CN114137908A - 一种车削数控编程方法、装置及数控加工系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车削数控编程方法、装置及数控加工系统，车削数控编程方法包括：获取待加工产品的轮廓曲线，并依据曲线中各结构曲线顺序生成结构编码，匹配与之相符的预设结构编码，获取编程文件，导入加工环境，重新定义加工坐标系，重新生成刀路，经后处理，生成数控代码。本发明直接利用线条进行匹配，导入成熟的刀路文件，提高编程速度。

Description

一种车削数控编程方法、装置及数控加工系统

技术领域

本发明属于数控加工技术领域，涉及一种车削数控编程方法、装置及数控加工系统。

背景技术

在过去的50多年的时间里，数控机床加工技术不断发展，是先进制造技术中的一项核心技术，发展在信息支持下的数控技术是实现企业制造系统现代化的关键，是提升企业制造技术的重要手段。

随着企业数控加工产品的多样化，工艺人员需要针对越来越多的产品进行数控编程，同时，数控程序的管理业越来越复杂，为能够适应大量的数据管理的要求，提高编程效率，研究数控加工模板化编程，是解决问题的有效途径，而传统的模板调用依赖于编程人员的判断需要人工判断模板是否可用，并且由人工导入编程模板，严重影响编程的效率和准确率。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种车削数控编程方法、装置及数控加工系统，具备编程效率高的优点。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种车削数控编程方法，包括：

获取待加工产品的轮廓曲线进入加工环境；

依据加工工艺路线设定加工坐标系；

选择加工曲线，所述加工曲线由多条结构曲线构成；

依据各结构曲线绘制顺序依次生成结构编码，并在典型结构库中匹配与之相符的预设结构编码，并获取编程文件，导入加工环境；

重新定义加工坐标系，重新生成刀路文件，经后处理，生成数控代码。

于本发明的一实施例中，在取得在待加工产品的轮廓曲线上所选择具备典型特征的加工曲线，具体包括：

取得加工曲线；

依据所述加工曲线的各结构曲线的起点坐标、终点坐标，判断所选择的加工曲线是否为处于同一平面内的连续曲线，若是，则选中所述加工曲线，若否，则结束进程。

于本发明的一实施例中，依据各结构曲线绘制顺序按照编码规则依次生成结构编码。

于本发明的一实施例中，依据各结构曲线绘制顺序按照编码规则依次生成结构编码，具体为：

根据加工曲线所在平面以及该平面的坐标系中坐标轴方向，确定加工曲线中各结构曲线的曲线类型，所述曲线类型分为水平直线、竖直直线、斜线和圆弧；

分别针对曲线类型以及曲线的矢量方向分别设定对应的编码，并按照各结构曲线的绘制顺序对应生成结构编码。

于本发明的一实施例中，在典型结构库中匹配与之相符的预设结构编码之前，需建立典型结构库。

于本发明的一实施例中，建立典型结构库包括：在CAM软件的安装目录中创建典型结构库文件，在所述典型结构库文件内录入多种车削加工模板，该车削加工模板内包含预设结构编码和对应的编程文件。

于本发明的一实施例中，还包括：将所述加工曲线的刀路文件和结构编码录入在所述典型结构库文件内。

本发明还提供了一种数控编程装置，包括：

建模模块，用于取得待加工产品的轮廓曲线和加工坐标系，以及所设定的加工曲线；

加工曲线选择模块，用于在待加工产品的轮廓曲线上所选择具备典型特征的加工曲线；

编码模块，用于依据加工曲线中各结构曲线绘制顺序依次生成结构编码；

匹配模块，用于在典型结构库中匹配与加工曲线的结构编码相符合的预设结构编码，并获取对应编程文件并导入加工环境；

生成模块，用于重新定义加工坐标系，并重新生成刀路文件，经后处理，生成数控代码。

如上所述，本发明的数控编程方法，针对待加工产品的加工曲线中结构曲线按照编码规则进行结构编码，并与典型结构库的预设结构编码匹配，即直接利用线条数据进行匹配。在典型结构库内存在符合要求的预设结构编码后，直接调用对应的刀路文件，重新生成即可，可以达到加快数控装置的响应速度。同时，工艺人员可以利用成熟的刀路文件，提高编程速度。

