1、APT語言編程技術系列講座（數控）數控自動編程的過程     零件源程序編好后，輸入給計算機。為了使計算機能夠識別和處理零件源程序，事先必須針對一定的加工對象，將編好的一套編譯程序存放在計算機內，這個程序通常稱為“數控程序系統”或“數控軟件”。“數控軟件”分兩步對零件源程序進行處理。第一步是計算刀具中心相對于零件運動的軌跡，這部分處理不涉及具體NC機床的指令格式和輔助功能，具有通用性；第二步是后置處理，針對具體NC機床的功能產生控制指令，后置處理程序是不通用的。由此可見，經過數控程序系統處理后輸出的程序才是控制NC機床的零件加工程序。整個NC自動編程的過程如圖所示

2、。可見，為實現自動編程，數控自動編程語言和數控程序系統是兩個重要的組成部分。 一、APT語言的基本組成     與通用計算機語言相似，用APT語言編制的加工程序是由一系列語句所構成，每個語句由一些關鍵詞匯和基本符號組成，也就是說APT語言由基本符號、詞匯和語句組成。 · 基本符號     數控語言中的基本符號是語言中不能再分的基本成分。語言中的其它成分均由基本符號組成。APT自動編程語言中常用到的標點符號和算術符號如下： (1)逗號“，” 用于分隔語句內的詞匯、標識符和數據。例如：C1=CIRCLE/0,0,25； (2)斜

3、杠“/” 用來將語句分隔為主部和輔部，或者在計算語句中作除法運算符號。例如：    GOFWD/C1；A=B/D； (3)星號“*” 這是乘法運算符號。例如：A=B*C (4)雙星號“*”或“” 這是指數運算符號。例如：A=B*2或A=B2 (5)正號“+” 用來表示算術加法或規定一個數的符號。 (6)負號“-” 用來表示算術減法或規定一個數的符號。例如：P2=POINT/+2，-15，-26 (7)單美元符號“$” 為續行符，表示語句未結束，延續到下一行。如：     L1=LINE/RIGHT，$     TA

4、NTO，C2，RIGHT，TANTO，C1； (8)冒號“：” 用于分隔語句及其標號。 (9)方括號“” 用于給出子曲線的起點和終點，或用于復合語句及下標變量中。如：    Q1=TABCY/P1，P2，P3Pn；    GOFWD/C2，PAST，Q110，12； (10)等號“=” 用于給定一個名字或者給標識符號賦值用。例如：P1=POINT/X，Y，Z； (11)分號“；” 作為語句結束符號。 (12)圓括號“（）” 用于括上算術自變量及幾何圖形語言中的嵌套定義部分。例如：    A=ABS（B）；GOFWD/（CIRCLE/2

5、，12，2）； (13)小數點“.” 用于分隔數的整數部分和小數部分。 · 詞匯     詞匯是APT語言所規定的具有特定意義的單詞的集合。每一個單詞由6個以下字母組成，編程人員不得把它們當作其他符號使用。APT語言中，大約有300多個詞匯，按其作用大致可分為下列幾種： (1)幾何元素詞匯     如POINT（點），LINE（線），PLANE（平面）等。 (2)幾何位置關系狀況詞匯     如PARLEL（平行），PERPTO（垂直），TANTO（相切）等。 (3)函數類詞匯  &#

6、160;  如SINF（正弦），COSF（余弦），EXPF（指數），SQRTF（平方根）等。 (4)加工工藝詞匯     如OVSJSE（加工余量），FEED（進給量），TOLER（容差）等。 (5)刀具名稱詞匯     如TURNTL（車刀），MILTL（銑刀），DRITL（鉆頭）等。 (6)與刀具運動有關的詞匯     如GOFWD（向前），GODLTA（走增量），TLLFT（刀具在左）等。 · 語句     語句是數控編程語言中具有獨立意義的基本單位

