西北工业大学824计算机辅助制造课件第4章

西北工业大学机电学院第四章APT语言自动编程现代设计与集成制造技术教育部重点实验室2AutomaticallyProgrammedTool4.1APT语言自动编程概述4.2几何图形定义语句4.3轮廓控制方式4.4APT运动语句简介4.5其它控制语句及应用举例现代设计与集成制造技术教育部重点实验室34.1、APT语言自动编程概述现代设计与集成制造技术教育部重点实验室4一.APT自动编程技术发展概况APT自动编程方法源自MIT1、五十年代初，MIT生产了第一台NC机床。2、机床的使用过程中产生了复杂零件的编程问题。3、五十年代中期，MIT组织各飞机公司合作开发了APT系统：APTII~APTIV~APTSS4、美其他公司及日、德、法、意等针对自己的行业和产品衍生了其他的APT系统.5、六、七十年代为APT使用最广泛的时期。现代设计与集成制造技术教育部重点实验室5二.APT语言自动编程过程及特点图纸分析APT语言是用接近自然的语言进行编程。1、APT语言编程过程：制定加工工艺书写APT源程序运行APT系统后置处理NC加工程序工艺人员完成APT系统完成现代设计与集成制造技术教育部重点实验室6二.APT语言自动编程过程及特点2.APT编程优缺点：(1)源语言接近自然语言，易为工艺人员接受，工艺人员不用学习数学方法和计算机编程技巧1)APT编程优点（相对手工编程）：(2)软件资源丰富点位、2-5坐标加工、绘制模线、后置处理等(3)程序成熟，诊断能力强（用户易查错）现代设计与集成制造技术教育部重点实验室7二.APT语言自动编程过程及特点2.APT编程优缺点：2)APT编程缺点（相对图形编程系统）：(1)无法实现设计制造一体化。(2)不直观：无图形显示。(3)发展早，没有采用计算机几何学的最新理论成果，所以有些复杂问题不能很好的解决。(4)源程序书写、编辑和修改不如图形编程系统方便。(5)相对图形编程系统来讲，易出问题。◆APT编程外部修改◆图形编程内部修改现代设计与集成制造技术教育部重点实验室8三.APT语言的构成APT编程是用接近自然语言的方式进行编程：每个APT系统都规定了一套基本符号、字母和数字，它们构成APT源程序。按功能可划分为四类：1.几何图形定义语句：用来定义被加工零件的几何形状。2.运动语句：用来描述刀具的切削运动轨迹。3.后置处理语句：用于指定特定的机床和控制系统，另外F、S等也属于后置处理的范畴。4.辅助功能语句：用来标识零件、刀具、公差等。现代设计与集成制造技术教育部重点实验室94.2、几何图形定义语句现代设计与集成制造技术教育部重点实验室10几何图形定义语句几何图形定义语句用来描述零件的几何形状、进退刀点位置、进刀方向等，为描述走刀路线做准备。[几何元素标志符]=[几何元素专用字]/[元素定义方式]固定格式：用户为几何元素定义的名字(字母开头)APT的专用字(不超过6个字母,大写)给定元素的参数现代设计与集成制造技术教育部重点实验室11例如圆的定义语句：C1=CIRCLE/10，60，12.5其中：“C1”为几何元素标志符；“CIRCLE”为几何元素专用字；“10，60，12.5”分别为圆的圆心坐标和半径。几何图形定义语句现代设计与集成制造技术教育部重点实验室12一.基本元素定义1.标量：可以通过算术赋值语句或算术表达式给出。例：a=3；b=5；c=a+b2.点：1)用三个坐标P=POINT/10，20，15；2)其他已知元素交点现代设计与集成制造技术教育部重点实验室13一.基本元素定义（1）由两直线的交点定义点：其格式为：标识符=POINT/INTOF，LINE1，LINE2其中INTOF表示相交，LINE1，LINE2为事先已定义过的两条直线。