CN108732996A - 基于双代码联合作用的数控加工控制方法及相应装置 - Google Patents

基于双代码联合作用的数控加工控制方法及相应装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108732996A
CN108732996A CN201810305822.9A CN201810305822A CN108732996A CN 108732996 A CN108732996 A CN 108732996A CN 201810305822 A CN201810305822 A CN 201810305822A CN 108732996 A CN108732996 A CN 108732996A
Authority
CN
China
Prior art keywords
information
numerical control
code
machining
control machining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810305822.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108732996B (zh
Inventor
周会成
张成磊
蒋亚坤
陈吉红
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to US15/954,165 priority Critical patent/US11016469B2/en
Publication of CN108732996A publication Critical patent/CN108732996A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108732996B publication Critical patent/CN108732996B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/416—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/4097—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by using design data to control NC machines, e.g. CAD/CAM
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/35—Nc in input of data, input till input file format
    • G05B2219/35026—Design of machine tool, of cnc machine
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/35—Nc in input of data, input till input file format
    • G05B2219/35215—Generate optimal nc program variant as function of cost, time, surface, energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

本发明提供了一种基于双代码联合作用的数控加工控制方法及用于实现该方法的一种基于双代码联合作用的数控加工控制装置。该方法包括：获取第一数控加工代码和第二数控加工代码，其中，第一数控加工代码包含用于控制刀具对零件进行加工的第一加工信息，第二数控加工代码包含用于增强第一加工信息的第二加工信息；同时运行第一数控加工代码和第二数控加工代码，以解析出第一加工信息和第二加工信息；合并第一加工信息和第二加工信息；以及根据合并结果控制刀具对零件的加工。本发明还提供了一种基于双代码联合作用的数控加工控制装置和计算机存储介质。

Description

基于双代码联合作用的数控加工控制方法及相应装置
技术领域
本发明总体上涉及数控加工技术领域，更具体地涉及一种基于双代码联合作用的数控加工控制方法及实现该方法的相应装置。
背景技术
数控加工的G&M代码程序文件(以下称为G代码)遵循ISO 6983标准，但ISO 6983标准中的运动指令仅包含简单的圆弧和直线指令。目前，小线段(例如，圆弧或直线)依然是复杂曲面加工中比较通用的刀路轨迹表达方式。然而，通过CAM(Computer AidedManufacturing，计算机辅助制造)软件生成离散小线段的路径会丢失理论模型上的点面隶属关系、路径横向关联信息等几何特征信息，使得G代码中只包含描述零件表面形貌的位置信息，从而造成数控系统在速度规划和样条拟合方面的不准确，使实际加工结果与理论设计模型不一致，难以提高加工精度。
为了解决G代码缺乏此类信息的问题，目前数控系统采用的方法是在前瞻(一定数量的程序段)的阶段花费大量的时间和资源来重构这些缺乏的几何特征信息(如切线方向、曲率等几何属性)。然而，数控系统又必须保证较强的实时性(例如至少毫秒级的实时性)，信息重构的算法复杂度不能太高，因此数控系统利用前瞻的程序段来计算这些几何特征信息的精度是有限的。这种实时计算的方式逼迫数控系统在无限制提升硬件配置和牺牲算法计算精度之间做出平衡的选择，限制了数控系统整体性能的提升。
当前某些系统为提高加工的速度和精度，使用了性能更好的处理器，如西门子802D sl及以上版本的数控系统均支持程序段压缩器功能COMPCAD，使用COMPCAD指令可以对CAD(计算机辅助设计)/CAM的程序(没有事先采取表面优化)进行优化。这虽然提升了加工的质量和效率，但是COMPCAD功能需要更高的数控系统配置才能使用，从而限制了使用范围且增加了使用成本。
除此之外，影响数控加工质量的因素还包括机床特有的响应性能和加工工艺参数。机床特有响应性能的影响主要体现在以下两个方面。一方面，由于每台机床的响应性能不同，即使加工同一零件所也需要不同的优化补偿信息。另一方面，由于不同零件的路径特征和工艺方案的不同，同一台机床响应性能的优化补偿量也不同。加工工艺参数的影响主要体现在进给速度和主轴转速上，对于每一个数控加工程序(G代码)都需要进行合理的优化，使整个加工过程中的主轴电流和切削负荷均衡。对这些影响因素进行优化能在不同程度上提升零件的加工质量。然而，这些优化信息目前除了直接修改G代码或在G代码中添加额外信息外，没有合适的途径输入到数控系统以进行优化补偿。而修改G代码或在G代码中添加额外信息会破坏G代码的通用性，并且难以在不同机床上使用。
为了解决上述问题，本领域相关技术人员已经做了一些研究。例如欧洲的一些企业和研究机构提出了包括三维几何信息、刀具信息、制造特征和工艺信息等全部信息的STEP-NC标准。STEP-NC标准相对于ISO 6983标准又引入了特征描述(例如，槽、型腔、孔和平面等)，并采用EXPRESS语言进行编程，因此需要使用STEP-NC文件的信息提取与解释器取代G代码编译解释器以及采用EXPRESS编程语言。这种方式与基于G代码的传统编程软件和数控系统都很难兼容，所以至今都未能得到实际的推广应用。STEP-NC标准采用的EXPRESS语言仍然只有一套代码文件，缺乏对机床特有的响应性能和加工工艺参数进行优化\补偿且不破坏加工代码通用性的信息输入途径。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种基于双代码联合作用的数控加工机制，该机制采用两套数控加工代码(G代码)来同时控制一个数控加工过程。具体地，该数控加工机制在不改变现有G代码的格式和语法的条件下，增加了一个包含刀具轨迹的几何属性信息等有助于提高加工效果的第二数控加工代码，以辅助现有G代码实现更优的加工控制。
根据本发明的第一方面，提供了一种基于双代码联合作用的数控加工控制方法。该方法包括：获取第一数控加工代码和第二数控加工代码，其中，第一数控加工代码包含用于控制刀具对零件进行加工的第一加工信息，第二数控加工代码包含用于增强第一加工信息的第二加工信息；同时运行第一数控加工代码和第二数控加工代码，以解析出第一加工信息和第二加工信息；合并第一加工信息和第二加工信息；以及根据合并结果控制刀具对零件的加工。
在一个实施例中，所述第一加工信息包含刀具在零件表面的位置信息，第二加工信息包含与所述位置信息相对应的刀具轨迹的几何特征信息。
在一个实施例中，根据合并结果控制刀具对零件的加工包括：根据合并结果优化加工速度和/或路径拟合；以及根据优化后的加工速度和/或路径拟合控制刀具对零件的加工。
在一个实施例中，获取第二数控加工代码包括：根据第一数控加工代码确定刀具轨迹的几何特征信息；以及通过将所述第一数控加工代码中的所述位置信息与所述几何特征信息相对应来生成所述第二数控加工代码。
在一个实施例中，几何特征信息包括以下至少一项：曲率信息；切线方向信息；以及路径横向关联信息，包括相邻两条路径在垂直于路径方向上邻近刀位点的几何特征信息对应关系。
