CN101169640A - 数控系统加工代码的通用生成方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种数控系统加工代码的通用生成方法和装置，该方法包括以下步骤：将接收的刀位文件解析成轨迹数据；接收用户对机床配置文件中特定型号配置的选择，其中，特定型号配置包括关于特定型号的数控机床的加工代码格式的输出函数；以及使用输出函数将轨迹数据转换成满足加工代码格式的加工代码。本发明可以将刀位文件转换成满足不同型号的数控机床要求的加工代码。
Description
技术领域
本发明涉及数控加工领域，具体而言，涉及数控系统加工代码的通用生成方法和装置。
背景技术
初期的数控机床只能加工一些形状简单的零件，加工代码也较简单，一般是由用户手工编写而成。对于稍微复杂一些的零件，也可以借助于简单的计算工具如计算器等编制出来。此时一般是根据图纸把相应的点坐标数据求取出来，再根据不同的机床编写成不同类型的数控程序代码。
随着零件产品形状复杂程度的提高，如加工模具及自由曲面，仅仅靠人工去计算点坐标变得非常困难。这时人们使用了计算机辅助编程，即CAM(Computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造)软件。通常CAM软件就是把来自CAD(Computer Aided Design，计算机辅助设计)的设计模型结合用户输入的工艺数据，生成轨迹的刀位数据。此时的刀位数据还不能直接送到机床上进行加工，还需要根据数控设备的不同类型，把刀位数据转换成相应的加工代码，此过程就称之为后置处理，相应的前一过程则为前置处理。刀位文件指的是一种存储刀位数据及参数数据的文件，有特定的格式，为后置系统所解释。由CAM输出的数据可以转换成该格式的刀位文件进行后置处理。
国际化标准组织制定的ISO-1056-1975标准对数控程序代码(以下简称数控代码或加工代码)其中的部分准备代码功能、辅助功能代码的功能作了统一的规定，如：G00快速点位运动、G01直线插补、G02顺时针圆弧插补、G03逆时针圆弧插补、G04驻留。但还有大量的未作统一规定的‘不指定代码’，其中不指定的‘G’代码由数控系统厂家根据需要自行制定其代码功能。这样就造就了多种类的数控系统，需要不同格式的加工代码，在每种数控系统之间的代码是不能相互兼容的。针对A类数控机床生成的加工代码是不能放到B类数控机床上进行加工的，这给数控程序的编制增加了困难。如果购买了新的机床，就需要向机床厂商购买新的后置处理，除非是自己开发专用的后置处理器。
目前，一些大的公司如航空企业，使用CATIA(Computer-AidedThree Dimentional Interaction Application，计算机辅助三维互动应用)系统，它的CAM系统没有后置处理。除了少数购买商业的后置处理系统外，他们一般都是自行开发专用的后置处理器。这些专用的后置处理器一般是采用BASIC语言或C语言编写，只是把刀位文件翻译成特定机床格式的数控代码。如果想要换一台不同型号的数控机床加工零件，因为需要改变加工代码的格式，所以需要针对新的格式开发新的后置处理器。这样做成本较高，效率较低。
发明内容
本发明旨在提供一种数控系统加工代码的通用生成方法和装置，能够解决现有技术中针对不同型号数控机床需要分别开发新的后置处理器的问题。
在本发明的实施例中，提供了一种数控系统加工代码的通用生成方法，包括以下步骤：将接收的刀位文件解析成轨迹数据；接收用户对机床配置文件中特定型号配置的选择，其中，特定型号配置包括关于特定型号的数控机床的加工代码格式的输出函数；以及使用输出函数将轨迹数据转换成满足加工代码格式的加工代码。
该方法由于建立了机床配置文件，用户通过选择特定型号配置就可以选择输出相应型号机床的加工代码，因此，通过在机床配置文件中包含多种机床型号配置，就可以将刀位文件转换成满足不同型号的数控机床要求的加工代码。
