专利名称：一种数控纵切机床加工程序模拟实现方法及其系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动编程模拟实现方法及其系统，特别是基于PC的一种数控
纵切自动车床零件加工程序模拟实现方法及其系统。
背景技术：
随着数控技术和机械制造等相关技术的发展，各具特色的数控机床越来越多。 数控纵切自动车床以其高效、连续、自动加工的特点，在机械、电子等行业得到广
泛的应用。用户在使用数控纵切自动车床时， 一般采用手工编程，即先根据零件 图和加工工艺，针对数控机床手工编制零件加工程序，然后再输入到机床。用手工 编程方法编写零件加工程序，不但编程效率低、容易出错，而且对编程人员的技能 要求较高。为此，研发数控纵切自动车床的自动编程软件，成为国内外各数控纵切 自动车床生产厂家为用户提供数控机床增值服务和扩大产品市场占有率的一个重
要手段。国内相关文献《机械-1998.25(5).-6-9》报道了一种数控车床图形交互式 编程系统NCGAPT，该系统直接利用MicroStation的CAD软件包,在二维和三维空 间中定义点、直线、圆(圆弧)、曲线、曲面和实体等几何元素,用以构造零件和毛 坯的几何图形。NCGAPT工艺交互设计采用人机图形交互方式在CAD设计图上进行 零件加工工艺过程的规划，包括工序的安排、工步的划分和工艺数据的提取，生成编 程零件的加工工艺文件，作为前置处理的输入。用户在编程时首先分析零件的加工 工艺，初步计划加工顺序，从工具库选择加工方法，并在CAD图上确定该工序的加 工位置，用图形表示出所要切削部分的几何形状,最后输入相应的工艺参数，完成零 件加工中其中一道工序的加工规划。然后重复上述过程，直到整个零件加工工序规 划完成。由此可知，NCGAPT系统要求使用者必须具有较高的CAD操作技能，并 熟练掌握数控机床的加工工艺特点。因此，NCGAPT系统并不适合一般的机床操作 者使用。到目前为止，尚未见到中国有用于数控纵切机床的自动编程模拟实现方法 及其系统的专利存在。
发明内容
本发明的技术方案由如下内容实现
一种数控纵切机床加工程序编程和模拟实现方法，其特征在于所述方法包括 以下步骤
A、 进入模拟器零件图形交互式输入界面，输入待加工零件的几何图形和相关 数据信息；
B、 进入零件加工程序生成界面，生成零件加工程序及相关加工参数；c、进入零件加工程序仿真界面，对生成的零件加工程序通过本系统进行模拟
仿真检査，用户能够在PC屏幕上模拟零件加工过程；
D、将零件加工程序传输到相应的数控机床，完成零件加工程序的编程和输入。 其中步骤B具体包括以下步骤
a、 检査确认输入的零件图，确保其正确性；
b、 进入零件加工程序生成界面，通过人工或自动方式进行零件加工的刀具选
择和工艺参数设置，生成零件加工程序及相关加工参数；
C并保存为标准文本格式的文件，或保存为系统相应格式的文件。 其中步骤D具体包括以下步骤
a、 在零件加工程序生成界面对加工程序通过仿真检査、修改；
b、 进入零件加工程序传送界面，由系统提供的RS232通讯口，将零件加工程 序传输到相应的数控机床；
所述步骤b中参数包括主轴转速、切削用量、材料规格参数。 一种数控纵切机床加工程序自动编程和模拟实现的系统，涉及数控机床，其特
征在于该系统还包括加工程序交互生成和模拟器，加工程序交互生成和模拟器包
括零件图形交互式输入模块、零件加工程序生成模块、零件加工程序仿真模块、零 件加工程序传送模块、系统文件管理模块五个部分，所述的加工程序交互生成和模
拟器与数控机床完成信息交互，实现PC+数控机床加工程序的模拟。 优选的，所述模拟器为在WINDOWS下运行的电脑。 所述零件图形交互式输入模块，用于将零件图以图形交互的方式输入计算机。
