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第四章APT语言自动编程 2020年3月19日 2 AutomaticallyProgrammedTool 4 1APT语言自动编程概述4 2几何图形定义语句4 3轮廓控制方式4 4APT运动语句简介4 5其它控制语句及应用举例 3 4 1 APT语言自动编程概述 4 一 APT自动编程技术发展概况 APT自动编程方法源自MIT 1 五十年代初 MIT生产了第一台NC机床 2 机床的使用过程中产生了复杂零件的编程问题 3 五十年代中期 MIT组织各飞机公司合作开发了APT系统 APTII APTIV APTSS 4 美其他公司及日 德 法 意等针对自己的行业和产品衍生了其他的APT系统 5 六 七十年代为APT使用最广泛的时期 5 二 APT语言自动编程过程及特点 APT语言是用接近自然的语言进行编程 1 APT语言编程过程 工艺人员完成 APT系统完成 6 二 APT语言自动编程过程及特点 2 APT编程优缺点 1 源语言接近自然语言 易为工艺人员接受 工艺人员不用学习数学方法和计算机编程技巧 1 APT编程优点 相对手工编程 2 软件资源丰富点位 2 5坐标加工 绘制模线 后置处理等 3 程序成熟 诊断能力强 用户易查错 7 二 APT语言自动编程过程及特点 2 APT编程优缺点 2 APT编程缺点 相对图形编程系统 1 无法实现设计制造一体化 2 不直观 无图形显示 3 发展早 没有采用计算机几何学的最新理论成果 所以有些复杂问题不能很好的解决 4 源程序书写 编辑和修改不如图形编程系统方便 5 相对图形编程系统来讲 易出问题 APT编程外部修改 图形编程内部修改 8 三 APT语言的构成 APT编程是用接近自然语言的方式进行编程 每个APT系统都规定了一套基本符号 字母和数字 它们构成APT源程序 按功能可划分为四类 1 几何图形定义语句 用来定义被加工零件的几何形状 2 运动语句 用来描述刀具的切削运动轨迹 3 后置处理语句 用于指定特定的机床和控制系统 另外F S等也属于后置处理的范畴 4 辅助功能语句 用来标识零件 刀具 公差等 9 4 2 几何图形定义语句 10 几何图形定义语句 几何图形定义语句用来描述零件的几何形状 进退刀点位置 进刀方向等 为描述走刀路线做准备 几何元素标志符 几何元素专用字 元素定义方式 固定格式 用户为几何元素定义的名字 字母开头 APT的专用字 不超过6个字母 大写 给定元素的参数 11 例如圆的定义语句 C1 CIRCLE 10 60 12 5 其中 C1 为几何元素标志符 CIRCLE 为几何元素专用字 10 60 12 5 分别为圆的圆心坐标和半径 几何图形定义语句 12 一 基本元素定义 标量 可以通过算术赋值语句或算术表达式给出 例 a 3 b 5 c a b 2 点 1 用三个坐标P POINT 10 20 15 2 其他已知元素交点 13 一 基本元素定义 1 由两直线的交点定义点 其格式为 标识符 POINT INTOF LINE1 LINE2 其中INTOF表示相交 LINE1 LINE2为事先已定义过的两条直线 若定义好两直线L1 L2 求交点 P POINT INTOF L1 L2 14 直线与圆相交点定义 PT1 POINT XSMALL INTOF L1 CIR1 PT2 POINT XLARGE INTOF L1 CIR1 2 直线和圆的交点 XLARGE XSMALL YLARGE YSMALL 直线和圆有两交点 根据对比X Y的坐标值 进一步用修饰词 思考 如果直线平行于Y轴 如何表示 一 基本元素定义 15 3 矢量 可以给出三个分量 两个点或用已知表面上一点的法矢来表示 V1 VECTOR I J K V2 VECTOR P1 P2 一 基本元素定义 16 1 直线的定义 1 通过两点的直线 L LINE P1 P2 或L LINE x1 y1 x2 y2 二 解析曲线和曲面的定义 