一种数控自动编程及数控代码仿真系统的设计

图 3 仿真系统总体流程图 Fig. 3 Fl owchart of si mulat ion sys temQ
第 3期
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5 结论
通过在哈尔滨汽轮机厂转子数控车削加工中试用本系统表明: 数控自动编程系统可以自 动生成较为正确 ,实用的数控加工代码 ; 数控代码仿真系统能动态、直观地显示出刀具切削运 动轨迹 ,及时、准确地发现错误代码 ,实现了非实际切削加工中的数控程序验证。
0 引言
数控编程是数控加工准备阶段的主要内容 ,编程的效率和质量对缩短制造周期 , 保证加 工质量有着重要的意义。 以 APT 及其衍生语言为代表的自动编程系统 ,是通过一系列的加工 原语 (即数据语言 )去描述零件的几何形状和加工过程 ,自动编程系统接受此类信息进行翻译 和计算 ,输出数控代码。但是 ,由于 AP T系统庞大 , 较难掌握 , 微机实现困难 ,而且 ,零件设计 和加工之间用图纸传递数据 ,不易于实现设计、制造一体化。 这些缺点阻碍了自动编程系统的 应用推广和编程效率的进一步提高。利用自动编程系统产生的代码或手工编制的代码 ,在正式 加工前一般要经过试切来对代码的正确性进行验证。 如果数控代码不正确的话 , 很可能发生 零件过切或少切 , 刀具与加工工件 , 刀具与机床 ,刀具与夹具的碰撞现象。 传统的试切是采用 木模或塑模在专用设备上进行的 ,这不但耗费人力、物力 , 而且 ,延缓了生产周期。 因此 ,本文 在微机环境下 ,开发了一种数控自动编程及 N C代码仿真系统 , 利用数据库作为零件信息载 体 ,实现了数控代码的自动生成。 数控代码仿真系统对自动生成的代码或手工编制的代码进 行仿真 , 替代或减少实际的试切工作 , 从而 ,可以提高自动编程系统的效率 , 缩短制造周期 , 降低生产成本。
参 考 文 献
1 [ 日 ] 岸甫 . 数控软件 . 国防工业出版社 , 1980 2 杨合明 . 数控加工过程仿真 . 华中理工大学博士论文 , 1994 3 华承恩 . 丁乃建 . 现代数控机床 . 机械工业出版社 , 1990
Design of a NC Automatically Programmed and N C Code Simulation System
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哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报
第 28卷
序逐条进行分析、处理。 对运动定义语句进行处理时 ,本文设计了余量计算模块 , 用于在程序 没有指定余量的情况下 , 自动根据刀具当前运动轨迹 , 调整、计算余量 ; 尖角过渡处理模块用 于处理各种尖角过渡情况下的刀位数据计算 ;尺寸链跟踪计算模块用于进行工艺尺寸链的计 算 , 系统流程图如图 1所示。
图 1 前置处理流程图 Fig. 1 Flow ch art of preprocess
( 2) 后置处理。 后置处理程序将通用的刀位文件的内容处理为适合于特定数控系统的指 令格式。不同的数控机床 ,其后置处理程序不同。因此 ,后置处理程序采用专用化的设计原则。 它由五部分组成: ( 1) 输入 , 将数据信息从刀位文件中取出 ,并输出到记录单位中。 记录单位
文稿收到日期: 1994-12-03 本 文 联 系 人: 施平 ,教授 /哈尔滨工业大学机械工程系 ( 150001) * 黑龙江省科委资助项目
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1 数据库建立及数据库维护模块的设计
一般的自动编程系统设计了大量的几何定义语句来描述零件的几何信息。 但是 ,这种方 法描述零件模型 ,一方面受语言描述能力的限制 ,另一方面也使得系统的几何定义部分过于庞 大。同时 ,这种信息传递方式需要对零件信息进行重复的提取、组织和输入 ,不仅造成了信息传 输中断 ,而且 ,费时费力 , 易于出错。严重地影响了编程效率的进一步提高 ,阻碍了 CAD / CAM 一体化进程。 因此 ,本文采用了数据库作为信息传递方式。 数据库不仅是公共的信息源 , 而且 也是公共接口 ,系统所需要的零件的各种型面信息均从数据库中提取。数据库的建立可以通过 两种方式: 一是通过建立一种合理、有效的零件描述方法 , 对零件的型面信息进行描述 ,通过 人机交互输入方式建立数据库 ,二是开发一数据转换接口 ,对 C AD输出的标准格式文件进行 转换 ,建立零件数据库 ,从而实现 CAD / CAM 一体化。系统首先采用第一种方法 , 利用型面要 素描述法 ,对零件的型面信息进行描述 ,通过交互输入方式 , 建立数据库。
为了能灵活 ,方便地对零件型面信息进行维护 ,本文开发了数据库维护模块 ,对零件的型 面信息进行修改、添加、删除等操作。 考虑到型面数目的不确定性 ,系统采用了链表作为数据 结构 ,动态地分配存贮空间。
2 数控语言的设计
