（机械制造及其自动化专业论文）高速切削数据库系统与cadcam软件通信接口技术研究.pdf

沈阳理工大学硕十学 c 7 ：论文 摘要 本课题研究内容是探索高速切削数据库系统与c a d c a m 软件的通信接口的技术 和方法，主要包括两个方面的内容： 1 、高速切削加工小型数据库开发 使用了s q l 数据库技术和v c + + 6 o 开发环境，设计开发了一个高速切削加工小 型数据库来满足对高速切削加工中常遇到的对加工工艺参数和高速切削的相关 知识进行查询的要求。使用者既可以方便地对独立的高速切削加工小型数据库中 数据库进行查询、数据添加、数据修改、数据删除等操作，又可以通过一定的编 程接口技术实现在c a d c a m 环境下对高速切削加工小型数据库的访问和管理。它 小巧灵活、使用方便。不需要操作者了解数据库等复杂的知识结构，可以直接通 过友好界面进行对数据库中数据的操作。 高速切削加工小型数据库，主要包括四个方面的内容：高速铣削用量数据库 系统、高速刀具材料数据库系统、高速工件材料数据库系统、高速知识数据库系 统。具体介绍了高速切削加工小型数据库的四个子数据库各自的主要内容、可以 实现的具体功能和实现这些的具体方法。 2 、c a d c 州软件与高速切1 1 9 日t 4 型数据库之间的通信接口研究 作为通用c a d c 错软件的u g 软件功能非常强大，它本身带有完整的切削数据 库，在利用u g c 埘进行数控编程时，可以根据加工条件自动从切削数据库中查 询切削参数。但是对于高速切削，传统的切削数据库中的数据不适用。本文设计 实现了u g 软件与高速切削加m 4 , 型数据库之间的接口，可以在u g 中软件，通过 友好界面对高速切削加x 4 , 型数据库中的数据进行查询、添加、修改和删除等数 据操作。近而使得缺乏高速切削加工知识和经验的技术人员在应用c a d c a m 等软 件对产品进行设计和编制加工程序时，可以在高速切削加工小型数据库中，对编 制加工工艺的关键问题一加工工艺参数进行使用查询，提高了设计的准确性这 对正在发展的高速切削加工显得更为重要和迫切。 本文综合运用了u g 二次开发工具u g o p e n a p i 、u i s t y l e r 、m e n u s c r i p t 与 沈阳理 大学硕士学位论文 v c + + 6 0 开发环境联合使用的方式，利用a d o 访问数据库，实现了u g o p e n 与m f c 之问的接口，充分地发挥了v c + + 的优点和长处，开发了功能强大的应用程序， 建立了方便友好、简捷直观、操作方便的用户界面，实现了高速切削加工小型数 据库与u g 软件既可相互独立又能协调统一的工作。 关键词：高速切削；数据库；u g 二次开发；接口 沈阳理 ：大学硕十学位论文 a b s t r a c t t h em a i nc o n t e n to ft h i ss u b j e c ti st oe x p l o r et h et e c h n o l o g ya n dm e t h o do f c o m m u n i c a t i o ni n t e r f a c eb e t w e e nh i g h s p e e dc u t t i n gd a t a b a s ea n dc a d c a m i ti s d i v i d e di n t ot w oa s p e c t s ： 1 t h ed e v e l o p m e n to fm i n i t y p ed a t a b a s eo fl l i g h 。s p e e dc u t t i n g t h em i n i t y p ed a t a b a s eo fh i 曲s p e e dc u t t i n gi sd e s i g n e dt om e e tt h er e q u i r e m e n t s o ft h ea l t e r n a t i v eo ft e c h n o l o g i c a lp a r a m e t e r sa n dt h ek n o w l e d g ea b o u tt h eh i g hs p e e d c u t t i n g t h i st e c h n o l o g yi s b a s e do ut h et e c h n o l o g yo fs q ld a t a b a s ea n dt h e d e v e l o p m e n te n v i r o n m e n to fv c + + 6 0 b yu s i n gt h i st e c h n o l o g y ，t h eu s e r sc a nn o to n l y d ot h ef o l l o w i n go p e r a t i o n ss u c ha sd a t aq u e r y ，d a t aa d d i n g , d a t am o d i f i c a t i o n , d a t a d e l e t ea n ds oo n , b u ta