17 2 过一点P与圆相切的直线 L1 LINE P1 LEFT TANTO C 修饰词判断方法 通过已知点与圆心连线 从已知点向圆心看 若切点在辅助线的左边 即为LEFT 若切点在右即为RIGHT L2 LINE P2 LEFT TANTO C 二 解析曲线和曲面的定义 18 公切线定义 3 与两圆相切的直线 L1 LINE RIGHT TANTO C1 RIGHT TANTO C2 L2 LINE LEFT TANTO C1 LEFT TANTO C2 修饰词判断方法 首先建立基准线 其方向以第一切点所在圆心 指向第二个切点所在圆心 左 右是指出切点在圆心连线的左右位置 二 解析曲线和曲面的定义 19 公切线定义 L3 LINE RIGHT TANTO C2 LEFT TANTO C1 L4 LINE LEFT TANTO C RIGHT TANTO C1 二 解析曲线和曲面的定义 20 2 圆的定义 C1 CIRCLE CENTER P1 RADIUS r 1 用圆心和半径定义的圆 其中 P1为圆心点 x y为圆心坐标点 r为圆的半径 二 解析曲线和曲面的定义 C1 CIRCLE x y r 21 2 用已知三点 不共线 定义圆 C1 CIRCLE P1 P2 P3 3 用圆心和切线定义圆 C1 CIRCLE CENTER PC TANTO L其中PC为已知圆心 L为已定义之直线 二 解析曲线和曲面的定义 22 图4 3多约束圆定义 C1 CIRCLE YLARGE LIN XSMALL OUT CIR RADIUS 1 4 直线与圆相交后的内外相切定义圆 其中OUT为外切 二 解析曲线和曲面的定义 23 图4 3多约束圆定义 其中IN为内切 C3 CIRCLE YSMALL LIN XSMALL IN CIR RADIUS 1 课堂练习 C7如何定义 二 解析曲线和曲面的定义 C7 CIRCLE YSMALL LIN XLARGE OUT CIR RADIUS 1 24 1 用平面方程ax by cz d的四个系数定义平面 PL1 PLANE a b c d 3 平面的定义 二 解析曲线和曲面的定义 25 2 可以指定不共线的三点定义平面 PL2 PLANE PT1 PT2 PT3 3 过已知点平行于已知平面定义平面 PL3 PLANE PT1 PARLEL PLANE2 二 解析曲线和曲面的定义 26 除此之外 还有圆柱CYLINDER 圆锥CONE 球面SPHERE 一般二次曲线 曲面QUADRIC等的定义 可查看相应版本的APT语言编程说明书 本课程不要求掌握 二 解析曲线和曲面的定义 27 P0 0 1 0 P1 6 2 0 P2 0 0 0 P3 6 0 0 P4 2 5 0 练习 二 解析曲线和曲面的定义 28 二 解析曲线和曲面的定义 P0 POINT 0 1 0P1 POINT 6 2 0P2 POINT 0 0 0P3 POINT 6 0 0P4 POINT 2 5 0L1 LINE P2 P3C1 CIRCLE CENTER P1 RADIUS 2L2 LINE P4 LEFT TANTO C1L3 LINE P4 P2 PL1 PLANE P2 P3 P4 29 4 3 轮廓控制方式 30 一 控制刀具运动的三个控制面 轮廓控制是指对刀具的运动进行连续控制 要完成这种连续控制 需要明确指定刀具相对于工件的关系 因此APT系统中定义了三个控制面 如下图4 5 31 图4 5控制面 一 控制刀具运动的三个控制面 导动面 DS 检查面 CS 零件面 PS 32 一 控制刀具运动的三个控制面 1 零件面Ps PartSurface 待加工的表面 在一连串的走刀运动中始终保持不变 零件面可能是也可能不是工件的实际表面 当Ps h 0时 留有加工余量与零件面相离 当Ps h 0时 加工余量为零与零件面相切 当Ps h 0时 余量为负切入零件面 其均为一等距偏置面关系 功能 控制刀具的轴向位置 33 一 控制刀具运动的三个控制面 2 