CN105137919A - 一种生成特征阵列数控宏程序的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种机械加工数控代码编制领域中生成特征阵列数控宏程序的方法，选择设计模型中需生成数控代码的特征阵列；读取特征阵列信息和阵列中的特征信息，同时读入加工工艺信息，以构建对应特征生成数控代码程序必需的几何信息和非几何信息；依据几何信息和工艺信息对机床的运动描述生成中间宏程序；对生成的中间宏程序进一步解析，根据解析过程并依据数控系统的特点生成最终的数控宏程序；针对特征阵列使用自动编程软件辅助生成数控宏程序，既有自动编程使用简单，数值精确，无需计算且与设计模型同步更新的优点，又有手工编程宏程序代码简短精炼，容易理解的优点，实现了自动编程对特征阵列宏程序的支持，提高特征阵列的质量和效率。

Description

一种生成特征阵列数控宏程序的方法

技术领域

本发明属于机械加工数控代码编制领域，是一种生成特征阵列数控宏程序的方法。

背景技术

随着现代数控设备的发展和数控机床的普及，数控加工技术得到了日益广泛的应用。各种CAD/CAM软件应用日趋成熟，自动编程软件应用广泛。在自动编程软件普及应用的今天，手工编程及宏程序的应用空间日趋缩小。但在实际工作中，宏程序在较多的数控设备一线仍有大量的产品加工使用，这是由于自动编程和宏程序的一些固有特点造成的。首先自动编程数控加工程序的精度受各方面影响，其次自动编程软件在生成数控刀具轨迹时均需要逼近计算精度以生成点位信息，且生成的数控代码相当繁琐，几乎都是直线和圆弧的简单指令组合，在特定场合，十分不适合现场人员的理解与修改。而数控宏程序相当简捷、灵活、通用及智能，其基本包含了所有的加工信息。宏程序和自动编程各有千秋，对于不规则的复杂曲面，适合使用自动编程进行数控编程，但是对于一些特殊应用，如变螺距螺纹、锥度螺纹等采用数控宏程序进行加工更加合理。

数控加工中特征阵列的点位位置加工数量较大，且在各类产品中经常存在，使用自动编程软件加工时，需要在交互式选取特征时一个一个的点选，费时费力，且数控加工的顺序定制也较为繁琐，生成的数控代码均为点位信息，长度长，可读性差。若使用手工宏程序编写，则需要人工编制，且编完的程序修改时，需要人工编辑，容易出错。数控加工中所谓的特征是指建模过程中包括了产品的定义信息、与产品设计和制造有关的各种信息的几何体，涵盖几何信息与非几何信息，例如孔特征，其包含了孔的实际几何形状，及该孔的直径、深度、类型等信息。所谓的阵列是指使用某种方法，复制某个对象（如特征）的形状大小等信息，得到重复的多个对象（特征），得到的对象或特征仅仅改变了其位置和方位，其余的信息保持相关性。所谓的特征阵列是指对特征使用阵列操作，从而生成了对该特征的阵列。这个阵列从建模的角度来说又叫特征阵列，其又可以作为特征被进一步的阵列。

合肥工业大学朱跃峰在其硕士论文《基于FANUC0i数控系统宏程序研究》中阐述了宏程序和自动编程的各自优缺点，从数控系统的角度设计出解读宏程序的译码算法，其并未从编制数控宏程序的角度出发，且仅仅涉及了FANUC系统，但并未解决特征阵列的数控代码宏程序编制问题。

中国专利申请号为200610054239.2、名称为“数控滚齿机加工的零编程方法”公开了一种针对数控滚齿机的根据输入的参数自动生成该参数齿轮的NC数控代码并可进行加工的方法；中国专利申请号为200780100447.4、名称为“NC程序生成装置以及NC程序生成方法”提供了一种NC程序生成方法，基于被加工前的设计模型和加工后的设计模型，生成加工属性信息，并包含在三维模型中，以期后续生成NC程序；中国专利申请号为201110174420.8、名称为“一种自动生成数控加工代码系统”公开了包含输入模块、分析模块、数据库等模块的软件系统，依据已有的车、铣等加工方式，根据输入参数再设定一系列的加工参数，计算循环次数，以便生成NC代码。上述方法或系统均自动生成NC程序，属于自动编程方式，类似于通用NXCAM的数控加工，并未解决特征阵列数控代码生成宏程序的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决了现有特征阵列自动数控代码编程人工交互过多，得到的数控代码过长的技术问题，提供一种自动生成特征阵列数控宏程序的方法，结合自动编程和宏程序的特点，可快速的生成适合于各种数控系统的特征阵列的宏程序。

