0 前言

　　數(shù)控加工是CIMS的一個重要組成部分，如何使數(shù)控加工更精確、更高效成為目前特別關注的問題，而進行高效、高精度加工的關鍵在于合理、準確、快捷地編制數(shù)控加工程序和實時、精確地對加工對象的檢測。

　　本文采用ARX(AmoCAD Runtime eXtension)技術，結合MFC(Microsoft Foundation Class)技術，并使用當今最流行的可視化編程語言Visual C++，在Auto—CAD平臺上實現(xiàn)了數(shù)控加工的多項前期工作，如NC代碼查詢、加工工藝干預、NC代碼的自動編程、NC代碼的驗證以及加工過程的動態(tài)仿真與在線檢測，從而使數(shù)控加工更精確、更高效，同時也為實現(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AutoCAD進行二次開發(fā)的、采用并支持面向對象技術開發(fā)的智能化設計系統(tǒng)及Windows平臺的集成技術。其應用程序在運行期間能實時擴展AutoCAD，并以動態(tài)鏈接庫(DLL)的形式與Auto—CAD共享地址空間，采用Windows的消息傳遞機制直接與AutoCAD系統(tǒng)進行通信，可直接調用AutoCAD的核心函數(shù)，并能直接訪問和利用AutoCAD的核心數(shù)據(jù)庫結構、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，實時擴展原有類的函數(shù)。

　　1.1 ARX的動態(tài)鏈接庫

　　ARX開發(fā)工具包開發(fā)工具中主要包括五個庫：Ac一風(實時擴展)，AcEd(編輯器)，AeDb(數(shù)據(jù)庫)，AcGi(圖形接口)和AcGe(幾何庫)。

　　AcRx庫提供了系統(tǒng)層次的類，用于動態(tài)鏈接庫的初始化以提供ARX程序同AutoCAD的接口，同時也提供了一組C++宏用于創(chuàng)建新的ARX類；AcEd庫提供了一組類用于定義和注冊新的AutoCAD命令，這些命令和AutoCAD內部命令作用方式相同；AcDb庫提供了一組類用于存取AutoCAD圖形數(shù)據(jù)庫的結構，該數(shù)據(jù)庫保存著組成AutoCAD圖形的所有圖形對象即實體，以及非圖形對象(如圖層、線型、文本樣式等)的所有信息，應用程序可以使用AcDb庫查詢和操作已由AutoCAD定義的實體及對象的實例，也可以建立新的數(shù)據(jù)庫對象的實例；AcGi庫提供了繪制AutoCAD實體的圖形界面；AcGe庫提供了許多實用類(如矢量、點、矩陣等)，用于執(zhí)行二維和三維幾何操作，還提供了相關的幾何實體類，如點、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技術獲得相關的實體數(shù)據(jù)信息，并進行適當處理，就可以得到零件的數(shù)控加工程序，從而實現(xiàn)加工程序的自動編制和加工過程的在線檢測；相反，也可將數(shù)控加工程序“翻譯”成實體信息后在AutoCAD中繪制零件圖，從而實現(xiàn)數(shù)控加工代碼的驗證和加工過程的動態(tài)仿真。

　　1.2 ARX與MFC的結合

　　MFC是Windows環(huán)境下編程的一個應用程序框架，是C++類庫的擴展。它提供了大量的預寫類和支持碼，可以處理多種標準的Windows編程任務；也可以在程序中加人復雜的特性，如工具條、分窗視圖和OLE2支持等。因此，使用MFC可以簡化數(shù)據(jù)庫編程，縮短應用程序開發(fā)的時間，并可充分利用Windows資源和MFC類庫以及可視化編程環(huán)境，實現(xiàn)程序界面的可視化設計。

