面向螺杆旋风铣削工艺的STEP-NC建模及数控编程

为促进STEP-NC(ISO14649)向螺杆旋风铣削领域的拓展和应用,在现有STEP-NC数据模型的基础上定义了螺杆特征及旋风铣削工艺数据模型。首先在ISO 14649的加工特征下定义了螺杆特征,包括柱状螺杆和锥形螺杆两个子特征,在切削加工下定义了旋风铣削数据模型;然后给出基于STEP-NC的螺杆设计与制造系统集成方案;最后针对异型螺杆设计并实现了一个数控编程系统。该系统包括STEP文件翻译、特征识别、工艺规划和数控程序编写模块。该系统可以读取STEP AP203格式的螺杆CAD模型,并进行旋风铣削工艺的规划,最后生成符合ISO 14649的数控加工程序。     

基于VC++的STEP-NC程序生成器研究及实现

在VS 2005平台上开发了STEP-NC程序生成器,能够读入AP203文件,提取工件的几何和拓扑信息,自动识别制造特征,经人机交互方式进行工艺规划,最后输出符合ISO 14649标准的STEP-NC程序.生成器采用模块化设计方法,分为STEP数据输入和提取模块,制造特征识别模块,工艺规划模块和STEP-NC文件输出模块.     

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STEP-NC的数控系统图形编程技术初探

图形编程是数控关键技术之一,本文简述国内外图形编程技术发展现状,介绍了STEP-NC标准的组成,对基于STEP-NC的数控图形编程技术做了探讨、并对图形编程系统程序生成模块中的三个主要步骤:特征提取、工艺流程设计和零件程序生成零件进行了分析,给出了基于STEP-NC的图形编程系统程序生成模块结构模型。     

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。     

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。     

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.     

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。     

基于STEP-NC的数控车削系统的加工工艺参数优化

以STEP-NC的具体车削特征为研究对象,参照以基于STEP-NC的数控车削系统的加工工艺参数的实例,根据零件的设计要求和使用特点,综合数控车床的使用性能等数据库,分析了车床系统的优化参数和优化函数,采用软件编程开发了一种基于STEP-NC的数控车削系统的加工工艺参数优化模块.经过该模块优化后的加工工艺参数与原工艺参数相比,表明新生成的加工工艺参数使得单件加工生产成本降低、生产时间缩短、生产效益增加.     

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。     

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.     

Research into integrated design and manufacturing based on STEP

This paper discusses a typical STEP-compliant manufacturing environment, which effectively integrates two systems. The first generates native data that retain the information needed to machine a part on a particular machine tool, whereas the second carries out optimization for machining parameters using the dispatched information from the first system. The related research work is divided into four areas, feature generation, macro process planning, micro process planning, and machining execution. The main part of the paper is devoted to reviewing the most recent research publications. The publications have been organized into the four areas as mentioned above. The discussion section that follows looks at the STEP-compliant research from the perspectives of industrial adoption, feature recognition for process planning, challenges in STEP-enabled inspection and STEP-NC controllers.     

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。     

基于STEP-NC智能数控系统的研究

论述了基于STEP—NC智能数控系统的工艺流程，提出一种基于多智能体STEP—NC智能数控系统的体系结构，整个系统由解释Agent、工艺规划Agent、监控Agent和决策Agent等12个不同功能的Agent组成，各Agent之间相互协作，共同实现STEP—NC智能数控系统的各种功能。以系统中的两个核心模块——解释Agent和工艺规划Agent为例，阐述了其实现的具体方法。给出了开发完成的原型系统部分功能模块。提出的构建智能型STEP—NC数控系统的策略和方法，对深入研究基于STEP—NC智能数控系统具有一定参考作用。     

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STEP-NC的NURBS曲面插补方法研究

讨论了旧的数控编程接口标准ISO6983的缺点,研究了基于新数控编程接口标准STEP-NC的数控系统中的NURBS曲面插补技术.介绍了STEP-NC标准中关于NURBS曲面的描述,详细讨论了NURBS插补原理,插补预处理,NURBS曲面加工路径规划和实时插补轨迹生成算法,并给出了实例和仿真结果.NURBS曲面插补技术的研究为进一步研究STEP-NC数控系统奠定基础.