本发明一种生成特征阵列数控宏程序采用的技术方案是包括以下步骤：

A、打开要加工的设计模型，选择其中需要生成数控代码的特征阵列；

B、读取特征阵列信息和阵列中的特征信息，同时读入加工工艺信息，以构建对应特征生成数控代码程序必需的几何信息和非几何信息；

C、依据几何信息和工艺信息对机床的运动描述生成中间宏程序；

D、对生成的中间宏程序进行进一步解析，根据解析过程并依据所选机床的数控系统的特点生成最终的数控宏程序。

本发明在编制特征阵列的数控代码宏程序时，读取设计模型中的特征阵列的特征信息和阵列信息，采用定制模板的方法生成中间宏程序，再依据特定的数控系统，将中间宏程序改写为对应的数控代码宏程序。本发明针对特征阵列使用自动编程软件辅助生成数控宏程序，既有自动编程使用简单，数值精确，无需计算且与设计模型同步更新的优点，又有手工编程宏程序代码简短精炼，容易理解的优点，实现了自动编程对特征阵列宏程序的支持，可改进特征阵列的数控代码编制流程，提高特征阵列的质量和效率。

附图说明

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明：

图1是本发明生成特征阵列宏程序的总体流程图；

图2是图1的具体流程图；

图3是图2中几何与非几何信息中以圆孔为例的特征加工信息的组成框图；

图4是图2中几何与非几何信息中以线性阵列为例的特征阵列的阵列信息组成框图。

具体实施方式

本发明提出的一种生成特征阵列数控宏程序方法，通过读取设计模型中的特征阵列信息以及人工交互输入或从数据库读入加工工艺信息，构建生成数控宏程序所必需的几何信息和非几何信息，依据这些信息对机床的运动描述生成中间宏程序，并依据选取的数控系统对中间宏程序进一步解析，最终生成满足要求的数控宏程序。具体如下：

步骤一：参见图1和图2，打开将要进行加工的设计模型，设置好加工坐标系，并选择其中需要生成数控代码的特征阵列。选择特征阵列时，其选择方式可以通过特征识别的方式自动进行，也可以采用人工交互式选择的方法。若设计模型中虽有实际的被阵列的特征，但却并无特征阵列，如采用无历史建模方式生成的模型或者去除了特征信息等，则需要依据需要生成数控代码的特征，构建特征阵列。

步骤二：读取设计模型中的特征阵列信息和阵列中的特征信息，同时，读入设计模型中的加工工艺信息，构建数控代码程序生成必需的几何信息和非几何信息。阵列中的特征信息如圆孔，需获取该圆孔的孔深、直径等。读入设计模型中的加工工艺信息时，通过人工交互输入或通过数据库读入的办法补充生成数控代码需要的加工工艺信息，例如机床主轴转速、进给速度、进刀次数、停留时间等加工工艺信息。根据特征的种类，构建对应特征生成数控代码程序必需的几何信息和非几何信息。几何信息和非几何信息中，以如图3所示的以圆孔为例的特征加工信息，包括特征类型、加工方式、进给速度、主轴转速、进刀次数、停留时间等加工工艺必需的参数，以及特征的几何信息(圆孔的直径、圆孔深度、位置坐标、轴向信息、所在平面信息等)。几何信息和非几何信息随着不同的特征类型具有不同的形式，以圆孔举例；读取设计模型中特征阵列的阵列类型，如线性阵列，圆形阵列等。读取设计模型中特征阵列的设置信息，如图4所示以线性阵列为例的特征阵列的阵列信息，如线性阵列的方向、间距和数量，圆形阵列的轴、角度间隔和数量以及阵列的起始位置等。根据阵列的类型，构建生成特征阵列数控代码宏程序需要的变量及类型信息。