在本发明的实施例中，还提供了一种数控系统加工代码的通用生成装置，包括：解析模块，用于将接收的刀位文件解析成轨迹数据；接收模块，用于接收用户对机床配置文件中特定型号配置的选择，其中，特定型号配置包括关于特定型号的数控机床的加工代码格式的输出函数；以及转换模块，用于使用输出函数将轨迹数据转换成满足加工代码格式的加工代码。
该装置通过在机床配置文件中包含多种机床型号配置，就可以将刀位文件转换成满足不同型号的数控机床要求的加工代码。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明实施例的通用生成方法的流程图；
图2示出了根据本发明实施例的通用生成装置的方框图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
图1示出了根据本发明实施例的通用生成方法的流程图，包括以下步骤：
步骤S10，将接收的刀位文件解析成轨迹数据；
步骤S20，接收用户对机床配置文件中特定型号配置的选择，其中，特定型号配置包括关于特定型号的数控机床的加工代码格式的输出函数；以及
步骤S30，使用输出函数将轨迹数据转换成满足加工代码格式的加工代码。
该方法由于建立了机床配置文件，用户通过选择特定型号配置就可以选择输出相应型号机床的加工代码，因此，通过在机床配置文件中包含多种机床型号配置，就可以将刀位文件转换成满足不同型号的数控机床要求的加工代码。
步骤S10具体可包括：加载刀位文件；对刀位文件中的每行内容，根据其中的关键字进行解析，从中提取关于刀位点的数据；以及根据刀位点的类型在内存中重建轨迹数据。
通过该解析步骤，就将CAM输出的刀位文件转换成由直线轨迹、圆弧轨迹、钻孔轨迹等多段轨迹组成的轨迹文件。
输出函数可以包括用于将一种类型刀位点的轨迹数据转换成满足加工代码格式的加工代码的输出函数，以及用于输出辅助性的数控指令的输出函数。
将一组满足特定型号数控机床加工代码格式的可以转换各种加工动作的轨迹数据的输出函数集合在一起，就构成了一个配置，将多个型号的配置组合在一起就形成了一个机床配置文件。当用户需要在特定型号的数控机床上加工零件时，就只需要在该机床配置文件中选择该特定型号了。
输出函数中定义了加工代码各个指令的输出顺序，还包括一些工艺信息的输出。如不同的数控机床，所接受的加工代码如文件头都是不一样的，这样配置文件中定义了相应的配置函数，在其中可以定制代码的文件头输出格式。如此，后置系统把不同数控机床间代码不同的地方都抽象出来，做成控制函数，其内容就是针对此部分的代码的定制输出。当用户更改这部分配置时，输出的代码相应部分的内容也就更改了。
其中，用于将一种类型刀位点的轨迹数据转换成满足加工代码格式的加工代码的输出函数可以包括以下至少一种：
快速移动直线函数，用于转换快速移动直线的轨迹数据，生成快速移动的加工代码；
正常切削直线，用于转换正常切削直线的轨迹数据，生成正常切削的直线插补加工代码；
圆弧函数，用于转换圆弧的轨迹数据，生成圆弧插补的加工代码；
钻孔循环，用于转换钻孔循环的轨迹数据，生成数控固定循环的加工代码。
另外，当从加工一个轨迹切换到另一个轨迹时，有可能需要切换刀具。输出函数还可以包括：刀具更换函数，用于根据轨迹数据中加工动作的切换，参考特定型号的数控机床的刀具数据库，输出命令切换合适的刀具的加工代码。配置了刀具更换函数后，就可以处理切换刀具的轨迹数据了。
用于输出辅助性的数控指令的输出函数还可以包括：延迟函数，用于定制并输出加工代码中的延迟指令；轨迹开始函数，用于定制并输出需要在一个轨迹开始时要输出的数控指令；轨迹结束函数，用于定制并输出需要在一个轨迹结束时要输出的数控指令。
下面具体说明输出函数如何构造。
输出函数的格式可以包括以下至少之一：
通用参数，用于限定需要由用户根据加工代码格式选择的参数；
系统变量，用于限定轨迹数据中坐标数据和工艺性数据根据加工代码格式在加工代码中的表达；
指令地址格式符，用于限定系统变量根据加工代码格式的输出格式。
