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译码器及其关键技术

为实现与产品模型数据交换标准兼容的数控数据接口在数控系统中的应用,开发了STEP-NC译码器.阐述了译码器的工作原理,将译码器按照逻辑关系分为六个功能模块,介绍了各个模块的功能和实现方法.详细论述了STEP-NC译码器实现中的三项关键技术:类库设计、刀轨规划参数读取方法和STEP-NC坐标系转换.最后,结合一个STEP-NC程序实例,利用所开发的STEP-NC译码器,规划出该程序实例的完整刀具轨迹,通过STEP-NC铣削仿真系统对刀具轨迹及零件模型进行切削仿真.仿真结果表明,所开发的STEP-NC译码器是正确可行的.     

STEP-NC数控解释器的实现

建立了基于SDAI的STEP-NC解释器模型,整个系统由词法分析模块、实体实例的创建模块、加工程序信息提取模块和加工程序信息内容显示模块组成.开发了信息提取原型系统,通过实例验证该系统能够识别STEP-NC数控程序,显示零件几何实体.     

面向AP238的刀具路径生成器研究

为使STEP-NC程序能被CNC所识别,对基于STEP-NC解释器和PMAC卡两大核心模块的AP238刀具路径生成系统进行了深入探究。通过VC高级语言,利用STEP-NC解释器,编辑PMAC提供的计算机底层驱动程序和接口函数,将上位机STEP-NC解释器生成的数据与PMAC卡伺服驱动器建立关联,生成加工程序中工步定义的各种加工特征的刀具运动轨迹来驱动机床的刀具运动。STEP-NC解释器读取STEP-NC加工程序,过滤出刀具的类型、直径、坐标等数据信息存储到指定的刀具路径生成器中,生成加工程序中工步定义的各种加工特征的刀具运动轨迹,并利用AP238刀具路径生成器生成零件的刀具轨迹。面向AP238的刀具路径生成器具有良好的模块化特性,通用性强,效率高。它将STEP-NC加工程序释译成数控机床可识别的刀具轨迹信息,并生成每一加工特征的刀具轨迹,为STEP-NC加工程序能被CNC系统识别提供可靠保证。     

开放式数控冲床系统译码模块设计与实现

针对开放式数控系统中译码模块进行研究,以低耦合性和高内聚性作为模块划分原则,开发了面向数控冲床的开放式数控系统译码模块。采用模块化的思想将译码模块细分为代码预处理子模块、查错子模块和数据展开提取子模块,利用中间层函数接口,分别实现了宏变量的展开、子程序调用和NC代码数据提取。其中又将查错子模块细分为词法、语法和语义检查3部分,并深入分析。最后,进行了仿真和加工测试,以验证本译码模块的可用性。     

基于CATIA V5的泵体数控加工仿真

利用CATIA V5软件的加工模块对泵体零件进行数控加工仿真。首先进行泵体零件的三维实体建模,并根据零件的特点进行加工工艺分析和设置加工参数,然后利用加工模块实现实体的仿真刀具路径及快速虚拟数控加工,同时检验数控刀具路径是否有过切和干涉现象,最后将达到要求加工程序以数控机床能识别的格式输出。一方面可以方便地实现零件的数控编程,生成高效、高精度的NC程序;另一方面,可以通过实体仿真刀具路径,检验是否有明显的过切或者干涉现象,及时做出相应的修改,从而大大提高了实际加工效率,进而缩短了生产周期。     

基于STEP-NC的切削加工机器人CAM系统

为解决现有CAM系统不支持机器人后置处理器的问题,将STEP-NC标准引入机器人切削加工领域,研究了基于STEP-NC的机器人CAM系统。该系统以STEP-NC加工程序作为输入,包含STEP-NC文件读取与解析模块、刀具路径生成模块、路径仿真与优化模块等,以型腔特征为例,对双向铣削方法的换向算法进行了研究。采用本文所述CAM系统生成的机器人加工程序实现了零件的加工,验证了所述方法的正确性和可行性。     

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。     

数控仿真系统译码模块的开发

利用VC开发了相应的数控程序仿真软件 ,并就如何读取数控程序 ,分析、存取代码及译码模块的设计方法等问题做了一些探讨。