7、。它由詞匯、數值、標識符號等按語法規則組成。按語句在程序中的作用大致可分為幾何定義語句、刀具運動語句、工藝數據語句等幾類。 二、幾何定義語句     幾何定義語句用于描述零件的幾何圖形。零件在圖紙上是以各種幾何元素來表示的，在零件加工時，刀具是沿著這些幾何元素來運動， 因此要描述刀具運動軌跡，首先必須描述構成零件形狀的各幾何元素。一個幾何元素往往可以用多種方式來定義，所以在編寫零件源程序時應根據圖紙情況，選擇最方便的定義方式來描述。APT語言可以定義17種幾何元素，其中主要有點、直線、平面、圓、橢圓、雙曲線、圓柱、圓錐、球、二次曲面、自由曲面等。  &#

8、160;  幾何定義語句的一般形式為 標識符=APT幾何元素/定義方式。     標識符就是所定義的幾何元素的名稱，由編程人員自己確定，由1-6個字母和數字組成，規定用字母開頭，不允許使用APT詞匯作標識符，例如圓的定義語句：C1=CIRCLE/10，60，12.5；其中C1為標識符，CIRCLE為幾何元素類型，10，60，12.5分別為圓的圓心坐標和半徑。 · 點的定義 1.由給定坐標值定義點    其格式為:標識符=POINT/x，y，z;    如已知坐標值，可以寫成如下的形式：P=POINT/10

9、，20，15; 2.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。左下圖所示的交點，可以寫成如下形式：P=POINT/INTOF，L1，L2;                     3.由直線和圓的交點定義點(如右上圖)    P

10、1=POINT/XSMALL，INTOF，L1，C1；    P2=POINT/YSMALL，INTOF，L1，C1；  或P1=POINT/YLARGE，INTOF，L1，C1；    P2=POINT/XLARGE，INTOF，L1，C1；    其中取交點中X與Y坐標值中的大值還是小值，由編程人員根據圖形任選其中一項。 · 直線的定義 1.通過兩點的直線    L=LINE/P1，P2；    或L=LINE/x1，y1，x2，y2； 2.過一點P與圓相切的直線（如左下

11、圖）    L1=LINE/P1，LEFT，TANTO，C；    L2=LINE/P2，RIGHT，TANTO，C；    其中LEFT，RIGHT表示左、右，以點P與圓心聯線方向為基準，TANTO表示相切。               3.與兩圓相切的直線（如右上圖）    L1=LINE/RIGHT，TANTO，C1，RIGHT，TANTO，C2；    L2=LINE/

12、RIGHT，TANTO，C1，LEFT，TANTO，C2；    左右相切是以第一個圓的圓心向第二個圓的圓心作連線的方向為基準。 · 圓的定義 1.用半徑和圓心定義的圓    C1=CIRCLE/x，y，r；    其中，x，y為圓心坐標，r為圓的半徑。 2.用已知三點定義圓    C1=CIRCLE/P1，P2，P3； 3.用圓心和切線定義圓（如左下圖）    C1=CIRCLE/PC，TANTO，L；    其中PC為已知圓心，L為已定義之直線。  &

13、#160;          4.與兩圓相切的圓（如右上圖）    C3=CIRCLE/YLARGE,TANTO,OUT,C1,OUT，C2；三、刀具運動語句     刀具運動語句是用來規定加工過程中刀具運動的軌跡。為了定義刀具在空間的位置和運動，引入如左下圖所示三個控制面的概念，即零件面(PS)、導向面(DS)和檢查面(CS)。零件面是刀具在加工運動過程中，刀具端點運動形成的表面。它是控制切削深度的表現。導向面是在加工運動中，刀具與零件接觸的第二個表面，是引導刀具

14、運動的面，由此可以確定刀具與零件表面之間的位置關系。檢查面是刀具運動終止位置的限定面，刀具在到達檢查面之前，一直保持與零件面和導向面所給定的關系，在到達檢查面后，可以重新給出新的運動語句。                                     

