国内外数控工具磨削软件的发展状况

1、遠 SiBCial Reports)1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, )1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 国内外数控工具磨削软件的发展状况张洪军g李建广张天微(D哈尔滨工业大学机电匸程学院,黑龙江哈尔滨151001;齐齐哈尔大学机电匸程学院，黑龙江齐齐哈尔1610()6)摘 要:对数控工具磨削软件进行了研究，分析了国内外数痙工具磨床所

2、采用的磨削软件的发展现状和技术 水平，介绍了几种典型的数控工具磨削软件产品，提出了我国在引进国外先进技术，借鉴国外数控工 具磨削软件的研发经验的同时，应依靠产学研合作攻关开发出能满足刀具制造企业对数控工具磨削 软件追求的尖端产品，浅析了今后数控工具磨削软件的发展方向和我国在该方向上的研究重点。 关键词：数控工具磨削软件 发展现状 刀具制造企业中图分类号:TP311文献标识码:AThe development status of CNC tool grinding software at home and abroadZHANG Hongjun, IJ Jianguang1, ZHANG Tia

3、nwei(School of Mechanical Engineering, Harbin Institute of leclHiology , Harbin 151001 f CHN;School of Mechanical Engineering, Qiqihaer University 9Qiqihaer 161006,CHN )Abstract: On the CNC tool grinding software was research. In this paperf the status and technical level of CNC tool grinding softwa

4、re at home and abroad was analyzed and several typical CNC t(x)l grinding software products were introduced 9 while importing foreign advanced technology and drawing experience of the research and development of foreign grinding software for CNC tool f the cutting - edge prcxlucts meeting the pursui

5、t of tool manufacturing companies for CNC tool grinding software would be developed relying on the combination of pKnluction f teaching and research Finally, the future development direction of CNC tool grinding software and research focus of our countn were also briefly analyzed.Keywords: CNC Tool

6、Grinding Software; Development Status; Tool Manufacturing Companies)1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, )1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 随着现代制造技术的发展，对高粘:度复杂刃型刀 几晶种的数帚需求越來越人，而这类父杂刃形？5粘度 刀貝，采用許通匸貝磨床和传统匚艺方

7、法來制造足很 难实现的，为了满足这一耍求，数控貝糜床得到了快 速的发展。高辅度、高刚度、结构紧凑、操作方便、效率 高、软件编程灵活、介适的功率和可视化效果-w都是 导。经营基于战略，研发基于战术。一个体系的建立, 耍确定其纲领。应当由决策口出台俨品经营的战略 指南这-纲领性文件，以便从科学的角度规范和指 导产品的营研匚作(V匕如确定营研的战略思想、产品 经营的现实意义、前瞻设想、服务领域、产品构成、水平 定位、发展空间、品牌形象设计、产品评价、质量控制、 市场应变、技术储备、营研组织模式、约束机制、激励机 制、权限与责任界定、资源配置及良性利用资源、研发 力戢建设、营研制度建设、信息化建设、软

8、环境建设、破 52 刀具制造企业対数控1贝燃床的追求，数控1貝磨床 必須配置用于磨削加匸、工件测量、砂轮修整等软件才 能完成相应操作，制造出高品质的刀具。所以刀 具靡削软件的发展必须满足这些需求，否则只有机身 没有磨削软件是不能满足甬场需求的，机床的软件功 能匕成为判断数控1磨床先进性水丫的主耍标志Z 环境建设等)。建立科学的营研体系是一项紧迫的系 统匸程,它要面向现实，也要面向未来。企业的生存和 发展是不断的追求进步。第一作者：鬲志棠，男，1962年生，高级丁程师，主 耍从爭数控机床及机床外观造吃和防护结构设计I： 作。缩辑 谭仏颖)收稿U期4012-10-18)文章塢号30813如果您檢发

9、裹对本文的舄法请将文章编号填入读者意见调查表中的相应位豐：2O13 R NR一1国内外数控工具磨削软件的发展现状国外CNC丄貝磨床配置的刀几磨削加工软件可 分为两类:一啖是曲专业的刀貝磨削软件公诃开发的 软件，如DECKEL公司为其采用PMAC熨数控系统的 工具磨床配置了瑞士 MTS公司开发的tool - kit PROFESSIONAL 乂如Ewag, Starx Saacke等公nj为其制造 的匸具炳床配置了瑞士 xiai公司开发的刀n炳削软 件NUMROTOplus ；另一类是由1具磨床制造商自主 开发的软件，如ANCA公司的fool Room, WALTER公 司的以“所见即所得”为宗

