CN101776883A

CN101776883A - 生成螺纹铣削加工宏程序代码的方法

Info

Publication number: CN101776883A
Application number: CN200910244644A
Authority: CN
Inventors: 贾喜存; 白俊涛; 董雪
Original assignee: Caxa Technology Co Ltd
Current assignee: Caxa Technology Co Ltd
Priority date: 2009-12-31
Filing date: 2009-12-31
Publication date: 2010-07-14

Abstract

本发明提供了一种生成螺纹铣削加工宏程序代码的方法，包括：输入刀位文件，其中包括螺纹铣削宏加工的工艺参数；将刀位文件解析得到轨迹数据；将轨迹数据转换为宏程序代码。本发明解决了手工编写代码效率低、费时、易出错的问题，以及CAM软件不能生成宏程序代码的问题，进而达到了降低出错率、提高效率节省人力的效果。

Description

生成螺纹铣削加工宏程序代码的方法

技术领域

本发明涉及数控领域，更具体地，涉及生成螺纹铣削加工宏程序代码的方法。

背景技术

数控加工作为保证产品质量、提高劳动生产率及实现自动化的重要手段被广泛应用到汽车、航空、模具等各个制造领域。而数控机床是否能充分发挥其作用，重要的一点在于其所使用的数控程序的效率和易用性。在实际生产中有很多结构相似、尺寸不同的零件，如果每批零件都去编制数控加工程序，将浪费大量时间。充分利用宏程序是解决这些问题非常有效的措施。包含有变量、转向、比较判断等功能的指令称为宏指令，包含有宏指令的程序称为宏程序。对于反复进行同一切削动作的程序，可以使用宏程序进行编制。

螺纹铣削加工是数控加工中最为常见的一道工序。最初进行这类加工时一般都是手工编写宏程序代码。对于孔点少的简单的零件的螺纹加工，目前多采用手工编程的方式，计算出孔或圆柱的中心点点坐标，再将螺纹的各项技术参数一起写成宏程序代码。在已知要加工螺纹孔或外螺纹的公称直径、螺距、螺旋方向、头数和中心位置坐标后，当数控系统具备螺纹编程功能时，只要把这些参数按照系统要求的格式写入程序，加工时数控系统会自动计算刀心轨迹，走出用户要求的螺旋铣削路线。

发明人发现，手工编写加工代码耗费时间较长，容易出现错误，无法胜任复杂形状零件的编程。据国外资料统计，当采用手工编程时，一段程序的编写时间与其在机床上运行加工的实际时间之比，平均约为30∶1，而数控机床不能开动的原因中有20％～30％是由于加工程序编制困难，编程时间较长。

随着零件产品形状复杂程度的提高，仅仅靠人工去计算点坐标似乎是不可能的了。这时人们使用了计算机辅助编程，即CAM(Computer Aided Manufacturing)软件生成加工刀路，再利用后置处理生成加工代码。使用CAM软件进行加工，需要先把要加工的孔或圆柱做出来，CAM软件可以在给定几何的基础上进行加工，但目前CAM软件生成的程序代码都是一般的G代码，一般的后置处理生成的加工代码是普通的不包含宏指令的代码。这种代码通常数据量比较大，在遇到内存较小的数控设备时，需要分几次传输。

发明人发现，使用CAM软件进行自动编程，是解决了手工编写的问题，但生成的加工代码比较长，不具有通用性，换一个类似的零件，还得需要重新生成程序代码。

发明内容

本发明旨在提供一种生成螺纹铣削加工宏程序代码的方法，能够解决手工编写复杂易出错，而CAM软件不能生产宏程序代码等问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种生成螺纹铣削加工宏程序代码的方法，包括：输入刀位文件，其中包括螺纹铣削宏加工的工艺参数；将刀位文件解析得到轨迹数据；将轨迹数据转换为宏程序代码。

