数控技术、数控编程论文：数控后置开发技术研究

数控技术论文数控编程论文范文：数控后置开发技术研究摘要:基于多年从事数控编程后置处理软件技术研究基础和通用后置软件应用开发经验,结合数控后置处理技术应用需求和具体的后置软件和逆向转换软件的开发实践,阐述了基于常规CAM软件的数控编程代码处理技术和后置处理软件开发技巧。 关键词:后置处理 逆向转换 数控代码 一、前言 随着国内制造业生产水平的不断提高,数控机床在制造部门的使用越来越普及,这就促进了数控加工技术的不断进步。作为数控编程技术的一种重要技术领域,数控编程后置处理技术一直起着重要的作用,并且和CAM软件一起决定着整体数控编程自动化水平和先进数控机床的使用效率。 我公司自九十年代以来,在装备制造数字化建设方面快速发展,数控设备的规模和普及率有明显的提高。先后引进了Fidia、forest-lin、zimmerman、pama、jobs、Mikron、DMG、SIP、M-torres等国际知名机床厂家的数控设备,既有简单的三座标数控铣床,又有复杂的五座标摆头类龙门铣床、五座标转台类龙门铣床、五座标车铣中心、五座标镗铣中心等加工设备。使我公司的数控加工能力形成了规模,具有综合的飞机产品的加工制造能力。作为先进制造工艺技术,数控编程技术应用水平直接关系到整体数控技术的发展水平和应用水平,关系到整个企业的数字化建设的发展,而数控编程后置软件开发技术又是数控编程技术的重要组成部分,没有成熟的数控后置处理技术支撑,数控编程很难达到自动化、高效率和高可靠性。 1、常规数控机床控制代码处理技术 简单来讲,数控后置处理技术一般是与特性的CAM系统和数控系统直接相关的,它包括正向的后置处理技术和逆向的转换技术。 在数控编程过程中,一般要产生两类文件,刀位文件和代码文件。一般用CAM软件编制数控加工程序时生成的结果文件是一种通用APT命令的刀位文件。这类文件无法直接驱动数控机床运行,必须经过集成在后处理软件中的某种机床特性参数解释才能生专用的数控代码文件。因此,所谓数控后置处理软件就是用于将刀位文件处理成针对数控机床的数控代码文件的处理工具;而数控逆向转换软件则用于将已经存在的某一类型的数控代码文件转换成特定CAM系统支持的刀位文件或直接转换成其它控制系统支持的数控代码文件,用于进一步的仿真验证或者是数据的重利用或将数控代码文件在不同控制系统间移植。 在进行后置处理相关的开发时,需要详细了解数控机床的控制系统类型、运动机构形式、特殊代码需求等内容,然后根据这些需求实施开发工作,一般包括软件框架开发、语法定义、算法分析、特定功能处理、文件读写处理(包括刀位信息的采集、解析、预读、初始角度预判等)等,控制系统和运动机构越复杂,其后置软件的开发难度就越大。对于逆向后置开发同样遵循以上步骤,具有同等的技术难度。 开发人员需要考虑的控制系统问题主要有数控系统命令集(包括各种辅助控制指令和插补指令、固定循环等)、数控机床运动机构、指令优先级定义、指令的模态性以及指令集之间的排斥性以及特殊变换处理(如旋转轴插补优先、局部加工坐标系选定等)。 二、后置处理软件开发设计 对于常规企业用户可直接借用通用后置生成工具进行特定数控机床系统的后置处理软件的定制工作。我们不深入探讨通用后置生成器的应用和开发技术,而是主要论述一般性的专用的后置以及逆向后处理开发技术。 1、软件系统总体结构 我们采用C+ BUILDER 6.0作为开发工具在windows操作系统平台上进行开发工作。 系统规划为数控加工程序后置处理模块、数控加工程序逆向处理模块、数控加工程序仿真模块(借用相应的CAM系统功能)以及软件授权管理模块等功能模块组成,基本搭建出了针对数控编程代码处理的软件平台。 2、数控编程后置处理模块功能开发 对于后置处理模块,一般涉及如下的信息输入:将要处理的刀位文件、针对的数控机床类型、产生的特定数控代码文件。 (1)界面功能规划 在本软件开发中主要应用了c+builder6.0中的TOpenDialog、TEdit、TLabel、TBitBtn、TMainMenu、TComboBox等类型控件。同过TComboBox实现下拉列表框调用不同的数控机床类型实现不同的处理结果,对于刀位文件可以依据类型实现是catia类型还是ug类型刀位文件,当然有必要还可以扩充到其他类型。 每种数控系统或机床根据编程特性提供多种选择模式,对于某车铣复合机床,可以进行普通非5轴联动、5轴向量编程、5轴BC角编程模式3种方法,为使用者提供了最大的选择性。其它的后置也相应的提供了不同的选项功能,如角度超限检查、对于转台类机床是否全角度行程处理,是否采用B样条编程等。 在后处理过程中还有可以进行统计功能(加工最大行程、最大角度、加工时间统计等)、加工程序报表(与EXCEL集成)等。 (2)、具体的数据流处理 针对每一种特定数控机床的处理可用以下数据流程图表达。 数控后置处理数据流程图 (3)处理算法分析 在此次开发中,重点是针对五轴数控机床的运动机构算法分析。 两个回转轴均为工作台,第四轴转动影响第5轴的方位; 一个转轴为工作台,另一个为主轴头,两者互为独立; 两个回转轴均为主轴头,第4轴转动会影响第5轴的方位。 2D线切割及4轴线切割 对于多轴数控机床代码文件,最重要的就是多轴角度的处理算法定 义和特殊方向、多解的选择和判断等。 对于角度计算,APT文件中任意一个坐标点和矢量方向都能求解出几组值,怎样确定当前最适合的一组角度值是最重要的,一般采用角度变化最小原则。同时,在特殊情况下(如机床运动角度达到限程,需要调整)需要进一步的进行判断和智能化调整。具体算法略。 对于刀位点计算,5轴机床控制系统过去转头类是转心数据,转台类是机床坐标系数据,现在由于机床控制系统功能增强,基本采用加工坐标系数据,简化了后处理;车铣复合类数控机床根据加工需要,需进行局部坐标系转换、轴向坐标数据优先等特殊处理;对于4轴线切割机床,还要综合考虑机床的基面高度、线架高度等特性才能处理出符合机床结构和控制特性的代码。 3、数控代码逆向转换模块功能开发 数控代码逆向转换,是将存在的数控代码文件通过特定的机床逆向后置算法转换为通用的CAM软件刀位接口文件。其应用需求是现有的数控代码数据获取/转换移植以及现有CATIA v5软件实现的G代码刀位输入转换准确性差,且无法实现多轴加工等特性。 由于具体的语法对应结构关系与以上后置处理相似,这里不详述。 4、软件授权信息管理模块功能开发 同样我们在项目开发中考虑了版权保护的问题,主要的实施途径 是对网卡信息进行加密处理产生密钥,然后在软件运行时进行密钥匹配。 三、后置开发工作对数字化建设的重要意义 对于企业的数字化建设离不开各种数字化制造设备,如我们常说的数控铣床、车床、镗床等等。后置软件工具是这些数字化设备与上游的CAD/CAM软件系统之间的桥梁和纽带,没有一个强大、高效、稳定的后置处理平台,就无法高