附图说明

图1显示为本发明的数控编程方法于一实施例中的流程示意图。

图2显示为本发明中置于xy面的加工曲线其水平直线示意图。

图3显示为本发明中置于xy面的加工曲线其竖直直线示意图。

图4显示为本发明中置于xy面的加工曲线其处于四种象限内的斜线示意图。

图5显示为本发明的数控加工系统示意图。

图6显示为本发明的数控编程装置的结构框图。

图7显示为本发明的无线装置的结构框图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

请参阅图1，本发明提供一种车削数控编程方法，包括：

S1，获取待加工产品的轮廓曲线进入加工环境。

在本实施例中，该轮廓曲线实际为二维模型，其待加工产品的二维模型的获取是利用安装有CAM软件的数控编程装置绘制取得，数控编程装置可为移动电子装置，如笔记本电脑、台式电脑等，CAM软件可以为NX、Mastercam或solidworks等。在绘制过程中，数控编程装置内存在绝对坐标系，待加工成品的轮廓曲线中各线条存在绝对坐标，并保存于数控编程装置的储存器内，构成完整的拓扑结构。

S2，依据加工工艺路线设定加工坐标系。

以NX为例，具体为：在工序导航器内进入几何视图模式，并在MCS-MILL坐标系中创建机床坐标系，在坐标系设置中，可以是在CSYC坐标系设置界面上选择动态设置，确定加工坐标系原点(X0，Y0，Z0)，以此来取得待加工产品的轮廓曲线上各点相对于加工坐标系的加工坐标，并保存于数控编程装置的储存器内，该各点的加工坐标与其绝对坐标相对应。

S3，取得在待加工产品的轮廓曲线上所选择的加工曲线，所述加工曲线由多条结构曲线依次铺设构成。其中，各个结构曲线均具备起点坐标、终点坐标。

在本实施例中，S3具体分为以下两步骤：

S31，取得待加工产品的轮廓曲线上的加工曲线。以NX为例，加工曲线可以是在创建加工坐标系中建立零件获得，该加工曲线根据所要取得加工后的零件所设定。

S32，判断所选择的加工曲线是否满足典型特征；其中，典型特征包括以下内容：(1)该加工曲线是连续曲线，连续曲线由多条结构曲线顺序连接而成；(2)结构曲线的类型为直线或圆弧；(3)所有结构曲线必须位于同一平面内。S32的判断过程可以在NX软件内进行二次开发获得。

具体包括：

S321，取得加工曲线中各条结构曲线的起点坐标和终点坐标，若在相邻结构曲线中，前一条结构曲线的终点坐标与后一条结构曲线的起点坐标不同，则该加工曲线存在断点，不属于连续曲线，结束进程，反之，执行S322；

S322，判断各结构曲线的坐标中是否存在相同坐标值，若存在则判定处于同一平面内，执行步骤S3223，反之则结束进程。

S323，取得各结构曲线的线型，当曲线类型为直线或圆弧时则判定加工曲线满足特征要求。需要说明的是，在绘制曲线过程中会根据其曲线类型生成对应的线型代码，用此来区别直线和圆弧。

S321、S322、S323的顺序可以进行前后调换，当加工曲线同时满足所有典型特征的内容时，可执行S4，对各结构曲线进行结构编码。

S4，依据所述加工曲线中各结构曲线绘制顺序按照编码规则依次生成结构编码。

这里针对编码规则进行详细说明。

编码规则是针对各结构曲线的线条数据依次进行编码，其中线条数据包括曲线类型、起点坐标、终点坐标和尺寸信息，尺寸信息包括固定尺寸和非固定尺寸。

根据加工曲线所在平面以及该平面的坐标系中坐标轴方向，确定加工曲线中各结构曲线的曲线类型，曲线类型分为水平直线、竖直直线、斜线和圆弧。相应地，由于结构曲线在绘制过程中会根据其曲线类型生成对应的线型代码来区别直线和圆弧，而水平直线和竖直直线则根据其结构曲线的起点坐标、终点坐标进行判断即可。

分别针对曲线类型以及曲线的矢量方向分别设定对应的编码，并按照各结构曲线的绘制顺序对应生成结构编码。

在本实施例中，以加工曲线处于XY平面为例，所设定的编码规则如表1所示：

表1XY平面内编码规则

水平直线如图2所示，竖直直线如图3所示，针对斜线进行编码规则是，在斜线的起点坐标处设定与加工曲线所在XY面相对应的临时坐标系，该临时坐标系以斜线的起点坐标为坐标原点，确定斜线的终点坐标在临时坐标系的象限位置，确定编码，其中，当终点坐标落于临时坐标系的第一象限时，则斜线编码为C1，如图4(a)；当终点坐标落于临时坐标系的第二象限，则斜线编码为C2，如图4(b)；当终点坐标落于临时坐标系的第三象限，则斜线编码为C3，如图4(c)；当终点坐标落于临时坐标系的第四象限，则斜线编码为C4，如图4(d)。

