STEP-NC车削特征的扩充及应用

为实现与产品模型数据交换标准兼容的数控数据接口(STEP-NC)在车削加工中心中的应用,扩充了STEP-NC车削特征.首先归纳了STEP-NC特征按从属关系的分类,提出了所扩充的三维车削特征例如铣削槽、径向圆周孔、复制车削特征等,阐述了各个特征实体的意义以及所包含的子类型,详细论述了各个特征参数的意义和表达方式.最后,按照所提出的车削特征的具体参数格式,编写了两个STEP-NC车削程序实例,通过所开发的STEP-NC车削仿真系统,对两个实例的刀具轨迹及零件模型进行了切削仿真.仿真结果表明,所扩充的三维车削特征正确可行.     

基于UG的加工仿真及后置处理器的开发

目前多数的数控仿真软件仿真的机床和控制系统有限,不能满足一般企业的需求,而且仿真的代码也需要手工输入到仿真系统中,不能保证仿真的准确率。文章在UG／POST通用后置处理器的基础上,开发出针对NEXUS-410B机床的四轴专用后置处理器,能够自动输出数控程序,并详细阐述了在UG／IS＆V环境下数控机床仿真模型的构建与加工仿真系统的建立过程,包括刀具轨迹的创建与验证、数字模型与装配、运动仿真、机床驱动器以及仿真模型的加工仿真,并通过产品加工实例验证了该专用后置处理器和加工过程仿真系统的正确性和实用性。     

基于STEP-NC数控系统的译码模块及坐标问题

针对STEP-NC的数据模型和面向对象的编程特征,运用模块化软件设计思想,建立译码模块的四个功能子模块.①输入子模块负责解析STEP-NC程序,设计专门的数据结构用来存储程序行实体信息.②识别子模块识别加工程序中的各种实体,提出特定的识别顺序以保证识别准确度.③建模子模块根据实体类型,通过实体映射的方法建立相应的C 类库模型.④路径规划子模块根据模型参数规划加工路径,并给出其工作过程.路径规划涉及的一个复杂问题就是坐标转换.对STEP-NC标准中坐标的层次结构进行了归纳,对路径规划过程中的坐标参照原则进行了详细介绍.通过一个基于STEP-NC接口的三维铣削仿真系统的仿真试验,生成可视的刀具路径,证明路径规划的正确性.最后将译码模块移植到开放式数控系统中,通过实际的加工试验验证译码模块的有效性和正确性.     

基于STEP-NC车削解释器及刀具轨迹生成器的研究

提出了一种基于STEP-NC的数控车削加工系统,构建了系统的结构体系,研究了在VC++6.0环境下,应用STIX库及MFC类库等,通过检索和处理AP238文件信息来建立STEP-NC车削解释器的方法.并以此为基础应用解释器提供的数据源及参数和刀具数据库,来建立刀具轨迹生成器,实现STEP-NC车削系统刀具轨迹的自动生成.最后通过刀具轨迹的仿真来检验所生成的刀具轨迹是否符合加工要求.     

基于ISO14649标准的STEP-NC程序生成器

为实现STEP-NC程序的自动生成,开发了STEP-NC程序生成器.首先阐述了程序生成器的工作原理和各个模块的功能及其实现方法.详细论述了程序生成器实现中的三项关键技术.最后,结合一个包含平面、孔和型腔特征的AP203文件,利用所开发的程序生成器生成符合ISO14649标准的完整的STEP-NC程序,并通过STEP-NC铣削仿真系统对所生成的程序进行切削仿真.仿真结果表明,所开发的STEP-NC程序生成器是可行的.     

面向STEP-NC铣削加工的刀轨优选与仿真研究

研究了STEP-NC标准和应用协议,重点分析了STEP-NC数控程序的数据格式,全面了解了STEP-NC程序中制造特征的描述方法,从加工效率(走刀路线长短)方面衡量,应用神经网络建立STEP-NC铣削加工的刀轨优选的数学模型.并将该方法应用到具体零件的加工过程中,基于MATLAB开发一仿真系统,并对加工过程进行仿真.验证了神经网络在刀轨优选中的有效性.     