l s oc a nv i s i ta n dm a n a g et h em i n i t y p ed a t a b a s ei nt h e e n v i r o n m e n to fc a d c a mb yu s i n gt h et e c h n o l o g yo fp r o g r a m m ea n di n t e r f a c e i ti s c a b i n e ta n da g i l e , c o n v e n i e n tt ob eu s e d , n o tn e e dt ok n o ws om u c hc o m p l i c a t e d k n o w l e d g ea b o u td a t a b a s e ，e a s i l yt ob eo p e r a t e dv i at h ef r i e n d l yi n t e r f a c e t h em i n i t y p ed a t a b a s eo fh i g h s p e c dc u t t i n gm a i n l yi n v o l v e sf o u ra s p e c t ss u c ha s h i g h s p e e dm i l l i n gd o s a g ed a t a b a s es y s t e m ，h i g h s p e e dc u t t e rm a t e r i a ld a t a b a s es y s t e m ， h i g h - s p e e dw o r k p i e e em a t e r i a ld a t a b a s es y s t e m ，a n dh i g h s p e e dk n o w l e d g ed a t a b a s e s y s t e m e v e r ya s p e c th a si t so w nc o e t t e n l s ，o w nf u n c t i o n , a n do w l ao p e r a t i o nm e t h o d t h e s ec o n t e n t sa r ea l li n t r o d u c e dc o n c r e t e l y 2 t h er e s e a r c ho nc o m m u n i c a t i o ni n t e r f a c eb e t w e e nc d | c a ma n dt h em i n i t y p e d a t a b a s eo fh i g h - s p e e dc u t t i n g t h ef u n c t i o no fu gw h i c hi so u es o f t w a r eo fc k q | c 豳li sv e r yb i g i th a s c o m p l e t ec u t t i n gd a t a b a s e w h e np r o g r a m m i n gw i t hu g c a m ，w ec a ni 丑q u i r yt h e c u t t i n gp a r a m e t e r sf r o m t h ed a t a b a s ea u t o m a t i c a l l ya c c o r d i n g 嬲t h ep r o c e s s i n g c o n d i t i o n s b u ti nt e r m so fh i g h - s p e e dc u t t i n g , t h et r a d i t i o n a lc u t t i n gd a t a b a s ec a n t m e e ti t sr e q u i r e m e n t s oi nt h i ss u b j e c t ，t h ei n t e r f a c ei sd e s i g n e db e t w e e nu ga n dt h e m i n i t y p ed a t a b a s eo fh 逛；h - s p e e dc u t t i n g 函t h e s o f t w a r eo fu g , t h eu s e r sd o h e f o l l o w i n go p e r a t i o n ss u c h 硒d a t aq u e r y ，d a t aa d d i n g ，d a t am o d i f i c a t i o n ，d a t ad e l e t ea n d s oo uv i at h ef r i e n d l yi n t e r f a c e t h i st e c h n o l o g yi sv e r yh e l p f u lf o r t h et e c h n i c i a n sw h o a r es h o r to ft h ek n o w l e d g ea n de x p e r i e n c ea b o u tt h eh i g h - s p e e dc u t t i n g t h et e c l m i c i a n s 咖t a k e u s e o f 沈阳理。