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.     

STEP-NC数控解释器的实现

建立了基于SDAI的STEP-NC解释器模型,整个系统由词法分析模块、实体实例的创建模块、加工程序信息提取模块和加工程序信息内容显示模块组成.开发了信息提取原型系统,通过实例验证该系统能够识别STEP-NC数控程序,显示零件几何实体.     

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STEP-NC数控加工程序的研究

STEP-NC数控接口标准,其目的是取代旧标准ISO6983。本文研究了STEP-NC数控程序的信息结构及发生或过程,把STEP NC数控程序的建立过程分为零件设计层,特征识别层和工艺规划层,对数控程序中的关键信息进行分析,并提供了ST-machine工具包结合MasterCAM软件产生STEP-NC数控程序刀具轨迹,优化加工参数,进行模拟仿真加工的方法。     

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.     

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数控加工程序信息提取系统模型

本文首先分析了STEP-NC数据模型的集成方式和数控加工程序结构.参照标准数据存取接口晚联编思想,应用VisualC++6.0软件开发环境开发了STEP-NC数控加工程序的信息提取系统模型.重点对信息提取系统模型的实体创建、词法分析、实体实例匹配、及信息获取和信息显示模块进行了解释.最后,通过实例证明了该信息提取系统模型的有效性.     

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。