在一个实施例中，获取第二数控加工代码包括：根据零件的三维模型获取刀具轨迹的几何特征信息；以及通过将所述第一数控加工代码中的所述位置信息与所述几何特征信息相对应来生成所述第二数控加工代码。
在一个实施例中，几何特征信息包括以下至少一项：点面隶属关系，包含刀位点与组成零件表面的曲面的对应关系；曲率信息；切线方向信息；以及路径横向关联信息，包括相邻两条路径在垂直于路径方向上邻近刀位点的几何特征信息对应关系。
在一个实施例中，所述第一加工信息包含刀具在零件表面的位置信息，所述第二加工信息包含与机床特性相关的加工误差的补偿信息。
在一个实施例中，根据合并结果控制刀具对零件的加工包括：根据合并结果优化机床补偿；以及根据优化后的机床补偿控制刀具对零件的加工。
在一个实施例中，获取第二数控加工代码包括：从机床历史数据中确定所述补偿信息；以及通过将所述第一数控加工代码中的所述位置信息与所述补偿信息相对应来生成所述第二数控加工代码。
在一个实施例中，所述补偿信息包含跟随误差的补偿信息。
在一个实施例中，所述第一加工信息包含零件加工的加工工艺参数信息，所述第二加工信息包含用于对加工工艺参数进行优化的加工工艺参数优化信息。
在一个实施例中，根据合并结果控制刀具对零件的加工包括：根据合并结果优化零件加工的加工工艺；以及根据优化后的加工工艺控制刀具对零件的加工。
在一个实施例中，获取第二数控加工代码包括：从机床历史数据中确定加工工艺参数优化信息；以及通过将所述第一数控加工代码中的所述加工工艺参数信息与所述优化信息相对应来生成所述第二数控加工代码。
在一个实施例中，加工工艺参数优化信息包括加工进给速度的优化信息和/或主轴转速的优化信息。
在一个实施例中，第二数控加工代码包含：检测第一数控加工代码与第二数控加工代码是否匹配的检验信息；以及在第一数控加工代码与第二数控加工代码之间建立程序段映射关系的索引信息。
在一个实施例中，所述索引信息是程序段的行号。
在一个实施例中，在同时运行第一数控加工代码和第二数控加工代码之前，该方法还包括：根据所述检验信息检测第一数控加工代码与第二数控加工代码是否匹配。
根据本发明的第二方面，提供了一种基于双代码联合作用的数控加工控制装置。该装置包括：获取单元，被配置为获取第一数控加工代码和第二数控加工代码，其中，第一数控加工代码包含用于控制刀具对零件进行加工的第一加工信息，第二数控加工代码包含用于增强第一加工信息的第二加工信息；解析单元，被配置为同时运行第一数控加工代码和第二数控加工代码，以解析出第一加工信息和第二加工信息；合并单元，被配置为合并第一加工信息和第二加工信息；以及加工控制单元，被配置为根据合并结果控制刀具对零件的加工。
在一个实施例中，所述第一加工信息包含刀具在零件表面的位置信息，第二加工信息包含与所述位置信息相对应的刀具轨迹的几何特征信息。
在一个实施例中，所述加工控制单元被配置为：根据合并结果优化加工速度和/或路径拟合；以及根据优化后的加工速度和/或路径拟合控制刀具对零件的加工。
在一个实施例中，所述获取单元被配置为：根据第一数控加工代码确定刀具轨迹的几何特征信息；以及通过将所述第一数控加工代码中的所述位置信息与所述几何特征信息相对应来生成所述第二数控加工代码。
在一个实施例中，几何特征信息包括以下至少一项：曲率信息；切线方向信息；以及路径横向关联信息，包括相邻两条路径在垂直于路径方向上邻近刀位点的几何特征信息对应关系。
在一个实施例中，所述获取单元被配置为：根据零件的三维模型获取刀具轨迹的几何特征信息；以及通过将所述第一数控加工代码中的所述位置信息与所述几何特征信息相对应来生成所述第二数控加工代码。
在一个实施例中，几何特征信息包括以下至少一项：点面隶属关系，包含刀位点与组成零件表面的曲面的对应关系；曲率信息；切线方向信息；以及路径横向关联信息，包括相邻两条路径在垂直于路径方向上邻近刀位点的几何特征信息对应关系。
在一个实施例中，所述第一加工信息包含刀具在零件表面的位置信息，所述第二加工信息包含与机床特性相关的加工误差的补偿信息。
在一个实施例中，所述加工控制单元被配置为：根据合并结果优化机床补偿；以及根据优化后的机床补偿控制刀具对零件的加工。
在一个实施例中，所述获取单元被配置为：从机床历史数据中确定所述补偿信息；以及通过将所述第一数控加工代码中的所述位置信息与所述补偿信息相对应来生成所述第二数控加工代码。
在一个实施例中，所述补偿信息包含跟随误差的补偿信息。
在一个实施例中，所述第一加工信息包含零件加工的加工工艺参数信息，所述第二加工信息包含用于对加工工艺参数进行优化的加工工艺参数优化信息。
在一个实施例中，所述加工控制单元被配置为：根据合并结果优化零件加工的加工工艺；以及根据优化后的加工工艺控制刀具对零件的加工。
在一个实施例中，所述获取单元被配置为：从机床历史数据中确定加工工艺参数优化信息；以及通过将所述第一数控加工代码中的所述加工工艺参数信息与所述优化信息相对应来生成所述第二数控加工代码。
在一个实施例中，加工工艺参数优化信息包括加工进给速度的优化信息和/或主轴转速的优化信息。
在一个实施例中，第二数控加工代码包含：检测第一数控加工代码与第二数控加工代码是否匹配的检验信息；以及在第一数控加工代码与第二数控加工代码之间建立程序段映射关系的索引信息。
在一个实施例中，所述索引信息是程序段的行号。
在一个实施例中，该装置还包括检测单元，被配置为：在同时运行第一数控加工代码和第二数控加工代码之前，根据所述检验信息检测第一数控加工代码与第二数控加工代码是否匹配。
根据本发明的第三方面，提供了一种基于双代码联合作用的数控加工控制装置。该装置包括：通信接口；至少一个处理器；以及存储器，所述存储器存储所述至少一个处理器可执行的指令，所述指令在被所述至少一个处理器执行时使得所述装置执行根据本发明的第一方面所述的方法。
根据本发明的第四方面，提供了一种计算机存储介质。该计算机存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被基于双代码联合作用的数控加工控制装置的至少一个处理器执行时，使得所述装置执行根据本发明的第一方面所述的方法。
根据本发明的上述技术方案，本发明采用两套数控加工程序(即，第一和第二数控加工代码)来对数控加工过程进行双代码联合作用。具体地，本发明可以在零件加工之前从三维模型或现有G代码(第一数控加工代码)中提取现有G代码所缺乏的信息，并编制到第二数控加工代码中，然后在数控系统中将第一数控加工代码与第二数控加工代码进行合并以用于数控加工。这样能够在不改变现有G代码的情况下，通过第二数控加工代码来弥补现有G代码所缺乏的信息，从而能够降低实时计算资源的消耗，实现更优的加工控制，同时保留传统的G代码处理方式，兼容现有的编程软件和数控系统，便于实际的推广和应用。
附图说明
通过下面结合附图说明本发明的优选实施例，将使本发明的上述及其它目标、特征和优点更加清楚，其中：
图1是示出了根据本发明的数控加工系统100的应用场景的示意图。
图2是示出了根据本发明实施例的数控加工系统100的示例操作200的时序图。
图3示出了根据本发明实施例的双代码联合作用的示例原理图。
图4示出了根据本发明实施例的生成第二数控加工代码的三个示例方式的示意图。
图5示出了根据本发明实施例的基于双代码联合作用的数控加工控制方法500的示意性流程图。
图6示出了根据本发明实施例的步骤S510的第一示例实现。
图7示出了根据本发明实施例的步骤S510的第二示例实现。
图8示出了根据本发明实施例的步骤S540的示例实现。
图9示出了根据方法500的第一实现方式的加工运行阶段的操作示意图。
图10示出了使用第二数控加工代码与不使用第二数控加工代码的加工效果对比图。
图11示出了根据本发明实施例的步骤S510的第三示例实现。
图12示出了根据本发明实施例的步骤S540的示例实现。
图13示出了根据方法500的第二实现方式的加工运行阶段的操作示意图。
图14示出了加入补偿信息前后的加工效果对比图。
图15示出了根据本发明实施例的步骤S510的第四示例实现。
图16示出了根据本发明实施例的步骤S540的示例实现。
图17示出了根据方法500的第三实现方式的加工运行阶段的操作示意图。
图18示出了进给速度优化前后主轴电流的变化情况。
图19是示出了根据本发明实施例的数控加工控制方法500的一示例的示意流程图。
图20是示出了根据本发明实施例的数控加工控制装置2000的结构框图。
图21是示出了根据本发明实施例的数控加工控制装置2100的结构框图。
在本发明的所有附图中，相同或相似的结构均以相同或相似的附图标记标识。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”到另一元件时，它可以直接连接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”可以包括无线连接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
