西北工業(yè)大學(xué)824計算機輔助制造課件第4章.ppt

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1、第四章APT語言自動編程,2,Automatically Programmed Tool,4.1 APT語言自動編程概述 4.2 幾何圖形定義語句 4.3 輪廓控制方式 4.4 APT運動語句簡介 4.5 其它控制語句及應(yīng)用舉例,3,4.1、APT語言自動編程 概述,4,一.APT自動編程技術(shù)發(fā)展概況,APT自動編程方法源自MIT,1、五十年代初，MIT生產(chǎn)了第一臺NC機床。,2、機床的使用過程中產(chǎn)生了復(fù)雜零件的編程問題。,3、五十年代中期，MIT組織各飛機公司合作開發(fā)了APT系統(tǒng)：APT II APT IV APT SS,4、美其他公司及日、德、法、意等針對自己的行業(yè)和產(chǎn)品衍生了其他的APT

2、系統(tǒng).,5、六、七十年代為APT使用最廣泛的時期。,5,二. APT語言自動編程過程及特點,APT語言是用接近自然的語言進行編程。,1、APT語言編程過程：,工藝人員完成,APT系統(tǒng)完成,6,二. APT語言自動編程過程及特點,2. APT編程優(yōu)缺點：,(1)源語言接近自然語言，易為工藝人員接受，工藝人員 不用學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)方法和計算機編程技巧,1)APT編程優(yōu)點（相對手工編程）：,(2)軟件資源豐富 點位、2-5坐標加工、繪制模線、后置處理等,(3)程序成熟，診斷能力強（用戶易查錯）,7,二. APT語言自動編程過程及特點,2. APT編程優(yōu)缺點：,2)APT編程缺點（相對圖形編程系統(tǒng)）：,(1)

3、 無法實現(xiàn)設(shè)計制造一體化。,(2) 不直觀：無圖形顯示。,(3) 發(fā)展早，沒有采用計算機幾何學(xué)的最新理 論成果，所以有些復(fù)雜問題不能很好的解決。,(4) 源程序書寫、編輯和修改不如圖形編程系統(tǒng)方便。,(5) 相對圖形編程系統(tǒng)來講，易出問題。, APT編程外部修改, 圖形編程內(nèi)部修改,8,三. APT語言的構(gòu)成,APT編程是用接近自然語言的方式進行編程：,每個APT系統(tǒng)都規(guī)定了一套基本符號、字母和數(shù)字，它們構(gòu)成APT源程序。按功能可劃分為四類：,1. 幾何圖形定義語句：用來定義被加工零件的幾何形狀。,2. 運動語句：用來描述刀具的切削運動軌跡。,3. 后置處理語句：用于指定特定的機床和控制系統(tǒng)，

4、 另外F、S等也屬于后置處理的范疇。,4. 輔助功能語句：用來標識零件、刀具、公差等。,9,4.2、幾何圖形定義語句,10,幾何圖形定義語句,幾何圖形定義語句用來描述零件的幾何形狀、進退刀點位置、進刀方向等，為描述走刀路線做準備。,幾何元素標志符,=,幾何元素專用字,/,元素定義方式,固定格式：,用戶為幾何元素定義的名字(字母開頭),APT的專用字(不超過6個字母,大寫),給定元素的參數(shù),11,例如圓的定義語句：,C1=CIRCLE/10，60，12.5,其中 ：“C1”為幾何元素標志符；,“CIRCLE”為幾何元素專用字；,“10，60，12.5”分別為圓的圓心坐標和半徑。,幾何圖形定義語句

5、,12,一. 基本元素定義,標量：可以通過算術(shù)賦值語句或算術(shù)表 達式給出。,例：a=3 ； b=5 ；c=a+b,2. 點：,1)用三個坐標 P=POINT/10，20，15；,2)其他已知元素交點,13,一. 基本元素定義,（1）由兩直線的交點定義點：,其格式為： 標識符=POINT/INTOF，LINE1，LINE2,其中INTOF表示相交，LINE1，LINE2為事先已定義過的兩條直線。 若定義好兩直線L1、L2，求交點：,P=POINT/INTOF，L1，L2；,14,直線與圓相交點定義,PT1=POINT/XSMALL，INTOF，L1，CIR1,PT2=POINT/XLARGE，I