当加工曲线置于XZ平面或YZ平面时，其编码规则根据表1做相应调整，这里不再赘述。

S5，在典型结构库中匹配与加工曲线的结构编码相符合的预设结构编码，当典型结构库中存在符合的预设结构编码时，获取对应编程文件并导入加工环境，编程文件包括刀路文件，驱动尺寸与加工尺寸相同。需要说明的是，匹配的前提是预设结构编码所在平面与加工曲线所在平面相同。

在S5之前，需要建立典型结构库，在典型结构库内录入多种车削加工模板。典型结构库可以在CAM软件中创建典型结构库文件。

在典型结构库内录入多种车削加工模板，包括以下步骤：

S51，建立具备典型特征的车削加工模板。车削加工模板的创建步骤与上述S1～S4大致相同，这里作简单阐述，

首先，取得模板轮廓曲线，依据加工工艺路线设定加工坐标系并导入加工所需刀具。该模板曲线可以是在数控装置中直接绘制取得，也可是在另一数控装置中绘制后拷贝入当前数控装置内。

随后，设定加工坐标系，绘制加工辅助线，编制刀路。

最后，将模板轮廓曲线、加工辅助线、刀具、刀路进行入库，并按照编码规则依据模板轮廓曲线的各结构曲线顺序生成结构编码记录于典型结构库内。

在本实施例中，在结构曲线的线条数据中所包括的尺寸信息包括固定尺寸和非固定尺寸其中，结构曲线含有非固定尺寸时，结构曲线的草图需要完全约束，非固定尺寸包括标注尺寸的标注对象及尺寸变化范围，尺寸变化范围的定义必须符合基本的几何规则；结构曲线为固定尺寸时，结构曲线的草图不需要完全约束，所有对象尺寸必须为一定值。

S52，录入典型结构库内。在录入过程中，在典型结构库文件内创建与之对应的编程文件，将车削加工模板的结构名称、曲线数量、结构编码、尺寸信息、刀路文件记录在编程文件内，尺寸信息、结构编码、刀路文件相对应。其中，结构名称可根据实际需求定义；结构曲线数量为车削加工模板中结构曲线数量总和，录入典型结构库内的结构编码作为预设结构编码。

还可在记录工艺说明，该工艺说明是记录结构曲线的加工工艺说明，方便工程师查阅；同时，还可记录图示信息，该图示信息是车削加工模板的示意图，可按照固定比例自动截取。

在S5中，当典型结构库中存在符合的预设结构编码时，在调用对应编程文件并导入加工环境之前，需匹配待加工产品的结构编码所对应的尺寸信息与典型结构库内的预设结构编码所对应的尺寸信息，当预设结构编码的尺寸信息满足待加工产品的结构编码所对应的尺寸信息要求，则可获取编程文件。例如，加工曲线位于在XY面内，一结构曲线C为水平直线，其结构编码为H+，尺寸信息为固定尺寸8mm，在典型结构库中存在两个与之相同的预设结构编码A和预设结构编码B，其中，预设结构编码A的尺寸信息为固定尺寸3mm，预设结构编码B的尺寸信息为非固定尺寸5mm～10mm，结构曲线C的尺寸信息落入预设结构编码B的尺寸范围内，确定，预设结构编码B符合结构曲线C的要求，则调用预设编码结构B的编程文件。

S6，重新定义加工坐标系，并重新生成刀路文件，经后处理，生成数控代码。其中，重新定义加工坐标系是将所调用的编程文件中机床坐标系切换成加工曲线的加工环境内的机床坐标器，并在重新定义的新坐标系下重新生成对应的刀路文件。

在本实施例中，车削数控编程方法，还可包括：S7，将加工曲线的结构编码和刀路文件录入在典型结构库文件内。以此来积累各个加工产品的加工曲线，不断扩充典型结构库。

本发明还提供一种车削数控加工系统，如图5所示，包括数控编程装置1和数控机床3，需要说明的是，数控机床3包括机床和机床控制器，为方便说明起见，在图5中仅示意出机床控制器，机床控制器与数控编程装置1之间进行信号传输。

数控编程装置1包括，如图6所示：

建模模块11，用于取得待加工产品的轮廓曲线和加工坐标系，以及所设定的加工曲线。

加工曲线选择模块12，用于在待加工产品的轮廓曲线上所选择的加工曲线。

该加工曲线选择模块12包括选择模块，用于选取待加工产品的轮廓曲线上的加工曲线。还可包括典型特征判断模块，用于判断加工曲线是否满足典型特征，当满足典型特征时，才可生成结构编码。其中，典型结构特征的判断主要判断两方面，一方面是加工曲线是否为连续曲线，另一方面是加工曲线是否处于同一平面上，针对这方面的具体判断过程在编程方法中已详细说明，这里不再赘述。