图1是示出了根据本发明的数控加工系统100的应用场景的示意图。如图1所示，数控加工系统100可以包括代码生成端110和加工控制端120，用于基于双代码联合作用(也称为双码联控)对数控加工过程进行控制。代码生成端110可以利用UG等CAM编程软件生成用于加工特定零件的第一数控加工代码(例如G代码)。代码生成端110也可以根据诸如刀具轨迹的几何特征信息之类的有助于提高加工效果的信息来生成第二数控加工代码。加工控制端120可以同时运行第一和第二数控加工代码，以控制刀具对特定零件的加工。代码生成端110和加工控制端120既可以通过通信网络130相连，也可以集成在一起。
代码生成端110可以是适用于编写并生成数控加工代码的任意设备，可以包括安装在其中的用户交互界面，用于接收用户对于待加工零件的加工要求。尽管图1中为了便于示意将代码生成端110示意为台式计算机，然而应理解代码生成端110也可以是手持计算机、膝上型计算机、平板电脑等。加工控制端120可以是处理器等具有代码执行能力和控制能力(例如控制刀具或者机床)的设备，例如加工控制端120可以是数控系统(CNC)的一部分。通信网络130可以是有线的或无线的。具体地，通信网络130的示例可以包括(但不限于)：有线电缆或光纤型网络、或者移动或蜂窝网络或WLAN(“无线局域网”，可能是802.11(或WiFi)或者WiMAX型的)、或者还可以是蓝牙型的无线短距离通信网络。
代码生成端110可以包括安装在其中的代码编译客户端，例如UG(UnigraphicsNX)软件等其他适当的CAM编程软件。代码编译客户端可以根据零件加工要求自动生成用于控制刀具对零件进行加工的数控加工代码(即，第一数控加工代码)。用户也可以通过代码编译客户端编写或自动生成用于增强第一数控加工代码所包含的信息的第二数控加工代码。
下面将主要以图1为例来说明本发明的总的发明构思。图2是示出了根据本发明实施例的数控加工系统100的示例操作200的时序图。示例操作200用于基于双代码联合作用来控制数控加工过程。下面以加工控制端120实现为数控系统的一部分为例进行说明，然而应理解本发明并不局限于此。
如图2所示，在框210，代码生成端110例如通过代码编译客户端根据零件加工要求(例如根据零件的CAD模型)来自动生成包含用于控制刀具对零件进行加工的加工信息(以下称为第一加工信息)的数控加工代码(以下称为第一数控加工代码)，例如G代码。
在框220，用户在代码生成端110例如通过代码编译客户端编写或由代码生成端110自动生成第二数控加工代码，例如G代码。第二数控加工代码包含的第二加工信息用于增强第一加工信息，以提高加工效果。
在框210和220所生成的第一数控加工代码和第二数控加工代码是本发明的双代码联合作用的基础。
框210和220也称为代码生成阶段。代码生成阶段可以是数控加工准备阶段，也可以是离线过程。第一数控加工代码也可以不在代码生成端110生成，而是可以在任意其他适用于编写并生成数控加工代码的设备上生成。相应地，第一数控加工代码也可以不在代码生成阶段生成，而是可以在代码生成阶段之前就已经生成。
在框230，代码生成端110将所生成的第一和第二数控加工代码传送到加工控制端120，例如通过通信网络130。
在框240(也称为代码载入阶段)，加工控制端120在数控系统中加载第一和第二数控加工代码并进行匹配校验，以确保第一数控加工代码与第二数据加工代码相对应。如果校验结果不匹配，则无法进行后续的操作，需要返回重新处理。
在代码载入阶段，可以通过设置开关(例如在数控系统中设置开关)来决定是否使用第二数控加工代码。如果开关打开，则数控系统在载入第一数控加工代码的同时同步载入第二数控加工代码。如果开关闭合，则数控系统只载入第一数控加工代码。例如，华中8型数控系统通过设置第二数控加工代码使能参数来决定是否使用第二数控加工代码。具体地，该使能参数设置为1时表示使用第二数控加工代码，则在加工前的代码载入阶段，华中8型数控系统同步载入第一和第二数控加工代码。该使能参数设置为0时表示不使用第二数控加工代码，则在加工前的代码载入阶段，华中8型数控系统只载入第一数控加工代码。
在框250(也称为加工控制阶段)，加工控制端120同时运行第一数控加工代码和第二数控加工代码，以根据运行结果控制刀具对零件的加工，从而实现基于双代码联合作用的数控加工控制。
图3示出了根据本发明实施例的双代码联合作用的示例原理图。
如图3所示，作为典型的数控加工代码，第一数控加工代码是经过对待加工工件进行CAD几何建模、CAM编程生成的，并且可以包含用于控制刀具对零件进行加工的第一加工信息，例如刀具在零件表面的位置信息、零件加工的加工工艺参数信息等。
第二数控加工代码可以根据第一数控加工代码和/或零件的三维模型和/或机床历史数据生成。第二数控加工代码所包含的第二加工信息用于增强第一加工信息，相应地需要在生成第二数控加工代码的过程中将第一数控加工代码中的第一加工信息与第二加工信息相对应。
图4示出了根据本发明实施例的生成第二数控加工代码的三个示例方式的示意图。
如图4(a)所示，第一种方式是采用CAM软件等在生成第一数控加工代码的同时生成第二数控加工代码。例如，这可以通过包含第二数控加工代码生成模块的CAM软件来实现。这种方式一般是通过从零件的三维模型(例如CAD模型)中提取第二加工信息来生成第二数控加工代码。
如图4(b)所示，第二种方式是将第一数控加工代码导入到第三方软件(如iScope等)以生成第二数控加工代码。例如，这可以通过包含第二数控加工代码生成模块的第三方软件来实现。在这种方式中，第一数控加工代码需要在生成第二数控加工代码之前就生成。
如图4(c)所示，第三种方式是由数控系统在加工准备阶段生成第二数控加工代码，即，在数控系统上生成第二数控加工代码。例如，这种方式可以根据机床历史数据结合第一数控加工代码来生成第二数控加工代码。例如，可以通过包含第二数控加工代码生成模块的专用软件从机床历史数据中提取与机床特性相关的补偿信息和加工工艺参数优化信息，并将所提取的信息分别与第一数控加工代码中的位置信息和加工工艺参数信息相对应来生成第二数控加工代码。
在一个示例中，第一加工信息可以包含指示刀具轨迹的位置信息(即，刀具在零件表面的位置信息)。在这种情况下，第二加工信息可以包含与刀具在零件表面的位置信息相对应的刀具轨迹的几何特征信息，以能够增强位置信息，从而优化加工速度和/或路径拟合。如图3所示，几何特征信息可以从零件的三维模型获取，也可以从第一数控加工代码中获取。例如，如果几何特征信息包括曲率信息、切线方向信息、或路径横向关联信息中的至少一个，那么几何特征信息既可以从第一数控加工代码中获取，也可以从零件的三维模型中获取。如果几何特征信息包括点面隶属关系，那么几何特征信息可以从零件的三维模型中获取。
备选地，第二加工信息也可以包含与机床特性相关的加工误差的补偿信息，以增强位置信息，从而优化机床补偿。如图3所示，该补偿信息可以从机床历史数据中确定。例如，该补偿信息可以包含热补偿信息和刀具磨损补偿信息等。
在另一个示例中，第一加工信息可以包含零件加工的加工工艺参数信息。在这种情况下，第二加工信息可以包含用于对加工工艺参数进行优化的加工工艺参数优化信息(简称为工艺优化信息，例如，加工进给速度的优化信息和/或主轴转速的优化信息)，以增强第一加工信息，从而优化零件加工的加工工艺。如图3所示，该加工工艺参数优化信息可以从机床历史数据中确定。
也就是说，第二数控加工代码可以在第一数控加工代码的基础上结合零件的三维模型和/或机床历史数据而生成。如图3所示，机床历史数据可以是从数控机床加工零件的加工过程中采集的，也可以包含关于电机的历史数据，例如关于电机驱动工作台或者主轴的历史数据。例如，机床历史数据可以包含关于主轴电流的历史数据。
第二数控加工代码还可以包含：检测第一数控加工代码与第二数控加工代码是否匹配的检验信息；以及在第一数控加工代码与第二数控加工代码之间建立程序段映射关系的索引信息(例如程序段的行号)。
也就是说，第二数控加工代码可以包含以下信息中的一项或多项：
1)检测第一数控加工代码与第二数控加工代码是否匹配的检验信息；
2)在第一数控加工代码与第二数控加工代码之间建立程序段映射关系的索引信息或对应关系(例如，程序段的行号)；
3)刀具轨迹的几何特征信息，例如曲率、切线方向等；
4)与机床特性相关的补偿信息(也称为机床补偿信息)，例如与跟随误差的补偿量有关的信息(也称为跟随误差的补偿信息)；以及
5)加工工艺参数优化信息，例如加工进给速度的优化信息、主轴转速的优化信息等。
例如，第二数控加工代码的示例格式可以表示如下：
校验信息
机床补偿信息
对应关系信息几何特征信息机床补偿信息工艺优化信息
对应关系信息几何特征信息机床补偿信息工艺优化信息
………
对应关系信息几何特征信息机床补偿信息工艺优化信息
应注意，一些机床补偿信息是对整体G代码都有效的，而一些机床补偿信息是对每一行G代码都不同的。
下面列出第二数控加工代码的两个具体示例。
第二数控加工代码的第一示例如下：
Date 2016/12/15/13/52/50
N1 R15vec[0.7071，0.7071，0]
N2 vec[0.7001，0.7001，0.1400]
N3 vec[0.6917，0.6917，0.2075]
N4 vec[0.6917，0.6917，0.2075]
…..