_ 火学硕士学位论文 t h i sd a t a b a s et oi n q u k ea b o u tt h et e c h n o l o g i c a lp a r a m e t e r sw h i c hi saq u e s t i o nf o r w o r k i n go u tt h et e c h n i q u e a l s o ，i t c a ni m p r o v et h ev e r a c i t yo fd e s i g n s ot h i s t e c h n o l o g yi sv e r yi m p o r t a n ta n de x i g e n tf o rt h ed e v e l o p i n go fh i g h s p e e dc u t t i n g i nt h es u b j e c t ，u g o p e n a p i ，u i s t y l e r ，m e n u s c r i p ta n dv c + + 6 0a r eu s e dj o i n t l y ， a n da d oi su s e dt ov i s i tt h ed a t a b a s e ，t h e s et e c h n o l o g i e sm a k et h ei n t e r f a c eb e t w e e n u g o p e na n dm f cc o m et i t l e i te x e r t st h ea d v a n t a g eo fv c + + f u l l y i t sh a n d l ei n t e r f a c e i sc o n v e n i e n t ，f r i e n d l y ，i n t u i t i o n i s t i c ，a n d e a s i l yt ob eh a n d l e d t h i st e c h n o l o g ym a k e s t h ew o r kb e t w e e nt h em i n i t y p ed a t a b a s eo fh i g h - s p e e d c u t t i n ga n du ge i t h e r i n d e p e n d e n t l yo iu n i t e d l y k e yw o r d s ：h i g h s p e e dc u t t i n g ；d a t a b a s e ；t h es e c o n dd e v e l o p m e mo fu g ；i n t e r f a c e 沈阳理工大学 硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本 人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出， 并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要 贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本 声明的法律结果由本人承担。 作者( 签字) ： 日期，： 高扬 谢1 年二；月t o 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解沈阳理工大学有关保留、使用学位论文 的规定，即：沈阳理工大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学 位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权沈阳理工 大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可 以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 日期： 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 本课题的研究目的及意义 高速切削加工( h i g h s p e e d m a c d i n i n g ，h s m ) 技术可以大幅度提高零件的加工效 率、降低加工成本，而且可以使零件的表面加工质量和加工精度达到更高的水平， 已在成为切削加工技术的主要发展方向，具有强大的生命力和广阔的应用前景“。 高速切削加工技术作为一项先进的新的加工技术，正在制造领域得到推广应用， 但由于缺乏实验数据指导，使其应用水平受到限制。因此，建立高速切削数据库 为机械制造业提供合理、优化的高速切削数据，对促进高速切削加工技术的应用 和发展，提高切削加工效率和经济效益具有重要意义。 