面向AP238的刀具路径生成器研究

为使STEP-NC程序能被CNC所识别,对基于STEP-NC解释器和PMAC卡两大核心模块的AP238刀具路径生成系统进行了深入探究。通过VC高级语言,利用STEP-NC解释器,编辑PMAC提供的计算机底层驱动程序和接口函数,将上位机STEP-NC解释器生成的数据与PMAC卡伺服驱动器建立关联,生成加工程序中工步定义的各种加工特征的刀具运动轨迹来驱动机床的刀具运动。STEP-NC解释器读取STEP-NC加工程序,过滤出刀具的类型、直径、坐标等数据信息存储到指定的刀具路径生成器中,生成加工程序中工步定义的各种加工特征的刀具运动轨迹,并利用AP238刀具路径生成器生成零件的刀具轨迹。面向AP238的刀具路径生成器具有良好的模块化特性,通用性强,效率高。它将STEP-NC加工程序释译成数控机床可识别的刀具轨迹信息,并生成每一加工特征的刀具轨迹,为STEP-NC加工程序能被CNC系统识别提供可靠保证。     

基于MasterCAM自由曲面加工刀具路径优化

为提高自由曲面数控加工的切削效率和加工精度,对自由曲面三坐标数控加工刀具路径工艺特点进行研究。分析了在MasterCAM软件内可采用的几种刀具路径规划方法及其实现的约束条件。研究了该软件内由参数线法、路径截面法和等残留高度法等三种算法生成各种刀具路径的优缺点,并根据三种算法所生成刀具路径的特点优化加工各种曲面的刀具路径。通过实例对三种算法所生成的刀具路径进行应用比较,结果表明,根据曲面形状特点合理选用及规划刀具路径,可提高刀具路径对曲面形状变化的适应性,减少残留高度,从而提高切削效率和加工质量。     

NURBS曲面五轴加工刀具规迹生成技术研究

为解决传统的复杂参数曲面五轴加工中所存在的效率和精度不高的问题,提出了一种基于STEP-NC的NURBS曲面五轴加工刀具轨迹生成技术。采用STEP-NC的数据格式描述复杂NURBS参数曲面,在此基础上采用等残留高度法对五轴加工刀具轨迹进行了规划,包括刀轨行距的计算,刀具轨迹的生成等任务。采用加工试验的方式对本文方法进行了验证,并与传统方法进行对比分析。试验结果表明,新方法能够提高复杂参数曲面的加工效率和表面加工质量。     

STEP-NC的可扩展标记语言实现方法研究

STEP-NC是新发展的数控编程国际标准（ISO14649），依据该标准生成的数控程序通常采用ISO10303 Part21物理文件格式。但该格式的数控程序不但不易解释，而且不适合在网上传输。为此，提出了采用可扩展标记语言作为STEP-NC数控程序的文件格式。首先，分析了STEP-NC数据模型核心内容及ISO10303 Part21物理文件格式数控程序的缺点，研究了可扩展标记语言格式STEP-NC数控程序的生成，包括文档结构的选择、EXPRESS向可扩展标记语言的映射等，并将其作为机床控制器的输入。将机床控制器软件划分为3个模块，即可扩展标记语言形式数控程序的解释、微观工艺规划并自动生成刀具路径和控制机床运动的数控指令的生成。重点研究了可扩展标记语言数控程序的解释。     

带角圆柱铣刀对自由曲面3轴NC加工的刀具干涉检测

对自由曲面用带角圆柱铣刀3轴NC加工提出了系统的刀具干涉检测方法。加工自由曲面时,刀具干涉可以出现在包括刀具驱动面的刀具周围的任何地方。本文提出先检测自由曲面上可能产生刀具干涉的区域,然后再生成刀具路径,这样不但可极大地简化安排刀具路径的过程,改善加工的精度和可靠性,而且有利于产品的几何设计和影响加工效率的刀具选择。研究表明所提方法和算法是合理有效的。     

Hilbert填充曲线用于刀具路径生成的算法及改进研究

对Hibert填充曲线的生成方法进行了研究,建立了平面Hilbert填充曲线与Bezier参数平面之间的映射关系,得到了平面Hilbert填充曲线到空间曲面的映射规则和相应算法。针对该方法用于刀具路径生成时存在转向过于频繁等缺点,为了减小加工过程中对刀具和工件的冲击,提出了用倒角或圆弧进行过渡来代替原来的直角过渡的方法生成加工刀具路径。针对改进后的生成刀具路径的方法编制了仿真程序,对改进前后的刀具路径的长度和生成时间进行对比分析。通过一具体曲面加工路径生成仿真,验证了该方法的有效性。     

数控加工刀位轨迹生成的算法分析

自由曲面数控加工刀位轨迹的自动生成,是CAM技术的关键问题。针对自由曲面零件刀具口路径生成的几种算法,进行了较为详细的分析,并指出了这几种算法各自的加工特点。     

浅析自由曲面数控加工中刀具路径规划

复杂曲面广泛应用于航空、汽车、电子等行业,所以加工制造业对于自由曲面数控技术要求越来越高,而刀具路径规划是负责曲面加工过程中关键技术之一.本文在刀具路径规划技术发展基础上,对自由曲面数控加工中刀具路径规划问题进行了分析.     

