数控铣床图形参数化编程系统结构分析

葛占福

（武威职业学院，甘肃 武威 733000）

数控铣床图形参数化编程系统结构分析

Structural analysis of graphics parameterized programming system of CNC milling machine

葛占福

（武威职业学院，甘肃 武威 733000）

数控铣床图形参数化编程系统结构分析对数控自动编程系统的自动编程思想进行了阐述，对系统功能结构进行了整体设计分析。通过对被加工对象和实际加工生产条件的分析，明确了系统功能和体系结构，并对各组成模块的功能、基本原理进行了说明。

数控铣床；图形参数化；编程系统

1 系统设计基本原则

为了充分提高数控铣床加工编程效率，降低程序错误率，提高加工质量，根据目前所具有的条件和使用范围，系统设计应遵循以下四个基本原则：

（1）适应性。近年来自动编程软件集成度越来越高，功能越来越强大和智能，但盲目追求自动编程软件的智能化和功能的全面化对于中小型企业和高等院校的机械加工中心来讲是不现实的，在充分分析使用对象的基础上一定要对系统的功能进行有针对性地取舍，适应使用环境和使用者的要求。

（2）实用性。数控铣床自动编程技术是一项针对性和实用性非常强的技术，并且在中小企业和高等院校实施这项技术必须以实用性为前提，否则造成大量的资金浪费，不但不能提高加工效率，反而降低经济效益。因此，要首先明确哪些或者哪一类零件能够应用此类方法编程，并且对要达到的目标做出充分估计。本系统采用国际通用代码体系进行程序编制，设定工艺参数库能满足数控铣削典型零件加工质量要求，具有较好的实用性。

（3）系统性。系统性主要是指在系统设计时要考虑到使用环境和使用者的具体要求，从而针对实施过程明确系统工作流程，保证系统编程功能的完整性和准确性，并能满足系统使用软硬件条件的要求。

（4）扩展性。扩展性主要体现在对系统功能进行修改和更新、扩充。目前数控加工技术的发展使得数控加工工艺也在不断进步，加工精度不断提高，同时同类零件的加工时间又逐步缩小，在系统设计过程中要充分考虑到系统图形数据库和工艺数据库的更新能力，在充分利用当前设备的前提下不断扩展系统功能。

本系统采用面向对象编程技术，为操作人员提供了可以修改数据和参数的预留通道，具有较强的扩展性。

2 图形参数化自动编程系统设计思想

交互式图形自动编程系统采用图形输入方式，通过人机对话的形式在控制屏幕上对可视化的菜单进行选择操作，利用工程中普遍使用的CAD系统软件提供的图形生成和编辑功能，将零件图样绘制到计算机上，通过提取图形轮廓信息形成DXF文件，完成特征信息获取。根据零件加工要求进行前置处理和数控加工工艺设计，完成相应的加工工艺参数输入，再通过后置处理自动生成刀具路径文件，并通过仿真加工动态显示刀具运动的加工轨迹，最终生成适合指定数控系统的数控加工程序，最后通过PC与机床通讯接口将准确无误的的数控加工程序送给数控机床完成加工具体过程如以下几点。

（1）根据零件图样，提取零件图形轮廓信息。根据CAD完成的零件图样生成DXF特征信息文件。

（2）根据零件加工要求，进行前置处理和加工工艺设计。读零件图了解零件材料、数量，刀具选择及编号，主轴转速设定，进给速度设定。根据零件确定加工工艺。

（3）生成刀具运动轨迹。计算机自动计算被加工曲面，补偿曲面和刀具运动轨迹，自动生成刀具运动文件，储存起来，供随时调用。

（4）自动生成数控程序。自动生成数控程序是经由机床参数设置，由自动编程系统的后置处理程序模块来完成的。如果计算机和数控系统都具有通讯接口，给自动编程系统建立通讯模块即可完成计算机与数控系统的直接通讯，把数控程序直接输送给数控系统，驱动数控机床进行零件加工。

操作者借助数控铣床图形参数化自动编程系统可以通过操作界面输入零件加工基本参数经过编译处理，自动生成零件加工机床CNC系统能过识别的数控加工程序，以简化或代替普通数控编程中人工输入的各类复杂的操作。数控铣床图形参数化自动编程系统由硬件和软件两部分构成，他们包括操作输入界面、功能模块、执行部分等，其中功能模块有输入特征库、工艺库、专家库、程序库等，其中工艺数据库收集了大量的切削加工工艺数据，加工运算库归纳了零件加工中不同操作和调整所需的各种运算公式。

自动编程的工作流程为生成DXF文件，然后参数设置即选择零件类型、输入设计参数（刀具参数、工艺参数和安装参数），根据工艺数据库提供的系列参数，即时完成工艺文件，由后置处理模块生成NC程序，经动态仿真模块验证无误后输入数控机床。

3 系统体系结构

根据系统作为基于PC平台上Windows操作系统中的应用软件的基本特性，一般采用C/S三层结构，即用户界面、文件交互和数据处理三个层次。

（1）用户界面。用户界面为可视化窗口界面，用户可以通过提供的按钮结合对话框来与系统软件进行数据交互，包括调用数据和发送请求。

（2）文件交互。文件交互的核心功能就是处理使用者通过用户界面提出的各种请求，并及时调用数据处理层的查询功能完成用户指令以及其他相应的数据操作，并将结果通过可视化的用户界面反馈给使用者，从而实现了系统的各项功能。

（3）数据处理。数据处理即调用数据库中存储的相关数据，或完成用户的各种数据编辑、修改操作，并返回相应的数据。

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TG54

1009-797X （2015） 16-0113-02

A

10.13520/j.cnki.rpte.2015.18.044

葛占福（1980-），男，毕业于武威职业学院硕士学历，职称：工程师，研究方向为机械设计制造及其自动化

2015-08-10