切削数据库的建立带来的经济效益是非常可观的，据国际生产工程学会( c i r p ) 对金属切削数据库经济效益的调查表明，金属切削数据库可使加工成本下降1 0 以上嘲。目前高速切削数据库的研究已成为切削加工领域的重要研究课题。 由于高速切削加工起步较晚，虽然目前国内外有关高速切削加工的理论研究成 果较多，但还有许多闼题尚待继续研究，所积累的工艺参数很少，能直接用来指 导生产的更少。因此，建立高速切削数据库还存在着非常多的困难。为适应c a d c a m 技术及制造业信息化技术的发展，高速切削数据库在功能上早已不是简单的数据 的累积，而是可以通过应用程序进行切削用量优化选择、高速切削刀具选择的数 据查询、还可以与c a d c a m 、c a p p 等软件进行良好的通信，此外，还要求具有智 能化、网络化等功能。 应用c a d c a m 等软件对产品进行设计和编制加工程序时，加工工艺参数选择等是 许多缺乏相关知识和经验的技术人员的一个难题，也是编制加工工艺的关键，这 对正在发展的高速切削加工显得更为重要和迫切。为了可以对相关知识进行更快 捷、更准确地查询，使c h d c 姘软件与高速数据库系统相连，提供合理的加工信 息，人机交互界面，以便高效地完成程序，大大提高效率，缩短设计周期，就成 为高速切削数据库系统研究的一个重要内容。 沈阳理工大学硕七学位论文 1 2 课题背景及国内外研究现状 1 2 1 高速切削加工技术及其应用 高速切削加i ( h i g h s p e e d m a c h i n i n g ，h s m ) 的理念从2 0 世纪3 0 年代初提出以来， 引起人们很大兴趣而成为切削加工研究的热点。经过半个多世纪艰难的理论探索 和研究，随着高速切削机床技术和高速切削刀具技术的发展和进步，在2 0 世纪8 d 年代后期进入工业化应用。目前在工业发达国家的航空航天、汽车、模具等制造 业中应用广泛，取得了巨大经济效益。我国从2 0 世纪末，高速切削加工技术也得 到了迅速发展，并在汽车、模具、航空航天等领域得到应用。 高速切削加工技术是在机床结构及材料、高速主轴系统、快速进给系统、高性能 c n c 控制系统、机床设计制造技术、高性能刀夹系统、高性能刀具材料及刀具设计 制造技术、高效高精度测试技术、高速切削加工理论、高速切削加工工艺等诸多 相关的硬件与软件技术均锝到充分发展的基础上综合丽成的。高速切削加工技术 是一项复杂的系统工程，是诸多单元技术集成的一项综合技术。它的巨大吸引力 在于不但可以大幅度提高零件的加工效率、降低加工成本，而且可以使零件的表 面加工质量和加工精度达到更高的水平。 1 。2 。2 切削数据库及高速切削数据库发展概况 1 2 2 1 国内外切削数据库概况 二十世纪六十年代，在美国建立了第一个金属切削数据库a f n 回c ，在后续的发展 过程中m d c 也成为世界上最为著名的金属切削数据库之一”。随后世界各工业发达 国家也先后研制了各自的金属切削数据库，目前切削数据库的数据来源于实验室、 生产车间及文献，主要应用车削、铙削、钻削及磨削。1 。现在人们对数据库的研究 已经从以往大型、系统的切削数据库的建立，逐渐地转为建立针对性和专业性都 很强的金属切削数据库，例如m a l b e r t i “3 等人在高速铣削参数优化系统中，考虑 到几乎所有的约束条件下建立数学模型，通过分析表面粗糙度与各切削要素的关 系，制定出合理的加工工艺路线、提供合理韵参数选择。f c u s “等人在计算杌辅 助刀具管理系统中成功地利用计算机控制中心高效地实现了刀具从使用到存储的 整个过程。y z h a o 呻等人在切削刀具选择系统与c a d c a m 软件实现无缝整和等。这 第1 章绪论 些对于丰富高速切削数据库的内容，扩大高速切削数据库的范围以及工程数据库 的建立都有积极的意义。 我国的金属切削数据库的建立是从二十世纪八十年代开始的”1 。自在成都工具研 究所建成的试验性车削数据库t r n i o 以来，许多研究单位及大专院校引进了外国 的先进科技成果，结合了专家系统、先进的数据库技术和网络技术等开展了对各 种专业性很强的实用的金属切削数据库的研究。、 对于高速切削数据库的建立，由于高速切削技术本身起步较晚，目前尚无可直接 用于生产的通用高速切削数据手册，可用的只有一小部分常用材料的切削数据。 国内外还没有建成完整系统的高速切削数据库，但是已经有诸如高速切削用量的 优化、刀具选择及优化系统等针对性很强数据库系统研究文献出现了。 1 2 2 2 建立高速切削数据库的关键技术 基于其实现功能上的要求要建立一个实用的高速切削数据库就必须解决以下几 个关键性的问题。 1 、数据源。拥有准确、合理的切削加工数据是建立高速切削数据库的关键。目 前的高速切削数据主要来自于刀具厂商和实验室或企业自己所积累的切削数据。 其中刀具厂商所提供的刀具信息和切削参数是经严格测试的可直接用于生产的。 而各单位自己积累的参数却因人而异。面对现在国内外高速切削数据缺乏的现 状，研究人员还在寻求其解决的方法，例如山东大学首次提出了基于实例推理的 高速切削数据库系统h i s c u t m ( 如图1 1 ) 。