1引言 隨著數控技術......



1　引言
隨著數控技術的發展，采用數控機床加工的零件越來越多。雖然數控加工具有精度高、效益高等諸多優點，但它必須有一個控制數控機床

運動的加工程序。目前，這種加工程序編制的方法有兩種：一種是手工編程；另一種就是借助于計算機編程，即自動編程。由于人工編程工作

量大，效率低，要求編程人員具有一定的數學知識和熟練的計算技巧，因此，現在采用的大部分是自動編程。用數控語言實現加工程序編制自

動化，是計算機輔助編程的主要形式。全世界實際應用而且比較著名的數控語言系統有100余種，其中最主要的是APT

（AutomaticallyProgrammedTools）語言系統。
在書寫APT語言源程序的過程中，特別是零件復雜的情況下，幾何定義語句和刀具運動語句的書寫工作量大，容易出錯，并且要求編程人

員對APT語言熟練掌握。針對以上問題，本文開發了基于APT語言的數控自動編程系統，實現了CAD和NC的有效連接。
2　AutoCAD環境下的零件設計
近年來，隨著微機的發展，其性能不斷提高，使在微機上實現CAD工作成為現實。CAD軟件中最成功的為美國Autodesk公司推出的AutoCAD

系統，它是一個在微機上實現計算機輔助設計和繪圖的軟件包。AutoCAD軟件包以其繪圖功能強，開放性好，支持微機平臺等特點，得到普遍

歡迎。國內在微機上開發CAD的圖形支撐軟件大都采用AutoCAD。
AutoCAD的三維造型使它能在個人微機屏幕上生成真三維實體，實現諸如布爾運算、分析及特征提取等復雜的實體造型功能。利用它可以

構造出直觀、形象的三維模型，并可獲得三維模型在不同視點下的軸測投影圖和透視圖。三維造型使用內部塊方法，從盒、立方體、圓柱、圓

環、球、楔形體及圓錐等基本實體形狀開始，也可通過組線拉伸或旋轉二維AutoCAD物體來生成三維實體。然后對幾個實體進行“并”、“交

”、或“差”布爾運算，即可生成新物體。運用實體修改器再對其進行圓角與倒角，可生成具有真實感的實體模型。
AutoCAD具有強大的圖形輸入、編程功能，零件圖的內容很容易輸入。AutoCAD還提供了多種與高級語言接口的文件。考慮到本系統既要接

受二維圖形，又要接受三維圖形，選取了IGES文件作為數據接口。通過該文件，可以方便地提取直線的端點坐標、圓弧的圓心、端點、基面高
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度等。
設計者對零件圖確認后，調用AutoCAD的IGESOUT命令生成圖形文件（.IGS）。利用IGES文件接口程序（如圖1所示）來提取幾何元素，作

為CAD與NC之間數據傳遞的基礎。

圖1　IGES文件接口程序流程圖
3　圖形數據處理
3.1　IGES文件數據結構
IGES是一種按特定的文件結構安排的數據格式，其文件結構分為ASCⅡ格式和二進制格式兩種。ASCⅡ格式是一種面向字符的記錄格式，這

種格式的IGES文件以ASCⅡ字符輸出，用戶可直接讀取。
從總體結構上看，IGES文件由五個段組成。分別為：開始段、全局段、元素索引段、參數數據段、結束段。文件每行80個字符。每段若干

行，每行的第1～72個字符為該段的內容；第73個字符為該段的段碼；第74～80個字符為該段每行的序號。段碼是這樣規定的：字符“B”或“

C”表示標記段；“S”表示開始段；“G”表示全局段；“D”表示項目索引段；“P”表示參數數據段；“T”表示結束段。例如：直線、圓弧

的參數數據段的數據為：
110,1.0,1,0,0.0,5,0,5.0,0.0　7P0000004
100,0.0,0.5,0.5,0.0,0.0,1.0,1.0　9P0000005
3.2　文件轉換
IGES文件主要用于AutoCAD與高級語言程序間的連接，其數據結構形式不能滿足NC的要求，必須重新加工處理，處理的方法是在IGES文件

的參數數據段中提取幾何元素（如直線的起點、終點坐標，圓弧的弧心坐標、半徑、起點、終點坐標等），元素排序（按元素的連接順序排列

），在此基礎上生成方便NC加工的APT文件。圖形文件的轉換流程如圖2所示。

圖2　圖形文件的轉換流程圖
3.3　NC工藝參數的確定
NC工藝參數是以人機對話方式輸入計算機的。在讀取TXT文件來生成APT源程序的幾何定義語句、刀具運動語句的同時，對刀法、對刀點、

容差、刀具參數、機床指令等一些參數以人機對話方式輸入。最終生成符合APT語言的源程序。

4　應用實例

圖3　零件圖
圖3為一典型的直線—圓弧零件，在該零件中，既有直線—直線相連，又有直線—圓弧相連，又有圓弧—直線相連。利用本系統自動生成

的零件APT源程序如下:
PARTNO/TESTPART
MACHIN/2
CLPRNT
INTOL/0.01
OUTTOL/0.01
CUTTER/12
L1=LINE/-269.641022,0.000000,35.000000,0.000000,0.000000,35.000000
L2=LINE/0.000000,0.000000,35.000000,-0.000000,100.000000,35.000000
L3=LINE/0.000000,100.000000,35.0000,-235.000000,60.000000,35.000000
C4=CIRCLE/-235.000000,20.000000,35.000000,40.000000
SETPT=POINT/-320.000000,-75.000000,0.000000
PT=POINT/-320.000000,0.000000,0.000000
FEDRAT/50
SPINDL/900,CLW
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FROM/SETPT
INDIRP/PT
GO/TO,L1
COOLNT/FLOOD
TLRGT,GORGT/L1,PAST,L2
GOLEF/L2,PAST,L3
GOLEF/L3,TANTO,C4
GOLFT/C4,PAST,L1
SPINDL/OFF
COOLNT/OFF
FEDRAT/200
GOTO/-320.000000,-75.000000,0.000000
GOTO/SETPT
PRINT/3,ALL
STOP
FINI
分析以上APT源程序可以看出與人工書寫的完全一樣。利用本文編制的系統，采用自動和人機對話的形式生成APT源程序，大大提高了編程

效率，減少了錯誤。
5　結論
本文在AutoCAD環境下設計零件圖形。以IGES文件作為數據接口，以數據文件作為轉換方式，用C語言開發了自動生成APT源程序的數控加

工輔助編程系統，實現了CAD與NC的連接，提高了編程效率和準確性。對于開發其他的CAD／CAM系統具有廣泛的應用價值。