數(shù)控銑床圖形參數(shù)化編程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

葛占福

（武威職業(yè)學(xué)院，甘肅 武威 733000）

數(shù)控銑床圖形參數(shù)化編程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

Structural analysis of graphics parameterized programming system of CNC milling machine

葛占福

（武威職業(yè)學(xué)院，甘肅 武威 733000）

數(shù)控銑床圖形參數(shù)化編程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析對(duì)數(shù)控自動(dòng)編程系統(tǒng)的自動(dòng)編程思想進(jìn)行了闡述，對(duì)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)分析。通過(guò)對(duì)被加工對(duì)象和實(shí)際加工生產(chǎn)條件的分析，明確了系統(tǒng)功能和體系結(jié)構(gòu)，并對(duì)各組成模塊的功能、基本原理進(jìn)行了說(shuō)明。

數(shù)控銑床；圖形參數(shù)化；編程系統(tǒng)

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本原則

為了充分提高數(shù)控銑床加工編程效率，降低程序錯(cuò)誤率，提高加工質(zhì)量，根據(jù)目前所具有的條件和使用范圍，系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下四個(gè)基本原則：

（1）適應(yīng)性。近年來(lái)自動(dòng)編程軟件集成度越來(lái)越高，功能越來(lái)越強(qiáng)大和智能，但盲目追求自動(dòng)編程軟件的智能化和功能的全面化對(duì)于中小型企業(yè)和高等院校的機(jī)械加工中心來(lái)講是不現(xiàn)實(shí)的，在充分分析使用對(duì)象的基礎(chǔ)上一定要對(duì)系統(tǒng)的功能進(jìn)行有針對(duì)性地取舍，適應(yīng)使用環(huán)境和使用者的要求。

（2）實(shí)用性。數(shù)控銑床自動(dòng)編程技術(shù)是一項(xiàng)針對(duì)性和實(shí)用性非常強(qiáng)的技術(shù)，并且在中小企業(yè)和高等院校實(shí)施這項(xiàng)技術(shù)必須以實(shí)用性為前提，否則造成大量的資金浪費(fèi)，不但不能提高加工效率，反而降低經(jīng)濟(jì)效益。因此，要首先明確哪些或者哪一類零件能夠應(yīng)用此類方法編程，并且對(duì)要達(dá)到的目標(biāo)做出充分估計(jì)。本系統(tǒng)采用國(guó)際通用代碼體系進(jìn)行程序編制，設(shè)定工藝參數(shù)庫(kù)能滿足數(shù)控銑削典型零件加工質(zhì)量要求，具有較好的實(shí)用性。

（3）系統(tǒng)性。系統(tǒng)性主要是指在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到使用環(huán)境和使用者的具體要求，從而針對(duì)實(shí)施過(guò)程明確系統(tǒng)工作流程，保證系統(tǒng)編程功能的完整性和準(zhǔn)確性，并能滿足系統(tǒng)使用軟硬件條件的要求。

（4）擴(kuò)展性。擴(kuò)展性主要體現(xiàn)在對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行修改和更新、擴(kuò)充。目前數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展使得數(shù)控加工工藝也在不斷進(jìn)步，加工精度不斷提高，同時(shí)同類零件的加工時(shí)間又逐步縮小，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中要充分考慮到系統(tǒng)圖形數(shù)據(jù)庫(kù)和工藝數(shù)據(jù)庫(kù)的更新能力，在充分利用當(dāng)前設(shè)備的前提下不斷擴(kuò)展系統(tǒng)功能。

本系統(tǒng)采用面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)，為操作人員提供了可以修改數(shù)據(jù)和參數(shù)的預(yù)留通道，具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性。

2 圖形參數(shù)化自動(dòng)編程系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想

交互式圖形自動(dòng)編程系統(tǒng)采用圖形輸入方式，通過(guò)人機(jī)對(duì)話的形式在控制屏幕上對(duì)可視化的菜單進(jìn)行選擇操作，利用工程中普遍使用的CAD系統(tǒng)軟件提供的圖形生成和編輯功能，將零件圖樣繪制到計(jì)算機(jī)上，通過(guò)提取圖形輪廓信息形成DXF文件，完成特征信息獲取。根據(jù)零件加工要求進(jìn)行前置處理和數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)，完成相應(yīng)的加工工藝參數(shù)輸入，再通過(guò)后置處理自動(dòng)生成刀具路徑文件，并通過(guò)仿真加工動(dòng)態(tài)顯示刀具運(yùn)動(dòng)的加工軌跡，最終生成適合指定數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控加工程序，最后通過(guò)PC與機(jī)床通訊接口將準(zhǔn)確無(wú)誤的的數(shù)控加工程序送給數(shù)控機(jī)床完成加工具體過(guò)程如以下幾點(diǎn)。

