CN112269355B - 一种图形化交互式辅助数控编程方法及软件系统 - Google Patents

一种图形化交互式辅助数控编程方法及软件系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及数控编程技术领域，公开了一种图形化交互式辅助数控编程方法及软件系统，本发明中的方法包括：数控加工程序文件输入、程序文件编辑、文件合并、程序排刀优化和程序输出几个步骤；其中，所述程序文件编辑步骤包括单文件确认和多文件混合拼版两个子步骤；所述文件合并步骤是指将多个数控程序文件合并为一个数控文件；所述程序排刀优化步骤是指将包含相同刀具的程序段代码自动调整在一起；所述程序输出步骤是指将排刀优化完毕的数控加工程序文件输出保存至存储介质，供数控机床在使用时调用。本发明可以方便地对数控加工程序文件进行后处理，快捷实现“多产品数控文件混合拼版和编程”功能需求。

Description

一种图形化交互式辅助数控编程方法及软件系统
技术领域
本发明涉及数控编程技术领域，具体涉及一种图形化交互式辅助数控编程方法及软件系统。
背景技术
数控机床是一种高效的自动化加工设备，它严格按照预先编好的数控加工程序文件，自动的对被加工工件进行加工。从数控系统外部输入的直接用于加工的程序称为数控加工程序，数控加工程序包含了数控机床要完成的全部动作指令。
在印制板制造领域，数控加工的应用主要体现在钻孔和外形铣切两个方面。印制板数控加工程序文件的制作，主要是通过CAM软件(如CAM350、GCCAM、UCAM、Genesis)的数控加工转程模块完成的。这些软件都是为批量生产型的印制版设计开发的，一个产品的数控加工程序文件制作完毕后，直接在数控机床上调用该程序，完成相应的钻孔和铣切工作。
对于“小批量多品种”型印制电路板的生产(比如微波印制电路的打样或小批量生产)，这种直接调用加工文件使用的方式，在实际应用中显示了较大的局限性。因为微波印制电路的单件产品尺寸通常较小(通常在10cm以下)，需求数量也较少(一般少则几件，多则几十件)，加之微波印制电路基板材料成本昂贵(比常规的FR4环氧基板高10倍甚至数十倍)，为了兼顾任务需求和基板材料的有效利用，每一种产品的版面尺寸通常在100mm*100mm～200*200mm范围内。以这样的小尺寸印制板加工版面，在一般的印制版数控机床大的加工台面(通常在600*650mm以上)来加工，数控机床的产出效率很低，造成巨大的设备资源浪费。针对“小批量多品种”型印制板数控加工效率的提升，一种有效的加工方式是将多个相同或不同的产品在数控加工工序进行组合加工，一次性将组合的多个产品装夹到机床，并通过一个连续加工程序完成所有组合的产品。这种组合式的加工模式最大程度利用了设备加工台面范围，将数控机床的产出效率提升2～5倍，具有非常显著的经济价值。
然而，组合式的“小批量多品种”印制板数控加工模式能够实施的前提是，须将多个产品的数控加工程序按照印制板在机床台面上组合的位置和方向拼版和重新编程，也就是必须实现高效、准确的“多产品数控文件混合拼版和编程”。
为了实现“多产品数控文件混合拼版和编程”，通常会有两种做法：一是将多个产品的数控加工文件输入CAM软件中进行处理。现有的商业CAM软件不直接支持多产品数控文件的混合拼版的功能，尤其是很难兼顾到各种复杂产品多铣切路径的设置要求，需要编程人员对CAM软件非常精通的基础上，加之繁琐的操作才可生成拼版的新数控程序文件。第二种做法，将多个产品的数控加工文件的程序内容，分别复制粘贴到记事本或写字板等软件中，然后按照数控程序代码规则，对多个程序段进行编辑、调整。这一方面需要人员对数控编程的代码和指令等专业知识有较深的理解，另一方面，这样的操作完全依靠手工完成，效率很低、容易出错，且无法有效验证结果正确与否。含有错误的加工程序必然会加工出废品，因此程序正确性的验证非常重要。可以将加工程序装载到数控设备，然后通过模拟运行检查，然而机床上的模拟运行虽然能够给出实际的加工情况，但排错的辅助功能并不强大。比如刀具直径补偿方向，机床上的模拟运行很难确认是否正确。更重要的是，模拟检查会占用宝贵的设备时间，降低设备产出效率，违背了组合式加工提高设备产出效率的初衷。