　　ARX開發(fā)環(huán)境提供了與MFC相關的用戶界面類AdUi和AcUi。AdUi是一個MFC的擴展動態(tài)鏈接庫，這些MFC的擴展類庫被用來處理用戶界面操作，經(jīng)過擴展可以使用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框架基礎上建立的，并且可以提供AutoCAD特定的特征和行為。恰當?shù)睦眠@兩個類可以使開發(fā)的應用程序與AutoCAD的Windows風格用戶界面很好地融合在一起，同時用Visual C++還可設計出更加復雜的對話框。

　　ARx與MFC混合編程的方法，一方面能利用MFc強大的消息處理和圖形界面功能，使得設計簡單、方便、可視化的Windows風格的操作界面成為可能；另一方面能利用ARX技術建立的外部命令與AutoCAD本身固有的內部命令并無差別，并可直接訪問AutoCAD圖形數(shù)據(jù)庫的功能，使基于圖形的數(shù)控加工NC代碼程序的自動生成以及加工過程的動態(tài)仿真與在線檢測等功能的實現(xiàn)成為可能，從而使ARX技術在數(shù)控加工中得到很多應用。

2 在數(shù)控加工中的應用

　　將ARX技術應用于數(shù)控加工的基本思路是：首先利用ARX技術在AutoCAD中建立一個外部命令組“數(shù)控加工(NCMP)”，并建立該命令組中的若干命令，分別對應于NC代碼查詢、加工工藝干預、NC代碼自動編程、NC加工代碼驗證以及加工過程的動態(tài)仿真與在線檢測等功能；然后再結合MFC技術建立可視化的用戶界面，通過調用界面并以人機交互方式來完成相關功能。

　　2.1 NC代碼查詢

　　構成數(shù)控加工程序的NC代碼主要是用來規(guī)定機床坐標系、刀具與工件的運動軌跡、刀具補償、加工進給速度、主軸轉速、刀具號等。因此多而繁雜，雖然國際上使用ISO標準，但對于不同廠家生產(chǎn)的不同類型的數(shù)控機床其NC代碼有所不同。因此，在NC代碼查詢功能下，應該可以選擇ISO國際通用的標準代碼和不同廠家所規(guī)定的不同NC代碼，從而避免對復雜的數(shù)控加工代碼的記憶。

　　這個功能是利用ARX技術，并結合Help?Work．shop和Microsoft?Word建立、制作標準的Windows風格的聯(lián)機幫助文件，能進行目錄、索引、關鍵字查詢。

　　2.2 加工工藝干預

　　數(shù)控機床是一種高效率的自動化設備，要充分發(fā)揮數(shù)控機床的特點，加工出高精度的零件。編制合理、準確的加工程序，必須正確地確定加工方案，進行合理的加工工藝干預。在數(shù)控機床加工過程中，由于加工對象復雜多樣，特別是輪廓曲線的形狀及位置千變萬化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影響，在對具體零件制定加工方案時，應該進行具體分析和區(qū)別對待，靈活處理，從而制定加工方案合理，達到質量優(yōu)、效率高和成本低的目的。

　　利用ARX技術和計算機圖形學技術，可實現(xiàn)直接在AutoCAD環(huán)境下對零件的加工進行上述若干加工工藝的干預。該功能首先在用戶界面上給出了幾種典型類零件的合理加工工藝供用戶選擇，如軸類零件、法蘭和盤類件、型腔模具零件、板類零件、箱體零件等等；然后通過用鼠標選擇實體并以人機交互方式來實現(xiàn)加工工藝的干預。

　　2.3 NC代碼自動編程

　　數(shù)控加工主要以點、線為驅動對象，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，交互復雜。隨著CAD技術的發(fā)展，從二維到三維、從曲面到實體造型，也出現(xiàn)了基于實體的數(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，如實體幾何拓撲信息、形位公差、表面粗造度等。對于圖形中的任何一個圖形實體，其數(shù)據(jù)信息都是按一定格式存放在DXF文件中，不同的實體在DXF文件中記錄的要素不同。