通用参数：指的是在后置系统中有代码可以有不同的输出，需要由用户做出选择的参数，举个例子：如代码中坐标数据输出是按绝对坐标(G90)还是相对坐标(G91)输出，就是一个，还有其它要不要输出行号及行号的格式控制，要不要在指令行添加空格或其它分隔符等的选择。
系统变量：轨迹数据中包括刀具移动需要的坐标数据和其它的一些工艺性数据。后置系统目的就是把这些数据输出到代码文件中，要对这些数据进行格式化，需要对它们识别出来，用户可以引用它，可以对它输出的格式进行改变，输出成自己想要的格式。因此，后置系统内置了这样的一些变量，在配置文件中用户可以用这些变量来表达相应的数据，使用地址格式符来改变控制他们的输出格式。
指令地址格式符：一个加工代码是由多个段组成的，一个段是由多个指令组成的(一个段指的是代码中的一行)，每个指令的地址符不一样，它要求的数值格式也不同，如Fanuc中行号N39，N是它的地址，39是它的数值，它就要求数值必须为整数，不能带小数点。还有X坐标，它的数值就是小数的，一般要求保持到小数点后三位。有的要求可以省略小数点，或者小数点后面必须有几个数字，不足的要补零等等，这些都是指令的属性，这些指令的属性就是指令地址格式符。用指令地址格式符来规范系统变量的数值输出格式。这也是该后置系统的一个核心。
将轨迹数据转换成加工代码要包括两部分，一个是前面所述的通用参数，另一个是输出函数的内容，其中就是使用指令地址格式符对系统变量进行规范输出的配置。根据这些设置，就可以对轨迹数据进行转换，生成加工代码。具体的流程是：得到要输出的数据(这里指的是进行优化后的，并进行过安全性检查过的数据)；得到该数据相应的指令地址符(这里记录了指令输出的指令属性)；根据这些属性参数对此数据进行变换；变换的结果就是带有地址符和数值的完整的指令字符串，输出结果。
另外，在本发明的实施例中，还可以包括：根据预定精度把轨迹数据中的小直线段优化成大直线段或圆弧。
在上述的通用生成方法中，还可以包括：检查轨迹数据的加工动作是否超出特定型号的数控机床的额定范围。
检查轨迹数据的加工动作是否超出特定型号的数控机床的额定范围可以包括以下至少之一：检查各轴的坐标值是否超过特定型号的数控机床的最大规定行程；对于不支持圆弧的数控机床，检查轨迹数据是否包括圆弧，如果是，则把圆弧离散成直线；对于只支持XY、YZ和ZX平面内的圆弧的数控机床，检查轨迹数据是否包括不属于这三个平面内的圆弧，如果是，则把圆弧离散成直线；检查轨迹数据中圆弧的最大圆心角是否超过特定型号的数控机床的规定；根据特定型号的数控机床能接受的圆弧定义方式，输出符合该圆弧定义方式的圆弧指令代码。
另外，输出函数还包括以下至少之一：文件头函数，用于按照加工代码格式的要求，生成加工代码构成的加工文件的文件头；文件尾函数，用于按照加工代码格式的要求，生成加工代码构成的加工文件的文件尾。这样，针对不同型号数控机床的要求，就可以得到不同的文件头和文件尾。将文件头、文件尾，以及上述生成的加工代码组合，就构成了加工文件，可以驱动数控机床进行加工。
图2示出了根据本发明实施例的通用生成装置的方框图，包括：
解析模块10，用于将接收的刀位文件解析成轨迹数据；
接收模块20，用于接收用户对机床配置文件中特定型号配置的选择，其中，特定型号配置包括关于特定型号的数控机床的加工代码格式的输出函数；以及
转换模块30，用于使用输出函数将轨迹数据转换成满足加工代码格式的加工代码。
该装置通过在机床配置文件中包含多种机床型号配置，就可以将刀位文件转换成满足不同型号的数控机床要求的加工代码。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例解决了CAM软件与数控机床之间的接口问题。它不但能生成不同种类数控机床格式的数控代码，还可以由用户进行定制，实现特殊代码格式的输出。
另外，本发明实施例还可以提供图形化的本地语言界面显示，便于用户选择特定型号的机床配置，操作方便。
另外，本发明实施例提供了对代码的优化功能，对刀路数据的安全性检验等功能。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种数控系统加工代码的通用生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