若定义好两直线L1、L2，求交点：P=POINT/INTOF，L1，L2；现代设计与集成制造技术教育部重点实验室14PT1CIR1L1PT2YXO直线与圆相交点定义PT1=POINT/XSMALL，INTOF，L1，CIR1PT2=POINT/XLARGE，INTOF，L1，CIR1（2）直线和圆的交点：XLARGE、XSMALL、YLARGE、YSMALL直线和圆有两交点，根据对比X、Y的坐标值，进一步用修饰词：思考：如果直线平行于Y轴，如何表示？一.基本元素定义现代设计与集成制造技术教育部重点实验室153.矢量：可以给出三个分量、两个点或用已知表面上一点的法矢来表示。V1=VECTOR/I,J,KV2=VECTOR/P1,P2一.基本元素定义现代设计与集成制造技术教育部重点实验室161.直线的定义：（1）通过两点的直线：L=LINE/P1，P2；或L=LINE/x1，y1，x2，y2；二.解析曲线和曲面的定义现代设计与集成制造技术教育部重点实验室17（2）过一点P与圆相切的直线：L1=LINE/P1，LEFT，TANTO，C；修饰词判断方法：通过已知点与圆心连线，从已知点向圆心看，若切点在辅助线的左边，即为LEFT；若切点在右即为RIGHTL2=LINE/P2，LEFT，TANTO，C；二.解析曲线和曲面的定义现代设计与集成制造技术教育部重点实验室18公切线定义（3）与两圆相切的直线：L1=LINE/RIGHT，TANTO，C1，RIGHT，TANTO，C2L2=LINE/LEFT，TANTO，C1，LEFT，TANTO，C2修饰词判断方法：首先建立基准线，其方向以第一切点所在圆心，指向第二个切点所在圆心，左、右是指出切点在圆心连线的左右位置。二.解析曲线和曲面的定义现代设计与集成制造技术教育部重点实验室19公切线定义L3=LINE/RIGHT，TANTO，C2，LEFT，TANTO，C1L4=LINE/LEFT，TANTO，C２，RIGHT，TANTO，C1二.解析曲线和曲面的定义现代设计与集成制造技术教育部重点实验室202.圆的定义：C1=CIRCLE/CENTER，P1,RADIUS,r（1）用圆心和半径定义的圆：其中，P1为圆心点，x,y为圆心坐标点，r为圆的半径。二.解析曲线和曲面的定义C1=CIRCLE/x，y,r现代设计与集成制造技术教育部重点实验室21（2）用已知三点(不共线)定义圆：C1=CIRCLE/P1，P2，P3（3）用圆心和切线定义圆：C1=CIRCLE/CENTER，PC，TANTO，L其中PC为已知圆心，L为已定义之直线。二.解析曲线和曲面的定义现代设计与集成制造技术教育部重点实验室22图4-3多约束圆定义C1=CIRCLE/YLARGE,LIN,XSMALL,OUT,CIR,RADIUS,1（4）直线与圆相交后的内外相切定义圆：其中OUT为外切。二.解析曲线和曲面的定义现代设计与集成制造技术教育部重点实验室23图4-3多约束圆定义其中IN为内切。C3=CIRCLE/YSMALL，LIN，XSMALL，IN，CIR，RADIUS，1课堂练习：C7如何定义？二.解析曲线和曲面的定义C7=CIRCLE/YSMALL，LIN，XLARGE，OUT，CIR，RADIUS，1现代设计与集成制造技术教育部重点实验室24（1）用平面方程ax+by+cz=d的四个系数定义平面：PL1=PLANE/a，b，c，d3.平面的定义：二.解析曲线和曲面的定义现代设计与集成制造技术教育部重点实验室25（2）可以指定不共线的三点定义平面：PL2=PLANE/PT1，PT2，PT3（3）过已知点平行于已知平面定义平面：PL3=PLANE/PT1，PARLEL,PLANE2二.解析曲线和曲面的定义现代设计与集成制造技术教育部重点实验室26除此之外，还有圆柱CYLINDER、圆锥CONE、球面SPHERE、一般二次曲线、曲面QUADRIC等的定义，可查看相应版本的APT语言编程说明书,本课程不要求掌握。二.解析曲线和曲面的定义现代设计与集成制造技术教育部重点实验室27P0(0,-1,0)P1(6,2,0)P2(0,0,0)P3(6,0,0)P4(2,5,0)(6,0,0)P0P1P4P3P2XY(2,5,0)(0,-1,0)(0,0,0)(6,2,0)C1L1L3L2练习:二.