10、旨开发的Helitronic Tool Studio,CUOCHI公司为OCTOPUS 100型数控 匚具磨 床开发的OCTOSORT等这类磨削加I软件中不但包 含了工具磨床制造商ca外知名的工具制造商通常也 是知名的刀具制造商）的刀少i磨削、机床制造知识,更 融入了其长期积累的刀貝生产实践经验。虽然并公诃 推出的刀貝磨削加软件在功能、肆能化、可视化等方 閒心在差并，但都包含具有仿貞加匸功能的模块，以便 于实现刀具的设计和制造国。我国21世纪初期开发的数控匸具炳床，大多采用 的是主机门行制造、数控系统靠引进的方式研制，这种 数控匸具磨床产品不但成本很高，而且由于通用的 CNC系统没有集成刀具磨

11、削加匸技术和编程软件，难 以实现刀具前别是复杂刀具）的磨削加工。冃前，我国数控I】貝磨床生产厂家也积极与并 科研院所合作，开发貝有口我知识产权的数控烤削软 件同。武汉机床厂MK6O35 -5数控万能I具磨床选 用国产华中数控系统，软件基T Windows XP操作系统 的操作界而，操作者利用图形交互式刀貝加软件，在 提示下输入刀具参数，即可生成定制程序完成加1：. 2D或3D磨削模拟软件支持刀眞截形模拟；上海黑格 数控的HEIJXCNC-5A五轴联动数控工具磨床采用 华中HNC-22MI）数控系统，五轴联动，配置自行开发 设计的具有自主知识产权的刀具磨削软件；大连科徳 数控有限公司TG -45

12、数控工具磨床采用大连光洋自 主开发的CT（X）L刀口磨削软件，实现六轴五联动。从国内数拎I.JI磨床磨削软件的发展现状不难看 出国内I】貝磨床制造企业还缺乏市场需求的准确定 位，尽管刀具本身看似简单，但其结构数学模型却很复 杂，高粘度、结构紧凑、操作方便、可视化效果好、生产、 修磨一体化的高档磨削软件，在国内尚属丁起步阶段。 虽然，我们生产的五轴联动数控匸具磨床同国外公司 的产胡一样，通过口（2开发的软件能够加匸设计耍求 的S种形状的特型刀貝和一般平面刀具，但足，对丁例 如圆锥球头立铳刀等复杂形状刀具的磨削加I只育德 国 WALTER、美国 HUFMAN、瑞士的 STRAUSAK 这样 实力雄

13、厚的公司才能精确地加匸出来,因为加工这种 刀貝需耍高精度多轴联动的数控匸貝磨床以及高將度 的加1数据计算。国内I：貝磨床企业耍在这一领域有 所突破，在引进国外先进技术,借鉴国外数控I.H騰削 软件的研发经验的同时，必须耍投入人凤的人力和物 力从事这方而的研究。应依靠产学研介作攻关开发出 能满足刀貝制造企业对数控匸貝濟削软件追求的尖端 产品。2典型数控工具磨削软件分析2. I 徳国瓦尔特（WALTER ）公司 Helitronic Tool Studio刀具磨削软件WALTER公nj以刀几市场的询景为开发点，历年 來陆续推出了适应市场需求的成型刀貝软件包，从复 合铳刀、复合钻头到恻环面、球面-铳

14、刀、燕尾槽铳刀、 梯型槽铳刀宜到圣诞树铳刀，其软件的通用性和灵活 性越来越被市场所认可和接受，所加匸的刀具也被广 泛地使用在飞机制适、冶金彳亍业、模具加匚和汽轮机行 业。在2011年CI.MT展出同的刀具磨床所采用的软 件 如图1所示）是基于Windows XP操作界面，利用 I适应技术根据实际磨削试动态调整所需的进给速度 实现等扭力控制，不仅节省加匸时间，也有利丁砂轮使 用寿命。机床貝有门动定位测吊系统探针，能快速获 取刀具参数，确保爲效率牛产。软件涵孟了 H前市场 上所有类型7J -U的生产和修磨，町实现装载机口动上 下料。图1停网WALTER公司开发的刀貝炳刖软件2.2 德国徳克（MIC

