采用AutoCAD软件的数控图形自动编程系统教程

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　　1　引言

　　数控技术作为现代制造技术的一项关键技术，它是有效提高机床生产效率、保证加工精度稳定和一致性的重要手段。目前，以美、日、欧为先驱，许多国家都在全力研制新一代开放式CNC高档数控系统，国内Tulaoshi.Com已有西北工业大学、北京航天航空大学、浙江大学等一些单位也在进行新一代基于工业个人计算机 (Industrial Personal Computer,简称IPC)数控系统的开发与尝试。随着IPC数控系统的研制成功，其中数控系统软件的设计将更具开放性和易扩展升级的特点。为此作者选用“奔腾”PC机硬件平台、Windows95操作平台、AutoCAD for Windows开发平台、Visual Basic(以下简称VB)开发工具，研制适于工业PC机数控系统上使用的数控图形自动编程系统。该系统具有可移植性好，功能易扩展升级，操作、使用、维护简便等特点，本文对系统研制的主要内容予以介绍。

　　2　系统的框架结构和功能

　　系统框架结构如图1所示，它主要包括AutoCAD图形生成、图形数据信息输入、工艺干预、NC代码生成、动态校验和数控加工程序输出六个功能模块。其中图形生成模块由AutoCAD完成;其余模块均为基于AutoCAD平台采用VB开发工具研制而成，功能如下：

图1　系统总体框架结构

　　(1)图形数据信息输入：它是AutoCAD实体建模后首先进入的功能模块。具有AutoCAD图形交换文件DXF接口，读取DXF接口文件为自动编程系统准备必要的图形数据;

　　(2)工艺干预：它是继(1)步操作后对图形数据进行再加工的核心模块。工艺干预内容包括轮廓和点位两种方式，干预过程通过鼠标事件求鼠标干预位置与实体的最短距离实现。考虑到零件尺寸大小变化，本模块还具备视口放大和满屏显示的辅助功能，便于进行有效干预;

　　(3)NC代码生成：经过工艺干预即确定刀具走刀路线后，根据ISO数控代码格式便可将图形几何信息和工艺干预信息转换成ISO标准数控加工程序代码。同时以“.NC”形式文件名永久保存;

　　(4)动态校验：上述生成的NC代码是否正确还要进行校核和检验方能制作控制介质输出，本模块采用逐点插补算法进行动态模拟检验ISO数控加工程序代码是否正确，以及刀具与工件是否会发生干涉等。如果检验不正确则需对上述各个环节进行反复调试直到正确为止;

　　(5)数控加工程序输出：经调试和校验后正确的数控加工程序可以通过拷贝、打印的方式输出。

　　3　软件设计过程

　　构成图形自动编程系统的主要功能模块有图形信息输入模块、工艺干预模块、NC代码生成模块以及校核检验模块。以图形信息输入模块为例说明VB程序设计的过程。

　　(1)实体数据类型变量定义

　　系统对点、直线、圆弧和整圆四种实体采用通用数据类型结构定义几何信息，该类型的全部元素均为字符串型变量，在图形信息输入模块中主要保存读取实体的几何信息。具体以数组MM(200)变量来保存，这里要求实体数目最多不能超过200个。即

　　Type ENTITIES-TYPE′实体形式数据类型名：ENTITIES-TYPE;

　　STYLE As String′实体类型变量(其值为LINE，ARC，CIRCLE);

　　X1 As String′实体的起点坐标分量x;

　　Y1 As String′实体的起点坐标分量y;

　　X2 As String′实体的终点坐标分量x;

　　Y2 As String′实体的终点坐标分量y;

　　X3 As String′实体(圆弧或圆)的圆心坐标分量x;

　　Y3 As String′实体(圆弧或圆)的圆心坐标分量y;

　　R1 As String′实体(圆弧或圆)的半径R;

　　WISE As String′实体(圆弧或圆)的顺(=0)、逆(=1)方向;

　　ANGLE1 As String′实体(圆弧或圆)的起始角;

　　ANGLE2 As String　End Type′实体(圆弧或圆)的终止角;

　　Global MM(200) As ENTI-TIES-TYPE′定义一维数组MM全局变量，其元素为ENTITIES-TYPE ′ 型变量，实体数目最多不能超过200个。

　　(2)DXF文件的读取程序

　　结合当今微机平台上广泛使用的AutoCAD图形软件包，本文采用这一平台开发的图形自动编程系统，可以充分发挥AutoCAD的强大实体建模功能，同时缩短软件开发的周期。本系统使用需首先进入AutoCAD图形系统绘制零件实体，当零件绘制完毕，便以图形交换文件DXF输出，然后进入图形自动编程系统启动图形信息输入模块，读取图形信息。下面介绍零件实体几何信息提取的程序设计。

　　DXF文件是具有专门格式的文本文件。一个完整的DXF文件由四个大段和一个文件结束标记构成。每一段的开始部分由四行组成：即DXF的组代码0和段标记SECTION，组代码2和段名各占一行，中间部分是段的实际内容，而段结合部分由组代码0和文件结束符EOF两行组成。DXF文件具有每个数据均占一行的特点。但是由DXF文件生成图形仅需实体段(以 ENTITIES为段名)和文件结束标记。通过分析DXF文件的格式，现以VB编写的源程序说明读取DXF文件实体段几何信息的过程。

　　Sub DXF-IN 0

　　Dim A As String:Dim B As STRING:Dim CC As ENTITIES-TYPE:Dim i,il As Integer

　　Open FILENAME1 For Input As #1

　　Do Input #1,B

　　Loop Until B=“ENTITIES”

　　Seek #1,Seek(1)

　　Do While Not EOF(1)

　　Do Input #1,B

　　Loop Until B 〈〉“0”

　　i=i+1

　　Select Case B

　　Case “LINE”

　　INDXF-LINE 1