加工中心刀具组件的三维虚拟配刀技术研究与开发
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第 ２ ０卷 第 ６期
２０ ０７年 １ 月 １
Ｄｅ ｅｏ ｍ ｎ ｖ ｌｐ ｅ ｔ＆ Ｉ ｎ ｖ ｔｏ ｆ ａ ｈｎ ｒ ＆ Ｅ ｅ ｔｉａ ｒ ｄ ｃｓ ｎ ｏ ａｉｎ ｏ ｃ ｉ ｅｙ Ｍ ｌｃ ｃｌ ｏ ｕ ｔ ｒ Ｐ
机 电 产 品 开 发 刨 新
０ 引 言
刀 具 系 统 是 机 械 加 工 过 程 中 的 重 要 组 成 环 节 ，对 加
来 了一 定 的 困难 。 因此 ，为 了更 进一 步 完 善该 加 工 中心
机 床 刀具 信 息 管 理 系 统 ，作 者 拟 在 原有 的工 作 基 础 上 ，
新增 三 维零 件 的绘 制 、加 工 中心 刀具 说 明 卡 的三维 配 刀 过 程 虚 拟 实 现 等 两 个 模 块 。在 Ｓ ｌ ｗ ｒ ｏｉ ｏｋ上 进 行 三 维 配 ｄ 刀 的实施 ，为进一 步 的工 作积 累一 定 的经 验和 技术 。
过 程 是 以 Ａ ｔＣ ｕｏ ＡＤ 为 开 发 环 境 ． 以 Ｖ ＋ ６０ 为 开 发 工 Ｃ ＋．
机床 之 间流动 和交 换 ，必须 利 用计 算 机技 术来 建 立 加工 中心 机床 的刀 具信 息管 理 系统 ［，实 现 刀具 数据 库 的管 １ １
理 、查 询 、刀 具 拼装 、工 艺文 件输 出等 功能 ，以缩 短刀
且 大量 的刀具 频繁 地在 刀 具库 与 机床 之 间 、以及 机 床 与
Ｓｌ ｗ ｒ ｏｉ ｏｋ的 开发 则 需 要 Ｕ ｉｏｅ环境 ．因 而必 须 进 行 相 ｄ ｎｃ ｄ 应 的开 发环 境 的移 植 和转 变 ，进 行代 码优 化 ，使 代 码 能 够更快 地运 行 。 由于加 工 中心 机 床刀 具 管理 系统 的开 发
由 于 Ａ ｔＣ ｕｏ ＡＤ 的 开 始 环 境 是 Ａ Ｓ Ｎ Ｉ环 境 ． 而 基 于
工 中心 机床 的柔 性 、生产 率 、产 品 的制 造精 度 和准 确性 起着 举 足轻重 的作 用 ：尤其 是 在数 控 机 床较 多 的 自动 化
生 产环 境 里 ，刀具 的数量 巨大 、组件 复杂 、信 息繁 多 ，
具 ．在 开 发 过 程 中所 用 的 开 发代 码 字 符 集 为 ＡＮ Ｉ 字 Ｓ型 符集 ，开发 代 码 所 用 的 字符 集 为 Ｕ ｉｏ ｅ类 型 （ ｎｃ ｄ 即宽字 节字 符 集 ） 。在 配刀 过 程 中 涉及 的查 询 条 件 特 别 多 ，而 查 询 条件 就 是 由字 符 串及 字符 串变量 组合 而 成 的 ，牵扯 到 的字 符 串和字 符 串变 量 也特 别 多 ，另外 其 它一 些 函数 涉及 到 的字符 串也 比较 多 ，在 Ａ ｔＣ Ｄ 中开发 的部分 源 ｕｏ Ａ 代 码 不 能直 接 应 用 于 Ｓ ｌ ｗ ｒ ｏｉ ｏｋ中 ，必 须 经 过 数 据 字 符 ｄ 转 换后 才 能应 用 ，以使 Ｖ ＋ 运 行 支 持 Ｕ ｉｏ ｅ Ｃ＋ ｎｃｄ ．同时对 源 代码 也 必 须进 行必 要 的维 护 。且 在 配刀 过程 中每个 命 令 都要 调 用一 些 函数 ，这些 函 数在 运行 过 程 中要 调用 许 多 指针 ，当指 针运 行 完毕 后 依然 驻 扎在 内存 中 ，要 占用 大量 内存 ，因此在 进行 移 植 的过 程 中 ，也应 该 进行 程 序 内存 的优 化 。同时 应该 尽 可 能在 三 维系 统 中将 配 出 的刀