导动面Ds DriveSurface 是在加工运动中引导刀具运动的面 导动面在依次变化 当Ds h 0时 导动面留有加工余量 当Ds h 0时 刚好加工到导动面 当Ds h 0时 导动面留有负加工余量 功能 控制刀具径向位置 讨论 导动面可能是被加工面 34 一 控制刀具运动的三个控制面 3 检查面Cs CheckSurface 是每次走刀终止位置的限定面 刀具在到达检查面之前 一直保持与零件面和导动 当Cs h 0时 对检查面留有加工余量 当Cs h 0时 恰好加工到检查面 当Cs h 0时 对检查面负余量 面所给定的关系 在到达检查面后 可以重新给出新的运动语句 35 一 控制刀具运动的三个控制面 导动面和检查面也不一定是真正意义的面 它们也可以是点 线 圆等几何元素 因此 准确地应称为导动元和检查元 有了上述三个控制面 就可联合确定刀具的运动 一般零件面在整个过程中不发生变化 而前一段的检查面是下一段的导动面 36 二 刀具与零件三控制面之间的关系 1 刀具与导动面 Ds 关系 TLLFT 刀具在导动面左边 TLRGT 刀具在导动面右边 TLON 刀具在导动面上 所谓左右是沿运动方向向前看 刀具在导动面的左边还是右边 37 二 刀具与零件三控制面之间的关系 2 刀具与零件面 Ps 关系 TLOFPS 刀具不切伤零件面 TLONPS 刀位点落在零件面上 由刀具前进方向看 由外向里 刀心偏离Ps则用OF 反之 即刀心在Ps上则用ON 38 二 刀具与零件三控制面之间的关系 2 刀具与零件面 Ps 关系 TLOFPS 刀具不切伤零件面 TLONPS 刀位点落在零件面上 由刀具前进方向看 由外向里 刀心偏离Ps则用OF 反之 即刀心在Ps上则用ON 39 二 刀具与零件三控制面之间的关系 2 刀具与零件面 Ps 关系 TLOFPS 刀具不切伤零件面 TLONPS 刀位点落在零件面上 由刀具前进方向看 由外向里 刀心偏离Ps则用OF 反之 即刀心在Ps上则用ON 40 二 刀具与零件三控制面之间的关系 3 刀具与检查面Cs的关系 TO 走到 ON 走上 PAST 走过 41 TANTO 走切 PASTAN 切于零件表面 二 刀具与零件三控制面之间的关系 3 刀具与检查面Cs的关系 42 4 4 APT运动语句 43 4 4APT运动语句 刀具运动语句用来描述刀具运动轨迹 其运动方式的确定 与上节所述的工件三控制面PS DS CS密切相关 运动语句基本格式 基本运动命令 图形信息 44 一 起始点定义语句 FROM FROM表示形式 1 FROM PT1 2 FROM 20 20 0 3 FROM POINT 1 4 2 45 二 点位运动方式 1 GOTO P2 GODLTA 0 0 1 5 两种点位运动方式 1 GOTO 2 GODLTA 2 GOTO 20 20 10 两者往往结合起来使用 GOTO P1 GODLTA 10 0 0 GODLTA 0 10 0 GODLTA 10 0 0 46 三 初始运动语句 初始运动语句将刀具从远离加工表面的位置引导到两个或三个控制面所要求的位置 初始运动语句的一般形式 GO TO ON PAST DS TO ON PAST PS TO ON PAST CS 47 三 初始运动语句 如果无CS 这时刀具将沿最短距离到达前面两个控制面所限定的位置 GO TO ON PAST DS TO ON PAST PS TO ON PAST CS GO TO ON PAST DS TO ON PAST PS 48 三 初始运动语句 如果只指定DS PS两个面而又不允许刀具沿最短路线前进 可以用下列语句通过已知点或已知矢量来规定刀具的前进方向 INDIRP POINT1INDIRV VECTOR1 49 三 初始运动语句 按指定矢量方向运动 INDIRV V1GO TO DS TO PS 50 三 初始运动语句 按指定点运动 INDIRP P1GO TO DS TO PS 51 四 轮廓加工语句 轮廓加工语句使刀具沿着两个控制面运动到第三个控制面 