N20 R5vec[0.7071，0.7071，0]
其中，单词Date所接的一排数字和字符为校验信息，在本示例中以与第二数控加工代码进行匹配的第一数控加工代码的最后修改时间(即，2016年12月15日13点52分50秒)作为校验信息；字母N所接的数字为程序段的行号信息；R所接的数字表示曲率半径；vec所接的是当前点的切线方向所表示的单位向量。由于曲率半径属于模态信息，所以从第一行至第19行的曲率半径均为15mm，第二十行的曲率半径为5mm。曲率半径和切线方向为刀具轨迹的几何特征信息。
第二数控加工代码的第二示例如下：
Date 2016/12/15/13/52/50
TW0.01
N1 R1.5vec[0.7071,0.7071,0]Cp[-0.1001,0.0001,-0.2400]F0.9926
N2 vec[0.7001,0.7001,0.1400]Cp[0.0843,-0.0254,0.0145]F1.1364
N3 vec[0.6917,0.6917,0.2075]Cp[0.0042,-0.1645,0.0354]F1.0
N4 vec[0.6917,0.6917,0.2075]Cp[0.1042,-0.1645,-0.0400]F0.892
…..
N20 R5vec[0.7071,0.7071,0]Cp[0.0242,0.1645,-0.1543]F0.9923
其中，单词Date所接的一排数字和字符为校验信息(上述案例以和第二数控加工代码进行匹配的G代码的最后修改时间作为校验信息)；字母TW后接的数字为刀具磨损信息；字母N所接的数字为行号信息；R所接的数字表示曲率半径；vec所接的是当前点的切线方向所表示的单位向量；Cp所接的是当前点的跟随误差补偿量；F所接的是进给速度优化系数。在本示例中，校验信息为G代码的最后修改时间即2016年12月15日13点52分50秒，刀具磨损量为0.01mm，由于曲率半径属于模态信息，所以从第一行至第19行的曲率半径均为15mm,第二十行的曲率半径为5mm。
回到图3，接下来，第一和第二数控加工代码可以加载到数控系统上，由数控系统在数控加工过程中同时执行这两套代码，以经由例如NC控制、伺服控制等执行数控加工，从而能够以优化的加工速度、和/或优化的路径拟合、和/或优化的机床补偿、和/或优化的加工工艺来控制刀具对零件的加工。
通过利用双代码联合作用，本发明与现有方案相比有如下优点。
1、相对于数控系统在前瞻阶段采用一定数量的程序段的方式计算所需的几何特征信息(如曲率和切矢)，本发明的双代码联合作用是在离线或在线非实时的情况下计算所需的几何特征信息(或几何属性)，从而不需要满足实时性的苛刻要求，并且因此可以采用多次迭代或者利用更大范围内的位置信息来更准确得计算轨迹的几何属性。另外，本发明还可以通过CAM软件(例如集成于CAM软件中的几何特征信息提取模块)在生成现有G代码(即，第一数控加工代码)的同时获取零件加工优化所需的几何特征信息，并且这样所获取的几何特征信息的精度更高。因此，双代码联合作用的方式能够在释放前瞻计算对数控系统实时计算资源占用的同时，得到更加精确的优化信息，使得数控系统在通用硬件配置下也能表现出良好的曲面加工性能。
2、相对于修改现有G代码(即，第一数控加工代码)或创建一种新的加工代码编写格式来满足信息扩充需求，本发明的双代码联合作用在实现对现有G代码兼容的同时，以第二数控加工代码的方式补充了现有G代码在几何特性信息、与机床特性相关的工艺信息和加工优化信息涵盖能力上的不足，实现了加工信息的继承和扩展，便于推广应用。
3、相对于修改现有G代码(即，第一数控加工代码)或创建一种新的加工代码编写格式来满足信息扩充需求，本发明的双代码联合作用还提高了数控系统的开放性，为机床厂家和机床用户提供了其自身积累的经验信息向数控系统中灌输的途径。机床厂家能够根据自身机床的特性添加个性化的优化和补偿信息，并且机床用户能够根据其行业的零件工艺特性进行有针对性的工艺优化和补偿。
4、相对于直接更换数控系统或提升数控系统的配置而言，本发明的双代码联合作用不需要修改现有数控系统的解析器，而只需要增加对第二数控加工代码的同步解析功能模块就能够实现加工性能的提升。在数控系统的加工过程中，数控系统的显示界面仍然显示现有G代码，这便于机床操作人员设置断点进行调试，同时机床的操作人员也不需要重新学习一门加工编程语言。
5、相对于忽略每台机床的特性和忽略路径特征受机床特性影响的情况，本发明的双代码联合作用通过第二数控加工代码的方式使工艺人员不仅能够更加方便地针对不同机床进行特性化的优化补偿，还能够针对不同路径特征受机床特性的影响不同而进行特性化的优化补偿，从而提升零件的加工精度、加工效率和尺寸一致性。
6、相对于直接修改现有G代码以进行加工工艺优化信息的补偿方案，本发明的双代码联合作用既保证了现有G代码的通用性，又通过第二数控加工代码实现了工艺信息的优化。尤其是在多次优化和长期生产中，这便于对原始工艺的回溯。
图5示出了根据本发明实施例的基于双代码联合作用的数控加工控制方法500的示意性流程图。数控加工控制方法500可以在图1所示的加工控制端120上执行，下面以此为例进行描述，然而应理解本发明不限于此。数控加工控制方法500包括步骤S510-S550，其中步骤S550是可选的，并且发生在步骤S510与步骤S520之间。
在步骤S510，加工控制端120获取第一数控加工代码和第二数控加工代码。第一数控加工代码包含用于控制刀具对零件进行加工的第一加工信息，第二数控加工代码包含用于增强第一加工信息的第二加工信息。
例如，加工控制端120可以从代码生成端110接收第一数控加工代码和第二数控加工代码。加工控制端120也可以从代码生成端110接收第二数控加工代码，而从其他适用于编写并生成数控加工代码的设备接收第一数控加工代码。加工控制端120也可以从数控系统上的其他部分接收第二数控加工代码。
在步骤S520，加工控制端120同时运行第一数控加工代码和第二数控加工代码，以解析出第一加工信息和第二加工信息。
在步骤S530，加工控制端120合并第一加工信息和第二加工信息。
在步骤S540，加工控制端120根据合并结果控制刀具对零件的加工。
在方法500的第一实现方式中，第一加工信息包含刀具在零件表面的位置信息，第二加工信息包含与位置信息相对应的刀具轨迹的几何特征信息。几何特征信息可以包括以下至少一项：点面隶属关系，包含刀位点与组成零件表面的曲面的对应关系；曲率信息；切线方向信息；以及路径横向关联信息，包括相邻两条路径在垂直于路径方向上邻近刀位点的几何特征信息对应关系。在本文中，刀位点指的是刀具的定位基准点。
图6示出了根据本发明实施例的步骤S510的第一示例实现。本示例实现适用于曲率信息、切线方向信息以及路径横向关联信息等。
在步骤S511，加工控制端120根据第一数控加工代码确定刀具轨迹的几何特征信息。
在步骤S512，加工控制端通过将第一数控加工代码中的位置信息与几何特征信息相对应来生成第二数控加工代码。
图7示出了根据本发明实施例的步骤S510的第二示例实现。本示例实现适用于点面隶属关系、曲率信息、切线方向信息以及路径横向关联信息等。
在步骤S513，加工控制端120根据零件的三维模型获取刀具轨迹的几何特征信息。
在步骤S514，加工控制端120通过将第一数控加工代码中的位置信息与几何特征信息相对应来生成第二数控加工代码。
图8示出了根据本发明实施例的步骤S540的示例实现。
在步骤S541，加工控制端120根据合并结果优化加工速度和/或路径拟合。
在步骤S542，加工控制端120根据优化后的加工速度和/或路径拟合控制刀具对零件的加工。
图9示出了根据方法500的第一实现方式的加工运行阶段的操作示意图。
如图9所示，在同时运行第一数控加工代码和第二数控加工代码之后，加工控制端120分别从第一数控加工代码和第二数控加工代码中解析出刀具在零件表面的位置信息(第一加工信息)以及与位置信息相对应的刀具轨迹的几何特征信息(简称为几何属性，第二加工信息)。然后，加工控制端120将第一加工信息和第二加工信息进行合并，并根据合并结果来优化加工速度和/或路径拟合。最后，加工控制端120根据优化后的加工速度和/或路径拟合控制刀具对零件的加工。
例如，假设第二加工信息为几何特征信息，加工控制端120可以通过索引信息(例如程序段行号N01，N02，……)将第一数控加工代码中的位置信息和第二数控加工代码中对应的切向矢量和曲率合并为一个数据结构节点，以用于后续速度规划和插补计算。通过双代码联合作用的方式，可以明显提高零件表面的加工质量，特别是曲率变化较大的区域，如图10中的圆角过渡区域，未使用双代码联合作用的加工效果会出现相邻路径(图10中A、B和C处)的刀纹和切痕不一致，而使用双代码联合作用加工出的刀纹和切痕均一致，表面较为光滑。
由于将第一加工信息和第二加工信息合并能够得到附有刀具轨迹的几何特性信息的数据结构，这样的数据结构能够优化加工速度(包括加速度控制)和/或路径拟合，进而解决复杂曲面加工过程中一些需要宏观分析和计算的几何属性信息在强实时性的环境下难以精确计算的问题，从而能够提升加工的精度。此外，数控加工控制方法500通过较少的计算消耗(代码的译码与合并)，实现了更优的加工控制，同时保留了传统的G代码处理方式，以能够兼容现有的编程软件和数控系统。同时，由于加工控制端120可以直接从第二数控加工代码中读取刀具轨迹的几何特性信息，避免了在数控加工过程中对于复杂信息的实时计算。
