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)分析對數(shù)控自動編程系統(tǒng)的自動編程思想進(jìn)行了闡述，對系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行了整體設(shè)計分析。通過對被加工對象和實際加工生產(chǎn)條件的分析，明確了系統(tǒng)功能和體系結(jié)構(gòu)，并對各組成模塊的功能、基本原理進(jìn)行了說明。

數(shù)控銑床；圖形參數(shù)化；編程系統(tǒng)

1 系統(tǒng)設(shè)計基本原則

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)計應(yīng)遵循以下四個基本原則：

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

（2）實用性。數(shù)控銑床自動編程技術(shù)是一項針對性和實用性非常強(qiáng)的技術(shù)，并且在中小企業(yè)和高等院校實施這項技術(shù)必須以實用性為前提，否則造成大量的資金浪費，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，并且對要達(dá)到的目標(biāo)做出充分估計。本系統(tǒng)采用國際通用代碼體系進(jìn)行程序編制，設(shè)定工藝參數(shù)庫能滿足數(shù)控銑削典型零件加工質(zhì)量要求，具有較好的實用性。

（3）系統(tǒng)性。系統(tǒng)性主要是指在系統(tǒng)設(shè)計時要考慮到使用環(huán)境和使用者的具體要求，從而針對實施過程明確系統(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，同時同類零件的加工時間又逐步縮小，在系統(tǒng)設(shè)計過程中要充分考慮到系統(tǒng)圖形數(shù)據(jù)庫和工藝數(shù)據(jù)庫的更新能力，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)化自動編程系統(tǒng)設(shè)計思想

交互式圖形自動編程系統(tǒng)采用圖形輸入方式，通過人機(jī)對話的形式在控制屏幕上對可視化的菜單進(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算機(jī)上，通過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，完成相應(yīng)的加工工藝參數(shù)輸入，再通過后置處理自動生成刀具路徑文件，并通過仿真加工動態(tài)顯示刀具運動的加工軌跡，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PC與機(jī)床通訊接口將準(zhǔn)確無誤的的數(shù)控加工程序送給數(shù)控機(jī)床完成加工具體過程如以下幾點。

（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。讀零件圖了解零件材料、數(shù)量，刀具選擇及編號，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）生成刀具運動軌跡。計算機(jī)自動計算被加工曲面，補(bǔ)償曲面和刀具運動軌跡，自動生成刀具運動文件，儲存起來，供隨時調(diào)用。

（4）自動生成數(shù)控程序。自動生成數(shù)控程序是經(jīng)由機(jī)床參數(shù)設(shè)置，由自動編程系統(tǒng)的后置處理程序模塊來完成的。如果計算機(jī)和數(shù)控系統(tǒng)都具有通訊接口，給自動編程系統(tǒng)建立通訊模塊即可完成計算機(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)化自動編程系統(tǒng)可以通過操作界面輸入零件加工基本參數(shù)經(jīng)過編譯處理，自動生成零件加工機(jī)床CNC系統(tǒng)能過識別的數(shù)控加工程序，以簡化或代替普通數(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、工藝庫、專家?guī)臁⒊绦驇斓?，其中工藝?shù)據(jù)庫收集了大量的切削加工工藝數(shù)據(jù)，加工運算庫歸納了零件加工中不同操作和調(diào)整所需的各種運算公式。

自動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)庫提供的系列參數(shù)，即時完成工藝文件，由后置處理模塊生成NC程序，經(jīng)動態(tài)仿真模塊驗證無誤后輸入數(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，用戶可以通過提供的按鈕結(jié)合對話框來與系統(tǒng)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，包括調(diào)用數(shù)據(jù)和發(fā)送請求。

（2）文件交互。文件交互的核心功能就是處理使用者通過用戶界面提出的各種請求，并及時調(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)果通過可視化的用戶界面反饋給使用者，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)的各項功能。

（3）數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理即調(diào)用數(shù)據(jù)庫中存儲的相關(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.圖形自動編程系統(tǒng)的設(shè)計［N］.成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校學(xué)報,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，研究方向為機(jī)械設(shè)計制造及其自動化

2015-08-10