解析曲线和曲面的定义现代设计与集成制造技术教育部重点实验室28二.解析曲线和曲面的定义P0=POINT/0,-1,0P1=POINT/6,2,0P2=POINT/0,0,0P3=POINT/6,0,0P4=POINT/2,5,0L1=LINE/P2,P3C1=CIRCLE/CENTER,P1,RADIUS,2L2=LINE/P4,LEFT,TANTO,C1L3=LINE/P4,P2P0(0,-1,0)(6,2,0)(0,0,0)P3(6,0,0)P4(2,5,0)P1P2XYC1L1L3L2PL1=PLANE/P2,P3,P4现代设计与集成制造技术教育部重点实验室294.3、轮廓控制方式现代设计与集成制造技术教育部重点实验室30一.控制刀具运动的三个控制面轮廓控制是指对刀具的运动进行连续控制。要完成这种连续控制，需要明确指定刀具相对于工件的关系，因此APT系统中定义了三个控制面。如下图4-5:现代设计与集成制造技术教育部重点实验室31图4-5控制面一.控制刀具运动的三个控制面导动面(DS)检查面(CS)零件面(PS)现代设计与集成制造技术教育部重点实验室32一.控制刀具运动的三个控制面1.零件面Ps(PartSurface):待加工的表面，在一连串的走刀运动中始终保持不变，零件面可能是也可能不是工件的实际表面。当Ps(h)0时，留有加工余量与零件面相离；当Ps(h)=0时，加工余量为零与零件面相切；当Ps(h)0时，余量为负切入零件面；其均为一等距偏置面关系。功能：控制刀具的轴向位置现代设计与集成制造技术教育部重点实验室33一.控制刀具运动的三个控制面2.导动面Ds(DriveSurface)是在加工运动中引导刀具运动的面，导动面在依次变化。当Ds(h)0时，导动面留有加工余量；当Ds(h)=0时，刚好加工到导动面；当Ds(h)0时，导动面留有负加工余量。功能：控制刀具径向位置讨论：导动面可能是被加工面。现代设计与集成制造技术教育部重点实验室34一.控制刀具运动的三个控制面3.检查面Cs(CheckSurface)是每次走刀终止位置的限定面，刀具在到达检查面之前，一直保持与零件面和导动当Cs(h)0时，对检查面留有加工余量；当Cs(h)=0时，恰好加工到检查面；当Cs(h)0时，对检查面负余量。面所给定的关系，在到达检查面后，可以重新给出新的运动语句。现代设计与集成制造技术教育部重点实验室35一.控制刀具运动的三个控制面导动面和检查面也不一定是真正意义的面。它们也可以是点、线、圆等几何元素。因此，准确地应称为导动元和检查元。有了上述三个控制面，就可联合确定刀具的运动。一般零件面在整个过程中不发生变化，而前一段的检查面是下一段的导动面。现代设计与集成制造技术教育部重点实验室36二.刀具与零件三控制面之间的关系1、刀具与导动面(Ds)关系TLLFT（刀具在导动面左边）TLRGT（刀具在导动面右边）TLON（刀具在导动面上）所谓左右是沿运动方向向前看，刀具在导动面的左边还是右边。现代设计与集成制造技术教育部重点实验室37二.刀具与零件三控制面之间的关系2、刀具与零件面(Ps)关系：TLOFPS（刀具不切伤零件面）TLONPS（刀位点落在零件面上）由刀具前进方向看(由外向里)：刀心偏离Ps则用OF；反之，即刀心在Ps上则用ON。现代设计与集成制造技术教育部重点实验室38二.刀具与零件三控制面之间的关系2、刀具与零件面(Ps)关系：TLOFPS（刀具不切伤零件面）TLONPS（刀位点落在零件面上）由刀具前进方向看(由外向里)：刀心偏离Ps则用OF；反之，即刀心在Ps上则用ON。现代设计与集成制造技术教育部重点实验室39二.刀具与零件三控制面之间的关系2、刀具与零件面(Ps)关系：TLOFPS（刀具不切伤零件面）TLONPS（刀位点落在零件面上）由刀具