在方法500的第二实现方式中，第一加工信息包含刀具在零件表面的位置信息，第二加工信息包含与机床特性相关的加工误差的补偿信息。例如，该补偿信息可以包含跟随误差的补偿信息。
图11示出了根据本发明实施例的步骤S510的第三示例实现。
在步骤S515，加工控制端120从机床历史数据中确定补偿信息。
在步骤S516，加工控制端120通过将第一数控加工代码中的位置信息与补偿信息相对应来生成第二数控加工代码。
图12示出了根据本发明实施例的步骤S540的示例实现。
在步骤S543，加工控制端120根据合并结果优化机床补偿。
在步骤S544，加工控制端120根据优化后的机床补偿控制刀具对零件的加工。
图13示出了根据方法500的第二实现方式的加工运行阶段的操作示意图。
如图13所示，在同时运行第一数控加工代码和第二数控加工代码之后，加工控制端120分别从第一数控加工代码和第二数控加工代码中解析出刀具在零件表面的位置信息(第一加工信息)以及与机床特性相关的加工误差的补偿信息(第二加工信息)。然后，加工控制端120将第一加工信息和第二加工信息进行合并，并根据合并结果来优化机床补偿。最后，加工控制端120根据优化后的机床补偿控制刀具对零件的加工。
例如，假设第二加工信息为与机床特性相关的加工误差(这里以跟随误差为例进行说明)的补偿信息，第一数控加工代码中的原始位置信息为[Xi,Yi,Zi]。加工控制端120可以通过索引信息将与第一数控加工代码中每行位置信息对应的跟随误差的补偿信息进行关联合并，并将合并后的优化结果依次存储到数控系统中，以用于后续的插补计算和运动控制。图14是利用平面光栅进行圆度测试时加入补偿信息前后误差放大1000倍后的加工效果图，其中虚线为指令轨迹(例如，G代码所表征的刀具轨迹)，实线为实际轨迹。如图14中左图所示，在不加入补偿信息的情况下，实际轨迹小于指令轨迹且呈椭圆形。在上述椭圆的短轴方向和整体轮廓上加补偿值，得到如图14中右图所示的实际轨迹。可以看出，加补偿之后的实际轨迹更贴近指令轨迹。
由于将第一加工信息和第二加工信息合并能够得到附有与机床特性相关的加工误差的补偿信息(例如，热补偿信息和刀具磨损补偿信息等)的数据结构，这样的数据结构能够用来优化机床补偿，从而提升加工的精度，优化系统的动态特性增强系统的抗负载扰动的能力，提升机床的切削稳定性。
在方法500的第三实现方式中，第一加工信息包含零件加工的加工工艺参数信息，第二加工信息包含用于对加工工艺参数进行优化的加工工艺参数优化信息。加工工艺参数信息可以包括加工进给速度和/或主轴转速，相应地加工工艺参数优化信息可以包括加工进给速度的优化信息和/或主轴转速的优化信息。
图15示出了根据本发明实施例的步骤S510的第四示例实现。
在步骤S517，加工控制端120从机床历史数据中确定加工工艺参数优化信息。
在步骤S518，加工控制端120通过将第一数控加工代码中的加工工艺参数信息与优化信息相对应来生成第二数控加工代码。
图16示出了根据本发明实施例的步骤S540的示例实现。
在步骤S545，加工控制端120根据合并结果优化零件加工的加工工艺。
在步骤S546，加工控制端120根据优化后的加工工艺控制刀具对零件的加工。
图17示出了根据方法500的第三实现方式的加工运行阶段的操作示意图。
如图17所示，在同时运行第一数控加工代码和第二数控加工代码之后，加工控制端120分别从第一数控加工代码和第二数控加工代码中解析出零件加工的加工工艺参数信息(第一加工信息)以及用于对加工工艺参数进行优化的加工工艺参数优化信息(第二加工信息)。然后，加工控制端120将第一加工信息和第二加工信息进行合并，并根据合并结果来优化零件加工的加工工艺。最后，加工控制端120根据优化后的加工工艺控制刀具对零件的加工。
例如，假设第二加工信息为加工工艺参数优化信息(例如加工进给速度的优化信息)，并且第一数控加工代码中原始的进给速度为Fi。加工控制端120可以通过索引信息将该进给速度与第一数控加工代码中对应的进给速度优化系数进行合并处理，并将优化的进给速度依次存储到数控系统中，以用于后续的速度规划环节。图18示出了进给速度优化前后主轴电流的变化情况，其中，主轴电流的波动情况可以反映进给速度的优化效果。由于零件表面余量不均匀，特别是在粗加工时，如果使用恒定的进给速度会出现余量大的区域主轴电流较大，余量小的区域主轴电流较小，这样既不利于加工表面的质量也不利于加工效率的提升。通过第二加工信息对加工进给速度进行优化，例如在余量较大(主轴电流较大)的区域降低进给速度，以及在余量较小(主轴电流较小)的区域提高进给速度，这样能够从整体上均衡主轴电流，进而提升加工质量和加工效率。
由于将第一加工信息和第二加工信息合并能够得到附有用于对加工工艺参数进行优化的加工工艺参数优化信息的数据结构，这样的数据结构能够用来优化零件加工的加工工艺，从而提升加工的精度和机床的切削稳定性。例如，本发明可以通过第二数控加工代码在数控加工过程中提供主轴电流优化信息，从而能够在将原始主轴电流中的最大值降低、最小值升高、波动值减小、以及均衡刀具切削负荷的同时，提高加工效率。
除了以上所述的几何特征信息、补偿信息以及加工工艺参数优化信息之类的第二加工信息之外，第二数控加工代码还可以包含：检测第一数控加工代码与第二数控加工代码是否匹配的检验信息。
在步骤S550，加工控制端120根据检验信息检测第一数控加工代码与第二数控加工代码是否匹配。例如，该检测可以包括以下两个方面：第二数控加工代码与第一数控加工代码的命名是否一致；以及第二数控加工代码中的校验信息与第一数控加工代码的最后修改时间是否一致。如果匹配，则方法500进行到步骤S520，否则无法进行后续的操作，需要重新处理。
备选地，第二数控加工代码还可以包含：在第一数控加工代码与第二数控加工代码之间建立程序段映射关系的索引信息(又称为对应关系信息)，例如程序段的行号。也就是说，加工控制端120可以根据第二数控加工代码的行号在第二数控加工代码与第一数控加工代码之间建立程序段映射关系，以便同步解析出第一数控加工代码中的位置信息和第二数控加工代码中与之匹配的刀具轨迹的几何特征信息(例如，曲率半径，切线方向信息)、补偿信息及加工工艺参数优化信息。
利用数控加工控制方法500，本发明通过增加一个包含刀具轨迹的几何属性信息、补偿和优化信息等有助于提高加工效果的信息在内的第二数控加工代码，能够在不改变现有G代码的格式和语法的条件下优化数控加工过程。此外，该数控加工控制方法通过较少的计算消耗(代码的译码与合并)，实现了更优的加工控制，同时保留了传统的G代码处理方式，能够兼容现有的编程软件和数控系统。
图19是示出了根据本发明实施例的数控加工控制方法500的一示例的示意流程图。在本示例中，由数控系统(加工控制端120)生成第二数控加工代码。数控系统所生成的第二数控加工代码的文件后缀名为.INC，第二数控加工代码与第一数控加工代码具有相同的名称。下面将详细描述数控系统第二数控加工代码及两套数控加工代码同步运行的具体步骤。
在步骤S1910，数控系统加载第一数控加工代码，并打开副代码使用开关，即，将第二数控加工代码使能参数设置为1(表示使用第二数控加工代码，设置为0表示不使用第二数控加工代码)。
在步骤S1920，数控系统在加载第一数控加工代码的同时检测是否有与第一数控加工代码相匹配的第二数控加工代码。例如，可以检测第二数控加工代码与第一数控加工代码的命名是否一致，以及第二数控加工代码中的校验信息与第一数控加工代码的最后修改时间是否一致。
在步骤S1930，如果检测到了第二数控加工代码与第一数控加工代码匹配，则可以直接同步运行第一数控加工代码和第二数控加工代码。
在步骤S1940，如果没有检测到第二数控加工代码与第一数控加工代码相匹配，则数控系统会检测第一数控加工代码的后缀名是否为.HNC。
如果为.HNC，则数控系统会自动生成第二数控加工代码(步骤S1950)，否则向用户呈现按钮“副代码”(步骤S1960)，以由用户手动点击该按钮来手动生成第二数控加工代码。
此外，数控系统会保存所生成的第二数控加工代码，以避免下次重新生成。
在本示例中，数控系统使用第一和第二数控加工代码进行同步加工，但是加工运行的界面上只显示第一数控加工代码的内容。这样，当加工程序出现问题时，方便机床操作人员设置断点调试分析(某些数控系统使用NURBS曲线插补加工，因此数控系统的界面上显示的是NURBS曲线的控制点，所以无法准确的将断点设置在需要调试的位置上)。
图20是示出了根据本发明实施例的数控加工控制装置2000的结构框图。数控加工控制装置2000基于如上述结合图3所描述的双代码联合作用。例如，数控加工控制装置2000既可以实现在图1的加工控制端120或数控系统(CNC)上，也可以执行数控加工控制方法500。如图20所示，数控加工控制装置2000包括获取单元2010、解析单元2020、合并单元2030、加工控制单元2040、以及检测单元2050，其中检测单元2050是可选的。