15、HAEL DECKEL ）公司 S22P 型 工具磨削中心的磨削软件2013“ 8 期德克精密机械制造公司MICHAEL DECKEL）是 一冰仃50多年刃史的专业1.貝磨床制造厂，在*界精 密I贝磨床技术领域一白占据领先地位，诞生了多项速 Special Reports圏2德HECKEL公罚开发的刀具摩削软件历史性币:大发明，为世界匚具磨床的发展做出了极其 乘要的贡献切。DECKEL 公 nj 的 S22P 软件（如图2所示）平台基 丁 Windows XP Professional 操作系统，具有机床门诊断 功能，还可以通过Internet 网络可接入DECKEL的全 球远程服务系统Oec

16、krl - Teleservice System ） 实现远 程诊断、升级以及维修服务。S22P的图形交互式刀具加工软件覆盖了儿乎所有刀 种类，操作者在全程图形帮助系统的帮助下，可以轻 松完成刀貝的编程、加匸模拟及干涉检査匸作S22 P磨削中心集成了机床内全| |动修整砂轮和 全I动测园砂轮的功能，为砂轮修整和砂轮测试分别 开发冇专门的软件,独立的图形交互式操作界面，只需 按下按钮即可门动完成砂轮的修整或测粧。S22P提 供的这一实用性功能，使用八不必再单独购买砂轮修 整和测屋设备，同时仃利丁提高工作效率，为非专业化 刀fl企业解决相关技术难题。S22P的砂轮库管理软 件貝有大容虽、智能化的特

17、点，可以最多管理256个砂 轮库，羡至可以支持砂轮库的虚拟化应用。2.3 澳大利亚ANCA公司Toolroom iGrlnd刀具磨削软件Toolroom iGrind是ANCA公司推出种生产型应 用软件。这种堆于Windows K台的软件系统可以做到 既适M操作者熟练程度乂油足使用需求系统既能止 操作者进入预先设定的刀貝儿何参数数据库，也能让 操作者建立门己的数据库：同时在三维模型上还可即 时实现任意参数的改变，通过简单地拖放鼠标编辑命 令，就能依次改变各种操作指令并执行。B83 3D刀具图形模拟儀咸至 iGrind編程轶件ANCA 的 Toolroom 2012 匸具磨削软件包是该软件的 最

18、新版本，増添了很多新的 应用功能,更加利于设计和 生产过程囹。该软件在以 前版本基础上，将3D刀具 图形模拟集成至iGrind编程 软件（如图3所示）;新增 角度补偿和修正功能,与Windows 7专业版32位和64位进行了兼容，乂増加了匸件在线激光检测、砂轮门动 标定、刀芯轮廊探测和补偿（如图4所示）、门动侦测 球头齿隙部可能出现的根切痕迹和适用J所何TX7 盘式上料机上料编辑软件。图4织謹廉前用自动补偿2.4瑞士 NUM公司NUMROTO刀具磨削软件N L MKO TO软件的开发小组由专业技术人员组 成，他们拥有CNC数控机床和刀JI磨削的全力位技术 知识何。NUM KOTO软件笹体解决方

19、案除了 NUM- KOTOplus程序设计系统）以外还包括所有能够运用 在刀具上的智能元素。利用维CD-Simulation）和 三维模拟3D- Simulation ）功能，用于刀具、砂轮上的 全方位荊确的测鼠循环，以及加匸过程中的砂轮调整、 作业控制等，同时还提供按照耍求设立了专业培训和 远程诊断。NUMROTOplus 软件基于 Windows XP 和 Vista 系 统，也可以被集成到公诃的网络中。可以简易地实现 中央陆存、零件程序的管理以及备份功能。此操作程 序是为刀具磨削使用而设计的，并n具有鲜明的结构 如图4所示）。即使对于复杂的形状，此软件也可以 简洁地进行編程，并可使用15

20、种语言运行。刀具制造 商使用NIW的Numroto磨削软件提供的功能，可以门 动创建标勺尺寸的机床I一程绘图标注。Numroto Draw 的功能通过在刀八长度的任何位置的横戴面上生成视 角，可有效地对生产进行门动审核。绘图E接通过三 维模拟获得图像，从而使复朵的磨削细节通过图形被 清晰进行描述t，0-， o图5瑞七NUM公司刀具 瞎削软件54NUMROTOplus 软件与 使用者共同合作,并为使用 者匸作。刀貝生产企业可以 利用NUMROTOplus软件生 产各种各样的刀具，并进行 巫磨。同时还可以改变孑个 刀貝的细节参数，以便适应 各种特殊需求。在过去20 年中,NUMROTOplus软件