综上，现有技术方案，均无法方便快捷和准确的实现“多产品数控文件混合拼版和编程”功能需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种图形化交互式辅助数控编程方法及软件系统，可以方便地对数控加工程序文件进行后处理，快捷、准确地实现“多产品数控文件混合拼版和编程”功能需求。
本发明采用的技术方案如下：一种图形化交互式辅助数控编程方法，包括下列步骤：数控加工程序文件输入、程序文件编辑、文件合并、程序排刀优化和程序输出；
所述数控加工程序文件输入步骤是指输入用于数控加工的一个或多个文件；
所述程序文件编辑步骤包括单文件确认和多文件混合拼版，所述单文件确认是指对单个产品的数控加工程序文件进行计算机模拟加工，以确认单个数控加工程序的正确性；所述多文件混合拼版是指对多个数控程序文件分别调整数控程序的坐标系以及阵列数量参数，满足机床台面上多个产品组合式加工的要求而进行的数控程序编辑；
所述文件合并步骤是指多文件混合拼版完成后，将多个数控程序文件合并为一个数控文件；
所述程序排刀优化步骤是指将包含相同刀具的程序段代码自动调整在一起；
所述程序输出步骤是指将排刀优化完毕的数控加工程序文件输出保存至存储介质，供数控机床在使用时调用。
在本技术方案中，通过程序文件编辑和文件合并步骤，对输入的数控加工程序文件进行初步的加工编辑，然后再通过程序排刀优化步骤将数控加工程序文件中包含相同刀具的程序段代码自动调整，最后输出保存排刀优化完毕的数控加工程序文件。
进一步的，所述输入的数控加工程序文件为单个或多个，每个数控加工程序文件以产品编号命名，数控加工文件结构以树形图形方式显示。
进一步的，所述数控加工程序文件为数控钻孔、数控铣切或者数控钻孔和数控铣切的混合文件。
进一步的，所述数控加工程序文件以源代码和图形化两种方式同时显示。
进一步的，所述数控加工文件结构以树形图形方式显示。
进一步的，所述单文件确认步骤中，采用图形交互方式，对单个产品的数控程序文件进行计算机模拟加工，以核实钻孔、铣切轮廓线以及刀具加工路径的正误；并且在发现文件错误时，利用手动输入命令行或者在图形编辑窗口进行修改，实现对错误文件的纠正。
进一步的，所述多文件混合拼版步骤中，采用图形交互方式对多个数控程序文件进行混合拼版。
进一步的，多文件混合拼版步骤过程采用输入程序指令代码方式进行，或者通过直接拖拽图形方式进行，程序代码文件和对应的图形显示会同步更新。
本发明还提供一种图形化交互式辅助数控编程系统，包括：
文件的导入导出模块、加工程序结构显示模块、加工程序编辑模块、模拟加工模块和拼版模块；
所述文件的导入导出模块用于导入数控加工程序文件以及导出加工完成后的文件；
所述加工程序结构显示模块用于显示数控加工程序的文件结构；
所述加工程序编辑模块用于编辑数控加工程序；
所述模拟加工模块用于对单个产品的数控加工程序文件进行计算机模拟加工；
所述拼版模块用于对多个数控程序文件进行混合拼版。