可选地，在上述的方法中，工艺参数包括以下至少一种：螺纹类型、螺纹旋向、螺纹长度、螺距、头数、螺纹切出量、切入切出圆弧半径、圆弧角度。

可选地，在上述的方法中，刀位文件采用标签的形式记录工艺参数的数值和名称。

可选地，在上述的方法中，将刀位文件解析得到轨迹数据包括：轨迹数据保存于内存中，在执行完将轨迹数据转换为宏程序代码的步骤之后，轨迹数据被释放。

可选地，在上述的方法中，将刀位文件解析得到轨迹数据包括：建立二维表，以工艺参数的名称作为索引，各个名称对应的数值是工艺参数的数值。

可选地，在上述的方法中，使用预设的机床配置文件将轨迹数据转换为宏程序代码。

可选地，在上述的方法中，机床配置文件包括多个函数，分别用于将不同种类的轨迹数据按照宏程序代码的格式输出为宏程序代码。

可选地，在上述的方法中，将刀位文件解析成轨迹数据还包括：根据用户输入的精度把细小的直线段优化成直线或圆弧及拟合成NURBS(非均匀有理B样条Non-Uniform Rational B-Splines)曲线。

可选地，在上述的方法中，将刀位文件解析成轨迹数据还包括：对轨迹数据进行安全性检查。

可选地，在上述的方法中，安全性检查包括：判断是否超过目标数控系统类型的机床的行程，和/或判断是否以目标数控系统类型的机床不能接收的格式输出；根据判断结果将轨迹数据进行相应地处理。

本发明生成螺纹铣削加工宏程序代码的方法，因为采用了自动化的宏程序代码生成流程，所以解决了上述手工编写代码效率低、费时、易出错的问题，以及CAM软件不能生成宏程序代码的问题，进而达到了降低出错率、提高效率节省人力的效果。

附图说明

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生成螺纹铣削加工宏程序代码的流程图；

图2示出了根据本发明可选实施例的生成螺纹铣削加工宏程序代码的流程图。

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生成螺纹铣削加工宏程序代码的流程图，包括：输入刀位文件，其中包括螺纹铣削宏加工的工艺参数；将刀位文件解析得到轨迹数据；将轨迹数据转换为宏程序代码。

具体来说，给定螺纹加工的圆弧，并准备相应的工艺数据。定义好程序代码的变量及循环定义等开始部分和结束部分，将螺旋轨迹的各项参数(螺距、螺纹长度、旋向、内或外螺纹等)按格式要求输出成宏程序代码。在宏程序代码中，使用宏变量及循环语句可以进行循环执行螺纹长度大于一个螺距的轨迹路径。

该生成螺纹铣削加工宏程序代码的方法，因为采用了自动化的宏程序代码生成流程，所以解决了上述手工编写代码效率低、费时、易出错的问题，以及CAM软件不能生成宏程序代码的问题，进而达到了降低出错率、提高效率节省人力的效果。

可选地，在上述的方法中，工艺参数包括以下至少一种：螺纹类型、螺纹旋向、螺纹长度、螺距、头数、螺纹切出量、切入切出圆弧半径、圆弧角度。该这些都是螺纹铣削加工常用的加工参数。螺纹铣削宏加工设定了螺纹类型、螺纹旋向、螺纹长度、螺距、头数、螺纹切出量及切入切出圆弧半径、圆弧角度等工艺参数。在准备螺纹铣削宏加工时，需要先确认这些参数，系统也给出了各个参数的默认数值。

螺纹类型：指的是要加工的是内螺纹还是外螺纹。

螺纹旋向：分左旋和右旋。

螺纹长度：指螺纹在圆柱面上分布的长度。

螺距：螺纹行走360°，在长度上走过的距离。

头数：在一个螺距中所拥有的纹牙数。

螺纹切出量：为保证铣出完整螺纹，铣刀应该铣出最后一圈螺纹后在多走一段长度，一般为螺距的1.5倍。

切入切出圆弧半径：铣螺纹要求铣刀必须切向进入或退出铣削过程，这样不会留下刻痕，保证螺纹的加工质量。一般我们采用圆弧的形式进行切入切出。这个参数是指切入切出所用圆弧的半径。

圆弧角度：指切入切出圆弧的圆心角。

可选地，在上述的方法中，刀位文件采用标签的形式记录工艺参数的数值和名称。工艺参数通过刀位文件传输到后置处理系统，为每个工艺参数分配一个名称，在刀位文件中采用标签的形式记录工艺参数的数值，把参数名称和数值组合成一对。

可选地，在上述的方法中，将刀位文件解析得到轨迹数据包括：轨迹数据保存于内存中，在执行完将轨迹数据转换为宏程序代码的步骤之后，轨迹数据被释放。因为轨迹数据是中间数据，所以可以释放而无需永久保存。该可选实施例避免了硬盘的读写，因此执行速度更快。