具 管理 的一 套 合 理 化 解 决 方 案 ．主要 实 现 了 镗 削 ．铣 削 ．钻 削等 工 艺 的刀具 工 步卡 生成 、选 刀 以及 三 卡 （ 工 步卡 、刀具 说 明卡 、刀 具 清单 卡 ） 的输 出 ，实 现 了加 工 中心 机床刀 具库 的 刀具 管理 、多标 准刀 具 系统 的 刀具 选 配及切 削参 数 的选择 、配刀 的优 选设 计 、刀具 数据 库 管 理集 成 、工艺 文件 的 自动 输 出等 问题 ［ ２ １ 。但 由于 这套 管 理 软 件 的 图形 输 出是 基 于 Ａｕｏ Ａ ｔＣ Ｄ绘 图 软 件 的 ，其 大 部分 功 能都 只能在 二 维平 面 上实 现 ，但 不能 直 观地 看 出 配 刀 的原 始形 状 以及 配刀 过 程 ，配刀 工 艺 的合 理性 以及 加工 过程 中是 否存 在 问题 均无 法 判断 ，为刀 具 的选 择带
Ｖｏ．０， ． １ ２ Ｎｏ６ ＮＯ ． ０７ Ｖ． ２０
加工 中心刀具组件 的三维虚拟 配刀技术研 究与开发
陶学 恒 ，芦 金 石 ，荆 菁 ，刘 勇
（ 连 工业 大学 信 息科 学 与 工程 学 院 ，辽 宁 大 连 １６ ３ ） 大 床 刀具 信息 管理 系统 中配刀过 程 中存 在 的 问题 ，讨论 了其 刀具 组件 的 选择 原
具准 备时 间 ，减少 工程 技 术人 员 的绘 图 、查 阅 资料 和计 算时 间 ，实 现充 分 利用 企业 现 有 的各 类 刀具 资源 ，因而
虚拟 制造 就成 为这 种情 况下 的最 佳选 择 。 本文作 者开 发 的加 工 中心机 床 刀具 信息 管 理 系统 ｆ １ １ ，
是 在 国 内某 柴 油 机 股 份 有 限 公 司 应 用 的 解 决 加 工 中 心 刀
则 、 配 刀 策 略 及 其 三 维 刀 具 组 件 的 生 成 方 法 ， 实现 了 刀 具 组 件 的 自动 配 刀 过 程 可 视 化 设 计 ，所 研 制 的软件 系统 已经得 到 了实际应 用 的验证 。
关 键 词 ：刀 具 组 件 ； 自动 配 刀 ； 虚 拟 装 配 中 图 分 类 号 ：Ｔ ６ ９ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ： １０ — ６ ３ （０ ７ ６ １３ ０ Ｇ ５ ０ ２ ６ ７ ２ ０ ）０ — ９ — ３
第 ２ ０卷 第 ６期
２０ ０７年 １ 月 １
Ｄｅ ｅｏ ｍ ｎ ｖ ｌｐ ｅ ｔ＆ Ｉ ｎ ｖ ｔｏ ｆ ａ ｈｎ ｒ ＆ Ｅ ｅ ｔｉａ ｒ ｄ ｃｓ ｎ ｏ ａｉｎ ｏ ｃ ｉ ｅｙ Ｍ ｌｃ ｃｌ ｏ ｕ ｔ ｒ Ｐ
机 电 产 品 开 发 刨 新
０ 引 言
刀 具 系 统 是 机 械 加 工 过 程 中 的 重 要 组 成 环 节 ，对 加
来 了一 定 的 困难 。 因此 ，为 了更 进一 步 完 善该 加 工 中心
机 床 刀具 信 息 管 理 系 统 ，作 者 拟 在 原有 的工 作 基 础 上 ，
新增 三 维零 件 的绘 制 、加 工 中心 刀具 说 明 卡 的三维 配 刀 过 程 虚 拟 实 现 等 两 个 模 块 。在 Ｓ ｌ ｗ ｒ ｏｉ ｏｋ上 进 行 三 维 配 ｄ 刀 的实施 ，为进一 步 的工 作积 累一 定 的经 验和 技术 。
过 程 是 以 Ａ ｔＣ ｕｏ ＡＤ 为 开 发 环 境 ． 以 Ｖ ＋ ６０ 为 开 发 工 Ｃ ＋．
机床 之 间流动 和交 换 ，必须 利 用计 算 机技 术来 建 立 加工 中心 机床 的刀 具信 息管 理 系统 ［，实 现 刀具 数据 库 的管 １ １
理 、查 询 、刀 具 拼装 、工 艺文 件输 出等 功能 ，以缩 短刀
且 大量 的刀具 频繁 地在 刀 具库 与 机床 之 间 、以及 机 床 与
Ｓｌ ｗ ｒ ｏｉ ｏｋ的 开发 则 需 要 Ｕ ｉｏｅ环境 ．因 而必 须 进 行 相 ｄ ｎｃ ｄ 应 的开 发环 境 的移 植 和转 变 ，进 行代 码优 化 ，使 代 码 能 够更快 地运 行 。 由于加 工 中心 机 床刀 具 管理 系统 的开 发
由 于 Ａ ｔＣ ｕｏ ＡＤ 的 开 始 环 境 是 Ａ Ｓ Ｎ Ｉ环 境 ． 而 基 于