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本发明针对“小批量多品种”型印制电路板数控加工程序文件的需求特点，提出的一种图形化交互式辅助数控编程方法及软件系统，可以方便地对数控加工程序文件进行后处理。通过采用图形交互式辅助方法，实现单程序文件的正误确认和修改、多程序文件的混合拼版、程序文件合并、排刀优化功能，满足“多产品数控文件混合拼版和编程”功能需求，提高“小批量多品种”型印制电路板数控编程和数控加工效率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种图形化交互式辅助数控编程方法流程图。
图2是本发明实施例提供的一种图形化交互式辅助数控编程系统结构示意图。
具体实施方式
在现有技术中，CN 106557072 B提出了一种数控加工设备执行程序的辅助编程方法，采用人工操作与数控编程操作结合的方式，对数控加工设备的操作执行模拟系统进行操作，生成动作指令，此方法可以提高单种产品数控文件的编程和制作效率，但没有涉及对数控加工程序文件后处理，不适用印制板数控加工程序文件的编程，无法实现“多产品数控文件混合拼版和编程”功能需求。
CN 101334657 B提出了一种图形化交互式数控车削自动编程方法及系统，能够提高编程效率及代码质量、促进快速产品过程实现和集成化产品开发，该方法同样没有涉及对数控加工程序文件后处理，不适用印制板数控加工程序文件的编程，也无法实现“多产品数控文件混合拼版和编程”功能需求。
上述技术方案均无法方便快捷实现“多产品数控文件混合拼版和编程”功能需求。
本发明实施例提供了一种图形化交互式辅助数控编程方法，该方法可以方便地对数控加工程序文件进行后处理，快捷实现“多产品数控文件混合拼版和编程”功能需求。
下面结合附图对本发明做进一步描述。
如图1所示，一种图形化交互式辅助数控编程方法，包括下列步骤：
数控加工程序文件输入、程序文件编辑(单文件确认、多文件混合拼版)、文件合并、程序排刀优化、程序输出。
其中，所述数控加工程序文件输入步骤是指输入用于数控加工程序的文件。
所述程序文件编辑步骤包括单文件确认和多文件混合拼版两个步骤。
所述单文件确认是指采用图形交互方式，对单个产品的数控程序文件进行模拟加工，以核实钻孔、铣切轮廓线、刀具加工路径的正误；发现文件错误时，可利用手动输入命令行、或者在图形编辑窗口进行修改。
所述多文件混合拼版，是指采用图形交互方式，对多个数控程序文件分别调整数控程序的坐标系(坐标零点和旋转角度)以及阵列数量等参数，满足机床台面上多个产品组合式加工的要求而进行的数控程序编辑；所述混合拼版过程可采用输入程序指令代码方式进行，也可通过直接拖拽图形方式进行，程序代码文件和对应的图形显示会同步更新。
所述文件合并步骤是指采用图形交互方式，对多个数控程序文件进行混合拼版；所述混合拼版过程可采用输入程序指令代码方式进行，也可通过直接拖拽图形方式进行，程序代码文件和对应的图形显示会同步更新。
所述程序排刀优化步骤是指通过重复执行“将Tn移至最前/后”命令，将包含相同刀具的程序段代码自动调整在一起，排刀优化后，相同刀具程序段排列在一起，可以减少数控加工中换刀的频率，从而提高加工效率。
所述程序输出步骤是指将排刀优化完毕的数控加工程序文件输出保存至存储介质，供数控机床在使用时调用。
在本实施例中，输入的数控加工程序文件可以为1个或多个，且每个数控加工程序都以产品编号命名，数控加工文件结构以树形图形方式显示。
优选地，所述数控加工程序文件为数控钻孔、数控铣切或者数控钻孔和数控铣切的混合文件。
优选地，所述数控加工程序文件以源代码和图形化两种方式同时显示。
优选地，所述数控加工文件结构以树形图形方式显示。
本发明实施例还提供一种图形化交互式辅助数控编程系统，如图2所示，包括文件的导入导出模块、加工程序结构显示模块、加工程序编辑模块、模拟加工模块和拼版模块；
所述文件的导入导出模块用于导入数控加工程序文件以及导出加工完成后的文件；
所述加工程序结构显示模块用于显示数控加工程序的文件结构；
所述加工程序编辑模块用于编辑数控加工程序；