可选地，在上述的方法中，将刀位文件解析得到轨迹数据包括：建立二维表，以工艺参数的名称作为索引，各个名称对应的数值是工艺参数的数值。这样根据工艺参数的名称，就可以取到不同的参数数值。

可选地，在上述的方法中，使用预设的机床配置文件将轨迹数据转换为宏程序代码。不同的数控系统接收处理的加工代码的格式是不同的，几何数据是相同的。机床配置文件可以控制格式输出。

根据加工代码的特点，把一个加工代码分为文件头、文件尾和主体部分，主体部分又由刀具加载，快速移动直线、正常切削直线、圆弧、钻孔循环、子程序调用等部分组成。把这些部分分别抽出用各个不同的函数来定义，至于函数的内容则是由用户可以更改的控制语句，以用来控制输出相应的代码格式。这些函数都放在了机床配置文件中。

机床配置文件可以采用文本文件的形式，并有中文注释。当需要扩展生成其它数控类型的加工代码时，可以修改机床配置文件就可以达到更改输出加工代码的目的。可选的，可以为了修改方便，专门提供针对修改机床配置文件的中文界面，操作方便。

可选地，在上述的方法中，将刀位文件解析成轨迹数据还包括：根据用户输入的精度把细小的直线段优化成直线或圆弧及拟合成NURBS曲线。该轨迹优化步骤有利于输出更优的目标加工代码。

可选地，在上述的方法中，将刀位文件解析成轨迹数据还包括：对轨迹数据进行安全性检查。这可以避免目标数控系统类型的机床加工失败。

可选地，在上述的方法中，安全性检查包括：判断是否超过目标数控系统类型的机床的行程，和/或判断是否以目标数控系统类型的机床不能接收的格式输出；根据判断结果将轨迹数据进行相应地处理。超出行程或者格式不匹配是最常见的失败方式，该可选实施例有效地解决了这两个问题。

图2示出了根据本发明可选实施例的生成螺纹铣削加工宏程序代码的流程图。图中，刀位文件被输入后，首先由刀位文件解析模块进行解析得到内部轨迹数据。把用户输入的刀位文件读入系统中，此时可以把其它CAM输出的刀位文件进行转换，解析成后置系统内部需要的轨迹数据。此轨迹数据是在计算机内存中的，中间不会输出。后置过程结束，此数据也自动被释放掉。

内部轨迹数据由数据优化模块进行优化，并由数据安全检查模块进行安全检查。数据优化模块主要是对读入进来的轨迹数据进行优化，根据一定的精度把小直线段优化成直线段或圆弧，能缩短加工时间，提高加工品质。数据安全检查模块主要是对轨迹数据进行安全性检查，检验各轴的坐标值是否超过机床的最大规定行程。对不支持圆弧的机床，要把圆弧离散成直线。有的机床只支持XY、YZ和ZX平面内的圆弧，要把不属于这三个平面内的圆弧离散成直线。对机床能接受圆弧的最大圆心角进行检查等。

然后载入用户预设的机床配置文件，被机床配置文件解析模块解析后，得到控制参数。轨迹数据经过前面几个模块的处理就可以输出了，要输出什么格式的代码文件，需要由机床配置文件中配置的控制参数决定。控制格式输出模块就是根据控制参数把轨迹数据格式化成用户需要的代码输出，用于将内部轨迹数据转换成宏程序代码。输出代码的过程也就是后置处理的过程。机床配置文件是控制后置系统生成不同代码的各个参数的集合，该文件目前是个文本，允许用户自己配置，因此，需要把用户配置的内容解析成后置系统熟悉的控制语句，作为内部的控制参数，来控制后置过程生成不同的代码文件。该模块的作用就是把用户配置的内容转换成后置系统内部的控制参数。各个数控系统接收的程序代码的格式是不同的，生成的宏程序代码也是不一样的，可以把这些格式要求写在配置文件中，要生成哪种格式的程序代码，就选择哪种格式的配置文件。

程序代码一般分为三个部分：程序头、中间部分和程序尾部分。在程序头一般添加程序代码的标志说明，宏变量的初始化赋值，循环体的定义等语句，中间部分则是机床具体的运动语句，程序尾部分是循环体的结束，程序代码的结束指令等。