其运作顺序为将零件图分解为若干个基本的图形单元，每个基本图形单元利用相 应的图形参数来描述。按照零件图的基本图形组合顺序，通过选择相应的基本图形 单元和输入参数的方式，即可完成复杂零件图形的输入工作。所述的基本图形单元 分为外圆圆柱、外圆圆锥、外圆圆弧、内孔圆柱、内孔圆锥、槽和螺纹。
所述零件加工生成模块由专家工艺库、刀具库、毛坯信息单元、加工刀具信息 单元、工艺参数信息单元、数控程序生成单元组成。用于生成零件加工程序代码。 将零件的加工按输入图形单元，分解为对应的基本加工单元，每个基本加工单元按 人工或自动选择的刀具、加工工艺、毛坯规格，经预处理后生成单元加工程序，然 后再利用专家工艺库信息，结合机床换刀位置、规格参数等信息，将每个单元加工 程序优化组合，形成完整的零件加工程序。根据权利要求4所述的专家工艺库，由 各类加工工艺信息组成。加工工艺信息包括刀具类型、毛坯材料属性、切削要素等 元素。专家工艺库向用户完全开放，可方便地进行工艺信息的添加、修改、删除、 浏览等编辑工作。所述刀具库由各类刀具信息组成。刀具信息包括刀具类型、刀具 材料、刀具几何形状尺寸等元素。刀具库向用户完全开放，可方便地进行刀具信息 的添加、修改、删除、浏览等编辑工作。所述毛坯信息单元，用于输入毛坯的直径、 长度和材料属性。所述加工刀具信息单元用于选择零件加工所使用的刀具。刀具选用可采用人工和自动两种方式，选择自动方式时，刀具由系统通过刀具库自动选择； 选择人工方式时，可手工选择刀具。所述工艺参数信息单元用于加工工艺的选择。 可采用人工和自动两种方式，选择自动方式时，加工工艺参数由系统通过专家工艺 库自动产生，选择人工方式时，可手工输入、编辑加工工艺参数。所述数控程序生 成单元用于零件加工程序的自动生成。包括了加工程序的预处理、结合机床换刀位
置、规格参数等信息，优化形成完整的零件加工程序。
所述零件加工程序仿真模块，用于对生成的数控代码进行仿真模拟。以零件加 工程序为基础，将实际加工过程以动画的形式进行模拟显示，加工程序进程与动画 仿真模拟显示同步进行。仿真界面上设置有主轴状态、冷却液状态、接料器状态、 当前加工类型、当前加工刀具、刀位号、Z轴坐标、X轴坐标等各种加工状态显示 和零件加工程序的显示。
所述零件加工程序传送模块，用于本系统软件与机床数控系统之间进行加工程 序的双向传送，也可进行机床参数等其他信息的传送。传送功能通过RS232通讯口 实现。为方便通信口的匹配，设置了通讯参数选择功能。
本发明的优点在于
1、 本系统软件根据数控纵切自动车床应用的实际情况，将零件图形提炼为圆 柱体、圆锥体、圆弧体、螺柱体等几种基本形式，只要依次输入所需图形的相关参
数，即可完成零件图的输入，输入的零件图不含有任何加工工艺信息，为本系统软
件今后扩展到由CAD图形文件和扫描仪图形文件直接生成加工程序，打下了良好的基础。
2、 本系统软件具有开放的刀具库和工艺库，依据输入的零件图所生成的临时 加工程序，用工艺库建立的相关加工工艺参数，对其优化生成最终加工程序。针对 不同加工特点的机床，建立相应的刀具库和工艺库，即可生成具有不同工艺特点的 数控代码，为本系统软件今后扩展到其它类型的数控机床，打下了良好的基础。
3、 用本系统软件生成零件加工程序，其加工刀具和加工工艺既可采用手工选 择方式，也可采用自动选择方式。满足不同层次操作人员的使用要求。
图l为本发明的系统构成图。 图2为本发明的零件图形交互式输入流程图。 图3为本发明的零件加工程序生成流程图。 图4为本发明的零件加工程序模拟仿真流程图。
具体实施例方式