基于STEP-NC的切削加工机器人CAM系统

为解决现有CAM系统不支持机器人后置处理器的问题,将STEP-NC标准引入机器人切削加工领域,研究了基于STEP-NC的机器人CAM系统。该系统以STEP-NC加工程序作为输入,包含STEP-NC文件读取与解析模块、刀具路径生成模块、路径仿真与优化模块等,以型腔特征为例,对双向铣削方法的换向算法进行了研究。采用本文所述CAM系统生成的机器人加工程序实现了零件的加工,验证了所述方法的正确性和可行性。     

基于Hilbert填充曲线的自由曲面刀具路径规划研究

利用平面Hilbert填充曲线生成方法简单、易于控制填充疏密的优点,将其用于了自由曲面数控加工刀具路径的生成.对平面Hilbert填充曲线的生成原理进行了研究,用矩阵运算的方法生成该曲线.结合自由曲面的形成过程,提出将平面Hilbert曲线通过与曲面参数域相对应的方法映射到曲面上,进而生成加工刀具路径的思想.最后用一个具体应用实例验证了生成平面Hilbert曲线方法的正确性,和用此曲线作为数控加工刀具路径的可行性.通过与经典刀具路径生成方法比较可见该方法具有算法简单,加工余量均匀,加工效率与表面质量高的优点.     

STEP-NC数控程序的信息提取方法研究

研究了STEP-NC数控程序的结构及其信息提取方法，基于ST-Developer软件开发了相应的软件模块。根据STEP-NC执行单元的模型对STEP-NC数控程序中的基本信息、特征信息和工艺信息进行了提取，并通过一个树形的数据存储结构，展示了STEP-NC的信息层次，为后续的数据处理、刀轨生成等打下了基础。     

基于XML的STEP-NC数控加工若干问题研究

文中提出了一种基于STEP—NC的数控铣削加工系统，构建了系统的结村体系，研究了在VC＋＋6．0环境下，应用SAX接口，通过检索和处理XML文件信息来建立STEP-NC铣削解释器。应用解释器提供的各种特征信息，刀轨生成器运用类似旅行商问题的遗传算法对路径进行优化，最终实现STEP-NC铣削系统刀具轨迹的自动生成。最后通过实际加工来验证所生成的刀具轨迹是符合加工要求的。     

基于SCHEMA的STEP-NC数控编程系统研究

基于新的STEP-NC数控接口标准,对STEP-NC的SCHEMA进行解析,研究STEP-NC数控程序的生成方法。分析和研究了STEP-NC数控程序,探讨Part21文件的格式和部分关键信息的生成方法,研究SCHEMA到STEP-NC数控程序的映射方法。基于SCHEMA开发了STEP-NC数控编程系统,该系统采用开放式模块设计,分为信息提取与特征识别模块、工艺规划模块、STEP-NC文件生成模块。该系统可进行自动特征识别,经人机交互方式进行工艺规划,最终生成STEP-NC数控程序。     

基于XML的STEP-NC程序解释器设计与实现

简要介绍了STEP—NC标准,分析了使用XMI。表达STEP—NC程序中信息的优越性;提出了STEP—NC数控程序解释器的基本框架,并阐述了各组成模块的功能;针对STEP-NC程序解释器实现的关键问题,设计并实现了信息提取与显示方式、路径规划和切削仿真等功能模块;在VisualC＋＋6．0环境下实现了该解释器的功能,并通过STEP—NC标准中的1个测试件,实例验证了本软件的正确性及有效性。     

基于STEP-NC的在线工艺规划及刀具路径生成

为了使AP238文件能直接应用于基于PMAC的开放式数控系统中,在进一步研究分析AP238文件信息结构和STEP-NC解释器的基础上,提出了在线工艺规划方法及刀具路径生成方法.首先概述了AP238文件的信息模型和STEP-NC解释器的信息提取原理,在比较离线工艺规划和在线工艺规划的基础上,选定了在线工艺规划的内容,然后...     

基于ISO14649标准的STEP-NC程序生成器

为实现STEP-NC程序的自动生成,开发了STEP-NC程序生成器.首先阐述了程序生成器的工作原理和各个模块的功能及其实现方法.详细论述了程序生成器实现中的三项关键技术.最后,结合一个包含平面、孔和型腔特征的AP203文件,利用所开发的程序生成器生成符合ISO14649标准的完整的STEP-NC程序,并通过STEP-NC铣削仿真系统对所生成的程序进行切削仿真.仿真结果表明,所开发的STEP-NC程序生成器是可行的.     

STEP-NC控制器及其刀轨规划方法研究

为实现产品模型数据交换标准-数控程序在传统数控机床上的应用，提出了产品模型数据交换标准-数控程序的刀轨规划方法。首先，概述了产品模型数据交换标准-数控程序控制器的类型及其3大核心功能模块，分析和研究了刀轨规划过程中坐标系转换问题，给出了利用产品模型数据交换标准-数控程序实体索引映射表规划加工特征刀轨的方法和步骤，着重分析了平面和型腔两个加工特征的加工策略，并基于上述方法给出了具体的规划方法流程图。最后，结合一个基于平面、孔和型腔3个加工特征的产品模型数据交换标准-数控程序实例，将所规划出的G代码程序在配备开放式数控系统HITCNC的3轴数控铣床上进行实际加工，实验结果证明，该刀轨规划方法是正确可行的，并具有一定的通用性。     

Mesh-based tool path generation for constant scallop-height machining

This paper presents a new approach to mesh-based tool path generation for obtaining constant scallop heights. The mesh surface has recently become the focus of considerable interest, because its geometric computation is simpler and more robust than that of the parametric surface. These advantages make it easy to check and remove interference in the process of tool path generation. The previous tool path generation method based on the mesh surface, however, can generate only one topology of iso-planar type where tool paths have evenly spaced tool path intervals. As constant scallop heights cannot be obtained from evenly spaced tool path intervals, unevenly spaced tool paths based on offset meshes are necessary for reducing the machining time and for easy interference removal. This paper proposes and compares four methods to estimate curvatures from the mesh surface; the curvature is essential for calculating unevenly spaced tool path intervals. This paper also proposes an improved drive surface method to propagate CL-paths unevenly and to generate tool paths with various topologies.