基于STEP-NC数控加工程序的研究

STEP-NC数控接口标准,其目的是取代旧标准ISO6983。本文研究了STEP-NC数控程序的信息结构及发生或过程,把STEP NC数控程序的建立过程分为零件设计层,特征识别层和工艺规划层,对数控程序中的关键信息进行分析,并提供了ST-machine工具包结合MasterCAM软件产生STEP-NC数控程序刀具轨迹,优化加工参数,进行模拟仿真加工的方法。     

面向铣削加工的STEP-NC文件到G代码转换技术

为使STEP-NC能在传统的数控系统中得到应用,研究了面向铣削加工的STEP-NC数控文件到传统G代码程序的转换技术,提出了一种面向制造特征的刀具轨迹规划方法。首先对制造特征进行分类,然后为每类制造特征设计走刀轨迹模型,在进行G代码转换时,通过前置处理将制造特征的走刀轨迹模型转换成对应数控系统的宏程序,不但提高了G代码的转换效率,而且缩短了G代码程序的长度。论述了STEP-NC文件信息提取和信息处理技术,以及G代码程序自动转换过程。最后,以一个铣削类零件为例,对上述技术进行了测试和验证。     

虚拟环境下机床切削运动行为仿真

鉴于当前CAD/CAM行业软件缺乏对机床行为的仿真,提出一种基于沉浸式虚拟现实的机床切削运动行为仿真方法,详细阐述仿真系统的体系架构及开发平台。分析机床各运动轴的切削运动行为及部件运动的层次性与相关性。建立基于消息响应机制的行为仿真编程模型。研究并推导了刀具走刀轨迹中刀具扫描体曲面的求解过程,阐述NC代码编译及刀具实时切削过程仿真。最后,在Visual C++6.0环境下结合Virtools和OpenGL编程实现了虚拟机床切削行为仿真系统,该系统可应用于数控加工程序的验证、数控技术的教学和培训等场合。     

基于STEP-NC的数控加工仿真技术

阐述了STEP-NC相对传统数据接口的优点,STEP-NC的数据模型以及程序结构,研究了STEP-NC关键技术,并且给出了STEP-NC数控程序在实际CAM系统中进行加工仿真的方法,最后通过实例实现了CAD/CAM的集成.     

STEP-NC控制器及其刀轨规划方法研究

为实现产品模型数据交换标准-数控程序在传统数控机床上的应用，提出了产品模型数据交换标准-数控程序的刀轨规划方法。首先，概述了产品模型数据交换标准-数控程序控制器的类型及其3大核心功能模块，分析和研究了刀轨规划过程中坐标系转换问题，给出了利用产品模型数据交换标准-数控程序实体索引映射表规划加工特征刀轨的方法和步骤，着重分析了平面和型腔两个加工特征的加工策略，并基于上述方法给出了具体的规划方法流程图。最后，结合一个基于平面、孔和型腔3个加工特征的产品模型数据交换标准-数控程序实例，将所规划出的G代码程序在配备开放式数控系统HITCNC的3轴数控铣床上进行实际加工，实验结果证明，该刀轨规划方法是正确可行的，并具有一定的通用性。     

基于STEP-NC的数控加工工艺设计研究

为解决数字化设计中信息集成困难的问题,实现设计信息、加工信息的双向流动,引入新型CNC编程接口STEP-NC技术。基于STEP-NC的数控程序具有良好的互操作性和可移植性,弥补了传统的G、M代码的不足。在介绍STEP-NC主要内容及分析STEP-NC数据结构的基础上,建立了基于STEP-NC的CAPP系统的总体结构。解释了AP203文件数据类型即EXPRESS数据类型和C++数据类型、SQL Server数据类型的转换方法。研究了AP203文件的词法分析过程,AP203文件和几何信息的转换过程。并以此为基础开发了基于STEP-NC的数控加工工艺设计系统,并通过实例验证了信息集成的可行性。     

STEP-NC数控加工程序信息提取系统的研究

首先分析了STEP-NC数据模型和加工程序结构.参照标准数据存取接口迟联编思想,给出信息提取系统的结构模型,具体解释了模型中的模型实体创建、词法分析、实体实例匹配,以及特征重构和信息分类模块的原理和实现方法,基于上述方法,实现了对STEP-NC数控加工程序信息提取的实验原型系统.通过实例证明了该系统的有效性.     