基于PC的图形化交互式自动编程方法，包括下述步骤由图形化交互式自动 编程系统提供的零件图输入菜单或快捷键，进入零件图形交互式输入界面，用户以图形交互的方式输入待加工零件的几何图形和相关数据信息；在检査确认输入的零 件图没有错误后，由图形化交互式自动编程系统提供的零件加工程序生成菜单或快 捷键，进入零件加工程序生成界面，通过人工或自动方式进行零件加工的刀具选择 和工艺参数(主轴转速、切削用量、材料规格参数等)设置，生成零件加工程序及 相关加工参数，并保存为标准文本格式的文件，或保存为系统相应格式的文件；由 图形化交互式自动编程系统提供的零件加工程序仿真菜单或快捷键，进入零件加工 程序仿真界面，生成的零件加工程序可以通过本系统进行模拟仿真检查，用户能够 在PC屏幕上模拟零件加工过程；由图形化交互式自动编程系统提供的零件加工程 序传送菜单或快捷键，进入零件加工程序传送界面，由系统提供的RS232通讯口， 将零件加工程序传输到相应的数控机床，完成零件加工程序的编程和输入。所述图 形交互式输入零件图，是将零件图分解为若干个基本的图形单元，每个基本图形单 元利用图形参数来描述。按照零件图分解为基本图形的组合顺序，通过选择相应的 基本图形单元和参数的方式，完成复杂零件图形的输入工作。基本图形单元分为外 圆圆柱、外圆圆锥、外圆圆弧、内孔圆柱、内孔圆锥、槽、螺纹等。各单元界面设 置有添加、删除、修改功能，方便图形单元的输入和编辑。为便于零件图形的査看， 还设置有零件图形的放大、縮小、水平移动、垂直移动和尺寸显示功能。所述零件 加工程序生成，是将零件的加工按输入的图形单元，分解为对应的基本加工单元， 每个基本加工单元按人工或自动选择的刀具、加工工艺和毛坯材料、规格，经预处 理后生成单元加工程序，然后利用专家工艺库信息，结合机床换刀位置、规格参数 等信息，将每个单元加工程序优化组合形成完整的零件加工程序。基本加工单元分 为外圆圆柱、外圆圆锥、外圆圆弧、内孔圆柱、内孔圆锥、槽、螺纹等。刀具和加 工工艺的选择可采用人工和自动两种方式，选择自动方式时，刀具和加工工艺参数 由系统自动产生，选择人工方式时，由手工选择刀具和加工工艺参数。为方便刀具 和加工工艺的编辑，设置有向前、向后浏览功能。刀具库和专家工艺库向用户完全 开放，在由零件图生成加工程序的过程中，建立了刀具库及专家工艺库与加工程序 之间的联系，并设置有添加、修改、删除、浏览等编辑功能。所述模拟仿真，是以 零件加工程序为基础，将实际加工过程以动画的形式进行模拟显示，加工程序进程 与动画显示同步进行，对零件加工程序的合理性进行检验。在仿真界面上，设置有 机床主轴状态、冷却液状态、接料器状态、当前加工类型、当前加工刀具、刀位号、 Z轴坐标、X轴坐标等各种加工状态显示和零件加工程序的显示。在操作方面，设 置有开始仿真、终止仿真键和仿真设置键。设置界面上可进行仿真速度调节和颜色 更改操作。所述零件加工程序传送，用于实现本系统软件与机床数控系统之间进行
加工程序的双向传送，也可进行机床参数等其他信息的传送，传送功能通过RS232 通讯口实现。为方便通信口的匹配，设置有通讯参数选择功能。
在本发明的构思范围内，本领域的普通技术人员还可对上述实施例做一些显而 易见的改变，但这些改变均应落入本发明权利要求的保护范围之内。
权利要求
1、一种数控纵切机床加工程序模拟实现方法，其特征在于所述方法包括以下步骤A、进入PC零件图形交互式输入界面，输入待加工零件的几何图形和相关数据信息；B、进入零件加工程序生成界面，生成零件加工程序及相关加工参数；C、进入零件加工程序仿真界面，对生成的零件加工程序通过本系统进行模拟仿真检查，用户能够在PC屏幕上模拟零件加工过程；D、将零件加工程序传输到相应的数控机床，完成零件加工程序的编程和输入。