将基于实例推理技术( c b r ) 溶入 高速切削数据库中，即将生产实践中成功的高速切削加工实例、工艺参数和经验 等存入数据库，当一个新的工件需要加工时，可以把相似的旧的实钶与之匹配， 给出建议的解决方案，这种方法在定程度上解决了由于缺乏可用数据给建立切 削数据库造成的致命困难，但是由于基于实例推理技术( 如图1 2 ) 自身的模糊 性，其结果的准确性其提供的结果仍需进步的证明。 沈阳理工大学硕士学位论文 图i ic b r 高速切削数据库系统结构 图1 2c b r 原理图 2 、建立高速切削影响因素的数学模型。在高速切削加工中，切削用量的的优 化选择是很关键的一个问题。人们所希望的是在数据库中建立一定的高速切削加 工的数据模型，及其优化的程序，然后根据需要，通过计算机的内部计算推荐给 用户一定的数值。但是由于在高速切削加工中影响因素很多、相互之间的关系也 非常复杂，要建立一定的数学模型来准确地表达其影响因素和相互关系并非一件 容易的事。国内外的专家学者也对某一种材料或某一种加工方法进行数学模型的 建立开展了一定的研究工作，例如j v i v a n c o s “钟等专门对注模淬硬钢建立在高 第l 章绪论 速铣削加工中切削用量选择和优化的数学模型。另外沈阳理工大学提出如图1 3 所示的高速切削用量推理选择系统及其实现的程序“”，实现了切削参数的优化选 择要求。 3 、与c a d c a m 、c a p p 等软件的良好通信。高速切削作为一种新的发展中的切削 方式，没有完整的参数手册，所以目前常用的c a d c a m 、c a p p 等软件都没有提供 高速切削用量的参考值。将高速切削数据库与c a o c a m 、c a p p 等软件连接起来， 在利用c a d c a m 设计时，随时查询高速切削数据库里的数据，可以大大地提高效 图1 3 切削用量推理及选择程序设计流程框图“ 率，从而降低成本。例如湖北汽车工业学院提出基于u g 的高速切削数据库系统 o ”， ( 如图1 4 ) 将高速切削数据库系统与u g 紧密集成，使数控编程人员在u g 环境下进行高速加工数控编程时，可以根据不同的切削条件查询切削参数库得到 相应的高速切削参数。它实现了高速切酮数据库与c l 软件的数据操作。另外， 高速切削加工主要使用的是自动化程度很高的数控系统，因此，高速切削数据库 也必须具有良好的与数控系统的通信接口功能。 沈阳理工大学硕士学位论文 1 2 2 3 高速切削数据库的结构 在建立高速切削数据库过程中，用户可以根据加工的不同要求和侧重，建立适 合自己的数据库。例如图1 5 是山东大学高中军等提出的切自0 数据库的关系模型 “”。虽然高速切削数据库结构各科研单位有所不同，较全面的切削数据库一般是 由机床数据库、工件数据库、刀具数据库、切削用量数据库“、高速切削加工知 识库等几个部分组成。 1 、机床数据库：机床数据库用来存储机床基本数据( 型号、厂商、型号等) 、 技术数据( 各轴的运动关系、主轴的转速范围、进给速度、切削速度、功率等) 、 图1 4 基t - u g 的高速切削数据库系统“” 机床特性( 如车床：床身的长度、高度、主轴直径、材料、最大回转直径等) 、 特殊设备( 夹头、夹具、加工螺纹设备、坐标工作台等等) 。还应包括机床选择 所要参照的知识规则，主要包括选择高速机床的主轴主要技术参数、直线进给单 元的速度和加速度参数以及其推动力大小的计算和分析、合理选择性能指标和加 工精度指标、合理选择支撑方式、润滑冷却方式和安全防护、合理发挥数控系统 的功能等信息。 2 工件材料数据库：其中工件数据库是用来存储工件的材料、牌号、硬度、强度、 导热系数、延展率、韧性、本身的可加工性等方面的数据。 第1 章绪论 3 刀具数据库：用来存储刀具材料、型号、高温强度、高温硬度、高温韧性、耐 热性、抗热冲击性能、尺寸、重量、加工用途、刀具的技术参数( 切削速度范围、 切深、进给、齿数等等) 、生产商等数据以及刀具与工件材料的匹配、物理、化 学性能的匹配等约束知识规则等。 4 切削用量数据库：用来存储高速切削加工中的的工件与刀具材料相匹配的切削 速度、每齿进给量和切削深度的取值范围。 图1 5 切削数据的关系图 5 高速切削加工知识库：是用来存储高速切削领域的相关知识规则，是为切削用 量选择系统、刀具选择系统等提供数据信息的。其中应包括刀具材料与加工对象 的力学性能的匹配、刀具材料与加工对象的物理性能的匹配、刀具材料与加工对 象的化学性能的匹配、切削速度和进给量等参数对加工表面质量的影响、加工的 安全性和超过一定转速的动平衡问题等。由于高速切削加工领域的知识非常复杂， 大多数知识不能用规则来表示，这在一定程度上也限制了高速切削数据库的发展， 也是我们研究的一个课题。 另外，高速切削数据库有时还应包括切削液数据库、工装夹具数据库等子数据库。 1 2 2 ，4 高速切削数据库的发展方向 随着高速切削加工技术的发展，高速切削数据库也将朝着实用的、智能的、网络 的数据库方向发展。第一，建立一个完整的高速切削数据库系统是十分复杂的， 沈阳理工大学硕士学位论文 要想把以上的单独一项每个子数据库完整的建立都是很复杂的工程。它牵涉的面 比较宽，不是某一个机床厂商、软件厂商能够完成的，而有针对性地建立自己企 业所需的小型数据库并不会太困难，比如清华大学开发的面向c i m s 的计算机辅助 刀具管理系统“”、西班牙的g i r o n a 大学开发的高速铣削参数优化系统“”等，因此 建立实用的小型数据库系统是高速切削数据库发展的一个趋势。