6、NTOF，L1，CIR1,（2）直線和圓的交點：,XLARGE、XSMALL、 YLARGE、YSMALL,直線和圓有兩交點，根據(jù)對比X、Y的坐標值，進一步用修飾詞：,思考：如果直線平行于Y軸，如何表示？,一. 基本元素定義,15,3.矢量：可以給出三個分量、兩個點或 用已知表面上一點的法矢來表示。,V1=VECTOR/ I, J, K,V2=VECTOR/ P1, P2,一. 基本元素定義,16,1. 直線的定義：,（1）通過兩點的直線：,L=LINE/P1，P2； 或L=LINE/x1，y1，x2，y2；,二. 解析曲線和曲面的定義,17,（2）過一點P與圓相切的直線：,L1=LINE/P

7、1，LEFT，TANTO，C；,修飾詞判斷方法： 通過已知點與圓心連線，從已知點向 圓心看，若切點在輔助線的左邊，即為LEFT；若切點在右即為RIGHT,L2=LINE/P2，LEFT，TANTO，C；,二. 解析曲線和曲面的定義,18,公切線定義,（3）與兩圓相切的直線 ：,L1=LINE/RIGHT，TANTO，C1， RIGHT，TANTO，C2,L2=LINE/LEFT，TANTO，C1，LEFT，TANTO，C2,修飾詞判斷方法： 首先建立基準線，其方向以第一切點所在圓心，指向第二個切點所在圓心，左、右是指出切點在圓心連線的左右位置。,二. 解析曲線和曲面的定義,19,公切線定義,L

8、3=LINE/RIGHT，TANTO，C2，LEFT，TANTO，C1,L4=LINE/LEFT，TANTO，C，RIGHT，TANTO，C1,二. 解析曲線和曲面的定義,20,2. 圓的定義：,C1=CIRCLE/CENTER，P1,RADIUS,r,（1）用圓心和半徑定義的圓 ：,其中，P1為圓心點，x,y 為圓心坐標點，r為圓的半徑。,二. 解析曲線和曲面的定義,C1=CIRCLE/x，y, r,21,（2）用已知三點(不共線)定義圓 ：,C1=CIRCLE/P1，P2，P3,（3）用圓心和切線定義圓：,C1=CIRCLE/CENTER，PC，TANTO，L 其中PC為已知圓心， L為已

9、定義之直線。,二. 解析曲線和曲面的定義,22,圖4-3 多約束圓定義,C1=CIRCLE/YLARGE,LIN,XSMALL,OUT,CIR,RADIUS,1,（4）直線與圓相交后的內(nèi)外相切定義圓：,其中OUT為外切。,二. 解析曲線和曲面的定義,23,圖4-3 多約束圓定義,其中IN為內(nèi)切。,C3=CIRCLE/YSMALL，LIN，XSMALL， IN，CIR，RADIUS，1,課堂練習(xí)： C7如何定義？,二. 解析曲線和曲面的定義,C7=CIRCLE/YSMALL，LIN，XLARGE， OUT，CIR，RADIUS，1,24,（1）用平面方程ax+by+cz=d的四個系數(shù) 定義平面：

10、,PL1=PLANE/a，b，c，d,3. 平面的定義：,二. 解析曲線和曲面的定義,25,（2）可以指定不共線的三點定義平面：,PL2=PLANE/PT1，PT2，PT3,（3）過已知點平行于已知平面定義平面：,PL3=PLANE/PT1，PARLEL,PLANE2,二. 解析曲線和曲面的定義,26,除此之外，還有圓柱CYLINDER、圓錐CONE、球面SPHERE、一般二次曲線、曲面QUADRIC等的定義，可查看相應(yīng)版本的APT語言編程說明書,本課程不要求掌握。,二. 解析曲線和曲面的定義,27,P0(0, -1, 0),P1(6, 2, 0),P2(0, 0, 0),P3(6, 0, 0

11、),P4(2, 5, 0),練習(xí):,二. 解析曲線和曲面的定義,28,二.解析曲線和曲面的定義,P0 = POINT/0, -1, 0 P1 = POINT/6, 2, 0 P2 = POINT/0, 0, 0 P3 = POINT/6, 0, 0 P4 = POINT/2, 5, 0 L1 = LINE/P2, P3 C1=CIRCLE/CENTER, P1, RADIUS, 2 L2 = LINE/P4, LEFT, TANTO,C1 L3 = LINE/P4, P2,PL1 = PLANE/P2, P3, P4,29,4.3、輪廓控制方式,30,一. 控制刀具運動的三個控制面,輪廓控制是

12、指對刀具的運動進行連續(xù)控制。要完成這種連續(xù)控制，需要明確指定刀具相對于工件的關(guān)系，因此APT系統(tǒng)中定義了三個控制面。如下圖4-5:,31,圖4-5 控制面,一. 控制刀具運動的三個控制面,導(dǎo)動面(DS),檢查面(CS),零件面(PS),32,一. 控制刀具運動的三個控制面,1. 零件面Ps(Part Surface): 待加工的表面， 在一連串的走刀運動中始終保持不變，零件面 可能是也可能不是工件的實際表面。,當Ps(h)0時，留有加工余量 與零件面相離；,當Ps(h)=0時，加工余量為零 與零件面相切；,當Ps(h)0時，余量為負 切入零件面；,其均為一等距偏置面關(guān)系。,功能：控制刀具的軸向

13、位置,33,一. 控制刀具運動的三個控制面,2 . 導(dǎo)動面Ds(Drive Surface)是在加工運動中引導(dǎo)刀具運動的面，導(dǎo)動面在依次變化。,當Ds(h)0時，導(dǎo)動面留有加工余量；,當Ds(h)=0時，剛好加工到導(dǎo)動面；,當Ds(h)0時，導(dǎo)動面留有負加工余量。,功能：控制刀具徑向位置,討論：導(dǎo)動面可能是被加工面。,34,一. 控制刀具運動的三個控制面,3. 檢查面Cs(Check Surface) 是每次走刀終止位置的限定面，刀具在到達檢查面之前，一直保持與零件面和導(dǎo)動,當Cs(h)0時，對檢查面留有加工余量；,當Cs(h)=0時，恰好加工到檢查面；,當Cs(h)0時，對檢查面負余量。,面

14、所給定的關(guān)系，在到達檢查面后，可以重新給出新的運動語句。,35,一. 控制刀具運動的三個控制面,導(dǎo)動面和檢查面也不一定是真正意義的面。 它們也可以是點、線、圓等幾何元素。 因此，準確地應(yīng)稱為導(dǎo)動元和檢查元。,有了上述三個控制面，就可聯(lián)合確定刀具的運動。,一般零件面在整個過程中不發(fā)生變化，而前一段 的檢查面是下一段的導(dǎo)動面。,36,二.刀具與零件三控制面之間的關(guān)系,1、刀具與導(dǎo)動面(Ds)關(guān)系,TLLFT（刀具在導(dǎo)動面左邊）,TLRGT（刀具在導(dǎo)動面右邊）,TLON（刀具在導(dǎo)動面上）,所謂左右是沿運動方向向前看，刀具在導(dǎo)動面的左邊還是右邊。,37,二.刀具與零件三控制面之間的關(guān)系,2、刀具與零件

15、面(Ps)關(guān)系：,TLOFPS（刀具不切傷零件面）,TLONPS（刀位點落在零件面上）,由刀具前進方向看(由外向里)：刀心偏離Ps則用OF； 反之，即刀心在Ps上則用ON。,38,二.刀具與零件三控制面之間的關(guān)系,2、刀具與零件面(Ps)關(guān)系：,TLOFPS（刀具不切傷零件面）,TLONPS（刀位點落在零件面上）,由刀具前進方向看(由外向里)：刀心偏離Ps則用OF； 反之，即刀心在Ps上則用ON。,39,二.刀具與零件三控制面之間的關(guān)系,2、刀具與零件面(Ps)關(guān)系：,TLOFPS（刀具不切傷零件面）,TLONPS（刀位點落在零件面上）,由刀具前進方向看(由外向里)：刀心偏離Ps則用OF； 反

16、之，即刀心在Ps上則用ON。,40,二.刀具與零件三控制面之間的關(guān)系,3. 刀具與檢查面Cs的關(guān)系：,TO（走到）,ON（走上）,PAST（走過）,41,TANTO（走切）,PASTAN（切于零件表面）,二.刀具與零件三控制面之間的關(guān)系,3. 刀具與檢查面Cs的關(guān)系：,42,4.4、APT運動語句,43,4.4 APT運動語句,刀具運動語句用來描述刀具運動軌跡，其運動方式的確定，與上節(jié)所述的工件三控制面PS、DS、CS密切相關(guān)。,運動語句基本格式：,基本運動命令 / 圖形信息,44,一.起始點定義語句:FROM,FROM表示形式:,1）FROM / PT1,2）FROM / -20,-20,0

17、,3）FROM / （POINT/1,4,2）,45,二.點位運動方式,1）GOTO/P2,GODLTA /0, 0, 1.5,兩種點位運動方式:,1、GOTO,2、 GODLTA,2）GOTO/-20，20，10,兩者往往結(jié)合起來使用,GOTO/ P1,GODLTA/ 10，0，0,GODLTA/ 0，10，0,GODLTA/ 10，0，0,46,三.初始運動語句,初始運動語句將刀具從遠離加工表面的位置引導(dǎo)到兩個或三個控制面所要求的位置。,初始運動語句的一般形式：,GO/ TO(ON,PAST),DS,TO(ON,PAST),PS,TO(ON,PAST),CS,47,三.初始運動語句,如果無

18、CS，這時刀具將沿最短距離到達前面兩個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.初始運動語句,如果只指定DS、PS兩個面而又不允許刀具沿最短路線前進，可以用下列語句通過已知點或已知矢量來規(guī)定刀具的前進方向：,INDIRP/POINT1 INDIRV/VECTOR1,49,三.初始運動語句,按指定矢量方向運動,INDIRV/V1 GO/TO，DS，TO，PS,50,三.初始運動語句,按指定點運動,INDIRP/P1 GO/TO，DS，TO，P

19、S,51,四. 輪廓加工語句,輪廓加工語句使刀具沿著兩個控制面運動到第三個控制面。語句中只給出導(dǎo)動面和檢查面。,其一般格式為：,52,刀具運動方向的確定：以上一段刀具運動結(jié)束時的方向 為基準來判斷下一段的前進方向。,圖4-12 確定刀具運動方向,四. 輪廓加工語句,53,圖4-14 輪廓加工語句舉例,輪廓加工應(yīng)用舉例:,TLLFT，GOFWD/C1，PAST，L1,GORGT/L1，PAST，C2,GORGT/C2，TO，L2,TLRGT，GORGT/L2，,四. 輪廓加工語句,54,4.5、其它控制語句及 應(yīng)用舉例,55,其它控制語句及應(yīng)用舉例,除了上述介紹的幾何定義語句和刀具運 動語句外，

20、APT源程序中還包含：,輔助語句,后置處理語句,其它語句,56,這些語句用于標識零件、刀具和指定加工容差的分布形式，規(guī)定刀軸方向等,CUTTER / 10,CUTTER / 10，5,OUTTOL / 0.002,INTOL / 0.002,一.輔助語句,57,一.輔助語句,Tolerence,58,一.輔助語句,Tolerence,59,這些語句用于指定某一特定的機床或控制系統(tǒng)、主軸的啟停和轉(zhuǎn)速、進給速度、冷卻液、暫停、以及機床的其它功能。,MACHIN / FANUC - 220A,SPINDL / ON,SPINDL / OFF,FEDRAT / F01,FEDRAT / 200,COO

21、LNT / ON,COOLNT / OFF,二.后置處理語句,60,用來處理坐標變換、刀位變換、條件轉(zhuǎn)移、循環(huán)控制、宏指令等。,宏指令（MACRO）語句：,宏指令類似于FORTRAN和其它計算機編程語言中的子程序，用于一個程序中需多次重復(fù)某些運動指令序列的場合。,使用宏指令子程序的目的是要減少程序中總的程序行數(shù)，簡化編程。,三.其它語句,61, 宏指令子程序定義格式：,符號=MACRO/參數(shù)定義,符號：命名規(guī)則為六個字符以內(nèi)，且至少 有一個是英文字母，組成宏指令名。,參數(shù)定義：用來標識子程序中的某些變量，每 次調(diào)用子程序時這些變量值都要變。, 宏指令定義結(jié)束語句：,TERMAC語句表示宏指令定