基于STEP-NC的NURBS曲面插补技术的研究

为提高曲面的加工效率和精度,提出了一种基于STEP—NC的非均匀有理B样条曲面加工方法。基于STEP—NC的数控系统能够直接处理包括完整的非均匀有理B样条曲面几何信息和1力Ⅱ工工艺信息的STEP—NC程序。详细讨论了非均匀有理B样条曲面插补算法的实现,并通过仿真试验,验证了该方法的有效性。     

基于SCHEMA的STEP-NC数控编程系统研究

基于新的STEP-NC数控接口标准,对STEP-NC的SCHEMA进行解析,研究STEP-NC数控程序的生成方法。分析和研究了STEP-NC数控程序,探讨Part21文件的格式和部分关键信息的生成方法,研究SCHEMA到STEP-NC数控程序的映射方法。基于SCHEMA开发了STEP-NC数控编程系统,该系统采用开放式模块设计,分为信息提取与特征识别模块、工艺规划模块、STEP-NC文件生成模块。该系统可进行自动特征识别,经人机交互方式进行工艺规划,最终生成STEP-NC数控程序。     

基于STEP-NC的NURBS曲线插补技术研究

文章详细讨论了旧的数控编程接口标准ISO6983的缺点,研究了基于新数控编程接口标准STEP-NC的数控系统中的NURBS插补技术.详细讨论了NURBS插补算法,并进行了误差分析.STEP-NC数控系统能够直接处理由NURBS表示的几何信息和加工工艺信息,通过采用STEP-NC新数控编程接口,确保零件的NURBS曲线曲面几何信息和加工信息完整的输入到数控系统.NURBS插补程序量少,速度快,精度高,有利于提高生产率和改善产品质量.NURBS插补技术的研究为进一步研究STEP-NC数控系统奠定了基础.     

STEP-NC数控系统若干关键实现技术研究

为解决目前数控机床使用G代码所带来的诸多问题,提出了建立STEP-NC数控系统的方案.整个方案分为控制软件和硬件两部分.控制软件采用模块化设计,分为译码模块、人机接口、任务协调器、轴组和轴模块.译码模块针对STEP-NC加工程序面向对象的特点,将加工特征规划为加工单元路径集合.其他模块根据单元路径以有限状态机为行为模型,最终控制伺服系统实现加工.硬件部分采用开放式体系结构和不同厂商的产品,通过串行实时通讯系统总线连接到一起.经过加工试验,实现了规定的加工特征,证明译码模块工作正确,数控系统稳定可靠.     

STEP-NC的可扩展标记语言实现方法研究

STEP-NC是新发展的数控编程国际标准（ISO14649），依据该标准生成的数控程序通常采用ISO10303 Part21物理文件格式。但该格式的数控程序不但不易解释，而且不适合在网上传输。为此，提出了采用可扩展标记语言作为STEP-NC数控程序的文件格式。首先，分析了STEP-NC数据模型核心内容及ISO10303 Part21物理文件格式数控程序的缺点，研究了可扩展标记语言格式STEP-NC数控程序的生成，包括文档结构的选择、EXPRESS向可扩展标记语言的映射等，并将其作为机床控制器的输入。将机床控制器软件划分为3个模块，即可扩展标记语言形式数控程序的解释、微观工艺规划并自动生成刀具路径和控制机床运动的数控指令的生成。重点研究了可扩展标记语言数控程序的解释。     

基于STEP-NC数控加工方法的分析与研究

传统G、M代码加工存在产品加工信息不完整、传输过程单向、修改困难等问题,通过采用STEP-NC标准可以有效解决上述问题,从而实现良好的互操作性和可移植性。文中主要介绍STEP-NC技术研究的主要内容,基于STEPNC标准分析的数据模型,建立基于STEP-NC标准的CAPP系统的总体结构,为开放式数控系统打下了坚实的基础。