所述模拟加工模块用于对单个产品的数控加工程序文件进行模拟加工；
所述拼版模块用于对多个数控程序文件进行混合拼版。
在本实施例中，文件导入导出模块，在工作时，采用两种方式进行，一种是打开磁盘文件，另一种是打开网络数据库文件。
加工程序结构显示模块通过应用树形图的方式将数控加工文件结构给显示出来。
加工程序编辑模块，采用两种方式进行编辑，一种是直接在文本编辑器中进行，另一种采用提供的菜单命令。
模拟加工模块，可实现准确计算刀具加工路径，并且快速在屏幕上显示、刷新；可根据图形颜色区分程序、刀具信息；可半透明显示加工路径，实线显示加工轮廓，方便直观判断刀具半径补偿是否正确，并可在图形上实现对程序文件的修改。
拼版模块，可采用输入程序指令代码方式，或通过直接拖拽图形方式实现多个数控程序文件的混合拼版，程序代码文件和对应的图形显示会保持同步更新。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种图形化交互式辅助数控编程方法，其特征在于，包括下列步骤：数控加工程序文件输入、程序文件编辑、文件合并、程序排刀优化和程序输出；
所述数控加工程序文件输入步骤是指输入用于数控加工的一个或多个文件；每个数控加工程序文件以产品编号命名；
所述程序文件编辑步骤包括单文件确认和多文件混合拼版，所述单文件确认是指对单个产品的数控加工程序文件进行计算机模拟加工，以确认单个数控加工程序的正确性；所述多文件混合拼版是指对多个数控程序文件分别调整数控程序的坐标系以及阵列数量参数，满足机床台面上多个产品组合式加工的要求而进行的数控程序编辑；
所述文件合并步骤是指多文件混合拼版完成后，将多个数控程序文件合并为一个数控文件；
所述程序排刀优化步骤是指将包含相同刀具的程序段代码自动调整在一起；
所述程序输出步骤是指将排刀优化完毕的数控加工程序文件输出保存至存储介质，供数控机床在使用时调用。
2.根据权利要求1所述的一种图形化交互式辅助数控编程方法，其特征在于，所述数控加工程序文件为数控钻孔、数控铣切或者数控钻孔和数控铣切的混合文件。
3.根据权利要求1所述的一种图形化交互式辅助数控编程方法，其特征在于，所述数控加工程序文件以源代码和图形化两种方式同时显示。
4.根据权利要求1所述的一种图形化交互式辅助数控编程方法，其特征在于，数控加工文件结构以树形图形方式显示。
5.根据权利要求1所述的一种图形化交互式辅助数控编程方法，其特征在于，所述单文件确认步骤中，采用图形交互方式，对单个产品的数控程序文件进行模拟加工，以核实钻孔、铣切轮廓线以及刀具加工路径的正误；并且在发现文件错误时，利用手动输入命令行或者在图形编辑窗口进行修改，实现对错误文件的纠正。
6.根据权利要求1所述的一种图形化交互式辅助数控编程方法，其特征在于，所述多文件混合拼版步骤中，采用图形交互方式对多个数控程序文件进行混合拼版的编辑。
7.根据权利要求6所述的一种图形化交互式辅助数控编程方法，其特征在于，多文件混合拼版步骤过程采用输入程序指令代码方式进行，或者通过直接拖拽图形方式进行，程序代码文件和对应的图形显示会同步更新。
8.一种图形化交互式辅助数控编程系统，其特征在于，包括：
文件的导入导出模块、加工程序结构显示模块、加工程序编辑模块、模拟加工模块和拼版模块；
所述文件的导入导出模块用于导入数控加工程序文件以及导出加工完成后的文件；
所述加工程序结构显示模块用于显示数控加工程序的文件结构；
所述加工程序编辑模块用于编辑数控加工程序；
所述模拟加工模块用于对单个产品的数控加工程序文件进行计算机模拟加工；
所述拼版模块用于对多个数控程序文件进行混合拼版。
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