根据用户输入的工艺参数数值定义相应的宏变量，以当前切削层数作为自变量，从1循环到设置的切削层数，每一个循环，切削层数自变量增加1。

在循环开始，计算刀具切削的深度，将刀具移动到切削深度处。

根据偏移方向决定刀具切削过程中是左偏还是右偏，打开刀具径向补偿功能，沿名义轨迹进行切削。切削完后更新切削层数自变量，重复该循环直到循环结束。

下面给出使用本发明实施例的方法生成的螺纹铣削加工宏程序代码的例子

％

O1200

N10T0M6

N12#1＝40；(螺纹长度)；

N14#2＝5；(螺距)；

N16#3＝5；(切入长度)；

N18#4＝5；(切出长度)；

N20#5＝5；(延伸高度)；

N22#6＝5；(刀具半径)；

N24#7＝40；(安全平面)；

N26#8＝20；(圆孔半径)；

N28#9＝#1/#2+#5；

N30#10＝3；(头数)；

N32#11＝360/#10；

N34#20＝0；(孔心位置x)；

N36#21＝0；(孔心位置y)；

N38#22＝0；(孔心位置z)；

N40#23＝#7+#22；(安全高度z)；

N42#12＝0；

N44#13＝#8+#6；

N46#24＝#20-#13*COS[#12]；

N48#25＝#21+#13*SIN[#12]；

N50#26＝#22；

N52#14＝#24-#20；

N54#15＝#25-#21；

N56#16＝SQRT[#14*#14+#15*#15]；

N58#14＝#14/#16；

N60#15＝#15/#16；

N62#14＝#24+#3*#14；

N64#15＝#25+#3*#15；

N66#16＝#26；

N68G00X[#14]Y[#15]

N70G01X[#24]Y[#25]Z[#26]

N72#14＝0；

N74WHILE[#14LT#9]DO1；(循环直到#14小于等于#9时停止)；

N76G91G03I[#20-#24]J[#21-#25]Z[-#2]

N78#14＝#14+1；

N80END 1；

N82#14＝#24-#20；

N84#15＝#25-#21；

N86#16＝SQRT[#14*#14+#15*#15]；

N88#14＝#14/#16；

N90#15＝#15/#16；

N92#14＝#24+#4*#14；

N94#15＝#25+#4*#15；

N96 G90 G01X[#14]Y[#15]；(向孔外边让刀)

N98 G01 Z[#22]；(抬刀到孔口高度)

N100 G00 Z[#23]；(抬刀到安全高度)

N102 M09

N104 M05

N106 M30

％

本发明可以处理不同孔径，螺纹参数的螺纹铣削加工，而且还可以直接生成带有宏指令的宏程序代码，大大减少了代码数据量，节省了传输或输入时间，相比手工编写提高了质量，也增加了加工效率，节省了加工成本。

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

1.一种生成螺纹铣削加工宏程序代码的方法，其特征在于，包括：

输入刀位文件，其中包括螺纹铣削宏加工的工艺参数；

将所述刀位文件解析得到轨迹数据；

将所述轨迹数据转换为宏程序代码。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工艺参数包括以下至少一种：

螺纹类型、螺纹旋向、螺纹长度、螺距、头数、螺纹切出量、切入切出圆弧半径、圆弧角度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刀位文件采用标签的形式记录所述工艺参数的数值和名称。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述刀位文件解析得到轨迹数据包括：

所述轨迹数据保存于内存中，在执行完将所述轨迹数据

转换为宏程序代码的步骤之后，所述轨迹数据被释放。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述刀位文件解析得到轨迹数据包括：

建立二维表，以所述工艺参数的名称作为索引，各个名称对应的数值是所述工艺参数的数值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用预设的机床配置文件将所述轨迹数据转换为宏程序代码。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述机床配置文件包括多个函数，分别用于将不同种类的所述轨迹数据按照宏程序代码的格式输出为所述宏程序代码。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述刀位文件解析成轨迹数据还包括：

根据用户输入的精度把细小的直线段优化成直线或圆弧及拟合成非均匀有理B样条曲线。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述刀位文件解析成轨迹数据还包括：

对所述轨迹数据进行安全性检查。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述安全性检查包括：

判断是否超过所述目标数控系统类型的机床的行程，和/或判断是否以目标数控系统类型的机床不能接收的格式输出；

根据判断结果将所述轨迹数据进行相应地处理。