在一个实现中，第一加工信息包含刀具在零件表面的位置信息，第二加工信息包含与位置信息相对应的刀具轨迹的几何特征信息。
在一个实现中，加工控制单元2040被配置为：根据合并结果优化加工速度和/或路径拟合；以及根据优化后的加工速度和/或路径拟合控制刀具对零件的加工。
在一个实现中，获取单元2010被配置为：根据第一数控加工代码确定刀具轨迹的几何特征信息；以及通过将第一数控加工代码中的位置信息与几何特征信息相对应来生成第二数控加工代码。
在一个实现中，几何特征信息包括以下至少一项：曲率信息；切线方向信息；以及路径横向关联信息，包括相邻两条路径在垂直于路径方向上邻近刀位点的几何特征信息对应关系。
在一个实现中，获取单元2010被配置为：根据零件的三维模型获取刀具轨迹的几何特征信息；以及通过将第一数控加工代码中的位置信息与几何特征信息相对应来生成第二数控加工代码。
在一个实现中，几何特征信息包括以下至少一项：点面隶属关系，包含刀位点与组成零件表面的曲面的对应关系；曲率信息；切线方向信息；以及路径横向关联信息，包括相邻两条路径在垂直于路径方向上邻近刀位点的几何特征信息对应关系。
在一个实现中，第一加工信息包含刀具在零件表面的位置信息，第二加工信息包含与机床特性相关的加工误差的补偿信息。
在一个实现中，加工控制单元2040被配置为：根据合并结果优化机床补偿；以及根据优化后的机床补偿控制刀具对零件的加工。
在一个实现中，获取单元2010被配置为：从机床历史数据中确定补偿信息；以及通过将所述第一数控加工代码中的所述位置信息与所述补偿信息相对应来生成所述第二数控加工代码。
在一个实现中，补偿信息包含跟随误差的补偿信息。
在一个实现中，第一加工信息包含零件加工的加工工艺参数信息，第二加工信息包含用于对加工工艺参数进行优化的加工工艺参数优化信息。
在一个实现中，加工控制单元2040被配置为：根据合并结果优化零件加工的加工工艺；以及根据优化后的加工工艺控制刀具对零件的加工。
在一个实现中，获取单元2010被配置为：从机床历史数据中确定加工工艺参数优化信息；以及通过将第一数控加工代码中的加工工艺参数信息与优化信息相对应来生成第二数控加工代码。
在一个实现中，加工工艺参数优化信息包括加工进给速度的优化信息和/或主轴转速的优化信息。
在一个实现中，第二数控加工代码包含：检测第一数控加工代码与第二数控加工代码是否匹配的检验信息；以及在第一数控加工代码与第二数控加工代码之间建立程序段映射关系的索引信息。
在一个实现中，索引信息是程序段的行号。
在一个实现中，检测单元2050被配置为：在同时运行第一数控加工代码和第二数控加工代码之前，根据检验信息检测第一数控加工代码与第二数控加工代码是否匹配。
图21是示出了根据本发明实施例的数控加工控制装置2100的结构框图。数控加工控制装置2100基于如上述结合图3所描述的双代码联合作用。例如，数控加工控制装置2100可以是手持计算机、膝上型计算机、平板电脑等具备三维模型分析和处理能力的任意设备。数控加工控制装置2100既可以实现在图1的加工控制端120或数控系统(CNC)上，也可以执行数控加工控制装方法500。
如图21所示，数控加工控制装置2100包括：通信接口2110、处理器2120(例如CPU)和存储器2130。为了便于说明，图21中示意性地示出了一个处理器。然而，本领域技术人员应理解数控加工控制装置2100也可以包括两个或多个处理器。
通信接口2110用于与外部通信。例如通信接口2110可以是Ethernet(以太网，注册商标)接口。数控加工控制装置2100可以通过通信接口2110，使用一定的通信协议与代码生成端110进行通信。通信接口2110也可以供用户与数控加工控制装置2100进行直接通信。例如，通信接口2110也可以是输入设备(例如键盘、鼠标等)和输出设备(例如显示器)，向用户呈现零件的三维模型，并接收用户关于零件加工要求的输入。
存储器2130存储处理器2120可执行的指令，使得数控加工控制装置2100执行结合图5-19所描述的数控加工控制方法500。
本发明还提供至少一个具有非易失性或易失性存储器形式的计算机存储介质，例如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存和硬盘驱动，存储有计算机可执行指令。计算机可执行指令在被处理器执行时使得数控加工控制装置执行例如之前结合图5-19描述的过程的动作。
处理器可以是单个CPU(中央处理器)，但是也可以包括两个或更多个处理器。例如，处理器可以包括通用微处理器；指令集处理器和/或相关芯片集和/或专用微处理器(例如，专用集成电路(ASIC))。处理器也可以包括用于高速缓存目的的板载存储器。例如，计算机存储介质可以是闪存、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或EEPROM。

Claims (38)

1.一种基于双代码联合作用的数控加工控制方法，其特征在于，包括：
获取第一数控加工代码和第二数控加工代码，其中，第一数控加工代码包含用于控制刀具对零件进行加工的第一加工信息，第二数控加工代码包含用于增强第一加工信息的第二加工信息；
同时运行第一数控加工代码和第二数控加工代码，以解析出第一加工信息和第二加工信息；
合并第一加工信息和第二加工信息；以及
根据合并结果控制刀具对零件的加工。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一加工信息包含刀具在零件表面的位置信息，第二加工信息包含与所述位置信息相对应的刀具轨迹的几何特征信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据合并结果控制刀具对零件的加工包括：
根据合并结果优化加工速度和/或路径拟合；以及
根据优化后的加工速度和/或路径拟合控制刀具对零件的加工。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，获取第二数控加工代码包括：
根据第一数控加工代码确定刀具轨迹的几何特征信息；以及
通过将所述第一数控加工代码中的所述位置信息与所述几何特征信息相对应来生成所述第二数控加工代码。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，几何特征信息包括以下至少一项：
曲率信息；
切线方向信息；以及
路径横向关联信息，包括相邻两条路径在垂直于路径方向上邻近刀位点的几何特征信息对应关系。
6.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，获取第二数控加工代码包括：
根据零件的三维模型获取刀具轨迹的几何特征信息；以及
通过将所述第一数控加工代码中的所述位置信息与所述几何特征信息相对应来生成所述第二数控加工代码。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，几何特征信息包括以下至少一项：
点面隶属关系，包含刀位点与组成零件表面的曲面的对应关系；
曲率信息；
切线方向信息；以及
路径横向关联信息，包括相邻两条路径在垂直于路径方向上邻近刀位点的几何特征信息对应关系。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一加工信息包含刀具在零件表面的位置信息，所述第二加工信息包含与机床特性相关的加工误差的补偿信息。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据合并结果控制刀具对零件的加工包括：
根据合并结果优化机床补偿；以及
根据优化后的机床补偿控制刀具对零件的加工。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，获取第二数控加工代码包括：
从机床历史数据中确定所述补偿信息；以及
通过将所述第一数控加工代码中的所述位置信息与所述补偿信息相对应来生成所述第二数控加工代码。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述补偿信息包含跟随误差的补偿信息。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一加工信息包含零件加工的加工工艺参数信息，所述第二加工信息包含用于对加工工艺参数进行优化的加工工艺参数优化信息。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，根据合并结果控制刀具对零件的加工包括：
根据合并结果优化零件加工的加工工艺；以及
根据优化后的加工工艺控制刀具对零件的加工。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，获取第二数控加工代码包括：
从机床历史数据中确定加工工艺参数优化信息；以及
通过将所述第一数控加工代码中的所述加工工艺参数信息与所述优化信息相对应来生成所述第二数控加工代码。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其特征在于，加工工艺参数优化信息包括加工进给速度的优化信息和/或主轴转速的优化信息。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其特征在于，第二数控加工代码包含：