语句中只给出导动面和检查面 其一般格式为 52 刀具运动方向的确定 以上一段刀具运动结束时的方向为基准来判断下一段的前进方向 图4 12确定刀具运动方向 四 轮廓加工语句 53 图4 14轮廓加工语句举例 轮廓加工应用举例 TLLFT GOFWD C1 PAST L1 GORGT L1 PAST C2 GORGT C2 TO L2 TLRGT GORGT L2 四 轮廓加工语句 54 4 5 其它控制语句及应用举例 55 其它控制语句及应用举例 除了上述介绍的几何定义语句和刀具运动语句外 APT源程序中还包含 辅助语句 后置处理语句 其它语句 56 这些语句用于标识零件 刀具和指定加工容差的分布形式 规定刀轴方向等 CUTTER 10 CUTTER 10 5 OUTTOL 0 002 INTOL 0 002 一 辅助语句 57 一 辅助语句 Tolerence 58 一 辅助语句 Tolerence 59 这些语句用于指定某一特定的机床或控制系统 主轴的启停和转速 进给速度 冷却液 暂停 以及机床的其它功能 MACHIN FANUC 220A SPINDL ON SPINDL OFF FEDRAT F01 FEDRAT 200 COOLNT ON COOLNT OFF 二 后置处理语句 60 用来处理坐标变换 刀位变换 条件转移 循环控制 宏指令等 宏指令 MACRO 语句 宏指令类似于FORTRAN和其它计算机编程语言中的子程序 用于一个程序中需多次重复某些运动指令序列的场合 使用宏指令子程序的目的是要减少程序中总的程序行数 简化编程 三 其它语句 61 宏指令子程序定义格式 符号 MACRO 参数定义 符号 命名规则为六个字符以内 且至少有一个是英文字母 组成宏指令名 参数定义 用来标识子程序中的某些变量 每次调用子程序时这些变量值都要变 宏指令定义结束语句 TERMAC语句表示宏指令定义的结束 三 其它语句 62 宏指令调用语句 CALL宏指令用CALL语句调用 格式为 CALL 宏指令名称 参数说明 参数说明 标出在宏指令子程序执行中所使用的特定参数值 三 其它语句 63 图4 16编程例图 加工如上图4 16所示零件的三个孔 P1 POINT 1 0 2 0 0P2 POINT 2 0 1 5 0P3 POINT 1 0 1 0 0P0 POINT 1 0 3 0 0 三 其它语句 宏指令加工及应用举例 64 FROM P0 GOTO PX 由于在子程序中一个CALL语句可以代替三个运动语句 因此 所需要APT语句的数目可节省到66 67 DRILL MACRO PX 宏指令定义 GODLTA 0 0 1 0 GODLTA 0 0 1 0 TERMAC 宏指令结束 CALL DRILL PX P1 CALL DRILL PX P2 CALL DRILL PX P3 GOTO P0 三 其它语句 65 图4 15编程例图 四 APT语言编程综合应用举例 66 按刀具左偏 编写上图APT源程序具体格式如下 PARTNOTEMPLATE 初始语句 说明加工对象是样板 写PARTNO后面的标题名 便于检索 REMARKKS 002 注释语句 说明零件图号 REMARKWANG26 12 2006 编程员姓名 日期 四 APT语言编程综合应用举例 67 双元符表示一类语句结束 后面的字符起注释作用 不解释执行 MACHIN F240 2 后置处理语句 说明机床控制系统的型别和系列号 CLPRNT 说明需要打印刀位数据清单 OUTTOL 0 002 指定用直线段逼近零件轮廓外容差 INTOL 0 002 指定用直线段逼近零件轮廓内误差 四 APT语言编程综合应用举例 68 CUTTER 10 说明选用平头立铣刀 直径为10毫米 DEFINITION 以下为几何定义语句 LN1 LINE 20 20 20 70LN2 LINE POINT 20 70 ATANGL 75 LN1LN3 LINE POINT 40 20 ATANGL 45 四 APT语言编程综合