西北工業(yè)大學(xué)824計(jì)算機(jī)輔助制造課件第4章

）而苧7CRTHWMTFRN PTH YTPrilNICAI. trNTVFHMI第四章APT語(yǔ)言自動(dòng)編程西北工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院.Automatically Programmed Tool 4.1 APT語(yǔ)言自動(dòng)編程概述 4.2幾何圖形定義語(yǔ)句 4.3輪廓控制方式 4.4 APT運(yùn)動(dòng)語(yǔ)句簡(jiǎn)介 4.5其它控制語(yǔ)句及應(yīng)用舉例24.1、APT得寸自動(dòng)編程概述一.APT自動(dòng)編程技術(shù)發(fā)展概況APT自動(dòng)編程方法源自MIT1、五十年代初，MIT生產(chǎn)了第一臺(tái)NC機(jī)床。2、機(jī)床的使用過(guò)程中產(chǎn)生了復(fù)雜零件的編程問(wèn)題。3、五十年代中期，MIT組織各飛機(jī)公司合作開(kāi)發(fā)了APT系統(tǒng)：APT II APT IV APT SS4、美其他公司及日、德、法、意等針對(duì)自己的行業(yè)和 產(chǎn)品衍生了其他的APT系統(tǒng).5、六、七十年代為APT使用最廣泛的時(shí)期。4二.APT語(yǔ)言自動(dòng)編程過(guò)程及特點(diǎn)APT語(yǔ)言是用接近自然的語(yǔ)言進(jìn)行編程。1、APT語(yǔ)言編程過(guò)程:工藝人員完成APT系統(tǒng)完成二APT語(yǔ)言自動(dòng)編程過(guò)程及特點(diǎn)2.APT編程優(yōu)缺點(diǎn)71） APT編程優(yōu)點(diǎn)（相對(duì)手工編程）：（1）源語(yǔ)言接近自然語(yǔ)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(jì)算機(jī)編程技巧軟件資源豐富點(diǎn)位、2-5坐標(biāo)加工、繪制模線、后置處理等程序成熟，診斷能力強(qiáng)（用戶易查錯(cuò)）*二.APT語(yǔ)言自動(dòng)編程過(guò)程及特點(diǎn)2） APT編程優(yōu)缺點(diǎn)：2) APT編程缺點(diǎn)(相對(duì)圖形編程系統(tǒng))：(1)無(wú)法實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造一體化。(2)不直觀：無(wú)圖形顯示。(3)發(fā)展早，沒(méi)有采用計(jì)算機(jī)幾何學(xué)的最新理論成果，所以有些復(fù)雜問(wèn)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。 APT編程外部修改圖形編程內(nèi)部修改(5)相對(duì)圖形編程系統(tǒng)來(lái)講，易出問(wèn)題。三.APT語(yǔ)言的構(gòu)成APT編程是用接近自然語(yǔ)言的方式進(jìn)行編程：每個(gè)APT系統(tǒng)都規(guī)定了一套基本符號(hào)、字母 和數(shù)字，它們構(gòu)成APT源程序。按功能可劃分為!1!1 .幾何圖形定義語(yǔ)句：用來(lái)定義被加工零件的幾何形狀。2 .運(yùn)動(dòng)語(yǔ)句：用來(lái)描述刀具的切削運(yùn)動(dòng)軌跡。3,后置處理語(yǔ)句：用于指定特定的機(jī)床和控制系統(tǒng), 另外F、S等也屬于后置處理的范疇。4 .輔助功能語(yǔ)句：用來(lái)標(biāo)識(shí)零件、刀具、公差等。91094.2.幾何圖形定義播句幾何圖形定義語(yǔ)句幾何圖形定義語(yǔ)句用來(lái)描述零件的幾何形狀、進(jìn)退刀點(diǎn)位置、進(jìn)刀方向等，為描述走刀路線做準(zhǔn) 備。APT的專用字（不超過(guò) 6個(gè)字母，大寫）幾何元素標(biāo)志符二幾何元素專用字/ 元素定義方式CA用戶為幾何兀素定義&幾何圖形定義語(yǔ)句 例如圓的定義語(yǔ)句：C1=CIRCLE/1O, 60, 12.5其中：“C1”為幾何元素標(biāo)志符;“CIRCLE”為幾何元素專用字;10, 60, 12.5” 分別為的圓心坐標(biāo)和半徑。