数控线切割3B加工指令的图形化自动编程

wunc

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。
( S4 q* s( N7 |* b1　原理
9 a* A7 O. j5 |& i. a/ F1.1　3B指令代码的格式
/ T% }, g, w% r6 d8 a$ K( |　　格式为：B　XY　B　YY　B　J　G　Z
( R+ S6 m8 `  }' p* {　　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)。
- W: p/ [* G7 @; ~: j+ U1.2　Auto CAD实体选择集及实体组码
, Y1 E* y  S6 [$ p5 v　　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。
0 g4 l* q, h; Y( h2 o$ k6 g9 A
( O6 d& L1 f* X' Z图1　计数方向选择(左为直线，右为圆弧)

5 S& I. T+ I1 {" J3 f$ Z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：
% ?2 N8 A3 s( W3 P% b6 \& B% i! q' L/ c　　(-1.＜Entity name: 60000014＞)
" ?* X  V6 z4 S! E7 v# H　　(0.”LINE”)
　　(8.”0”)
　　(10　1.0　2.0　0.0)
　　(11　6.0　6.0　0.0)
9 E1 B. M7 b" W+ T表　部分组码
' u9 a) d; a6 E组　码
直　　线
圆　　弧
8
# f5 p9 \  O  {- j& J层名
层名
10
起点坐标
& N/ l; m, c- ^# Z2 `( S& c# u( z$ v3 k圆心坐标
. D$ i4 r; P  W  D! T* n1 J+ o" Q11
1 H2 v  H* A( y7 P终点坐标
# `# M, u  Z1 Z% @………
40
………
半径
) G) |  X- ^5 g+ A( b6 E* V2 }50
………
  z, H# C5 u2 B  N8 x起始角度
) w; I, l' R0 O51
# X7 Z% H0 h/ M8 e6 A' J7 V) l………
9 ^( V; Y9 G% K" Y5 Y* ]6 }9 K终止角度
210
% `5 A- @7 c5 e5 U4 Z1 T延伸方向
延伸方向
2　程序设计的方法
　　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。
) Y; m/ i2 l, L, R　　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’＝
+ G6 \5 k! G6 I3 c) p! i* V8 F" s* w｜Zhx｜或｜Zhy｜，则J＝Q1A’＋Q2B’＋D。
! ^) }% ?' r4 i. A
图3　圆弧投影长度J计算(左为G＝Gx时，右为G＝Gy时)
/ u+ N  K& D* P  t5 C7 x# ]3 m　　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。
: L. n/ ]1 x: \1 s+ a
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。
文章关键词：