检测第一数控加工代码与第二数控加工代码是否匹配的检验信息；以及
在第一数控加工代码与第二数控加工代码之间建立程序段映射关系的索引信息。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述索引信息是程序段的行号。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，在同时运行第一数控加工代码和第二数控加工代码之前，还包括：
根据所述检验信息检测第一数控加工代码与第二数控加工代码是否匹配。
19.一种基于双代码联合作用的数控加工控制装置，其特征在于，包括：
获取单元，被配置为获取第一数控加工代码和第二数控加工代码，其特征在于，第一数控加工代码包含用于控制刀具对零件进行加工的第一加工信息，第二数控加工代码包含用于增强第一加工信息的第二加工信息；
解析单元，被配置为同时运行第一数控加工代码和第二数控加工代码，以解析出第一加工信息和第二加工信息；
合并单元，被配置为合并第一加工信息和第二加工信息；以及
加工控制单元，被配置为根据合并结果控制刀具对零件的加工。
20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述第一加工信息包含刀具在零件表面的位置信息，第二加工信息包含与所述位置信息相对应的刀具轨迹的几何特征信息。
21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述加工控制单元被配置为：
根据合并结果优化加工速度和/或路径拟合；以及
根据优化后的加工速度和/或路径拟合控制刀具对零件的加工。
22.根据权利要求20或21所述的装置，其特征在于，所述获取单元被配置为：
根据第一数控加工代码确定刀具轨迹的几何特征信息；以及
通过将所述第一数控加工代码中的所述位置信息与所述几何特征信息相对应来生成所述第二数控加工代码。
23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，几何特征信息包括以下至少一项：
曲率信息；
切线方向信息；以及
路径横向关联信息，包括相邻两条路径在垂直于路径方向上邻近刀位点的几何特征信息对应关系。
24.根据权利要求20或21所述的装置，其特征在于，所述获取单元被配置为：
根据零件的三维模型获取刀具轨迹的几何特征信息；以及
通过将所述第一数控加工代码中的所述位置信息与所述几何特征信息相对应来生成所述第二数控加工代码。
25.根据权利要求24所述的装置，其特征在于，几何特征信息包括以下至少一项：
点面隶属关系，包含刀位点与组成零件表面的曲面的对应关系；
曲率信息；
切线方向信息；以及
路径横向关联信息，包括相邻两条路径在垂直于路径方向上邻近刀位点的几何特征信息对应关系。
26.根据权利要求19至25中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一加工信息包含刀具在零件表面的位置信息，所述第二加工信息包含与机床特性相关的加工误差的补偿信息。
27.根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述加工控制单元被配置为：
根据合并结果优化机床补偿；以及
根据优化后的机床补偿控制刀具对零件的加工。
28.根据权利要求26或27所述的装置，其特征在于，所述获取单元被配置为：
从机床历史数据中确定所述补偿信息；以及
通过将所述第一数控加工代码中的所述位置信息与所述补偿信息相对应来生成所述第二数控加工代码。
29.根据权利要求26至28中任一项所述的装置，其特征在于，所述补偿信息包含跟随误差的补偿信息。
30.根据权利要求19至29中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一加工信息包含零件加工的加工工艺参数信息，所述第二加工信息包含用于对加工工艺参数进行优化的加工工艺参数优化信息。
31.根据权利要求30所述的装置，其特征在于，所述加工控制单元被配置为：
根据合并结果优化零件加工的加工工艺；以及
根据优化后的加工工艺控制刀具对零件的加工。
32.根据权利要求30或31所述的装置，其特征在于，所述获取单元被配置为：
从机床历史数据中确定加工工艺参数优化信息；以及
通过将所述第一数控加工代码中的所述加工工艺参数信息与所述优化信息相对应来生成所述第二数控加工代码。
33.根据权利要求30至32中任一项所述的装置，其特征在于，加工工艺参数优化信息包括加工进给速度的优化信息和/或主轴转速的优化信息。
34.根据权利要求19至33中任一项所述的装置，其特征在于，第二数控加工代码包含：
检测第一数控加工代码与第二数控加工代码是否匹配的检验信息；以及
在第一数控加工代码与第二数控加工代码之间建立程序段映射关系的索引信息。
35.根据权利要求34所述的装置，其特征在于，所述索引信息是程序段的行号。
36.根据权利要求34或35所述的装置，还包括检测单元，被配置为：
在同时运行第一数控加工代码和第二数控加工代码之前，根据所述检验信息检测第一数控加工代码与第二数控加工代码是否匹配。
37.一种基于双代码联合作用的数控加工控制装置，其特征在于，包括：
通信接口；
至少一个处理器；以及
存储器，所述存储器存储所述至少一个处理器可执行的指令，所述指令在被所述至少一个处理器执行时使得所述装置执行根据权利要求1至18中任一项所述的方法。
38.一种计算机存储介质，其特征在于，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被基于双代码联合作用的数控加工控制装置的至少一个处理器执行时，使得所述装置执行根据权利要求1至18中任一项所述的方法。
CN201810305822.9A 2017-04-17 2018-04-08 基于双代码联合作用的数控加工控制方法及相应装置 Active CN108732996B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/954,165 US11016469B2 (en) 2017-04-17 2018-04-16 NC control method and a NC control apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2017102496560 2017-04-17
CN201710249656.0A CN107145129A (zh) 2017-04-17 2017-04-17 一种双代码联合作用的数控加工控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108732996A true CN108732996A (zh) 2018-11-02
CN108732996B CN108732996B (zh) 2021-01-12

Family

ID=59774331

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710249656.0A Pending CN107145129A (zh) 2017-04-17 2017-04-17 一种双代码联合作用的数控加工控制方法
CN201810305822.9A Active CN108732996B (zh) 2017-04-17 2018-04-08 基于双代码联合作用的数控加工控制方法及相应装置

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710249656.0A Pending CN107145129A (zh) 2017-04-17 2017-04-17 一种双代码联合作用的数控加工控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (2) CN107145129A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110135532A (zh) * 2019-04-17 2019-08-16 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 一种数控代码下载方法、装置及设备
CN110244655A (zh) * 2019-06-25 2019-09-17 河南牧业经济学院 存储有cnc程序的计算机可读介质、便携式雕刻机
CN111487927A (zh) * 2020-04-26 2020-08-04 华中科技大学 一种基于双代码联合作用的样条轨迹控制指令优化方法
CN112327757A (zh) * 2020-11-19 2021-02-05 清华大学 使用在线测量的数控机床加减速智能优化方法及装置