& 一基本元素定義111 .標(biāo)量：可以通過(guò)算術(shù)賦值語(yǔ)句或算術(shù)表達(dá)式給出。例：a=3 ； b=5 ； c=a+b2 .點(diǎn)：1）用三個(gè)坐標(biāo)P=POINT/10, 20, 15；2）其他已知元素交點(diǎn)12& 一.基本元素定義(1)由兩直線的交點(diǎn)定義點(diǎn):其格式為:標(biāo)識(shí)符=POINT/INTOF, LINE1, LINE2其中INTOF表示相交，LINE1, LINE2為事 先已定義過(guò)的兩條直線。若定義好兩直線LI、L2,求交點(diǎn)：& 一.基本元素定義(2)直線和圓的交點(diǎn):P=POINT/INTOF, LI, L2；直線與圓相交點(diǎn)定義直線和圓有兩交點(diǎn)，根據(jù)對(duì)比X、Y的坐標(biāo)值,進(jìn)一步用修飾詞:XLARGE、XSMALL.YLARGE、 YSMALLPT1=POINT/XSMALL, INTOF, L1, CIR1思考：如果直線平行于Y軸，如何表示?14PT2=POINT/XLARGE, INTOF, L1, CIR1. 一.基本元素定義3.矢量：可以給出三個(gè)分量、兩個(gè)點(diǎn)或 用已知表面上一點(diǎn)的法矢來(lái)表示。V1=VECTOR/1, J, KV2=VECTOR/ P1, P2二.解析曲線和曲面的定義1.直線的定義：(1)通過(guò)兩點(diǎn)的直線:P2(x2,y2)L=LINE/P1, P2；gcL=LINE/xl, yl, x2, y2；17二.解析曲線和曲面的定義(2)過(guò)一點(diǎn)P與圓相切的直線:L1=LINE/Pb LEFT, TANTO, C；L2=LINE/P2, LEFT, TANTO, C；修飾詞判斷方法:通過(guò)已知點(diǎn)與圓心連線，從已知點(diǎn)向心看，若切點(diǎn)在輔助線的左邊，即為L(zhǎng)EFT；若切點(diǎn)在右即為RIGHT184二.解析曲線和曲面的定義 (3)與兩圓相切的直線：L1=LINE/RIGHT, TANTO, Cl, RIGHT, TANTO, C2L2=LINE/I.EFT, TANTO, Cl, LEFT, TANTO, C2修飾詞判斷方法:首先建立基準(zhǔn)線，其方向以第一切點(diǎn)所在圓心，指向第二個(gè)切點(diǎn)所在圓心，左、右是指出切點(diǎn)在圓心連線的左右位置。(T公切線定義二.解析曲線和曲面的定義公切線定義L3=LINE/RIGHT, TANTO, C2, LEFT, TANTO, ClL4=LINE/LEFT, TANTO, C2 , RIGHT, TANTO, Cl*二.解析曲線和曲面的定義2.圓的定義：(1)用心和半徑定義的C1=CIRCLE/CENTER, Pl, RADIUS, rCl=CIRCLE/x, y, r其中，Pl為圓心點(diǎn)，x,y為圓 心坐標(biāo)點(diǎn)，r為圓的半徑。二.解析曲線和曲面的定義（2）用已知三點(diǎn)（不共線）定義C1=CIRCLE/P1, P2, P3心和切線定義圓:C1=CIRCLE/CENTER, PC, TANTO, L其中PC為已知匚一L為已定義之直線。Q二.解析曲線和曲面的定義（4）直線與圓相交后的內(nèi)外相切定義圓:C1 = CIRCLE/YLARGEZLIN,XSMALLZOUT,CIR,RADIUSZ1其中OUT為外切。22圖4-3多約束圓定義二.解析曲線和曲面的定義,二.解析曲線和曲面的定義C3 = CIRCLE/YSMALL, LIN, XSMALL,IN, CIR, RADIUS, 1其中IN為內(nèi)切。課堂練習(xí)：C7如何定義？C7 = CIRCLE/YSMALL, LIN, XLARGE, OUT, CIRt RADIUSt 13.平面的定義:(1)用平面方程ax+by+cz=d的四個(gè)系數(shù)定義平面:PLl=PLANE/a, b, c, d24二.解析曲線和曲面的定義(2)可以指定不共線的三點(diǎn)定義平面:PL2=PLANE/PT1, PT2, PT3(3)過(guò)已知點(diǎn)平行于已知平面定義平面:PL3=PLANE/PT1, PARLEL, PLANE225二.解析曲線和曲面的定義除此之外，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(yǔ)言編程說(shuō)明書,本課程不要求掌握。26.解析曲線和曲面的定義Po(O3-15O)Pi(6, 2, 0)P2(0, 0, 0)P3(6, 0, 0)P4(2, 5, 0)&二.解析曲線和曲面的定義Po= POINT/0, -1,0YtP = POINT/6, 2, 0P2=POINT/0, 0, 0P3= POINT/6, 0, 0P4= POINT/2, 5, 0= LINE/P2, P3C產(chǎn)CIRCLE/CENTER, P1, RADIUS, 2L2 = LINE/P4, LEFT, TANTO,C1L3 = LINE/P4, P2PL = PLANE, P3, P4294.3.檜廓控制方式30一.控制刀具運(yùn)動(dòng)的三個(gè)控制面29輪廓控制是指對(duì)刀具的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行連續(xù)控制O 要完成這種連續(xù)控制，需要明確指定刀具相對(duì)于 工件的關(guān)系，因此APT系統(tǒng)中定義了三個(gè)控制面。 如下圖4-5:一.控制刀具運(yùn)動(dòng)的三個(gè)控制面33一.控制刀具運(yùn)動(dòng)的三個(gè)控制面31roi零件面(PS)L 零件面Ps (Part Surface):待加工的表面,在一連串的走刀運(yùn)動(dòng)中始終保持不變，零件面 可能是也可能不是工件的實(shí)際表面。功能：控制刀具的軸向位置當(dāng)Ps(h)>0時(shí)，留有加工余量 與零件面相離；當(dāng)Ps(h)=O時(shí)，加工余量為零 與零件面相切；當(dāng)Ps(h)<0時(shí)，余量為負(fù) 切入零件面；其均為一等距偏置面關(guān)系。一.控制刀具運(yùn)動(dòng)的三個(gè)控制面2,導(dǎo)動(dòng)面Ds(Drive Surface)是在加工運(yùn)動(dòng)中引導(dǎo)刀具運(yùn)動(dòng)的面，導(dǎo)動(dòng)面在依次變化。功能t控制刀具徑向位置當(dāng)Ds(h)>0時(shí)，導(dǎo)動(dòng)面留有加工余量；當(dāng)Ds(h)=O時(shí)，剛好加工到導(dǎo)動(dòng)面；當(dāng)Ds(h)<0時(shí)，導(dǎo)動(dòng)面留有負(fù)加工余量,導(dǎo)動(dòng)面臉討論：導(dǎo)動(dòng)面可能是被加工面。35一.控制刀具運(yùn)動(dòng)的三個(gè)控制面333.檢查面Cs(Check Surface)是每次走刀終止位置的限定面，刀具在到達(dá)檢查面之前，一直保持與零件面和導(dǎo)動(dòng)面所給定的關(guān)系，在到達(dá)檢查面后，可以重新給出新的 運(yùn)動(dòng)語(yǔ)句。當(dāng)Cs(h)>0時(shí)，對(duì)檢查面留有加工余量;當(dāng)Cs(h)=O時(shí)，恰好加工到檢查面；當(dāng)Cs(h)<0時(shí)，對(duì)檢查面負(fù)余量。一.控制刀具運(yùn)動(dòng)的三個(gè)控制面導(dǎo)動(dòng)面和檢查面也不一定是真正意義的面。它們也可以是點(diǎn)、線、等幾何元素。37因此，準(zhǔn)確地應(yīng)稱為導(dǎo)動(dòng)元和檢查元。 一般零件面在整個(gè)過(guò)程中不發(fā)生變化，而前一段 的檢查面是下一段的導(dǎo)動(dòng)面。有了上述三個(gè)控制面，就可聯(lián)合確定 刀具的運(yùn)動(dòng)。35TLDN二刀具與零件三控制面之間的關(guān)系1、刀具與導(dǎo)動(dòng)面（Ds）關(guān)系 TLLFT （刀具在導(dǎo)動(dòng)面左邊）TLRGT （刀具在導(dǎo)動(dòng)面右邊）TLON （刀具在導(dǎo)動(dòng)面上）所謂左右是沿運(yùn)動(dòng)方向向前看，刀具在導(dǎo)動(dòng)面 的左邊還是右邊。