工 中心 机床 的柔 性 、生产 率 、产 品 的制 造精 度 和准 确性 起着 举 足轻重 的作 用 ：尤其 是 在数 控 机 床较 多 的 自动 化
生 产环 境 里 ，刀具 的数量 巨大 、组件 复杂 、信 息繁 多 ，
具 ．在 开 发 过 程 中所 用 的 开 发代 码 字 符 集 为 ＡＮ Ｉ 字 Ｓ型 符集 ，开发 代 码 所 用 的 字符 集 为 Ｕ ｉｏ ｅ类 型 （ ｎｃ ｄ 即宽字 节字 符 集 ） 。在 配刀 过 程 中 涉及 的查 询 条 件 特 别 多 ，而 查 询 条件 就 是 由字 符 串及 字符 串变量 组合 而 成 的 ，牵扯 到 的字 符 串和字 符 串变 量 也特 别 多 ，另外 其 它一 些 函数 涉及 到 的字符 串也 比较 多 ，在 Ａ ｔＣ Ｄ 中开发 的部分 源 ｕｏ Ａ 代 码 不 能直 接 应 用 于 Ｓ ｌ ｗ ｒ ｏｉ ｏｋ中 ，必 须 经 过 数 据 字 符 ｄ 转 换后 才 能应 用 ，以使 Ｖ ＋ 运 行 支 持 Ｕ ｉｏ ｅ Ｃ＋ ｎｃｄ ．同时对 源 代码 也 必 须进 行必 要 的维 护 。且 在 配刀 过程 中每个 命 令 都要 调 用一 些 函数 ，这些 函 数在 运行 过 程 中要 调用 许 多 指针 ，当指 针运 行 完毕 后 依然 驻 扎在 内存 中 ，要 占用 大量 内存 ，因此在 进行 移 植 的过 程 中 ，也应 该 进行 程 序 内存 的优 化 。同时 应该 尽 可 能在 三 维系 统 中将 配 出 的刀
具 管理 的一 套 合 理 化 解 决 方 案 ．主要 实 现 了 镗 削 ．铣 削 ．钻 削等 工 艺 的刀具 工 步卡 生成 、选 刀 以及 三 卡 （ 工 步卡 、刀具 说 明卡 、刀 具 清单 卡 ） 的输 出 ，实 现 了加 工 中心 机床刀 具库 的 刀具 管理 、多标 准刀 具 系统 的 刀具 选 配及切 削参 数 的选择 、配刀 的优 选设 计 、刀具 数据 库 管 理集 成 、工艺 文件 的 自动 输 出等 问题 ［ ２ １ 。但 由于 这套 管 理 软 件 的 图形 输 出是 基 于 Ａｕｏ Ａ ｔＣ Ｄ绘 图 软 件 的 ，其 大 部分 功 能都 只能在 二 维平 面 上实 现 ，但 不能 直 观地 看 出 配 刀 的原 始形 状 以及 配刀 过 程 ，配刀 工 艺 的合 理性 以及 加工 过程 中是 否存 在 问题 均无 法 判断 ，为刀 具 的选 择带
Ｖｏ．０， ． １ ２ Ｎｏ６ ＮＯ ． ０７ Ｖ． ２０
加工 中心刀具组件 的三维虚拟 配刀技术研 究与开发
陶学 恒 ，芦 金 石 ，荆 菁 ，刘 勇
（ 连 工业 大学 信 息科 学 与 工程 学 院 ，辽 宁 大 连 １６ ３ ） 大 床 刀具 信息 管理 系统 中配刀过 程 中存 在 的 问题 ，讨论 了其 刀具 组件 的 选择 原
具准 备时 间 ，减少 工程 技 术人 员 的绘 图 、查 阅 资料 和计 算时 间 ，实 现充 分 利用 企业 现 有 的各 类 刀具 资源 ，因而
虚拟 制造 就成 为这 种情 况下 的最 佳选 择 。 本文作 者开 发 的加 工 中心机 床 刀具 信息 管 理 系统 ｆ １ １ ，
是 在 国 内某 柴 油 机 股 份 有 限 公 司 应 用 的 解 决 加 工 中 心 刀
则 、 配 刀 策 略 及 其 三 维 刀 具 组 件 的 生 成 方 法 ， 实现 了 刀 具 组 件 的 自动 配 刀 过 程 可 视 化 设 计 ，所 研 制 的软件 系统 已经得 到 了实际应 用 的验证 。
关 键 词 ：刀 具 组 件 ； 自动 配 刀 ； 虚 拟 装 配 中 图 分 类 号 ：Ｔ ６ ９ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ： １０ — ６ ３ （０ ７ ６ １３ ０ Ｇ ５ ０ ２ ６ ７ ２ ０ ）０ — ９ — ３