21、已演变成为刀JI磨削的-个 标准解决方案，适用丁 30种不同的机器类型。许多刀)1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 纭 述 Special Reports貝生产商和刀貝修炳商咸丁软件独立编程的优越性， 选择安装NUMROTOplus软件。在生产中，刀具生产 商人都采用NI MROTOplus软件中“成型铳刀”來编程 和磨削。该软件的应用范围涵盖广泛，应归功丁软件 贞越的灵活性与成熟性。在刀具研磨领域里拥有半富 经验的M MKOTOplus软件团队，运用专业技术知识，

22、 以Windows应用软件为韓础，开发创新，为MMKO- TOplus软件应用提供了保证。2.5 瑞士 MTS 公司 tool - kit PROFESSIONAL 刀 具磨削软件瑞士的MTS公司从事专业化的刀具数控磨削软 件研发和市场推广,以专业化的“tool - kil PKOFES- SIONAL”软件产品闻名叭MTS的含义是“数学技术 软件” 因为针对刀H的专业软件需要建立复杂的数 学模型，所以MTS的很多资深员I都是数学专家。作 为一家來口瑞士的专业刀J1解决方案提供商，MTS为 制造复杂刀貝CNC加匸中心的制造企业提供配套的 通用刀貝软件，同时也为世界领先的刀貝企业提供服 务,MT

23、S C成为业内值得信赖的刀具、机床制造商，其 产品在模块化概念、集成干涉控制、可视化、在线帮助 功能、可选的3D模拟等方而都极具优势。tool - kit PROFESSIONAL”软件以清晰逻辑化的结构著称，支持 铁削、钻孔和车刀的生产和重新刃磨，通过模块化的设 讣可以定制不同应用以适应各种刀具儿何形状：通过 向导程序和1】作区处理模式门动引导用户完成操作过 程。软件界面分为机床管理、砂轮、刀貝数据三个区 域。支持图形化的参数定义数据，并11任何时候都可 以调用在线帮助获取支持：在丿J U和砂轮数据区域以 及砂轮路径计知过程均捉供2D和31）的可视化，并且 实现31）的机床模型和CNC仿貞过

24、程展示；软件的数 据系统具备件、砂轮和相关数据的实时优化能力。 根据用八需求來组织数据库结徇topdown M的架构确 保毎-步输入数据的数吊门动厳小化，完整的炳削过 程包括所冇的相关数据都记录在数据库中。操作者可 以为经常使用的刀貝系列在表格中创建预设值，通过 点.1 i相关按钮刀J1可以自动创建并直接送向机床;软 件提供干涉控制，在机床抬令生成的时候可以得出所 冇相关对象的干涉分析结果，图形可视化匸具详细地 记录了可能的干涉位置使得操作者很容易分析和改iE 数据错误或者砂轮设賢等：在丿J H测试方面支持所有 标准测试系统，并II对不同的刀几儿何外形仃门己的 测试准则，同样也实施了可扩展的测

25、鼠系统界面。MTS tool - kit PROFESSIONAL 能够和所有已知 CNC系统配套。同时，提供全系列参数化刀具模型， 使得刀具的设计与加匸变得简单易行，不再需要经过 “设计一 图纸一 试磨一修改参数图纸-卿削”这样一 个往复的过程o tool-kit PROFESSIONAL从刀具设计 开始通过全参数化定义刀几三维模型，再通过五轴或 六轴的磨削加匸中心直接进行加E.此外tool - kit PROFESSIONAL 还有 Cycle Calculation 功能，可以计算 出一批刀具的加匸时间，还可以设计和加匸各类非标 的刀具。2.6意大利库菲（CUOGHI ）公司的刀具磨削软

26、件意大利库菲CUOGHI）公司历史悠久，是欧洲知 名的匸具磨床和钻头刃磨设备制造商，其数控1：具磨 床OCTOPUSIOO和MODENA200采用了全新的设计理 念，使氏制适成本大幅度降低，口冇明显的竟了卜优 势血。但是由于市场定位和价格的差别这类设条 和其他欧洲胡牌的机床并不形成苴接竞争，在功能上 是其他机床的补充，目的是共同满足刀具制造和刀具 修磨客户的需求。刀具修磨商并不耍求机床实现无人 操作，但希甲一名操作者能够看管多台机床以控制成 本。该公司的W13O5力能生产型I貝傑床就能实现 这耍求。该机床的刀具磨削软件特点是:Q）其软 件和装戏系统允许在一次安装下对不同型式、不同柄 部尺寸的刀