第二，传统的切 削数据库就像本加工手册，非常具体。但是由于高速切削技术种类繁多，性能 多变，更重要的是可直接用于生产的切削数据少，就要求高速切削数据库具有智 能特点。国内外也有许多单位将专家系统“、基于实例推理技术“7 1 溶入数据库系 统，提高了数据库的自学能力。第三，随着计算机网络技术的发展，在高速切削 数据库中提供一种网络功能可以实现各相关用户间的查询和信息交换功能。例如 在我国北京理工大学开发了“w 唧”模式下网络切自4 数据库与专家系统“”，提高了 工厂的工作效率。因此，网络化的高速切削数据库已经成为了一种发展趋势。 1 2 3 切削数据库与c a d c a m 接口技术研究现状 随着计算机科学的迅猛发展，在现代的切削加工中，数控技术、人工智能技术、 c a d c a m 技术开始越来越广泛地被应用。随着自动程度很高的数控机床和加工中心 在切削加工中的使用，要求切削数据库必须具有良好的与数控系统、c a d c a m 软件 的通信接口功能，来发挥先进技术的优势。 近年来，c a d c a m 软件已从单纯的图形设计功能，发展成集图形处理功能、数控 编程功能、网络传输等功能于一身的复杂的开放式的多功能软件。为了适应在使 用c a d c a m 软件进行加工时，能够查询更多的数据信息，就要求利用到计算机通 信接口技术可以实现c a d c a m 软件与切削数据库系统相连，能够通过建立的通信 接口实现数据的查询、管理、传输等功能。 目前，国内外也有文章对c a d c a m 软件与数据库的接口技术进行了一定的研究， 如湖北汽车工业学院提出基于u g 的高速切削数据库系统( 见图1 4 ) ，他提出了 将高速切削数据库系统嵌入在u g c a m 模块中，将高速切削数据库与u g c a m 数据 库相溶，去扩充u g 的切削数据库。这样方法建立的高速切削数据库系统与u g 紧 密集成，但是由于u g 自身的切削数据库数据繁多，再将高速切削数据库系统加入 进去，难免会造成管理的不便，因此，将高速切削数据库系统与u g 自身所带数据 第1 章绪论 库分开来，使其成为既相互联系又彼此分离的数据库的系统是解决这一问题的好 方法，这样既集成了u g 的切削数据库，又便于对新的数据库中的数据进行管理。 另外，要实现切削数据库与c a d c a m 软件的连接，就会涉及到对c a d c a m 软件 的二次开发问题。由于美国e d s 公司的u g 软件是一款优秀的集机械c a d c a c 删 一体化高端软件，它提供了c a d c a m c a e 业界最先进的编程工具集，以满足用户 二次开发的需要。所以本文以u g 软件为例，来说明建立切削数据库与c a d c a m 软 件连接的技术困难。由于切削数据库系统需要完成的功能较多，需要设计编写的 界面复杂，利用u g 提供的开发工具集较之w i n d o w s ，控件较少，功能有限或者有 些根本无法实现”1 ，因此局限性较强，使用起来不方便。这就需要使用到晃面编 辑功能强大，控件齐全的v c + + 编辑器来实现。利用v c + + 中的丰富m f c 资源几乎可 以实现界面编辑的所有功能。但是u g 提供给用户的开发工具集并没有提供对托f c 的支持，在u g 中还不能直接调用m f c 资源。就这一问题，目前国内有相关的文章 提出m f c 与u g 之间的接口的实现方案汨1 ，有人提出利用u g o p e na p p w i z a r d 向导 来生成动态链接库( d l l ) ，然后将动态链接库文件嵌入到m f c 所创建的工程中， 这样就可以调用u g 开发工具集中的函数，也可以调用m f c 资源，经过一定的程序 编辑可以实现u g 与v c + + 的接口，从而实现u g 与切削数据库的连接。但这种方法 编程复杂，要求编程人员对u g 的二次开发函数和v c + + 都比较熟悉。正因为如此， 也有人一种更为便捷的方法嘲，是在v c + + 中利用m f ca p p w i z a r d 向导来创建工程 文件，在m f c 中使用u g 二次开发中的回调函数，来实现u g 与v c + + 链接起来。利 用这种方法相对前一种简单便利，开发人员可以充分利用v c + + 的优点，开发功能 强大的应用程序。 1 3 本课题的主要研究内容 较之传统切削加工，高速切削技术参数有着很多的不同，具有起显著的优越性， 成为了现代切削加工的一种重要的加工方式。但是，由于高速切削加工技术发展 的时间较短，数据的积累就不如传统切削加工的数据那样准确和具体，这样高速 切削加工技术的积累显得尤为重要。由于高速切削数据的短缺所造成的高速切削 加工技术的应用也受到了一定程度的限制。比如在广泛使用c a d c a m 软件中，就 几乎没有将高速切削数据包括进去，使得工程技术人员在利用c a d c a m 软件进行 o 沈刚理j ：大学硕士学位论文 设计和加工编程时，就无法对于高速切削加工方法进行有针对的设计和研究。本 课题一方面探索和研究实用、简单、方便的高速切削加工小型数据库系统，不但 可以积累高速切削加工参数，还可以在高速切削加工小型数据库系统中查询相关 高速切削加工知识，也在一定程度上推动高速切削技术的发展。