STEP-NC数控程序的信息表达与提取方法研究

首先分析了产品模型数据交换标准-数控程序的格式和数据组织结构,对其信息模型进行了分类研究,提出了基本的处理原则和方法。进一步分析和研究了几何描述信息和制造工艺信息模型及信息提取问题,给出了利用STIX库函数提取制造特征以及工艺信息的基本方法和步骤。基于上述方法实现了一个基本的产品模型数据交换标准-数控程序解释器。实际运行表明,该解释器可以有效地解释产品模型数据交换标准-数控程序。     

基于散乱数据点的数控加工刀位直接生成

研究了测量得到的散乱数据点在平面上投影点的边界轮廓提取算法；以抬刀次数最少为优化目标，通过引入计算几何中单调链的概念，确定了最佳的行切加工方向和最少单调链数；给出了在平面区域内行切法加工的刀位计算与Z字形刀位连接方法，该方法适用于模具型腔的刀位规划；针对圆环刀、球头刀和平头刀，提出了不发生干涉的曲面三轴加工刀位计算方法，可基于散乱点测量数据直接生成数控加工刀位，此刀位计算方法也可用于模具型腔的修复。最后，通过数值仿真验证了算法的可行性。     

面向STEP-NC铣削加工的刀轨优选与仿真研究

研究了STEP-NC标准和应用协议,重点分析了STEP-NC数控程序的数据格式,全面了解了STEP-NC程序中制造特征的描述方法,从加工效率(走刀路线长短)方面衡量,应用神经网络建立STEP-NC铣削加工的刀轨优选的数学模型.并将该方法应用到具体零件的加工过程中,基于MATLAB开发一仿真系统,并对加工过程进行仿真.验证了神经网络在刀轨优选中的有效性.     

对称多型腔粗加工刀轨快速生成算法

对具有对称特性的多型腔零件的刀轨规划方法进行了研究，提出了一种新的算法：首先生成其中一个型腔的刀轨，然后通过阵列生成其余刀轨，并对刀轨的进退刀进行处理，从而快速生成完整的、连续的、有序的刀具轨迹。该算法尤其适用于高速加工的刀轨规划，实践表明，可大大提高编程效率．节省加工时间。     

一种大型壳体数控铣削过程自适应刀补调整方法

针对大型金属壳体在数控龙门机床进行内外形多特征铣削时深度尺寸易超差的问题,提出了一种基于西门子840D数控系统和数显千分表的铣削过程自适应刀补调整方法。首先,在程序准备阶段通过在NX软件CAM模块编制加工刀轨和测量刀轨的基础上,在加工刀轨开始事件中添加刀补调整宏程序和在测量刀轨结束事件中添加测点宏程序进行加工程序和测量程序的快速编制。其次在产品变形量检测阶段,开发了一种基于数显千分表的特征变形量检测软件,实现基于测量程序的测点数据采集并写入机床数控系统。再次在产品加工阶段,通过加工程序自动调用R寄存器刀补值调整,实现变形产品多特征自适应补偿加工。最后使用该方法对某型号大型金属壳体端框外形盒形特征和窗口下陷特征进行加工,端框外形盒形件深度尺寸在30.01～30.05 mm、窗口下陷深度尺寸在5.98～6.03 mm。     

封闭型腔零件数控铣削时走刀路线的规划

以封闭型腔零件为对象,探讨了其数控铣削时的走刀路线。给出了粗铣型腔时沿Z轴方向切入型腔的三种方法,同一平面内粗切型腔时的三种走刀路线及精切型腔侧壁轮廓时的圆弧切入、切出方式,最后介绍了规划型腔拐角处的走刀路线的方法。对于数控程序的编制具备一定的指导意义。     

数控四轴旋转刀轨优化技术的研究

现有数控四轴加工编程适应性差,无法获得与曲面特征形状一致的分层连续刀轨,进刀和出刀轨迹过多,同时由于存在切削盲区,使得精加工余量很不均匀,这已经成为数控四轴加工中的瓶颈问题。本文提出了一种数控四轴旋转刀轨,通过提取曲面边界并展开为平面轮廓线;然后以平面轮廓线为边界获得相应的平面铣刀轨,平面铣刀轨可以通过相应的后处理输出为DAT数据文件,导入DAT数据文件生成平面样条曲线,最后将平面样条曲线缠绕于目标曲面上作为驱动曲线,从而生成连续光顺的分层刀轨。刀轨模拟和实际加工结果均表明,数控四轴旋转刀轨显著提高了四轴加工的效率和质量,在生产中实用性很强。     

基于ACIS几何平台的复杂多曲面数控加工编程技术

针对复杂多曲面数控加工方法自动生成刀具轨迹的问题,本文提出并在ACIS几何造型平台上实现了一种采用截平面法进行复杂多曲面精加工刀轨规划的方法.该方法采用一组截平面去截取加工表面,得到一系列交线,将这些交线按一定规律排序,组成加工环,刀具沿着这些加工环运动,便完成模型的加工.通过实例证明运用该方法使生成的刀轨连续,进退刀得到优化,大大提高了加工效率.     