27、具实现门动匝磨，包括圆柱形和锥形立铳 刀、倒圜角和球头迂铳刀、阶梯钻，以及其他不同外径、 形状和几何参数的阶梯形刀具;Q）采用该公司整合 的SIGS磨削软件，操作者首先输入被削刀具的数 量、尺寸和型式:其次，选取要执行的操作匸序;然后, 对装在托盘上的刀具启动口动磨削程序。2.7上海黑格丁具磨床磨削软件2006年以來，华中数控号上海黑格数控科技公诃 合作生产的配备华中数控系统貝有门主知识产权的五 轴数控1具磨床，12经形成了批就生产和批嵌销售。 该系列机床成功地实现了対関柱/関锥d僦刀、球头铳 刀等刀具的刀面修磨。磨削软件功能和技术特点为: 机床可实现五轴联动：可进行孑种铳刀的磨削加I.： f

28、L 接在CNC上以图形菜单方式输入被屛刀貝的参数和 加丄丄艺即可进行加工或修磨，实现了编程加丄一体 化：！、仃刀具儿何形状测量功能,保证备种铳刀后刀面 的重磨加匸;可在线对砂轮参数、刀貝参数、磨削匚艺 和蜻削用晴等进行方便的修改，町充分发挥操作者的 丰富经验，刀具试磨和修磨过程非常方便。3数控工具磨削软件的发展数控I具磨削软件是数控1具磨床的大脑，是一 项学科交义的综合技术，涉及的各项技术仍处丁不 断的发展之中，将來的发展方向主耍体现在：Q)数控貝解床的专用系统的CNC编程技术结 合了各种数学方程式，1人I而解决复朵形状刀具的高粘 度加工，通川化的数学方程的建立和各种插补算法的 研究是刀具磨削

29、软件发展的方向。0)为满足非标专用糜制刀貝的加匚需求，图形 引、参数化编程功能、开放式刀真磨削专家库模块的 开发是刀具磨削软件发展的方向。3) 鬲速、高效、高務度足当今数控切削加匸技术 发展的方向，为满足数控匚具磨床加工质量需要,加工 路能优化功能、卿削进给口适应控制、刀H碰撞监视及 三维1贝模拟可视化功能也是山为刀儿煥削软件的发 展方向。4) 砂轮是I貝磨床制造生产和修磨刀貝的“刀 貝”，是貝磨床的关键部分。全口动的砂轮修整、检 测补偿和测试结果评佔技术也是未來Ul-tt名词解释无级变速无级变速指可以连续获得变速范用内任何传动比的变速系统。通过无级变速可以得到传动系与发动机匸况的最 佳匹配。

30、常见的无级变速器仃液力机械式无级变速器和金属带式无级变速器ADT-CVT)减速器 用T降低转速、传递动力.增大转炉的独立传动部件。 56 床烧削软 件发展的一个31耍方向。6)利用计算机技术及模拟技术，开发能对刀貝 刃磨过程、排屑过程、磨削力变化、磨削区温度、磨削精 文和烧削表面质at进行仿真的数控匸具磨床磨削软 件，是未來数控工具磨床扳好的一个发展方向。4我国数控工具磨削软件的展望国内数控JJI磨床经过近卜年的发展，在全功能 数控匸貝磨丿木领域，已逐步从借鉴和引进阶段进入门 主研发设计阶段，开发出多台貝有n主知识产权的新 品，逐步打破了由进口设备一统天下的局面。为逮步提高我国高端装冬制造业的

31、口主开发能 力，満足国内巫点行业对制造装备的肚本需求，在数控 机床专项“十二五”实施计划框架下，“五轴联动貝 磨床及購削软件开发”被列入“爲档数控机床与基础 制造装备”科技重大专项2013年度课题网。这就耍 求我们坚持大兵团联介作战、产7研用介作，备门发挥 优势，集中解决关键核心技术的思路，大力发展数控工 貝傑床購削软件的关键技术，包括针对产品结构特点 的数控系统后置处理软件设计、丛J：难加1】材料的复 杂刀具高效精密磨削工艺研究，工艺流程及砂轮轨迹 优化技术、刀貝及砂轮在线测磧、评估及K儿何误差补 偿技术、刀貝磨削专家软件研发軒放式刀貝蜒削专 家库、碰撞监视及三维1】具模拟技术)和复杂刀貝刃 磨的編程技术等，來缩