将接收的刀位文件解析成轨迹数据；
接收用户对机床配置文件中特定型号配置的选择，其中，所述特定型号配置包括关于特定型号的数控机床的加工代码格式的输出函数；以及
使用所述输出函数将所述轨迹数据转换成满足所述加工代码格式的加工代码。
2.根据权利要求1所述的通用生成方法，其特征在于，将接收的刀位文件解析成轨迹数据具体包括：
加载所述刀位文件；
对所述刀位文件中的每行内容，根据其中的关键字进行解析，从中提取关于刀位点的数据；以及
根据所述刀位点的类型在内存中重建轨迹数据。
3.根据权利要求2所述的通用生成方法，其特征在于，所述输出函数包括用于将一种类型刀位点的轨迹数据转换成满足所述加工代码格式的加工代码的输出函数，以及用于输出辅助性的数控指令的输出函数。
4.根据权利要求3所述的通用生成方法，其特征在于，所述用于将一种类型刀位点的轨迹数据转换成满足所述加工代码格式的加工代码的输出函数包括以下至少一种：
快速移动直线函数，用于转换快速移动直线的轨迹数据，生成快速移动的加工代码；
正常切削直线，用于转换正常切削直线的轨迹数据，生成正常切削的直线插补加工代码；
圆弧函数，用于转换圆弧的轨迹数据，生成圆弧插补的加工代码；
钻孔循环，用于转换钻孔循环的轨迹数据，生成数控固定循环的加工代码。
5.根据权利要求4所述的通用生成方法，其特征在于，所述用于输出辅助性的数控指令的输出函数包括以下至少之一：刀具更换函数，用于根据所述轨迹数据中加工动作的切换，参考所述特定型号的数控机床的刀具数据库，输出命令切换合适的刀具的加工代码；
延迟函数，用于定制并输出加工代码中的延迟指令；
轨迹开始函数，用于定制并输出需要在一个轨迹开始时要输出的数控指令；
轨迹结束函数，用于定制并输出需要在一个轨迹结束时要输出的数控指令。
6.根据权利要求3所述的通用生成方法，其特征在于，所述输出函数的格式包括以下至少之一：
通用参数，用于限定需要由用户根据所述加工代码格式选择的参数；
系统变量，用于限定所述轨迹数据中坐标数据和工艺性数据根据所述加工代码格式在所述加工代码中的表达；指令地址格式符，用于限定所述系统变量根据所述加工代码格式的输出格式。
7.根据权利要求2所述的通用生成方法，其特征在于，还包括：
根据预定精度把所述轨迹数据中的小直线段转换成大直线段或圆弧。
8.根据权利要求2所述的通用生成方法，其特征在于，还包括：
检查所述轨迹数据的加工动作是否超出所述特定型号的数控机床的额定范围。
9.根据权利要求8所述的通用生成方法，其特征在于，检查所述轨迹数据的加工动作是否超出所述特定型号的数控机床的额定范围具体包括以下至少之一：
检查各轴的坐标值是否超过所述特定型号的数控机床的最大规定行程；
对于不支持圆弧的数控机床，检查所述轨迹数据是否包括圆弧，如果是，则把圆弧离散成直线；
对于只支持XY、YZ和ZX平面内的圆弧的数控机床，检查所述轨迹数据是否包括不属于这三个平面内的圆弧，如果是，则把圆弧离散成直线；
检查所述轨迹数据中圆弧的最大圆心角是否超过特定型号的数控机床的规定；
输出符合所述特定型号的数控机床能接受的圆弧定义方式的圆弧指令代码。
10.根据权利要求1所述的通用生成方法，其特征在于，所述输出函数包括以下至少之一：
文件头函数，用于按照所述加工代码格式的要求，生成所述加工代码构成的加工文件的文件头；
文件尾函数，用于按照所述加工代码格式的要求，生成所述加工代码构成的加工文件的文件尾。
11.一种数控系统加工代码的通用生成装置，其特征在于，包括：
解析模块，用于将接收的刀位文件解析成轨迹数据；
接收模块，用于接收用户对机床配置文件中特定型号配置的选择，其中，所述特定型号配置包括关于特定型号的数控机床的加工代码格式的输出函数；以及
转换模块，用于使用所述输出函数将所述轨迹数据转换成满足所述加工代码格式的加工代码。
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