　　利用ARX技術可實現(xiàn)面向對象的實體加工方式，只需輸人并選擇加工工藝，即可自動完成編程操作，從而實現(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)加工工藝的要求對這些數(shù)據(jù)進行適當處理，最后按照一定的數(shù)控加工程序的格式轉換成加工指令代碼即可完成NC代碼的自動編程。編程的復雜程度與零件的復雜程度無關，只與加工工藝有關，可以充分發(fā)揮NC設備操作人員的優(yōu)勢，縮短加工時間間隔。除考慮加工工藝的要求外，程序設計時還有一個需要解決的非常重要的問題——坐標系轉換。NC代碼和機床的加工坐標系有著密切的關系，對于標準的三軸數(shù)控機床，它的加工坐標系與CAD系統(tǒng)的坐標系一致，皆為三垂直直角坐標系。對于非標準三軸機床，其坐標系與CAD系統(tǒng)的坐標系是不同的，但也存在確定的固定的對應轉換關系。

　　2.4 NC代碼的驗證與加工過程的動態(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量。目前實際生產(chǎn)使用的NC代碼，在投人加工之前通常采用機床空運行和木模、蠟模的試切，完成NC程序的檢查。這種方法加工準備周期長，生產(chǎn)成本增加，難以實現(xiàn)數(shù)控機床的高效生產(chǎn)。

　　NC代碼的驗證是利用ARX技術從NC代碼文件中獲取有關數(shù)據(jù)(如坐標值、G代碼)，在進行坐標系轉換和其它適當處理后，通過調用AutoCAD的相關操作命令在屏幕上將NC代碼還原為待加工的零件圖，從而實現(xiàn)NC代碼準確度的直觀、快捷地檢驗。NC代碼的驗證對優(yōu)化NC代碼和減少實際加工中產(chǎn)生的錯誤有非常重要的作用。

　　利用ARX技術還可實現(xiàn)加工過程的動態(tài)仿真，能更直觀、更準確地判斷NC代碼的正確性及其準確性。該功能允許把已編好的NC代碼程序通過文本編輯送到AutoCAD，再采用時間分割插補算法對其加工過程進行模擬演示，通過計算機屏幕便可清晰地看到所編輯的加工程序運行的模擬過程，并可方便地反復修改加工程序，直到被加工的“工件”符合要求為止。

　　2.5 NC加工的在線檢測

　　在線檢測是一種計算機自動控制的檢測技術，其檢測過程由數(shù)控程序來控制，檢測精度高，輔助時間短，提高了數(shù)控加工的自動化程度和加工質量，具有手工檢測和離線檢測無法比擬的優(yōu)勢。在線檢測的關鍵是檢測程序的編制，目前主要有人工調用檢測命令和人機對話方式自動生成檢測程序這兩種方式。

　　利用ARX技術可以建立基于AutoCAD的檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)NC加工的在線檢測。首先在AutoCAD上建立零件的CAD模型；然后用鼠標選擇檢測對象，并輸入檢測執(zhí)行命令進入檢測程序，通過人機交互方式確定檢測要求后，自動生成文本形式的檢測程序，從而實現(xiàn)檢測程序的可視化編制；最后將編制好的檢測程序通過計算機傳輸?shù)綌?shù)控系統(tǒng)，便可驅動并控制其檢測系統(tǒng)進行檢測。

3 結束語

　　ARX技術是自AutoCAD R13版開始特有的面向對象C++開發(fā)環(huán)境、功能強大、運算效率高；與MFC結合后，可以使基于ARX技術的應用程序具有良好的、Win—dows風格的用戶界面。利用ARX技術可以實現(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、提高加工零件的復雜度。

　　另外，在建立若于計算機局域聯(lián)網(wǎng)后還可實現(xiàn)數(shù)控加工的分工合作，熟悉AutoCAD的人員可負責零件圖的設計，熟悉零件加工工藝的人員可負責加工工藝干預、確定加工線路，熟悉數(shù)控技術的人員可負責驗證自動生成的NC加工代碼、進行加工的動態(tài)仿真，并進行數(shù)控加工的相關操作。