数控自动编程系统的工作原理是将用数控语言编写的零件源程序输入计算机 , 自动编程 系统经过编译、计算 ,输出刀位数据 , 然后经过后置处理 , 将通用的刀位数据文件转换为特定 数控机床所要求的 N C指令格式。数控语言是工艺人员用来编制数控加工源程序的 ,因此它的 设计不但应该全面、功能较强 ,而且应该简单、易懂。 本系统设计时 , 以车削为主要加工对象 , 充分考虑了车削加工的特点。 同时 , 也考虑了其适用于其他加工方法的开放性、通用性和可 扩充性。
摘 要 介绍了一种数控自动编程系统和数控 代码仿真系统。 数控自 动编程系统以数 据库作为 数据传递方式 ,利用 数控编程语 言 ,实 现了数控加 工代码的 计算机自动 生成。 数控代码 仿真系统 ,利用软件 技术 ,模拟数控机 床的硬件插 补过程 ,进行直线 插补和圆 弧插补运算。 在计 算机上动态地仿真 出刀具的切削运动 轨迹 , 实现非 实际切削过程中 的代码验证。 关键词 数控代码 ; 自动编程 ; 仿真 中国图书资料分类号 TG502
Wei Zhiqiang Shi Ping Feng Kailin
( Dept. of M echa nical Eng ineening )
Abstract This paper i ntroduces a NC auto matically prog ramm ed and N C code sim ulati on system. In the NC auto matically prog ramm ed subsyst em , a da ta base is used t o transmi t inf orma tion and the aut oma tically prog ramm ed lang uag e is used t o achi ev e auto matical emerg ence of NC code o n the co mputer. In the N C code simulati on subsystem, sof tw are t echnolog y i s used t o simulat e hardw are i nt erpola tion of N C t ool and achi eve li ne and a rc i nterpo lati on o peratio n. The path of the cutt er 's cutti ng m otio n ca n be dynami cally si mula ted on the com puter screen. Key words N C code; auto matically pro g ram med; simulati on
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是一结构体类型的数据结构 , 每一记录单位由组成零件型面信息的各数据项组成。 ( 2) 控制 , 主要完成根据记录的类型 ,将控制转向运动功能处理或辅助功能处理。 ( 3) 运动功能处理 ,主 要处理由定位语句 , 初始运动语句和轮廓连续切削语句产生的信息 ,内容主要包括刀位坐标 值和加工面的类型。 ( 4) 辅助功能处理 , 主要处理后置处理语句形成的加工过程中的一些辅 助信息。 ( 5) 输出 , 将后置处理运行结果变换为特定机床所要求的格式 , 并将其输出到数控文 件中。 系统流程图如图 2所示。
开始
输入
刀位数据文件
运动语句 记录吗?
Y
调用运动功 能处理模块
N
辅助语句
N
记录吗?
Y
调用辅助功 能处理模块
输出后置处理流程图 Fig. 2 Flowchart of post proces
4 数控代码仿真系统设计
数控代码仿真系统的基本原理利用软件技术 ,模拟数控装置的基本功能 ,实现零件加工过 程中的直线插补和圆弧插补过程。 在计算机屏幕上动态仿真出零件加工过程中刀具的切削运 动轨迹 ,实现非实际切削状态下对数控加工代码的验证。
目前 ,大多数已有的仿真系统是利用刀位数据来驱动的。 利用数控程序直接驱动仿真系 统 ,考虑了加工环境因素 ,比刀位数据仿真更接近于实际。 NC程序是一组指令集 ,它包含有大 量的信息 ,分离出有用信息 ,驱动仿真系统 ,便可以对 NC程序的正确性进行验证。
仿真系统对数控代码进行语法描述时 ,首先进行逻辑错误分析 , 如零件切削前 ,刀具是否
3 数控自动编程系统的设计
( 1) 前置处理。 前置处理程序主要完成对零件源程序进行识别 ,检查语法错误 ,提取加工 工艺过程信息 ;对数据库进行操作 , 提取当前加工型面的几何信息 ; 进行刀具运动轨迹计算 , 并输出刀位文件。 这部分工作是独立于数控装置或数控机床的 ,因而 ,前置处理程序设计是通 用化的。 前置处理首先对零件加工源程度进行语法和词法分析 ,发现错误 ,则将错误的位置、 性质等信息记录到扫描信息文件中。如果零件源程序编写正确 ,系统继续进行下一流程 , 对程
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