0 前言

　　數(shù)控加工是CIMS的一個(gè)重要組成部分，如何使數(shù)控加工更精確、更高效成為目前特別關(guān)注的問(wèn)題，而進(jìn)行高效、高精度加工的關(guān)鍵在于合理、準(zhǔn)確、快捷地編制數(shù)控加工程序和實(shí)時(shí)、精確地對(duì)加工對(duì)象的檢測(cè)。

　　本文采用ARX(AmoCAD Runtime eXtension)技術(shù)，結(jié)合MFC(Microsoft Foundation Class)技術(shù)，并使用當(dāng)今最流行的可視化編程語(yǔ)言Visual C++，在Auto—CAD平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了數(shù)控加工的多項(xiàng)前期工作，如NC代碼查詢、加工工藝干預(yù)、NC代碼的自動(dòng)編程、NC代碼的驗(yàn)證以及加工過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真與在線檢測(cè)，從而使數(shù)控加工更精確、更高效，同時(shí)也為實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的CAD／CAM／CIMS一體化提供了一種可行的途徑。

1 可行性分析

　　ARX就是一種對(duì)AutoCAD進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的、采用并支持面向?qū)ο蠹夹g(shù)開(kāi)發(fā)的智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)及Windows平臺(tái)的集成技術(shù)。其應(yīng)用程序在運(yùn)行期間能實(shí)時(shí)擴(kuò)展AutoCAD，并以動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)(DLL)的形式與Auto—CAD共享地址空間，采用Windows的消息傳遞機(jī)制直接與AutoCAD系統(tǒng)進(jìn)行通信，可直接調(diào)用AutoCAD的核心函數(shù)，并能直接訪問(wèn)和利用AutoCAD的核心數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、圖形系統(tǒng)、幾何造型核心及代碼，用戶還可以建立與AutoCAD本身固有命令有同樣操作方式的新的外部命令，在原有ARX系統(tǒng)上增加新的類(lèi)，實(shí)時(shí)擴(kuò)展原有類(lèi)的函數(shù)。

　　1.1 ARX的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)

　　ARX開(kāi)發(fā)工具包開(kāi)發(fā)工具中主要包括五個(gè)庫(kù)：Ac一風(fēng)(實(shí)時(shí)擴(kuò)展)，AcEd(編輯器)，AeDb(數(shù)據(jù)庫(kù))，AcGi(圖形接口)和AcGe(幾何庫(kù))。

　　AcRx庫(kù)提供了系統(tǒng)層次的類(lèi)，用于動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的初始化以提供ARX程序同AutoCAD的接口，同時(shí)也提供了一組C++宏用于創(chuàng)建新的ARX類(lèi)；AcEd庫(kù)提供了一組類(lèi)用于定義和注冊(cè)新的AutoCAD命令，這些命令和AutoCAD內(nèi)部命令作用方式相同；AcDb庫(kù)提供了一組類(lèi)用于存取AutoCAD圖形數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)，該數(shù)據(jù)庫(kù)保存著組成AutoCAD圖形的所有圖形對(duì)象即實(shí)體，以及非圖形對(duì)象(如圖層、線型、文本樣式等)的所有信息，應(yīng)用程序可以使用AcDb庫(kù)查詢和操作已由AutoCAD定義的實(shí)體及對(duì)象的實(shí)例，也可以建立新的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象的實(shí)例；AcGi庫(kù)提供了繪制AutoCAD實(shí)體的圖形界面；AcGe庫(kù)提供了許多實(shí)用類(lèi)(如矢量、點(diǎn)、矩陣等)，用于執(zhí)行二維和三維幾何操作，還提供了相關(guān)的幾何實(shí)體類(lèi)，如點(diǎn)、曲線和面。而在數(shù)控加工中，編制零件的加工程序也就是需要這一些圖形的數(shù)據(jù)信息，因此，只要在AutoCAD中繪制零件圖后，利用ARX技術(shù)獲得相關(guān)的實(shí)體數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行適當(dāng)處理，就可以得到零件的數(shù)控加工程序，從而實(shí)現(xiàn)加工程序的自動(dòng)編制和加工過(guò)程的在線檢測(cè)；相反，也可將數(shù)控加工程序“翻譯”成實(shí)體信息后在AutoCAD中繪制零件圖，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工代碼的驗(yàn)證和加工過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真。

　　1.2 ARX與MFC的結(jié)合

　　MFC是Windows環(huán)境下編程的一個(gè)應(yīng)用程序框架，是C++類(lèi)庫(kù)的擴(kuò)展。它提供了大量的預(yù)寫(xiě)類(lèi)和支持碼，可以處理多種標(biāo)準(zhǔn)的Windows編程任務(wù)；也可以在程序中加人復(fù)雜的特性，如工具條、分窗視圖和OLE2支持等。因此，使用MFC可以簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)庫(kù)編程，縮短應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的時(shí)間，并可充分利用Windows資源和MFC類(lèi)庫(kù)以及可視化編程環(huán)境，實(shí)現(xiàn)程序界面的可視化設(shè)計(jì)。

　　ARX開(kāi)發(fā)環(huán)境提供了與MFC相關(guān)的用戶界面類(lèi)AdUi和AcUi。AdUi是一個(gè)MFC的擴(kuò)展動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，這些MFC的擴(kuò)展類(lèi)庫(kù)被用來(lái)處理用戶界面操作，經(jīng)過(guò)擴(kuò)展可以使用AutoCAD和其他Autodesk公司的產(chǎn)品，并且包含了核心的功能性函數(shù)。AcUi則是在AdUi框架基礎(chǔ)上建立的，并且可以提供AutoCAD特定的特征和行為。恰當(dāng)?shù)睦眠@兩個(gè)類(lèi)可以使開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序與AutoCAD的Windows風(fēng)格用戶界面很好地融合在一起，同時(shí)用Visual C++還可設(shè)計(jì)出更加復(fù)雜的對(duì)話框。

　　ARx與MFC混合編程的方法，一方面能利用MFc強(qiáng)大的消息處理和圖形界面功能，使得設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、方便、可視化的Windows風(fēng)格的操作界面成為可能；另一方面能利用ARX技術(shù)建立的外部命令與AutoCAD本身固有的內(nèi)部命令并無(wú)差別，并可直接訪問(wèn)AutoCAD圖形數(shù)據(jù)庫(kù)的功能，使基于圖形的數(shù)控加工NC代碼程序的自動(dòng)生成以及加工過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真與在線檢測(cè)等功能的實(shí)現(xiàn)成為可能，從而使ARX技術(shù)在數(shù)控加工中得到很多應(yīng)用。

2 在數(shù)控加工中的應(yīng)用

　　將ARX技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控加工的基本思路是：首先利用ARX技術(shù)在AutoCAD中建立一個(gè)外部命令組“數(shù)控加工(NCMP)”，并建立該命令組中的若干命令，分別對(duì)應(yīng)于NC代碼查詢、加工工藝干預(yù)、NC代碼自動(dòng)編程、NC加工代碼驗(yàn)證以及加工過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真與在線檢測(cè)等功能；然后再結(jié)合MFC技術(shù)建立可視化的用戶界面，通過(guò)調(diào)用界面并以人機(jī)交互方式來(lái)完成相關(guān)功能。

　　2.1 NC代碼查詢

　　構(gòu)成數(shù)控加工程序的NC代碼主要是用來(lái)規(guī)定機(jī)床坐標(biāo)系、刀具與工件的運(yùn)動(dòng)軌跡、刀具補(bǔ)償、加工進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、刀具號(hào)等。因此多而繁雜，雖然國(guó)際上使用ISO標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)于不同廠家生產(chǎn)的不同類(lèi)型的數(shù)控機(jī)床其N(xiāo)C代碼有所不同。因此，在NC代碼查詢功能下，應(yīng)該可以選擇ISO國(guó)際通用的標(biāo)準(zhǔn)代碼和不同廠家所規(guī)定的不同NC代碼，從而避免對(duì)復(fù)雜的數(shù)控加工代碼的記憶。

　　這個(gè)功能是利用ARX技術(shù)，并結(jié)合Help?Work．shop和Microsoft?Word建立、制作標(biāo)準(zhǔn)的Windows風(fēng)格的聯(lián)機(jī)幫助文件，能進(jìn)行目錄、索引、關(guān)鍵字查詢。

　　2.2 加工工藝干預(yù)

　　數(shù)控機(jī)床是一種高效率的自動(dòng)化設(shè)備，要充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，加工出高精度的零件。編制合理、準(zhǔn)確的加工程序，必須正確地確定加工方案，進(jìn)行合理的加工工藝干預(yù)。在數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中，由于加工對(duì)象復(fù)雜多樣，特別是輪廓曲線的形狀及位置千變?nèi)f化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影響，在對(duì)具體零件制定加工方案時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行具體分析和區(qū)別對(duì)待，靈活處理，從而制定加工方案合理，達(dá)到質(zhì)量?jī)?yōu)、效率高和成本低的目的。

　　利用ARX技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)直接在AutoCAD環(huán)境下對(duì)零件的加工進(jìn)行上述若干加工工藝的干預(yù)。該功能首先在用戶界面上給出了幾種典型類(lèi)零件的合理加工工藝供用戶選擇，如軸類(lèi)零件、法蘭和盤(pán)類(lèi)件、型腔模具零件、板類(lèi)零件、箱體零件等等；然后通過(guò)用鼠標(biāo)選擇實(shí)體并以人機(jī)交互方式來(lái)實(shí)現(xiàn)加工工藝的干預(yù)。

　　2.3 NC代碼自動(dòng)編程

　　數(shù)控加工主要以點(diǎn)、線為驅(qū)動(dòng)對(duì)象，如孔、輪廓、平面區(qū)域等，這種加工要求操作人員的水平較高，交互復(fù)雜。隨著CAD技術(shù)的發(fā)展，從二維到三維、從曲面到實(shí)體造型，也出現(xiàn)了基于實(shí)體的數(shù)控加工。AutoCAD提供了一種DXF格式的ASCII代碼文本文件，它包含有AutoCAD圖形的所有數(shù)據(jù)信息，如實(shí)體幾何拓?fù)湫畔?、形位公差、表面粗造度等。?duì)于圖形中的任何一個(gè)圖形實(shí)體，其數(shù)據(jù)信息都是按一定格式存放在DXF文件中，不同的實(shí)體在DXF文件中記錄的要素不同。

　　利用ARX技術(shù)可實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮膶?shí)體加工方式，只需輸人并選擇加工工藝，即可自動(dòng)完成編程操作，從而實(shí)現(xiàn)新一代的智能化CAD／CAM系統(tǒng)。首先從零件圖的DXF文件(圖形交換文件)中提取所需的圖形數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)加工工藝的要求對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)處理，最后按照一定的數(shù)控加工程序的格式轉(zhuǎn)換成加工指令代碼即可完成NC代碼的自動(dòng)編程。編程的復(fù)雜程度與零件的復(fù)雜程度無(wú)關(guān)，只與加工工藝有關(guān)，可以充分發(fā)揮NC設(shè)備操作人員的優(yōu)勢(shì)，縮短加工時(shí)間間隔。除考慮加工工藝的要求外，程序設(shè)計(jì)時(shí)還有一個(gè)需要解決的非常重要的問(wèn)題——坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換。NC代碼和機(jī)床的加工坐標(biāo)系有著密切的關(guān)系，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的三軸數(shù)控機(jī)床，它的加工坐標(biāo)系與CAD系統(tǒng)的坐標(biāo)系一致，皆為三垂直直角坐標(biāo)系。對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)三軸機(jī)床，其坐標(biāo)系與CAD系統(tǒng)的坐標(biāo)系是不同的，但也存在確定的固定的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換關(guān)系。

