基于STEP-NC数控加工方法的分析与研究

传统G、M代码加工存在产品加工信息不完整、传输过程单向、修改困难等问题,通过采用STEP-NC标准可以有效解决上述问题,从而实现良好的互操作性和可移植性。文中主要介绍STEP-NC技术研究的主要内容,基于STEPNC标准分析的数据模型,建立基于STEP-NC标准的CAPP系统的总体结构,为开放式数控系统打下了坚实的基础。     

面向铣削加工的STEP-NC文件到G代码转换技术

为使STEP-NC能在传统的数控系统中得到应用,研究了面向铣削加工的STEP-NC数控文件到传统G代码程序的转换技术,提出了一种面向制造特征的刀具轨迹规划方法。首先对制造特征进行分类,然后为每类制造特征设计走刀轨迹模型,在进行G代码转换时,通过前置处理将制造特征的走刀轨迹模型转换成对应数控系统的宏程序,不但提高了G代码的转换效率,而且缩短了G代码程序的长度。论述了STEP-NC文件信息提取和信息处理技术,以及G代码程序自动转换过程。最后,以一个铣削类零件为例,对上述技术进行了测试和验证。     

应用STEP-NC实现产品设计制造信息的共享

开放式数控系统是为适应现代制造业发展的潮流而提出的,但是对传统的数控代码所代表的数控系统的改造,并不能适应网络化制造和数字化制造的需要,也不利于系统的开发。STEP-NC标准作为新一代数控标准,继承了STEP标准中的产品信息,同时具有开放性,可以作为CAD/CAM/CNC集成的桥梁。利用STEP-NC面向特征和面向对象的特点,建立各制造特征的加工工步,就可以开发相应的数控系统,实现面向制造特征的数控加工,从而达到CAD/CAM/CNC信息集成的目的。     

STEP-NC数控系统人机界面软件设计与实现

为满足STEP-NC数控系统研究需要,在研究STEP-NC信息模型、程序结构基础上,首先提出STEP-NC数控系统人机界面(MMI)软件的过程模型,并阐述各组成模块的功能。随后针对STEP-NC数控系统MMI实现的关键问题,设计并实现了信息提取、数据显示、路径生成、切削仿真及G代码生成等功能模块。并通过STEP-NC标准的一个测试件实例验证本软件的正确性及有效性。     

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.     

基于STEP-NC标准的数控技术发展现状及趋势

分析ISO6983目前存在的缺点,通过对ISO6983与STEP-NC标准的比较,引出STEP-NC的概念,并简述STEP-NC的数据模型。主要对STEP-NC研究现状的几个方面进行了较为详细的分析:对于STEP-NC数控程序的生成,并给出生成流程图;对STEP-NC文件进行解释,即STEP-NC解释器极其功能;对STEP-NC控制器的研究状况及内容;以及基于STEP-NC标准的NURBS曲面插补等。最后总结了STEP-NC数控加工方式具有优异的开放性、智能性、网络化特征,基于STEP-NC标准的数控系统必将成为开放式数控系统的主要发展趋势,对于提高我国数控水平乃至全面提高自动化制造水平具有重要意义。     

STEP-NC在数控行业兴起原因分析

分析数控行业发展的三种发展趋势:开放式数控、外延发展和内涵发展.指出发展过程中存在的问题,归纳导致这些问题的症结所在,即G代码.对STEP的发展以及在CAD/CAM领域的应用进行介绍.对STEP-NC的出现以及它和STEP的继承关系进行总结,并叙述它的相对于G代码的主要优点,指出未来代替G代码的必然性.     

STEP-NC程序解释器的设计与实现

在对STEP-NC与G/M代码进行比较的基础上,详细地阐述了STEP-NC程序结构、特征以及其在CNC系统中应用和地位.深入探讨了STEP-NC程序解释器功能、数据存储结构及其算法,并用流程图详细地描述了整个程序解释的过程.     

开放式数控系统中G代码编译器的设计与研究

针对"PC+运动控制器"型开放式数控系统,利用编译原理、软件工程的思想及Delphi7软件,设计实现了一个G代码编译器模块程序.运用了G代码分组思想,构造了一种中间代码格式,为后续的仿真模块、刀补模块等提供了准确简洁的数据.     

基于STEP-NC数控系统的研究

阐述了ISO6983的缺点及STEP-NC的优点；分析了STEP-NC产品数据模型的具体组成、文件结构、描述方法和生成途径；研究了STEP-NC数控系统的组成，提出SOFT型开放式STEP-NC控制器的概念及实现原理；指出STEP-NC对数控技术及制造业的深远影响。     

基于STEP-NC的数控加工工艺设计研究

为解决数字化设计中信息集成困难的问题,实现设计信息、加工信息的双向流动,引入新型CNC编程接口STEP-NC技术。基于STEP-NC的数控程序具有良好的互操作性和可移植性,弥补了传统的G、M代码的不足。在介绍STEP-NC主要内容及分析STEP-NC数据结构的基础上,建立了基于STEP-NC的CAPP系统的总体结构。解释了AP203文件数据类型即EXPRESS数据类型和C++数据类型、SQL Server数据类型的转换方法。研究了AP203文件的词法分析过程,AP203文件和几何信息的转换过程。并以此为基础开发了基于STEP-NC的数控加工工艺设计系统,并通过实例验证了信息集成的可行性。     

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。     

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数控系统的研究

阐述了ISO6983的缺点及STEP—NC的优点；分析了STEP—NC产品数据模型的具体组成、文件结构、描述方法和生成途径；研究了STEP—NC数控系统的组成，提出SOFT型开发式STEP—NC控制器的概念及实现原理；指出STEP—NC对数控技术及制造业的深远影响。     

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。     

STEP-NC数控程序信息提取和数控加工数据库初步规划

应用ST-Developer软件包和Visual C＋＋开发环境以及SQL Server数据库管理系统开发了软件模块。根据STEP-NC的参考模型提取出特征、加工、工艺等信息，并存储为树形结构，清楚地展示了STEP-NC数控程序的结构层次。提出了基于STEP-NC数控加工数据库的概念，并对其进行了规划。