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:39TLONPS （刀位點(diǎn)落在零件面上）1LDFFS 1LONTLOFPS TLRGT由刀具前進(jìn) 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。It二.刀具與零件三控制面之間的關(guān)系372、刀具與零件面（Ps）關(guān)系:TLONPS （刀位點(diǎn)落在零件面上）由刀具前進(jìn) 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。二.刀具與零件三控制面之間的關(guān)系It2、刀具與零件面（Ps）關(guān)系:走過(guò)（PAST）40 TLOFPS （刀具不切傷零件面）TLONPS （刀位點(diǎn)落在零件面上）DSP NPS 0 NTLDNPS TLRGI由刀具前進(jìn) 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3.刀具與檢查面Cs的關(guān)系:TO （走到）PAST （走過(guò)）二.刀具與零件三控制面之間的關(guān)系423.刀具與檢查面Cs的關(guān)系:414.4. APT運(yùn)動(dòng)語(yǔ)句4.4 APT運(yùn)動(dòng)語(yǔ)句刀具運(yùn)動(dòng)語(yǔ)句用來(lái)描述刀具運(yùn)動(dòng)軌跡, 其運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)語(yǔ)句基本格式：基本運(yùn)動(dòng)命令/ 圖形信息一.起始點(diǎn)定義語(yǔ)句:FROMFROM表示形式：1) FROM / PT12) FROM / -20,-20,03) FROM/ (POINT/1,4,2)初始運(yùn)動(dòng)語(yǔ)句將刀具從 遠(yuǎn)離加工表面的位置引導(dǎo)到兩個(gè)或三個(gè)控制面所要求的45CS點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)方式兩種點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)方式：1、GOTO1) GOTO/P22) GOTO/-20, 20, 102、 GODLTAGODLTA /0, 05 1.5 兩者往往結(jié)合起來(lái)使用GOTO/ P1GODLTA/10, 0, 0GODLTA/0, 10, 0GODLTA/10, 0, 0三初始運(yùn)動(dòng)語(yǔ)句位置。初始運(yùn)動(dòng)語(yǔ)句的一般形式:GO/ TO (ON, PAST), DS, TO (ON, PAST), PS, TO (ON, PAST), CS46三初始運(yùn)動(dòng)語(yǔ)句GO/TO (ON, PAST), DS, TO (ON, PAST) , PS, TO (ON, PAST), CS如果無(wú)CS,這時(shí)刀具將沿最短距離到達(dá)前面兩個(gè)控制面所限定48GO/ TO (ON, PAST), DS, TO (ON, PAST), PS&三.初始運(yùn)動(dòng)語(yǔ)句47如果只指定DS、PS兩個(gè)面而又不允許刀 具沿最短路線前進(jìn)，可以用下列語(yǔ)句通 過(guò)已知點(diǎn)或已知矢量來(lái)規(guī)定刀具的前進(jìn) 方向:INDIRP/POINT1INDIRV/VECTOR1,三初始運(yùn)動(dòng)語(yǔ)句INDIRV/V1GO/TO, DS, TO, PS丫 1 P D/ 07rofPSf ftJ f X 按指定矢量方向運(yùn)動(dòng),三初始運(yùn)動(dòng)語(yǔ)句INDIRP/P1GO/TO, DS, TO, PS按指定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)