 的版本号、块的插入点、绘图界限的 左下角、在上是、s n a p 嚣当兹状态、g r i d 懿阗鞭、当蘩爱等。备交量载设麓 结果可幽s t a t u s 命令得到。标题段的一般格式为( 后的内容为作者加的说 明，d x f 文件中不存在) ： s e c t i o n 标题段开始 2 h e a d e r标题毅鹃名字楚h e a d e r i 9 $ g r i d u n i t l o l o o 2 0 1 0 0搐述了珊格豹x 轴方囱闯距是1 0 0 ，y 轴方囱阙距也是1 0 0 9 标题变量名描述其它标题变量 1 2 哈尔滨工程大学硕士学位论文 j i i i i i i i i i i j i i i i ；i i ；i # i i i i i i i i i i i - i 自i i i i i i ；i ；i i i i i i i i i i 目黼 0 e n d s e c 标题段结束 3 3 2 类段组代码及其含义 类段隧域存储了应鼹程序定义类蟾售息，这些类的实例将会出现在数据 库的b l o c k s 、e n t i t i e s 和o b j e c t s 送域中。假定类定义在类的漂次结构中怒 固定不变的。区域中的所有字段都魁必须的。类段的一般格式为： o s e c t i o n 类段开始 2 c l a s s e s 类段的名称是c l a s s e s o c l a s s一个类记录的开始 l a c d b d i c t i o n a r y w d f l t 内x f 类豹名称 2 a c d b d i c t i o n a r y w i t h d e f a u l t 一个c 十十类的名称 3 a u t o c a d2 0 0 0 应用程序的名称 9 0 2 8 0 0 2 8 1 0描述了遮个类的属性 0描述新的类 c l 。a s s 哈尔滨工程大学硕士学位论文 l 0 e n d s e c类段结束 3 3 3 表段组代码及其含义 d x f 文件的表段包括若干个表，每个表由包括可变数目的表项。表的顺序 可能有变化，但l t y p e 表总应在l t y p e 表的前面。表段的一般格式为： 0 s e c t i o n 表段开始 2 t a b l e s表段的名字是t a b l e s 0 t a b l e 2 l t y p e 线型表开始 7 0 x x线型表的表项是xx ，即本次作业共用到了xx 钟线型 i描述每个线型表的表项 0 e n d t a b线型表结束 0 t a b l e 2 表名 i o e n d t a b l描述其它表 】4 哈尔滨工程大学硕士学位论文 o e n d s e c表段结束 下面列出各表项的组代码及其含义： ( 1 ) l t y p e3 ( 对线型的用法说明) ，7 2 ( 对齐方式) ，7 3 ( 一个周期内短划线 数目) ，4 0 ( 一个周期的总长度) ，。 ( 2 ) l a y e r6 2 ( 颜色号) ，6 ( 线型名) ，7 0 ( 状态：o = 解冻；1 = 冻结) 。 ( 3 ) s t y l e4 0 ( 字高) ，5 0 ( 倾斜角) ，4 1 ( 宽度因子) ，7 1 ( 文字生成方 式) ，4 2 ( 当前字高) ，3 ( 字体文件名) ，4 ( 大字体文件名) 。 ( 4 ) v i e w4 0 、4 1 ( 视图高和宽) ，1 0 、2 0 ( 视图中心的x 、y 坐标) ，1 1 、 2 1 、3 1 ( w c s 中的视点坐标) ，1 2 、2 2 、3 2 ( w c s 中的目标点坐标) ，4 2 ( 焦距) 、 4 3 、4 4 ( 前后裁剪平面) ，5 0 ( 旋转角) ，7 l ( 视图状态) 。 ( 5 ) u c s1 0 、2 0 、3 0 ( 原点) ，1 1 、2 l 、3 1 ( x 轴方向) ，1 2 、2 2 、3 2 ( y 轴方 向) 。 ( 6 ) v p o r t1 0 、2 0 ( 视窗的左下角) ，1 1 、2 1 ( 视窗的右上角) ，1 2 、2 2 ( 视窗 的中心点) ，1 3 、2 3 ( 捕捉基点) ，1 4 、2 4 ( 捕捉空间) ，4 1 ( 视窗高宽比) ，4 3 、4 4 ( 前 后裁剪平面) ，4 2 ( 镜头焦距) ，5 0 ( 捕捉旋转角) ，5 1 ( 视窗旋转角) ，7 1 ( 视窗状 态) 。 3 3 4 块段组代码及其含义 d x f 文件的块段包括所有的块定义，并记录了它们的当前图层名、块的 种类、块的插入基点及组成块的所有实体。块的种类分为：图形块、带属性 的图形块和无名块三种。无名块包括剖面符号和尺寸标注。块的一般结构为： 0 s e c t i o n 2 b l o c k s 块段开始，块的名字是b l o c k s 0 b l o c k块开始 1 5 哈尔滨工程大学硕士学位论文 8 层名撵述了当蓦层名 2 块名 7 0 块的种类描述了块的种类，0 为图形块，l 为无名块，2 为带属性的块 l o 撬入蕊蠡兹x 坐拣 2 0 插入旗点的y 坐标描述了插入基点的x 、y 坐标 l描述缀成块浆各成爨( 格式与实体段稷露) o e n d b l o c k 块结柬 o b l o c 量( 1描述其它块的定义 0 e n d b l k o e n d s e c块段结束 说鹅块定义不黢嵌套 3 3