数控线切割3B加工指令的图形化自动编程

HEATS

数控线切割机床是利用上下移动的钼丝，对金属进行电火花切割的机床。几十年来，全世界出现了许多系列的线切割机床，其相应的加工指令也有了国际ISO和EIA标准。国产线切割机床因为价格便宜、维修方便、可靠性好、熟练操作人员多而在全国各地有广泛的用户。然而，国产机床广泛采用的是3B格式的加工指令。一般的图形化编程系统(如UGⅡ、MasterCAM等)仅能生成符合ISO和EIA标准的加工代码，对于3B格式代码无能为力。近年来Auto CAD在国内机械行业得到了广泛应用。本文在Auto CAD上开发了一个3B指令图形化自动编程系统，它采用AutoLisp语言读取实体组码数据来转化成3B加工代码，实践证明其精确、实用、效率高。

1　原理

1.1　3B指令代码的格式
　　格式为：B　XY　B　YY　B　J　G　Z
　　其中，B是分隔符。XY和YY：①加工直线时，是直线的终点坐标(原点处于直线的起点)；②加工圆弧时，是其起点坐标(原点处于圆弧的圆心)。J和G：G是计数方向，有X、Y两个方向，分别是G_x和G_y，如图1所示，对于直线，当线处在阴影区域时，G取G_y，否则G取G_x；若圆孤的终点处于阴影区，G取G_x，否则取G_y。J则是加工轨迹(直线或圆弧)在计数方向上的投影线长度或投影长度之和； Z是加工指令，共有12种(如图2)。
1.2　Auto CAD实体选择集及实体组码
　　在Auto CAD中，每个图形元素都可做为独立的实体来处理，还可以用ssget()函数来构造需要的实体选择集。每个实体的数据，都可查找其实体组码来获得。每个实体都有一个实体名，用组码-1表示，还有一个实体类型，如Line、Arc、Pline等，用组码0表示，其他组码关系见下表。

3 `5 k1 b6 t+ P l1 k# i

# v7 [# D( }6 f u: }1 C

图1　计数方向选择(左为直线，右为圆弧)

) O8 l( g2 h; |5 W+ Z8 G" E# t

2 N- ^# R) \+ u0 Q8 h

图2　加工指令示意图(左为直线，右为圆弧)

下面是一段线的实体组码：
　　(-1.＜Entity name: 60000014＞)
　　(0.”LINE”)
　　(8.”0”)
　　(10　1.0　2.0　0.0)
　　(11　6.0　6.0　0.0)

2 A7 X% k7 i/ z8 t, j

表　部分组码

5 ~" V6 o# E6 X/ L! W 7 I2 h8 Q$ A4 m8 h" l' u, T) {" d; a2 W8 S+ m- ]7 I! N2 K' a" V$ O( R, W1 v% ?' F: m/ J6 d/ Z% ]% Q) _6 w |4 K4 x ^' G0 Q, }% d& }, S' R: S/ y" D0 Q0 y( N( U( Q1 i" d% q9 }7 i" O/ G. U3 L w+ k4 e2 g3 z* n H- h8 _5 h+ U0 `! v1 i/ t) f6 t! l$ D4 a& n$ U: B/ O1 \" J* j6 F+ g, Z" J7 ~# r; v$ }/ e3 E: d6 n1 G' w0 H% T: N8 W( K; ]# L- ]- ^; I# N% Z8 t$ T$ [. }; h- G% M% j: X$ r! f1 ]/ c- S" P- a+ @9 U5 c+ M. v7 Q+ o* r3 C2 I; [% J

组　码	直　　线	圆　　弧
8	层名	层名
10	起点坐标	圆心坐标
11	终点坐标	………
40	………	半径
50	………	起始角度
51	………	终止角度
210	延伸方向	延伸方向

6 j+ r( x( [3 M( d7 `

( K. w/ y6 w- [2 \4 u! W: G) J! A4 J% ~3 p7 V' I6 I

2　程序设计的方法 : z3 V5 N0 i% A- d/ o 　　程序首先调用gettfiled()函数创建一个NC文件(该文件以.3B为扩展名)，然后用ssget()函数定义实体选择集(由用户依加工顺序选取)，经解碎后成为“Line”和“Arc”两种类型(经研究发现，对v12.0，图形实体解碎到最后均为Line和Arc，如Fit拟合的pline解碎后为Arc，spline拟合的pline解碎后为line等等)，因此程序的核心以line和Arc为对象。程序调入下一个实体，判断其是line还是Arc，分流后按line或Arc的组码提取几何数据进行计算，最后形成一字符串“B　XX　B　YY　B　J　G　Z”，将这行字符添加到NC文件中去，然后再调入一个实体进行循环计算，这样NC文件就一行一行地增加，直到实体被编辑完毕。 　　对于直线，可用10和11组码提取其起点和终点坐标，然后将原点换到起点，此时XX和YY就是终点坐标。令dx1和dx2分别是XX、YY的绝对值，则当dx1＞dy1时，G＝Gx、J＝dx1，否则，G＝Gy、J＝dy1。对于圆弧，可用10、40、50、51组码提取圆心、半径、起始角度、终止角度。圆弧的问题之一是对投影长度J的计算，如图3所示。 　　圆弧的J计算分成3种情况(图3)，对于①J＝｜Qx－Zhx｜或J＝｜Qy－Zhy｜(Q：起点，Zh：终点)。对于②将原点移到Q点，此时J＝｜Qx＋Zhx｜或J＝｜Qy＋Zhy｜。对于③将原点分别移到Q1、Q2来计算Q1A’和Q2B’：Q1A’＝｜Qx｜或｜Qy｜、Q2B’＝ ｜Zhx｜或｜Zhy｜，则J＝Q1A’＋Q2B’＋D。

2 t- L# m M0 K

" q/ `! I+ u$ b; H

图3　圆弧投影长度J计算(左为G＝G_x时，右为G＝G_y时)

( j0 ?1 l* W! \5 P- k; m# Q# G

　　对于圆弧的加工方向问题(顺、逆时针)，由于Auot CAD圆弧的组码数据全按逆时针方向规定，因此本程序将保留上一个实体的终点坐标，将其赋给变量ZhD，若下一个实体是圆弧，则将ZhD与圆弧的起点坐标Q_x、y相比较，若相同说明该弧为逆时针，否则该弧为顺时针，此时要将圆弧的起点和终点交换。程序框图见图4。

& Z9 w8 p2 g0 ~) v3 n; r

, s8 T2 }0 b+ m

3　结论

　　实践证明采用本文介绍的方法编制3B加工代码时，操作简便迅速、计算精确、直观可靠、效果显著，对数控编程员的要求有所下降，减轻了劳动的难度，达到了3B加工代码的图形化自动编程的目的。