AotoCAD2012在数控车床编程软件中的开发和应用

刘俊言

AumCAD (Auto Computer AidedDesignl是美國AUTODESK公司首次于1982年生产的计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设计档和基本三维设计。随着软件的完善，公司又出了一款AutoCAD2012软件，AutoCAD2012系列产品提供了多种全新的高效实际工具，帮助我们提升草图绘制、详细设计和涉及修订的速度。数控机床软件的开发、应用与其在金属带锯床上起到更好的效果，解决机床设计中的不足，同时在外观以及内部结构上开发出新的产品。用C语言生成图形数据文件，开发基于AutoCAD环境下的自动编程系统，可以完成零件的图形的输出和生成，并可以自动生成数据加工程序代码，满足了各种机床的不同要求，提高了数控机床的加工效率。

数控自动编程的软件很多，一般的CAD都有这样的自动编程功能，例如现在PRO-E、MASTERCAM、UG、solidworks等软件都有这样的自动编程功能，他们的结构庞大，软件的学习上也很复杂，并且在价格上也很昂贵。假如仅仅用于数控车床的自动编程上，真是大材小用了，很是浪费。使用简洁，操作方便，专用于数控车床加工的小软件，这样的软件专业性和专一性很强。既节省人力又节省物力。而AutoCAD因其灵活性和接口的多样性被广泛的使用在机械设计领域中。在其能够生成的文件格式中有一个二进制的文件，文件中包含着轮廓线的线型和坐标的信息。使用二维功能强大的AutoCAD软件绘制轴承类的零件的外轮廓显然是一件非常容易的事情。

Auto CAD作为一个完整的绘图编辑器，可以独立使用，并可完成用户的很多设计工作，但要完成零部件从设计到制造的全过程的工作，仍然力不从心，如零件设计完后要做有限元分析，要制定工艺规程，要生成NC代码，这些工作AutoCAD都不能胜任，这些必须借助其他应用软件，而所用的软件都在不同程度上要求得到Auto CAD的图形信息支持，因此需要Auto CAD提供一个便于外界接受的文件格式输出图形信息。另外，用户在设计过程中还会根据工作的需要开发一些自己的应用程序，以便做计算、分析或其它之用，处理后的数据希望传给AutoCAD，用于自动生成图形，这时用户传递这些数据最好的办法就是写成Auto CAD可直接接受的数据文件，为了解决AutoCAD和其他程序间图形数据的交换问题，定义了图形交换文件规范。

一个完整的自动编程系统，必须包括前处理程序(Maln Processorl和后置处理程序(Post Processor)两部分。

一、前处理程序设计

前处理程序用以对源程序进行翻译并计算刀具中心轨迹，或通过处理图形数据文件而得到刀具中心轨迹，这一部分完全独立于具体的数控机床，前处理程序的输出一般为刀位数据(Cut Loca—tion Datal，但这种刀位数据不能直接用作数控装置的控制指令，因此必须要有一个后置处理模块，后置处理程序是自动编程系统中的一个重要组成部分，它是按数控机床的功能及数控加工程序格式的要求而编写的一个计算程序。它将主处理程序产生的位置数据和功能信息转换成能被某种数控机床控制单元所需要的数控加工程序代码，以便用于控制机床并产生各种加工功能和加工运动。由于各种数控机床的输人格式各不相同，因而为了适应各种机床的不同要求，后置处理程序也是各不一样的。

二、后处理程序设计

后置处理的目的是形成数控指令文件。由于各种机床使用的控制系统不同，所以所用的数控指令文件的代码及格式也有所不同。为解决这个问题，每个自动编程软件通常有自己专用的后置处理程序。

本系统采用的数控机床的指令有以下几种：

1.坐标功能指令：x，z，I，K。

2.准备功能指令：G00一快速进给；G01一直线插补；G02一顺时针方向圆弧插补：G03一逆时针方向圆弧擂补；G33一等螺距螺纹加32；G54一坐标设定指令。

3.速度功能指令：主轴转速S；进给速度F。

4.换刀功能指令：刀号选择T01-T04。

5.刀具补偿指令：G41-在工件轮廓左边刀补有效；G42-在工件轮廓右边刀补。

6.辅助功能指令：M02一程序结束；M03一主轴正转；M04一主轴反转：M05一主轴停止。

在生成数控程序时，首先打开前面生成的刀具中心轨迹文件，从最外层向内逐层生成加工程序，在把刀具中心轨迹文件的数据转化为数控程序时，逐行读人数据，根据线形确定所采用的刀具以及相应的G指令，并把坐标值X，Z，I，K赋给对应的变量。再根据所输入的主轴转速和进给量，使所有的数据转换成字符串，然后与字母G，T，S，F，X，Z，I，K组合成数控指令。最后加上程序号和必要的M指令组成程序段，在每一层切削完成后或换刀时，添加一个必要的程序段使刀具回到换刀位置，在程序结束时加上辅助指令M0 2以表示程序结束，最后将程序以文件的形式存盘。

根据所设计的要求。在坐标点获取上，我们选用CAD软件绘制轴承类的零件，在图形文件中的外轮廓线条，也就是数控车床所走的路线，也可以说是所走的刀路，而其他无关的线条对坐标的获取产生干扰。在数据的排列中，我们通过转换好的数据重新输入数据库。但是我们仔细看会发现数据库排列比较凌乱，假若直接取出并不能用于生成新的代码，所以要对立面的书客居按照一定的要求进行重新的排列。作为刀路的起点选择也是有一定的规则的，必须选择为图形最右上面的点，是所有点中值最大的。对数据可进行搜索获取最大的值作为刀路的起始点。同时要根据坐标对数据进行搜索对比，找出相对应的值。然后以同直线或圆弧的另一点作为该线的重点，依此类推就能够产生一条完整的刀路，排列后坐标重新输人数据库。在得到正确的数据后，必须对数据进行编译生成新的代码。要注意的就是CAD图中的坐标同车床坐标系的区别。着也就是代码的生成。完整的心的代码程序还需要头程序段和结尾程序，通过软件界面走遍的文本框控制的输入和复选框控件的选择，可以得到头程序和结尾的程序。将头程序段插入进LIST重点额控制键中的最后面，和最先的刀路代码相结合，得到完整的数控加工程序。当然我们得到了这些数据，还需要程序的验证和保存，为了验证程序是否是正确需要对LIST中的新代码进行模拟。从LIST中提取坐标使用Au~CAD2012中的最新画直线画圆功能在制定的区域内画出刀具运行轨迹，通过轨迹的运行曲线同工件的外轮廓相比较，来判断刀路是否真确，最后将其进行保存。

AUTOCAD作为一个完整绘图编辑器，可以独立使用，并可以完成用户的很多设计工作，但要完成零部件从设计到制造的全过程的工作，这些还需要借助其他应用软件，而所用的软件都在不同程度上要求得到AUTOCAD2012的图形信息支持。而随着国内外市场竞争的日益加剧和科学技术的飞速发展，特别是机械制造行业，要在市场上有立足之地，只有不断的采用新的科学技术，新的工艺方式进行科学有效的生产，才能增强企业的活力，增加在市场上的竞争力。

(编辑永安)