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Automatically Programmed Tooln 4.1 APT语言自动编程概述 n 4.2 几何图形定义语句 n 4.3 轮廓控制方式 n 4.4 APT运动语句简介 n 4.5 其它控制语句及应用举例2现代设计与集成制造技术教育部重点实验室4.14.1、APTAPT语言自动编程语言自动编程 概述概述3现代设计与集成制造技术教育部重点实验室一.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：APT II APT IV APT SS4、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。4现代设计与集成制造技术教育部重点实验室二. APT语言自动编程过程及特点APT语言是用接近自然的语言进行编程。 1、APT语言编程过程： 工艺人员完成APT系统完成5现代设计与集成制造技术教育部重点实验室二. 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）6现代设计与集成制造技术教育部重点实验室二. 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7现代设计与集成制造技术教育部重点实验室三. 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。8现代设计与集成制造技术教育部重点实验室4.24.2、几何图形定义语句几何图形定义语句9现代设计与集成制造技术教育部重点实验室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10现代设计与集成制造技术教育部重点实验室例如圆的定义语句：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11现代设计与集成制造技术教育部重点实验室一. 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12现代设计与集成制造技术教育部重点实验室一. 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；13现代设计与集成制造技术教育部重点实验室直线与圆相交点定义PT1=POINT/XSMALLPT1=POINT/XSMALL，INTOFINTOF，L1L1，CIR1CIR1PT2=POINT/XLARGEPT2=POINT/XLARGE，INTOFINTOF，L1L1，CIR1CIR1（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14现代设计与集成制造技术教育部重点实验室3.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15现代设计与集成制造技术教育部重点实验室1. 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16现代设计与集成制造技术教育部重点实验室（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17现代设计与集成制造技术教育部重点实验室公切线定义 （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18现代设计与集成制造技术教育部重点实验室公切线定义 L3=LINE/RIGHT，TANTO，C2，LEFT，TANTO，C1 L4=LINE/LEFT，TANTO，C，RIGHT，TANTO，C1二. 解析曲线和曲面的定义19现代设计与集成制造技术教育部重点实验室2. 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 20现代设计与集成制造技术教育部重点实验室（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21现代设计与集成制造技术教育部重点实验室图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22现代设计与集成制造技术教育部重点实验室图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，123现代设计与集成制造技术教育部重点实验室（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24现代设计与集成制造技术教育部重点实验室（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25现代设计与集成制造技术教育部重点实验室除此之外，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26现代设计与集成制造技术教育部重点实验室P0(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27现代设计与集成制造技术教育部重点实验室二.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, P428现代设计与集成制造技术教育部重点实验室4.34.3、轮廓控制方式轮廓控制方式29现代设计与集成制造技术教育部重点实验室一. 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4-5:30现代设计与集成制造技术教育部重点实验室图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)31现代设计与集成制造技术教育部重点实验室一. 控制刀具运动的三个控制面1.1.零件面Ps(Part Surface): 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，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，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。34现代设计与集成制造技术教育部重点实验室一. 控制刀具运动的三个控制面n 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。n 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。35现代设计与集成制造技术教育部重点实验室二.刀具与零件三控制面之间的关系1、刀具与导动面(Ds)关系u TLLFT（刀具在导动面左边）u TLRGT（刀具在导动面右边）u 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。36现代设计与集成制造技术教育部重点实验室二.刀具与零件三控制面之间的关系2、刀具与零件面(Ps)关系 ： u TLOFPS（刀具不切伤零件面）u 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。37现代设计与集成制造技术教育部重点实验室二.刀具与零件三控制面之间的关系2、刀具与零件面(Ps)关系 ： u TLOFPS（刀具不切伤零件面）u 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。38现代设计