22、義的結(jié)束,三.其它語句,62,宏指令調(diào)用語句：,CALL 宏指令用CALL語句調(diào)用，格式為：,CALL/宏指令名稱，參數(shù)說明,參數(shù)說明：標出在宏指令子程序執(zhí)行中所使用的特定參數(shù)值。,三.其它語句,63,圖 4-16 編程例圖,加工如上圖4-16所示 零件的三個孔：,P1=POINT/1.0,2.0,0 P2=POINT/2.0,1.5,0 P3=POINT/1.0,1.0,0 P0=POINT/-1.0,3.0,0,三.其它語句,宏指令加工及應(yīng)用舉例,64,FROM/P0,GOTO/PX,由于在子程序中一個CALL語句可以代替三個運動語句，因此，所需要APT語句的數(shù)目可節(jié)省到66.67%。,D

23、RILL=MACRO/PX /宏指令定義,GODLTA/0,0,+1.0,GODLTA/0,0,-1.0,TERMAC /宏指令結(jié)束,CALL/DRILL,PX=P1,CALL/DRILL,PX=P2,CALL/DRILL,PX=P3,GOTO/P0,三.其它語句,65,圖 4-15 編程例圖,四.APT語言編程綜合應(yīng)用舉例,66,按刀具左偏，編寫上圖APT源程序 具體格式如下：,PARTNO TEMPLATE /初始語句，說明加工對象是樣板， 寫PARTNO后面的標題名，便于檢索。,REMARK KS-002 /注釋語句，說明零件圖號,REMARK WANG 26-12-2006 /編程員姓

24、名、日期。,四.APT語言編程綜合應(yīng)用舉例,67,$ $ /雙元符表示一類語句結(jié)束，后面的字符起注釋作用, 不解釋執(zhí)行。 MACHIN/F240,2 /后置處理語句，說明機床控制系統(tǒng)的型 別和系列號。 CLPRNT /說明需要打印刀位數(shù)據(jù)清單。 OUTTOL/0.002 /指定用直線段逼近零件輪廓外容差. INTOL /0.002 /指定用直線段逼近零件輪廓內(nèi)誤差。,四.APT語言編程綜合應(yīng)用舉例,68,CUTTER/10 /說明選用平頭立銑 刀，直徑為10毫米 $ $DEFINITION /以下為幾何定義語句,LN1=LINE/ 20，20，20，70 LN2=LINE/（POINT/20，

25、70），ATANGL，75，LN1 LN3=LINE/（POINT/40，20），ATANGL，45,四.APT語言編程綜合應(yīng)用舉例,69,LN4=LINE/20，20，40，20 CIR=CIRCLE/YSMALL，LN2，YLARGE，LN3，RADIUS，10,XYPL=PLANE/0，0，1，0 SETPT=POINT/-10，-10，100 $ $ MOTION /以下開始運動語句 FROM/SETPT /指定起刀點,四.APT語言編程綜合應(yīng)用舉例,70,FEDRAT/F02 / 指定切入速度 GO/TO，LN1，TO，XYPL，TO，LN4 /初始運動指令 FEDRAT/F03 /

26、指定正常切削速度,四.APT語言編程綜合應(yīng)用舉例,FEDRAT/F01 /選用F01快速前進 GODLTA/20,15,-95 /刀具走增量 SPINDL/ON /動主軸旋轉(zhuǎn) COOLNT/ON /開冷卻液,71,TLLFT，GOLFT/LN1,PAST，LN2 GORGT/LN2，TANTO，CIR GOFWD/CIR，TANTO，LN3 GOFWD/LN3，PAST，LN4,GORGT/LN4, PAST, LN1 FEDRAT/F02 GODLTA/0,0,10 SPINDL/OFF /主軸停轉(zhuǎn) COOLNT/OFF /關(guān)冷卻液,四.APT語言編程綜合應(yīng)用舉例,/以下說明走刀路線,72,GOTO/SETPT/回到起始點 END /機床停止 PRINT/3，ALL /打印程序中所有幾何元素的定義參數(shù) FINI /零件源程序結(jié)束,四.APT語言編程綜合應(yīng)用舉例,A(0,40),(100,80) B,R60,Q,C( 182.2834, 24.2914 ),D ( 182.2834, 0),E(95 , 0),F(97 , 10),G(52.413 , 0),O,R25,P,Y,作業(yè):對圖示輪廓用APT語言編制其右偏源程序,起點為（-30，-30，100）,Q( 122.2834, 24.2914 ),P( 72.4855 , 14.9029 ),謝謝！,