2、 根据权利要求1所述的一种数控纵切机床加工程序模拟实现方法，其特征 在于其中步骤B具体包括以下步骤a、 检査确认输入的零件图，确保其正确性；b、 进入零件加工程序生成界面，通过人工或自动方式进行零件加工的刀具选 择和工艺参数设置，生成零件加工程序及相关加工参数；C并保存为标准文本格式的文件，或保存为系统相应格式的文件。
3、 根据权利要求1所述的一种数控纵切机床加工程序模拟实现方法，其特征 在于其中步骤D具体包括以下步骤a、 在零件加工程序生成界面对加工程序通过仿真检查、修改；b、 进入零件加工程序传送界面，由系统提供的RS232通讯口，将零件加工程 序传输到相应的数控机床。
4、 根据权利要求2所述的一种数控纵切机床加工程序模拟实现方法，其特征 在于所述步骤b中参数包括主轴转速、切削用量、材料规格参数。
5、 数控纵切机床加工程序模拟实现系统，包括数控机床，其特征在于该系统还包括与数控机床完成信息交互，实现PC+数控机床加工程序的模拟的加工程序交互生成和模拟器，所述加工程序交互生成和模拟器包括零件图形交互式输入模 块、零件加工程序生成模块、零件加工程序仿真模块、零件加工程序传送模块、系 统文件管理模块五个部分。
6、 根据权利要求5所述的数控纵切机床加工程序模拟实现系统，其特征在于所述模拟器为在WINDOWS下运行的电脑。
7、 根据权利要求5所述的数控纵切机床加工程序模拟实现系统，其特征在于 所述零件图形交互式输入模块，将零件图以图形交互的方式输入计算机，零件加工 程序生成模块将零件图分解为若干个基本的图形单元，每个基本图形单元利用相应 的图形参数来描述，零件加工程序仿真模块按照零件图的基本图形组合顺序，通过 选择相应的基本图形单元和输入参数的方式输入零件图形。
8、 根据权利要求5所述的数控纵切机床加工程序模拟实现系统，其特征在于所述零件加工生成模块由专家工艺库、刀具库、毛坯信息单元、加工刀具信息单元、 工艺参数信息单元、数控程序生成单元组成；专家工艺库由各类加工工艺信息组成, 加工工艺信息包括刀具类型、毛坯材料属性、切削要素等元素，刀具库由各类刀具 信息组成，刀具信息包括刀具类型、刀具材料、刀具几何形状尺寸等元素，工艺参 数信息单元用于加工工艺的选择，数控程序生成单元用于零件加工程序的自动生成，包括加工程序的预处理、结合机床换刀位置、规格参数等信息，优化形成完整 的零件加工程序。
9、 根据权利要求5所述的数控纵切机床加工程序模拟实现系统，其特征在于 所述零件加工程序仿真模块，用于对生成的数控代码进行仿真模拟。仿真界面上设 置有主轴状态、冷却液状态、接料器状态、当前加工类型、当前加工刀具、刀位号、z轴坐标、X轴坐标等各种加工状态显示和零件加工程序的显示。
10、 根据权利要求5所述的数控纵切机床加工程序模拟实现系统，其特征在于所述零件加工程序传送模块，用于本系统软件与机床数控系统之间进行加工程序的双向传送，传送功能通过RS232通讯口实现。
全文摘要
本发明涉及一种基于PC的数控纵切自动车床零件加工程序自动编程和模拟实现方法及其系统。所述方法包括以下步骤A.进入模拟器零件图形交互式输入界面，输入待加工零件的几何图形和相关数据信息；B.进入零件加工程序生成界面，生成零件加工程序及相关加工参数；C.进入零件加工程序仿真界面，对生成的零件加工程序通过本系统进行模拟仿真检查，用户能够在PC屏幕上模拟零件加工过程；D.将零件加工程序传输到相应的数控机床，完成零件加工程序的编程和输入。系统包括加工程序交互生成和模拟，并涉及数控机床，实现PC+数控机床加工程序的生成和模拟。本发明有效提高了数控纵切自动车床的工作效率。
文档编号G05B19/18GK101308375SQ20081004557
公开日2008年11月19日 申请日期2008年7月16日 优先权日2008年7月16日
发明者进 姚, 华 姜, 曹星际 申请人:四川普什宁江机床有限公司