基于NX8.0与VERICUT的叶轮五轴加工技术研究

叶轮加工是当今多轴联动数控加工最常见的实例,本文从实际出发,结合零件毛坯形状制定数控加工工艺,使用UG规划了整体叶轮数控刀轨,同时合理控制进退刀,实现了整体叶轮无干涉铣削加工轨迹生成,通过后置处理生成数控程序,并将生成的程序在Vericut中进行数控仿真,最终在VMC-0656e五坐标数控机床上进行实验验证,验证了叶轮数控加工方案及程序的可行性,为复杂产品的造型和数控加工提供了设计思路和方法,也给其它类型叶轮的工艺设计与加工提供了参考方案。     

基于UG的模具型腔铣削数控编程方法

基于UG,对曲面较复杂的旋钮开关塑料模具型腔进行了CAM数控编程设计,拟定了加工方案,完成了数控编程,进行了刀轨模拟验证,并通过后处理生成了加工程序单。     

STEP-NC译码器及其关键技术

为实现与产品模型数据交换标准兼容的数控数据接口在数控系统中的应用,开发了STEP-NC译码器.阐述了译码器的工作原理,将译码器按照逻辑关系分为六个功能模块,介绍了各个模块的功能和实现方法.详细论述了STEP-NC译码器实现中的三项关键技术:类库设计、刀轨规划参数读取方法和STEP-NC坐标系转换.最后,结合一个STEP-NC程序实例,利用所开发的STEP-NC译码器,规划出该程序实例的完整刀具轨迹,通过STEP-NC铣削仿真系统对刀具轨迹及零件模型进行切削仿真.仿真结果表明,所开发的STEP-NC译码器是正确可行的.     

基于STEP-NC的NURBS曲面插补技术的研究

为提高曲面的加工效率和精度,提出了一种基于STEP—NC的非均匀有理B样条曲面加工方法。基于STEP—NC的数控系统能够直接处理包括完整的非均匀有理B样条曲面几何信息和1力Ⅱ工工艺信息的STEP—NC程序。详细讨论了非均匀有理B样条曲面插补算法的实现,并通过仿真试验,验证了该方法的有效性。     

STEP-NC数控加工程序信息提取系统的研究

首先分析了STEP-NC数据模型和加工程序结构.参照标准数据存取接口迟联编思想,给出信息提取系统的结构模型,具体解释了模型中的模型实体创建、词法分析、实体实例匹配,以及特征重构和信息分类模块的原理和实现方法,基于上述方法,实现了对STEP-NC数控加工程序信息提取的实验原型系统.通过实例证明了该系统的有效性.     

STEP-NC数控系统若干关键实现技术研究

为解决目前数控机床使用G代码所带来的诸多问题,提出了建立STEP-NC数控系统的方案.整个方案分为控制软件和硬件两部分.控制软件采用模块化设计,分为译码模块、人机接口、任务协调器、轴组和轴模块.译码模块针对STEP-NC加工程序面向对象的特点,将加工特征规划为加工单元路径集合.其他模块根据单元路径以有限状态机为行为模型,最终控制伺服系统实现加工.硬件部分采用开放式体系结构和不同厂商的产品,通过串行实时通讯系统总线连接到一起.经过加工试验,实现了规定的加工特征,证明译码模块工作正确,数控系统稳定可靠.     

面向STEP-NC控制器的数控加工工艺规划模型

STEP-NC是欧美提出的一种用以取代ISO 6983的新数控接口标准(ISO 14649)。分析了STEP-NC数据模型及其对数控系统的影响，基于STEP-NC的基本思想将数控加工中的工艺规划划分为离线规划、在线规划和实时规划，重点研究了基于STEP-NC控制器的在线规划问题。为了避免过多地占用加工时间，提出了按工步级规划→特征级规划→零件级规划的在线规划模式，并据此分别给出了工步级铣削用量的优化模型、特征级工艺路线的筛选方法以及基于启发式算法的工步排序方法。     

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。     

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.     

基于STEP-NC的计算机数控关键技术研究

为解决数字制造系统中信息模型不统一、系统不兼容等问题，使设计到制造阶段的信息流更加通畅且可以双向流动，根据STEP-NC的发展及其数据模型的特点，研究了STEP-NC控制器的基本支撑技术。首先提出并分析了STEP-NC数据模型，介绍了在ST-Developer环境下将零件的加工程序转化为内部数据(C 对象)的方法以及从中提取信息的基本函数调用流程，然后将数控加工中的工艺信息分为3类并讨论了STEP-NC控制器的相应处理原则。在此基础上，进一步提出了单工步切削用量(铣削)的优选方法，最后讨论了将离散的工步序列细化为完整加工方案的基本方法。     

变型零件数控程序克隆和变异方法研究

为了提高变型零件的数控编程效率和品质,提出了对零件族数控程序母模板进行克隆和变异,使其快速派生出变型零件数控程序的编程方法。首先分析了数控程序母模板能被克隆和变异的必需条件,然后以母模型零件加工特征为数控加工单元进行几何数据的提取和加工参数的设置,构建了零件族数控程序母模板,并给出了由数控程序母模板克隆和变异出变型零件数控程序的方法和流程。最后以实例验证了该方法的可行性。     

面向定制产品的数控程序设计

为快速得到产品变型后的数控加工程序,研究了面向定制产品的数控程序设计原理,提出了在产品变型主模型的基础上,建立数字控制程序主模板的数控程序设计方法。为了建立数字控制程序主模板,分析和定义了定制产品的加工特征,并设计了数字控制子程序库;在此基础上,设计了数字控制程序主模板原型;通过数字控制程序生成过程对数据进行了分析、计算和处理,得到了定制产品的数控加工程序。另外,将事物特性表与数字控制程序主模板相结合,实现了数控程序的变型设计。最后,用实例验证了上述原理和方法,结果表明该方法能够实现定制产品开发过程下游的变型响应,有效地支持大规模定制生产。