　　2.4 NC代碼的驗(yàn)證與加工過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真

　　NC代碼作為數(shù)控加工的信息載體，其正確與否直接影響零件加工質(zhì)量。目前實(shí)際生產(chǎn)使用的NC代碼，在投人加工之前通常采用機(jī)床空運(yùn)行和木模、蠟?zāi)５脑嚽?，完成NC程序的檢查。這種方法加工準(zhǔn)備周期長(zhǎng)，生產(chǎn)成本增加，難以實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的高效生產(chǎn)。

　　NC代碼的驗(yàn)證是利用ARX技術(shù)從NC代碼文件中獲取有關(guān)數(shù)據(jù)(如坐標(biāo)值、G代碼)，在進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換和其它適當(dāng)處理后，通過(guò)調(diào)用AutoCAD的相關(guān)操作命令在屏幕上將NC代碼還原為待加工的零件圖，從而實(shí)現(xiàn)NC代碼準(zhǔn)確度的直觀、快捷地檢驗(yàn)。NC代碼的驗(yàn)證對(duì)優(yōu)化NC代碼和減少實(shí)際加工中產(chǎn)生的錯(cuò)誤有非常重要的作用。

　　利用ARX技術(shù)還可實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真，能更直觀、更準(zhǔn)確地判斷NC代碼的正確性及其準(zhǔn)確性。該功能允許把已編好的NC代碼程序通過(guò)文本編輯送到AutoCAD，再采用時(shí)間分割插補(bǔ)算法對(duì)其加工過(guò)程進(jìn)行模擬演示，通過(guò)計(jì)算機(jī)屏幕便可清晰地看到所編輯的加工程序運(yùn)行的模擬過(guò)程，并可方便地反復(fù)修改加工程序，直到被加工的“工件”符合要求為止。

　　2.5 NC加工的在線檢測(cè)

　　在線檢測(cè)是一種計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的檢測(cè)技術(shù)，其檢測(cè)過(guò)程由數(shù)控程序來(lái)控制，檢測(cè)精度高，輔助時(shí)間短，提高了數(shù)控加工的自動(dòng)化程度和加工質(zhì)量，具有手工檢測(cè)和離線檢測(cè)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。在線檢測(cè)的關(guān)鍵是檢測(cè)程序的編制，目前主要有人工調(diào)用檢測(cè)命令和人機(jī)對(duì)話方式自動(dòng)生成檢測(cè)程序這兩種方式。

　　利用ARX技術(shù)可以建立基于AutoCAD的檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)NC加工的在線檢測(cè)。首先在AutoCAD上建立零件的CAD模型；然后用鼠標(biāo)選擇檢測(cè)對(duì)象，并輸入檢測(cè)執(zhí)行命令進(jìn)入檢測(cè)程序，通過(guò)人機(jī)交互方式確定檢測(cè)要求后，自動(dòng)生成文本形式的檢測(cè)程序，從而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)程序的可視化編制；最后將編制好的檢測(cè)程序通過(guò)計(jì)算機(jī)傳輸?shù)綌?shù)控系統(tǒng)，便可驅(qū)動(dòng)并控制其檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)。

3 結(jié)束語(yǔ)

　　ARX技術(shù)是自AutoCAD R13版開(kāi)始特有的面向?qū)ο驝++開(kāi)發(fā)環(huán)境、功能強(qiáng)大、運(yùn)算效率高；與MFC結(jié)合后，可以使基于ARX技術(shù)的應(yīng)用程序具有良好的、Win—dows風(fēng)格的用戶界面。利用ARX技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的CAD／CAM／CIMS一體化工程，從而縮短生產(chǎn)周期、提高加工精度、提高加工零件的復(fù)雜度。

　　另外，在建立若于計(jì)算機(jī)局域聯(lián)網(wǎng)后還可實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的分工合作，熟悉AutoCAD的人員可負(fù)責(zé)零件圖的設(shè)計(jì)，熟悉零件加工工藝的人員可負(fù)責(zé)加工工藝干預(yù)、確定加工線路，熟悉數(shù)控技術(shù)的人員可負(fù)責(zé)驗(yàn)證自動(dòng)生成的NC加工代碼、進(jìn)行加工的動(dòng)態(tài)仿真，并進(jìn)行數(shù)控加工的相關(guān)操作。