另一方面探索和 研究了高速切削数据库系统与c a d c a m 界优秀的软件u g 软件的通信接口技术和 实现方法，使得数控人员，尤其是缺乏相关经验和知识的技术人员利用u g 软件进 行数控加工编程时，可以快速方便地查询高速切削加工参数和知识，提高了设计 的准确性，节约了设计的时间，进而降低了加工成本，对高速切削加工的发展也 起到了一定的促进作用。本课题主要包括的研究内容有： 1 高速切削加工小型数据库的开发：在高速切削加工小型数据库的开发设计 中，具体分析高速切削加工中所需知识要求，确定高速切削加工小型数据库 所要完成的主要任务、设计高速切削加工小型数据库的结构组成、完成高速 切削加工小型数据库实现的主要功能。 2 c a d c 心软件与高速切削加工小型数据库之间的通信接口研究：通过对u g 的 二次开发技术、v c + + 工程数据库开发技术、已有研究的基础知识体系的学习 和研究，建立u g 软件与高速切削加工小型数据库之间的通信接口，实现在 u g 加工环境下对高速切削加工小型数据库的查询、管理和数据修改等功能。 第2 章高速切削加工小型数据库开发 第2 章高速切削加工小型数据库开发 数据库技术是信息资源管理最有效的手段，它作为计算机应用领域的重要组成 部分，已经渗透到科技发展的方方面面。数据库技术是信息技术的初级，在信息 高度发达的今天，数据库技术和数据库应用技术都显示出了其巨大的作用和发展 潜力。近年来，数据库技术和数据库应用技术在切削加工领域的使用也越来越广 泛，它提供给技术人员更方便和快捷的信息查询，大大节约了时间，缩短了生产 周期“。在数据库技术和数据库应用技术几近成熟的今天，程序设计人员可以根 据不同的需要，选择使用适合需求不同方法进行设计和开发，以充分满足使用者 的需要。 c + + 语言是一种以灵活著称的编程语言，v i s u a lc + + - 6 o h 一款强大的开发环 境，在v i s u a lc + + 下不论是底层的还是上层的操作，都能够使用。在v i s u a lc + + 环境下数据库编程技术经历了从0 d b ca p i 到o d b cc l a s s e s 、从o l ed b 到a d o ，利用 v i s u a lc + + 可以采用的数据库访问技术十分广泛。其中a d o 是目前在w i n d o w s 环境 中比较流行的客户端数据库编程技术。a d o 是建立在o l ed b 底层技术之上的高级编 程接口，因而它具有强大的数据处理功能( 处理各种不同类型的数据源、分布式 的数据处理等) 和极其简单、易用的编程接口，因而得到了广泛的应用。并且0 l e d b 和a d o 正在逐步取代o d b c 和d a d “”1 。因此在v i s u a lc + + 中使用a d o 对象编写数据 库应用程序。 利用以上的数据库和v i s u a lc + + 的知识基础，就可以建立一个功能多、针对性 强的高速切削加工数据库系统，来解决在高速切削加工技术中数据短缺等困难所 带来的一系列不便的问题。例如在切削加工领域广泛使用的c a d c a | i ! 软件中，并没 有包括高速切削信息，设计和编程人员无法对高速切削加工的工艺参数进行参考， 对经验不足和知识结构短缺的技术人员带来很大的不便。 在本章中就使用t s q l 数据库技术和v c + + 6 o 开发环境，设计开发了一个高速切 削加工小型数据库来满足对高速切削加工中常遇到的对加工工艺参数和高速切削 的相关知识进行查询的要求。使用者既可以方便地对独立的高速切削加工小型数 沈阳理工人学硕十学位论文 据库中数据进行查询、数据添加、数据修改、数据删除等操作，又可以通过一定 的编程接口技术实现在c a d c a m 环境下( 如p r oe 、u g 等) 对高速切削加工小型数 据库的访问和管理( 具体内容见第三章) 。它小巧灵活、使用方便，不需要操作 者了解数据库等复杂的知识结构，可以直接通过友好界面进行对数据库中数据的 操作。 2 1 高速切削加工小型数据库的功能与结构设计 高速切削加工小型数据库在功能需要满足两个方面的内容：一是独立的高速切 削数据库功能，完成高速切削加工参数和高速切削知识的查询、修改、删除以及 添加功能，二是嵌入u g 系统的高速切削加工小型数据库，使设计人员在u g 系统中 利用n o c a m 编程时可以调用高速切削加工小型数据库中数据和知识，完成高速切 削参数查询、信息打印、高速切削数据库管理等功能，实现u g 与高速切削加工小 型数据库通信( 参见图2 1 ) 。 图2 1 高速切削加工小型数据库系统图 在数据库的使用和管理上主要完成三个方面的内容： 第2 章高速切削加工小型数据库开发 1 、高速切削参数查询 数控编程人员在利用u g c a m 进行高速切削数控编程的时候可以根据工件材 料选择合适的刀具材料、根据刀具材料和加工材料选择合理的切削用量参 数，还可以对高速切削刀具材料的信息进行查询。 2 、 信息打印 数控编程人员在u g 环境下可以分别浏览打印高速切削刀具材料信息；工 件材料信息；高速切削用量选择系统信息；高速切削加工知识信息系统即 工件材料、刀具材料和加工方法以及它们之间的匹配关系等信息。 