15、;  通過上述三個控制面就可聯合確定刀具的運動。例如描述刀具與零件面關系的詞匯如右上圖所示，有TLONPS和TLOFPS分別表示刀具中心正好位于零件面上和不位于零件面上。     描述刀具與導向面關系的詞匯如下圖所示，有TLIFT（刀具在導向面左邊），TLRGT（刀具在導向面右邊），TLON（刀具在導向面上）之分。 所謂左右是沿運動方向向前看，刀具在導向面的左邊還是右邊。             描述刀具與檢查面關系的詞匯如下圖所示，有TO（走向

16、檢查面），ON（走到檢查面上），PAST（走過檢查面）等。                   描述運動方向的語句如下圖，是指當前運動方向相對于上一個已終止的運動方向而言的。例如，GOLFT（向左），GORGT（向右），GOFWD（向前），GOBACK（向后）等。                四、

17、工藝數據語句、初始語句和終止語句     工藝數據及一些控制功能也是自動編程中必須給定的，例如：     SPINDL/n，CLW     表示了機床主軸轉數及旋轉方向。     CUTTER/d，r     給出了銑刀直徑和刀尖圓角半徑。     OUTTOL/      INTOL/     給出輪廓加工的外容差和內容差。外容差和內容

18、差的定義如下圖所示。     MATERL/FE     給出材料名稱及代號等等。     初始語句也稱程序名稱語句，由“PARTNO”和名稱組成。終止語句表示零件加工程序的結束，用FINI表示。                   應用APT語言編制零件源程序應遵循如下步驟：     1.分析零件圖

19、0; 在編制零件源程序之前，詳細分析零件圖，明確構成零件加工輪廓的幾何元素，確定出圖紙給出的幾何元素的主參數及各個幾何元素之間的幾何關系。     2.選擇坐標系  確定坐標系原點位置及坐標軸方向的原則是使編程簡便、幾何元素的參數換算簡單，確保所有的幾何元素都能夠較簡便地在所選定的坐標系中定義。     3.確定幾何元素標識符  確定幾何元素標識符，實際上是建立起抽象的零件加工輪廓描述模型，為在后續編程中定義幾何表面和編寫刀具運動語句提供便利。     4.進行工藝分析  這

20、一過程與手工編程相似，要依據加工輪廓、工件材料、加工精度、切削余量等條件，選擇加工起刀點、加工路線，并選擇工裝夾具等。     5.確定對刀方法和對刀點  對刀點是程序的起點，要根據刀具類型和加工路線等因素合理選擇。而對刀方法是關系到重復加工精度的重要環節，批量加工時可以在夾具上設置專門的對刀裝置。走刀路線的確定原則是保證加工要求、路線簡捷、合理，并便于編程，依據機床、工件及刀具的類型及特點，并要與對刀點和起刀點一起綜合考慮。     6.選擇容差、刀具等工藝參數  容差和刀具要依據工件的加工要求和機床的加工能力來

21、選擇。定義語句如下：     INTOL/0.01 （內容差為0.01）     OUTTOL/0.01（外容差為0.01）     CUTTER/12（銑刀直徑為12）     其他工藝參數和特有指令要根據特定的數控機床而定，具體語句示例如下：     FEDRAT/50（進給速度為50mm/min）     SPINDL/900，CLW（主軸轉速為900rpm，順時針轉）     C

22、OOLNT/FLOOD（冷卻液開）     COOLNT/OFF（冷卻液關）     7.編寫幾何定義語句  根據加工輪廓幾何元素之間的幾何關系，依次編寫幾何定義語句。     8.編寫刀具運動定義語句  根據走刀路線，編寫刀具運動定義語句。     9.插入其它語句  這類語句主要包括后置處理指令及程序結束指令。     10.檢驗零件源程序  常見錯誤包括功能錯誤和語法錯誤。功能錯誤主要有定義錯誤。所有錯誤盡可能在上機前改正，以提高上機效率。     11.填寫源程序清單APT語言自動編程系統的處理過程如圖，分成APT語言編寫的零件源程序、通用計算機以及編譯程序(系統軟件)三個組成部分。零件源程序不同于我們在手工編程時用NC指令代碼寫出的加工程序，它不能直接控制數控機床，只是加工程序計算機預處理的計算機輸入程序。     編譯程序的作用是使計算