（1）根據(jù)零件圖樣，提取零件圖形輪廓信息。根據(jù)CAD完成的零件圖樣生成DXF特征信息文件。

（2）根據(jù)零件加工要求，進(jìn)行前置處理和加工工藝設(shè)計(jì)。讀零件圖了解零件材料、數(shù)量，刀具選擇及編號(hào)，主軸轉(zhuǎn)速設(shè)定，進(jìn)給速度設(shè)定。根據(jù)零件確定加工工藝。

（3）生成刀具運(yùn)動(dòng)軌跡。計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算被加工曲面，補(bǔ)償曲面和刀具運(yùn)動(dòng)軌跡，自動(dòng)生成刀具運(yùn)動(dòng)文件，儲(chǔ)存起來(lái)，供隨時(shí)調(diào)用。

（4）自動(dòng)生成數(shù)控程序。自動(dòng)生成數(shù)控程序是經(jīng)由機(jī)床參數(shù)設(shè)置，由自動(dòng)編程系統(tǒng)的后置處理程序模塊來(lái)完成的。如果計(jì)算機(jī)和數(shù)控系統(tǒng)都具有通訊接口，給自動(dòng)編程系統(tǒng)建立通訊模塊即可完成計(jì)算機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)的直接通訊，把數(shù)控程序直接輸送給數(shù)控系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件加工。

操作者借助數(shù)控銑床圖形參數(shù)化自動(dòng)編程系統(tǒng)可以通過(guò)操作界面輸入零件加工基本參數(shù)經(jīng)過(guò)編譯處理，自動(dòng)生成零件加工機(jī)床CNC系統(tǒng)能過(guò)識(shí)別的數(shù)控加工程序，以簡(jiǎn)化或代替普通數(shù)控編程中人工輸入的各類復(fù)雜的操作。數(shù)控銑床圖形參數(shù)化自動(dòng)編程系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分構(gòu)成，他們包括操作輸入界面、功能模塊、執(zhí)行部分等，其中功能模塊有輸入特征庫(kù)、工藝庫(kù)、專家?guī)臁⒊绦驇?kù)等，其中工藝數(shù)據(jù)庫(kù)收集了大量的切削加工工藝數(shù)據(jù)，加工運(yùn)算庫(kù)歸納了零件加工中不同操作和調(diào)整所需的各種運(yùn)算公式。

自動(dòng)編程的工作流程為生成DXF文件，然后參數(shù)設(shè)置即選擇零件類型、輸入設(shè)計(jì)參數(shù)（刀具參數(shù)、工藝參數(shù)和安裝參數(shù)），根據(jù)工藝數(shù)據(jù)庫(kù)提供的系列參數(shù)，即時(shí)完成工藝文件，由后置處理模塊生成NC程序，經(jīng)動(dòng)態(tài)仿真模塊驗(yàn)證無(wú)誤后輸入數(shù)控機(jī)床。

3 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

根據(jù)系統(tǒng)作為基于PC平臺(tái)上Windows操作系統(tǒng)中的應(yīng)用軟件的基本特性，一般采用C/S三層結(jié)構(gòu)，即用戶界面、文件交互和數(shù)據(jù)處理三個(gè)層次。

（1）用戶界面。用戶界面為可視化窗口界面，用戶可以通過(guò)提供的按鈕結(jié)合對(duì)話框來(lái)與系統(tǒng)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，包括調(diào)用數(shù)據(jù)和發(fā)送請(qǐng)求。

（2）文件交互。文件交互的核心功能就是處理使用者通過(guò)用戶界面提出的各種請(qǐng)求，并及時(shí)調(diào)用數(shù)據(jù)處理層的查詢功能完成用戶指令以及其他相應(yīng)的數(shù)據(jù)操作，并將結(jié)果通過(guò)可視化的用戶界面反饋給使用者，從而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。

（3）數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理即調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的相關(guān)數(shù)據(jù)，或完成用戶的各種數(shù)據(jù)編輯、修改操作，并返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

［1］ 葉佩青,王立平,張輝.CAD/CAM/CNC集成系統(tǒng)的研究［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005：42

［2］ 郭成操,江書勇.圖形自動(dòng)編程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［N］.成都電子機(jī)械高等專科學(xué)校學(xué)報(bào),2004～2.

［3］ 張林煊，童秉樞. 二維零件圖參數(shù)化的積木式拼接方法及其應(yīng)用［J］. 機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，1997，16（5）：892～897.

TG54

1009-797X （2015） 16-0113-02

A

10.13520/j.cnki.rpte.2015.18.044

葛占福（1980-），男，畢業(yè)于武威職業(yè)學(xué)院碩士學(xué)歷，職稱：工程師，研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化

2015-08-10