3 、 高速切削数据库管理 高速切削数据库管理模块是编程及相关人员可以在u g 环境下对高速切 削数据库系统进行维护，包括刀具材料信息、工件材料信息、切削用量信 息以及高速切削知识信息等数据进行在线添加、删除和修改。 如图2 1 中所示，高速切削加工小型数据库系统是一个可以独立运行使用的数 据库系统，应用此系统可以完成对数据库的访问和管理功能。同时，通过相应的 接口程序还可以实现与外部设备如c a d c a m 软件、加工中心等之间的通信，完成相 应的功能。因此，此数据库灵活方便，操作简单，使用者可以根据各自的不同需 要，单独或者联合外部设备使用均可。 本文建立的高速切肖口加工小型数据库系统在结构上主要包括高速切削工彳牛材 料数据库、高速切削刀具材料数据库、高速切削用量数据库和高速切削加工知识 库四个子数据库，每个子数据库实现其各自的职能( 参见图2 2 ) 。在高速切削工 件材料数据库中提供包括高速切削工件材料的名称、热处理状态、硬度、主要成 分，在数据库中分别进行了详细地数据信息查询和管理。在高速切削刀具材料数 据库中提供了对高速切削刀具材料名称、高温硬度、耐磨性、韧性、耐热冲击性、 高温化学稳定性、耐粘接性的数据信息的查询和管理功能。在高速切削用量数据 库，提供了高速切削加工中最常用的加工方式一铣削的切削用量库，其内容包括 推荐高速铣削速度范围、推荐进给量、推荐切深三个参数，用户可根据需要进行 选择查询和管理。在高速切黼加工知识库中总结了关于高速切削刀具材料的特性 和各组成成分的特性、刀具与工件材料匹配的相关知识，分别包括刀具材料的主 要组成；刀具材料中硬质项特性；刀具材料硬度与韧性的关系；工件材料硬度与 沈阳理工大学硕士学位论文 刀具材料硬度的关系；高速切削刀具材料的高温硬度关系；刀具材料高温化学稳 定性、粘接性与耐热冲击性、热裂纹性之间的关系；刀具材料进给量与切削速度 的关系；刀具材料耐粘接性与切削刃锋利度之间的关系；刀具、工件材料与切削 速度的关系，提供了使用者方便查询和管理的对话框界面。 图2 2 高速切削数据库系统总体结构图 2 2 高速切削加工小型数据库的实现 本文利用v c + + 6 o 和s q ls e r v e r2 0 0 0c “；为开发工具建立独立以及适合u g 环境的 高速切削数据库系统，下面将分别介绍实现的具体内容和实现方法。 2 2 1 主窗口程序设计 主窗口即进入高速切削加工数据库系统的主界面要求简洁大方并突出数据库的 特点。本文中直接使用v c + + 编辑器进行界面的编辑和设计，设置了进入和退出数 据库系统两个控件具体如图2 3 。 第2 章高速切削加i 小1 0 数据库开发 图2 3 高速切削数据库系统主界面 2 2 2 应用子数据库窗口的设计 应用子数据库窗口包括选择进入高速切削加工小型数据库系统的高速切削工 件材料数据库、高速切削刀具材料数据库、商速切削用量数据库和高速切削加工 知识库四个子数据库界面。通过此界面，使用人员可以选择进入相应数据库进行 查询，其界面图，如2 4 图所示。 2 2 3 高速切削工件材料数据库 可进行高速切削加工的工件材料种类繁多，材料的标准牌号规定都不尽相同。 在本文中只列出了常用的高速切自0 加工材料性质和切削用量，使用者可以根据需 要随时增添，或者修改信息。在本数据库中，将工件材料性质进行分类。为更好 地描述将工件材料的性质分为硬度、热处理状态、主要成分，分别来进行描述， 对表的设计见表2 1 。 在本系统中，对工件主要列举了获铸铁、铝合金、淬硬钢、钢及其合金、钦合 金等常用工件材料，并分别列出了相应的参考硬度。将热处理状态分为淬火、退 火、正火、回火等几类。 利用v c + + 开发工具生成高速切削工件材料数据库系统如图2 5 所示，在上一级 程序中( 图2 ，4 ) 选择高速切削工件材料数掘库系统中的“进入”按钮，进入图2 5 1 5 沈阿l 理r 人学硕十学位论文 所示界面，在工件材料输入栏中输入工件材料点击“查询”按钮，会在右边的详 细信息栏中出现工件材料的具体信息。当需要 主表中添入新的数据时，只需在详 细信息栏添加所需的数据，点击“添加信息”按钮，新的数据就会存入数据库中， 完成数据的积累。当需要修改信息时，在详细信息栏中修改要修改的参数，然后 点击“修改信息”按钮，所要修改的信息就会保存在数据库中。当需要删除数据 时，在工件材料栏输入所要删除的材料，点击“删除信息”按钮，即可删除所选 材料的所有参数。 表2 1 工件材料信息设计表 字段名字段类型字段长度字段含义 允许空 i d i n t4 编号( 主键)否 w o r k mv a r c h a r5 0 工件材料否 h a r dv a r c h a r5 0 硬度是 h e a tv a r c h a r 5 0 热处理状态是 i n g r e d i e i i t v a r c h a r5 0 主要成分疋 2 2 4 高速切削刀具材料数据库 对于高速切削加工来讲，选择相应的刀具材料、刀具结构、刀柄系统、刀具夹 头等都是十分重要的。由于高速切削技术的特殊性，一般常规的切削刀具是不能 用来进行高速切削。在高速切削技术中，刀具材料的正确选择起着决定性作用“。 目前国内外适用于高速切削的刀具主要有：涂层刀具、金属陶瓷刀具、陶瓷刀 具、p c b n 刀具、