编码模块13，用于依据加工曲线中各结构曲线绘制顺序，按照编码规则依次生成结构编码。

匹配模块14，用于在典型结构库中匹配与加工曲线的结构编码相符合的预设结构编码，当典型结构库中存在符合的预设结构编码时，获取对应编程文件并导入加工环境。编程文件包括刀路文件，驱动尺寸与加工尺寸相同。

生成模块15，用于重新定义加工坐标系，并重新生成刀路文件，经后处理，生成数控代码。将所调用的编程文件中机床坐标系切换成加工曲线的加工环境内的机床坐标系，并重新生成对应的刀路文件。

在本实施例中，当数控编程装置1采用移动电子装置时，为不限定该数控编程装置1所在位置，方便工艺人员拿取，可以在数控编程系统中增加无线装置2，如图7所示，该无线装置2可包含收发器22、存储器23、微控制器21和接口24，机床控制通过接口24与无线装置2连接，无线装置2可配置无线热点利用收发器22与数控编程装置1信号传输，该传输协议可选用TCP/IP/UDP通信协议，微控制器21将收发器22接收到到的数控代码在存储器23内临时存储，再利用接口24传输至数控机床3的机床控制器内。

在本发明中，结构曲线按照编码规则进行结构编码，并将待加工产品的加工曲线的各个结构曲线与典型结构库的预设结构编码匹配，即直接利用线条数据进行匹配。在典型结构库内存在符合要求的预设结构编码后，直接调用对应的刀路文件，重新生成即可，可以达到加快数控装置的响应速度。同时，工艺人员可以利用成熟的刀路文件，提高编程速度。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种车削数控编程方法，其特征在于，包括：

获取待加工产品的轮廓曲线进入加工环境；

依据加工工艺路线设定加工坐标系；

选择加工曲线，所述加工曲线由多条结构曲线构成；

依据各结构曲线绘制顺序依次生成结构编码，并在典型结构库中匹配与之相符的预设结构编码，并获取编程文件，导入加工环境；

重新定义加工坐标系，重新生成刀路文件，经后处理，生成数控代码。

2.根据权利要求1所述的车削数控编程方法，其特征在于：在取得在待加工产品的轮廓曲线上所选择具备典型特征的加工曲线，具体包括：

取得加工曲线；

依据所述加工曲线的各结构曲线的起点坐标、终点坐标，判断所选择的加工曲线是否为处于同一平面内的连续曲线，若是，则选中所述加工曲线，若否，则结束进程。

3.根据权利要求1所述的车削数控编程方法，其特征在于：依据各结构曲线绘制顺序按照编码规则依次生成结构编码。

4.根据权利要求3所述的车削数控编程方法，其特征在于：依据各结构曲线绘制顺序按照编码规则依次生成结构编码，具体为：

根据加工曲线所在平面以及该平面的坐标系中坐标轴方向，确定加工曲线中各结构曲线的曲线类型，所述曲线类型分为水平直线、竖直直线、斜线和圆弧；

分别针对曲线类型以及曲线的矢量方向分别设定对应的编码，并按照各结构曲线的绘制顺序对应生成结构编码。

5.根据权利要求1所述的车削数控编程方法，其特征在于：在典型结构库中匹配与之相符的预设结构编码之前，需建立典型结构库。

6.根据权利要求1所述的车削数控编程方法，其特征在于：建立典型结构库包括：在CAM软件的安装目录中创建典型结构库文件，在所述典型结构库文件内录入多种车削加工模板，该车削加工模板内包含预设结构编码和对应的编程文件。

7.根据权利要求1所述的车削数控编程方法，其特征在于：还包括：将所述加工曲线的刀路文件和结构编码录入在所述典型结构库文件内。

8.一种数控编程装置，包括：

建模模块，用于取得待加工产品的轮廓曲线和加工坐标系，以及所设定的加工曲线；

加工曲线选择模块，用于在待加工产品的轮廓曲线上选择具备典型特征的加工曲线；

编码模块，用于依据加工曲线中各结构曲线绘制顺序依次生成结构编码；

匹配模块，用于在典型结构库中匹配与加工曲线的结构编码相符合的预设结构编码，并获取对应编程文件并导入加工环境；

生成模块，用于重新定义加工坐标系，并重新生成刀路文件，经后处理，生成数控代码。

9.一种数控加工系统，包括如权利要求8所述的数控编程装置和数控机床，所述数控机床包括机床和机床控制器，所述机床控制器与所述数控编程装置之间进行信号传输。

10.根据权利要求9所述的数控加工系统，其特征在于：所述机床控制器利用无线装置连接所述数控编程装置。

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