数控线切割3B加工指令的图形化自动编程

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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。
8 H4 [3 N$ W- k/ ~% t1　原理
3 G- l* |( F/ e1 [/ |4 C- y! C" R1.1　3B指令代码的格式
; o8 f$ w7 `0 M$ Q! d0 R　　格式为：B　XY　B　YY　B　J　G　Z
6 I5 Q4 V3 w- N　　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Gx和Gy，如图1所示，对于直线，当线处在阴影区域时，G取Gy，否则G取Gx；若圆孤的终点处于阴影区，G取Gx，否则取Gy。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。
7 ^2 u4 @, R8 f4 o$ D) f% E
! ?+ G+ m6 c! a- f  O( E图1　计数方向选择(左为直线，右为圆弧)
+ B+ G8 y* G/ `* A0 j4 q. G0 e7 v
) t1 Q, u/ Y: d+ n* c9 w% F1 ~" K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：
/ k( N9 Y2 F% ?; ?  ]3 k) Q8 R! _. m　　(-1.＜Entity name: 60000014＞)
　　(0.”LINE”)
　　(8.”0”)
. j* }& G# P4 j, d8 [- G2 l5 ^　　(10　1.0　2.0　0.0)
　　(11　6.0　6.0　0.0)
表　部分组码
) U; E7 f9 R, i+ S8 ]+ k9 G" o7 ~组　码
直　　线
圆　　弧
' L) V, z* ~4 a8
层名
& M  x2 ?2 y4 V8 i: l5 b层名
10
( K; c- {: v% `起点坐标
圆心坐标
11
终点坐标
% H. H6 }5 d. E6 S: G! |6 Y………
40
9 V  V7 i1 ]* M7 V! n………
半径
50
& h, J$ h: B! s1 `. x………
% ^- E& E; t' A7 f- g6 x* ~起始角度
2 g" t/ c) T( T# }" E51
1 q9 g* v! o2 F+ F………
" Q" N' U" s# Z) k* M终止角度
. y. L+ T& o1 `$ o+ X210
延伸方向
; f4 I/ A7 f4 Z+ s延伸方向
2　程序设计的方法
" f" B, \+ j+ \' D. U  _　　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’＝
9 _5 E" k8 S; g: v5 w" P; [｜Zhx｜或｜Zhy｜，则J＝Q1A’＋Q2B’＋D。
4 M( ~% ^9 s2 z& v
- j# x$ X9 |5 b8 O$ ~% u& _/ {) n图3　圆弧投影长度J计算(左为G＝Gx时，右为G＝Gy时)
　　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Qx、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。

  ^# B2 a6 [+ p' a  c' U3　结论
+ t+ h+ r& S+ }) W/ o% j　　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。
7 ^5 p* {9 E- d+ K文章关键词：