CN112364407A (zh) * 2020-11-13 2021-02-12 东莞职业技术学院 基于nx系统的零件属性获取的方法、装置及存储介质

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109542048A (zh) * 2017-09-22 2019-03-29 科德数控股份有限公司 一种数控系统模态g代码的显示方法
CN109782696B (zh) * 2017-11-13 2020-10-27 华中科技大学 刀路轨迹拟合方法及相应装置
CN110221580B (zh) * 2019-05-29 2020-07-10 华中科技大学 一种基于主轴数据仿真的进给速度优化方法
CN114137908A (zh) * 2020-09-03 2022-03-04 上海电气电站设备有限公司 一种车削数控编程方法、装置及数控加工系统
CN112666895B (zh) * 2020-11-17 2022-12-23 武汉华中数控股份有限公司 一种基于双代码联合作用的数控加工速度规划方法和系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102430961A (zh) * 2011-10-28 2012-05-02 华中科技大学 基于多传感器集成测量的自由曲面类零件加工系统
WO2014057822A1 (ja) * 2012-10-12 2014-04-17 シチズンホールディングス株式会社 実行規制システムおよび実行規制方法
CN103869754A (zh) * 2014-02-27 2014-06-18 安徽省捷甬达智能机器有限公司 一种数控加工方法
CN104865899A (zh) * 2015-03-26 2015-08-26 广州英码信息科技有限公司 一种自动单边补偿的数控加工方法
CN104932431A (zh) * 2015-06-29 2015-09-23 遵义宏港机械有限公司 一种外加式数控铣床智能编码控制方法
CN105867305A (zh) * 2016-05-13 2016-08-17 南京航空航天大学 基于加工特征的复杂结构件数控加工状态实时监控方法
CN106354097A (zh) * 2016-09-23 2017-01-25 华中科技大学 一种基于历史数据的数控机床主轴数据仿真方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102430961A (zh) * 2011-10-28 2012-05-02 华中科技大学 基于多传感器集成测量的自由曲面类零件加工系统
WO2014057822A1 (ja) * 2012-10-12 2014-04-17 シチズンホールディングス株式会社 実行規制システムおよび実行規制方法
CN103869754A (zh) * 2014-02-27 2014-06-18 安徽省捷甬达智能机器有限公司 一种数控加工方法
CN104865899A (zh) * 2015-03-26 2015-08-26 广州英码信息科技有限公司 一种自动单边补偿的数控加工方法
CN104932431A (zh) * 2015-06-29 2015-09-23 遵义宏港机械有限公司 一种外加式数控铣床智能编码控制方法
CN105867305A (zh) * 2016-05-13 2016-08-17 南京航空航天大学 基于加工特征的复杂结构件数控加工状态实时监控方法
CN106354097A (zh) * 2016-09-23 2017-01-25 华中科技大学 一种基于历史数据的数控机床主轴数据仿真方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
方鑫杰: "《大型船用龙门数控珩磨机控制》", 《工程科技I辑》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110135532A (zh) * 2019-04-17 2019-08-16 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 一种数控代码下载方法、装置及设备
CN110244655A (zh) * 2019-06-25 2019-09-17 河南牧业经济学院 存储有cnc程序的计算机可读介质、便携式雕刻机
CN111487927A (zh) * 2020-04-26 2020-08-04 华中科技大学 一种基于双代码联合作用的样条轨迹控制指令优化方法
CN111487927B (zh) * 2020-04-26 2022-02-15 华中科技大学 一种基于双代码联合作用的样条轨迹控制指令优化方法
CN112364407A (zh) * 2020-11-13 2021-02-12 东莞职业技术学院 基于nx系统的零件属性获取的方法、装置及存储介质
CN112364407B (zh) * 2020-11-13 2023-06-06 东莞职业技术学院 基于nx系统的零件属性获取的方法、装置及存储介质
CN112327757A (zh) * 2020-11-19 2021-02-05 清华大学 使用在线测量的数控机床加减速智能优化方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN107145129A (zh) 2017-09-08
CN108732996B (zh) 2021-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108732996A (zh) 基于双代码联合作用的数控加工控制方法及相应装置
Spence et al. A solid modeller based milling process simulation and planning system
US20180299866A1 (en) Nc control method and a nc control apparatus
Erkorkmaz et al. Feedrate optimization for freeform milling considering constraints from the feed drive system and process mechanics
CN103235556B (zh) 基于特征的复杂零件数控加工制造方法
JP6553508B2 (ja) Ｃｎｃコントローラに組み込まれたｃａｍ機能を有するコンピュータ数値制御（ｃｎｃ）システム及びｃｎｃ機械を修正する方法
CN105425727B (zh) 五轴侧铣加工刀具路径光顺方法
CN103699056A (zh) 高速高精度数控加工的小线段实时平滑过渡插补方法
CN101477351A (zh) 具有三级加工自优化功能的智能数控方法
CN104793560A (zh) 用于生成轨迹的方法和系统
CN104210302A (zh) 三维立体雕刻机、方法及系统
CN102073301B (zh) 具有刀具长度补偿功能的五轴样条插补器
Lei et al. A closed-loop machining system for assembly interfaces of large-scale component based on extended STEP-NC
CN102866671A (zh) 大圆弧直纹面数控加工刀具轨迹规划方法
KR0149391B1 (ko) 수치제어방법 및 그의 장치
CN102566500A (zh) 基于直线段逼近节点的数控系统轮廓误差控制方法
CN115562159A (zh) 刀路规划方法、装置及计算机可读存储介质
US7421363B2 (en) Method for virtual inspection of virtually machined parts
CN103454977B (zh) 飞机结构件细碎曲面的直纹化系统
Lee et al. Unfolded projection approach to machining non-coaxial parts on mill-turn machines
Feng et al. Modeling in mechanical engineering cad technology
CN112666895A (zh) 一种基于双代码联合作用的数控加工速度规划方法和系统
Lee et al. Development of ISO14649 compliant CNC milling machine operated by STEP-NC in XML format
JP5763352B2 (ja) Ｎｃプログラム作成装置
DU et al. Code conversion technology from STEP-NC-based part programs into G-code for milling

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant