西北工業(yè)大學(xué)824計算機輔助制造課件第4章

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1、）而苧 7CRTHWMTFRN PTH YTPrilNICAI. trNTVFHMI 第四章 APT語言自動編程 西北工業(yè)大學(xué)機電學(xué)院 .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 2 4.1、APT得寸自動編程 概述 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

2、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系統(tǒng). 5、六、七十年代為APT使用最廣泛的時期。 4 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 《二APT語言自動編程過程及特點 2. APT編程優(yōu)缺點 7 1） APT編程優(yōu)點（相對手工編程）： （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

3、巧 ⑵軟件資源豐富 點位、2-5坐標加工、繪制模線、后置處理等 ⑶程序成熟，診斷能力強（用戶易查錯） *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)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。 ? APT編程外部修改 ?圖形編程內(nèi)部修改 (5)相對圖形編程系統(tǒng)來講，易出問題。 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A

4、PT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 !1! 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), 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 10 9 4.2.幾何圖形定義播句 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。 APT的專用字（不超過

5、 6個字母，大寫） ［幾何元素標志符］二［幾何元素專用字］/ ［元素定義方式］ C A 用戶為幾何兀素定義 &幾何圖形定義語句 例如圓的定義語句： C1=CIRCLE/1O, 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 的圓心坐標和半徑。 & 一?基本元素定義 11 1 .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 12 & 一.基本元素定

6、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LI、L2,求交點： & 一.基本元素定義 (2)直線和圓的交點: P=POINT/INTOF, LI, L2； 直線與圓相交點定義 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: XLARGE、XSMALL. YLARGE、 YSMALL PT1=POINT/XSMALL, INTOF, L1, CIR1 思考：如果直線平行于Y軸，如何表

7、示? 14 PT2=POINT/XLARGE, INTOF, L1, CIR1 . 一.基本元素定義 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/1, J, K V2=VECTOR/ P1, P2 二.解析曲線和曲面的定義 1.直線的定義： (1)通過兩點的直線: 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)過一點P與圓相切的直線: L1=LINE/Pb LEFT, TANTO, C； L2=LINE/P2

8、, 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 心看，若切點在輔助線的左邊，即為 LEFT；若切點在右即為RIGHT 18 4二.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, C2 L2=LINE/I.EFT, TANTO, Cl, 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。 (T 公切線定義 二.解析曲線和曲面的

9、定義 公切線定義 L3=LINE/RIGHT, TANTO, C2, LEFT, TANTO, Cl L4=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, r Cl=CIRCLE/x, y, r 其中，Pl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 （2）用已知三點（不共線）定義 C1=CIRCLE/P1, P2, P3 心和切線定義圓: C1=CIRCL

10、E/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,

11、XLARGE, OUT, CIRt RADIUSt 1 3.平面的定義: (1)用平面方程ax+by+cz=d的四個系數(shù) 定義平面: PLl=PLANE/a, b, c, d 24 二.解析曲線和曲面的定義 (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 25 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語言

12、編程說明書,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, -1,0 Yt P〔 = POINT/6, 2, 0 P2=POINT/0, 0, 0 P3= POINT/6, 0, 0 P4= POINT/2, 5, 0 = LINE/P2, P3 C產(chǎn)CIRCLE/CENTER, P1, RADIUS, 2 L2 = LINE/P4, LEFT, TANTO,C1 L3 = LIN

13、E/P4, P2 PL〔 = PLANE, P3, P4 29 4.3.檜廓控制方式 30 一.控制刀具運動的三個控制面 29 輪廓控制是指對刀具的運動進行連續(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: 一.控制刀具運動的三個控制面 33 一.控制刀具運動的三個控制面 31

14、 roi 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。 功能：控制刀具的軸向位置 當(dāng)Ps(h)>0時，留有加工余量 與零件面相離； 當(dāng)Ps(h)=O時，加工余量為零 與零件面相切； 當(dāng)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。 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。 功能t控制刀具徑向位置 當(dāng)Ds(h)>0時，導(dǎo)動面留有加工

15、余量； 當(dāng)Ds(h)=O時，剛好加工到導(dǎo)動面； 當(dāng)Ds(h)<0時，導(dǎo)動面留有負加工余量, 導(dǎo)動面臉 討論：導(dǎo)動面可能是被加工面。 35 一.控制刀具運動的三個控制面 33 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 面所給定的關(guān)系，在到達檢查面后，可以重新給出新的 運動語句。 當(dāng)Cs(h)>0時，對檢查面留有加工余量; 當(dāng)Cs(h)=O時，恰好加工到檢查面； 當(dāng)Cs(h)<0時，對檢查面負余量。 一.控制刀具運動的三個控制面 ■導(dǎo)動

16、面和檢查面也不一定是真正意義的面。 它們也可以是點、線、 等幾何元素。 37 因此，準確地應(yīng)稱為導(dǎo)動元和檢查元。 ■ 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。 有了上述三個控制面，就可聯(lián)合確定 刀具的運動。 35 TLDN 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。 二.刀具與零件三控制面之間

17、的關(guān)系 2、刀具與零件面（Ps）關(guān)系: 39 TLONPS （刀位點落在零件面上） 1LDFFS 1LON TLOFPS TLRGT 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。 It 二.刀具與零件三控制面之間的關(guān)系 37 2、刀具與零件面（Ps）關(guān)系: 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。 二.刀具與零件三控制面之間的關(guān)系 It 2、刀具與零

18、件面（Ps）關(guān)系: 走過（PAST） 40 ? TLOFPS （刀具不切傷零件面） TLONPS （刀位點落在零件面上） DS P □ NPS 0 N TLDNPS TLRGI 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 3.刀具與檢查面Cs的關(guān)系: TO （走到） PAST （走過） 二.刀具與零件三控制面之間的關(guān)系 42 3.刀具與檢查面Cs的關(guān)系: 41

19、 4.4. APT運動語句 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］ 一.起始點定義語句:FROM FROM表示形式： 1) FROM / PT1 2) FROM / -20,-20,0 3) FROM/ (POINT/1,4,2) 初始運動語句將刀具從 遠離加工表面的位置引導(dǎo)到

20、 兩個或三個控制面所要求的 45 CS 點位運動方式 兩種點位運動方式： 1、GOTO 1) GOTO/P2 2) GOTO/-20, 20, 10 2、 GODLTA GODLTA /0, 05 1.5 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 《三?初始運動語句 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 46 三?初始運動語句 GO/

21、TO (ON, PAST), DS, TO (ON, PAST) , PS, TO (ON, PAST), CS 如果無CS,這時刀具 將沿最短距離到達前 面兩個控制面所限定 48 GO/ TO (ON, PAST), DS, TO (ON, PAST), PS &三.初始運動語句 47 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 ,三■初始運動語句 INDIRV/V1 GO/TO, DS, TO, PS 丫 1 P D/ 07ro f PS f f t J f ? X 按指定矢量方向運動 ,三■初始運動語句 INDIRP/P1 GO/TO, DS, TO, PS 按指定點運動