步骤三：依据几何信息和工艺信息对机床的运动描述生成中间宏程序。中间宏程序是将生成最终宏程序需要的几何信息、非几何信息、机床动作描述等按照既定的语法格式形成的描述性文档，它是生成最终宏程序的直接依据。它应该不仅仅局限于某种格式的文档，以xml文档为例加以说明：根据获得几何信息和非几何信息中的单个特征，按照一定的语法格式生成单个特征的中间宏程序。单个特征的中间宏程序应该包括特征加工过程中需要的几何信息、非几何信息、刀具信息、机床动作描述等。由获得的特征阵列的阵列信息，按照一定的格式生成阵列的中间宏程序。例如：线性阵列，包括线性阵列的阵列起始点，线性阵列的两个阵列方向(Orient1和Orient2)及方向向量(Vector)，每个方向上的特征阵列个数(Number)、特征阵列间距(Space)以及被阵列的特征的名称(如圆孔特征为Feature/Hole)。如果阵列中存在嵌套，只需要将格式文档中的中间宏程序节点名称中的属性值替换为对应的被嵌套阵列名称即可。

步骤四：对生成的中间宏程序进行进一步解析，并依据所选数控系统的特点生成最终的宏程序。根据需要输出的数控系统的不同类型，设置需要输出的宏程序格式，如典型的法兰克数控系统(FANUC)系统或者西门子数控系统(Siemens)。将中间宏程序解析为对应的输出宏程序格式，替换其中的变量值。不同类型的宏程序阵列的特征所用的解析方法不完全相同，但基本思路一致。以线性阵列为例：常见的线性阵列一般包含两个方向，设该线性阵列的信息进行解析得到生成宏程序循环的直接数据，在格式文件中的xml文件中的线性阵列(Array/Linear)节点：在方向1(Orient1)上阵列节距为100mm,阵列数量为5个，则在该方向上单个节距对应的坐标增量为，在Orient2上阵列节距为120mm，阵列数量为6个，则在该方向上单个节距对应的坐标增量为。定义系统变量Var_x，Var_y，Var_z，VAR1，VAR2分别用来存放特征的坐标及阵列位置。根据解析过程和机床控制系统生成阵列最终宏程序，当遇到动作(Action)节点时，将调用相应特征的宏程序。解析单个特征的中间宏程序方法与解析阵列的中间宏程序相同，在特征较简单的情况下，直接调用数控系统自身的对应的数控命令即可满足要求。依据当前的加工工艺信息，采取人工交互或者数据库读取的方法，设置需要添加的不同类型的宏程序头和尾的信息。其一般包含程序号、刀具信息等。根据前述的格式信息，替换结果和添加的宏程序头尾，输出最终完成的宏程序。

Claims (8)

1.一种生成特征阵列数控宏程序的方法，其特征是包括以下步骤：

A、打开要加工的设计模型，选择其中需要生成数控代码的特征阵列；

B、读取特征阵列信息和阵列中的特征信息，同时读入加工工艺信息，以构建对应特征生成数控代码程序必需的几何信息和非几何信息；

C、依据几何信息和工艺信息对机床的运动描述生成中间宏程序；

D、对生成的中间宏程序进一步解析，根据解析过程并依据所选机床的数控系统的特点生成最终的数控宏程序。

2.根据权利要求1所述的生成特征阵列数控宏程序的方法，其特征是：步骤A中，选择特征阵列时，通过特征识别的方式自动进行或者采用人工交互式选择。

3.根据权利要求1所述的生成特征阵列数控宏程序的方法，其特征是：步骤B中，读入加工工艺信息时，通过人工交互输入或通过数据库读入的办法补充生成加工工艺信息。

4.根据权利要求1所述的生成特征阵列数控宏程序的方法，其特征是：步骤C中，所述的中间宏程序是将生成最终宏程序需要的几何信息、非几何信息、机床的运动描述按照既定的语法格式形成的描述性文档。

5.根据权利要求1所述的生成特征阵列数控宏程序的方法，其特征是：步骤D中，将中间宏程序解析为对应的输出宏程序格式，替换其中的变量值；根据需要输出的数控系统的不同类型设置需要输出的宏程序格式。

6.根据权利要求2所述的生成特征阵列数控宏程序的方法，其特征是：若无特征阵列，则依据需要生成数控代码的特征构建特征阵列。

7.根据权利要求4所述的生成特征阵列数控宏程序的方法，其特征是：生成中间宏程序时，如果阵列中存在嵌套，将文档中的中间宏程序节点名称中的属性值替换为对应的被嵌套阵列名称。

8.根据权利要求5所述的生成特征阵列数控宏程序的方法，其特征是：步骤D中，依据当前的加工工艺信息，采取人工交互或者数据库读取的方法，设置需要添加的不同类型的宏程序头和尾的信息。