[發明專利]圖形化交互式數控車削自動編程方法及系統

有效

• 申請號: 200710179972.1
• 申請日: 2007-12-20
• 公開（公告）號: CN101334657A
• 公開（公告）日: 2008-12-31
• 發明（設計）人: 趙彤;錢學雷;張輝;葉佩青;王沛慶;謝亮
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G05B19/4097
• 分類號: G05B19/4097
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司
• 代理人: 朱印康

1.圖形化交互式數控車削自動編程方法，其特征是包括下列步驟：

----讀入毛坯和零件圖，去除冗余信息，并判斷圖形是否準確；

-----使圖形具有實時交互功能，能夠修正零件加工表面的信息，包括加工表面類型，準確的幾何信息，表面粗糙度；

------根據用戶選擇確定是進行自動編程、輔助編程還是混合編程；

------如果用戶選擇自動編程，則系統進入自動工序規劃、軌跡生成及編程程序，進入自動工序規劃、軌跡生成及編程程序后，首先分別設置好工件坐標系、退刀面和安全距離；由用戶選擇進行粗，精還是完整加工，如果選擇進行粗加工，則通過用戶接口分別設置一組組合加工刀具，通用余量，通用切深，通用進給量和切削速度；如果是只進行精加工，則通過用戶接口分別設置精加工組合刀具，切深，進給量和切削速度；若用戶選擇包含粗、精的完整加工，那么需要分別設置粗精加工信息；當這些信息都設置完成以后，進入進行軌跡規劃程序；

----當進入輔助編程，通過用戶接口設置工件坐標系，退刀面和安全距離；用戶設定所需工步，在設定每一個工步時，需要選取當前工步對應的加工表面，刀具，進退刀方式設置，主軸轉向；對加工表面同時或分別設置加工余量，切削深度，進給量，切削速度，在所有工步設定完畢后，進入進行軌跡規劃程序；

-----當進入混合編程程序后，首先進入自動工序規劃、軌跡生成及編程程序，在完成自動工序規劃、軌跡生成及編程程序后，系統輸出工序列表至輔助/半自動工序規劃、軌跡生成及編程程序，系統可根據工藝人員的修改結果直接由生成刀具路徑程序實施軌跡規劃，軌跡規劃成功后，顯示規劃的軌跡；根據規劃出來的軌跡生成符合機床配置要求的NC代碼，對代碼進行編輯，對NC代碼進行加工仿真。

2.根據權利要求1所述的圖形化交互式數控車削自動編程方法，其特征是所述自動工序規劃、軌跡生成及編程程序具體包括下列步驟：通過加載CAD數據，識別、抽取、記錄和分析零件制造特征，在獲取完整零件加工輪廓后，根據用戶選擇的加工方式即粗車、精車或粗精車，分別生成對應加工工序；(1)粗車加工工序的步驟是，首先確定零件外表面粗車輪廓，然后分別確定粗車輪廓中端面切削范圍、最外層外圓切削輪廓、以及凹陷輪廓；在加工順序上，首先車端面，既而對外圓切削輪廓進行刀具干涉檢查，確定可實施粗車的單調遞增外圓輪廓，然后對可實施粗車的單調遞增外圓輪廓實施粗車，然后車凹陷部分，再對凹陷輪廓中的未加工完部分實施區域及清根補粗車，然后粗車外輪廓槽及螺紋、鉆孔、鏜孔，最后加工內輪廓中的槽和螺紋；(2)精車加工工序的工作步驟是，首先得到外表面精車輪廓，進行刀具干涉檢查后，按序進行外輪廓精車、內輪廓精車、精車槽、精車螺紋；(3)完整加工工序的工作步驟是，確定零件外表面粗車輪廓，然后分別確定粗車輪廓中的端面切削范圍、最外層外圓切削輪廓、以及凹陷輪廓；在加工順序上，首先車端面，既而對外圓切削輪廓進行刀具干涉檢查，確定可實施粗車的單調遞增外圓輪廓，然后對可實施粗車的單調遞增外圓輪廓實施粗車，先車凹陷部分，再對凹陷輪廓未加工完的部分實施區域及清根補粗車，并精車外輪廓，然后實施清根精車；再按序進行粗車外輪廓槽、精車外輪廓槽、粗車螺紋、精車螺紋、鉆孔、鏜孔、車內輪廓槽、車內輪廓螺紋；在獲取輪廓，按照某種順序，生成對應工序時，將生成的各工序以鏈表形式存儲在系統內存中；該鏈表中的各個可輸出鏈表項記錄了對應被加工表面、實施加工類型、工藝裝備，以及包括加工方法、加工余量、切削行距、主軸轉速及轉向等在內的主要工藝信息。

3.根據權利要求1所述的圖形化交互式數控車削自動編程方法，其特征是所述混合編程程序具體包括下列步驟：主要判別零件當前內、外輪廓是否與系統初始化后輸入的最終零件的輪廓一致，如果不一致，則自動獲取未加工區域輪廓，并生成該區域補加工或清根補加工工序，確定零件加工完全后，系統將結合用戶輸入刀具和切削參數以及系統決策結果，形成完整的工序鏈表，并將其導入輔助編程。

4.圖形化交互式數控車削自動控制系統，其特征是包括CAD數據讀入模塊，它為用戶提供工程圖文數據接口，所述CAD數據讀入模塊包括負責加載和解析CAD數據的CAD數據解析模塊，用戶可以通過信息錄入和圖形修正模塊錄入零件尺寸、表面粗糙度、修改零件幾何信息，CAD數據被負責CAD數據可視化的用戶顯示模塊接受；所述CAD數據讀入模塊分別與自動編程模塊、輔助編程模塊和混合編程模塊相連，所述自動編程模塊包括一組加工參數訂制模塊和切削參數訂制模塊，加工參數訂制模塊為用戶提供制訂數控加工工藝方案的用戶接口和多種制訂模式，用戶可使用該模塊定義包括工件坐標系、進退刀面等參數在內的加工參數，切削參數訂制模塊為粗、精車加工工藝定義包括切削用量在內的切削參數；所述輔助編程模塊包括輔助編程工步方案排定模塊和輔助編程工步方案編輯模塊，所述輔助編程工步方案排定模塊為用戶初步編排數控加工工藝提供用戶接口，輔助編程工步方案編輯模塊提供用戶用于修改上述加工工藝的用戶接口；所述混合編程模塊包括另一組加工參數訂制模塊和切削參數訂制模塊以及混合編程工步方案編輯模塊，用戶借助加工參數訂制模塊設置加工參數，根據切削參數訂制模塊提供的接口，為粗、精車工序定義切削參數，系統自動輸出按加工順序排列的各工步即完整工步列表，混合編程工步方案編輯模塊提供用于修改上述工步列表的用戶接口；自動軌跡規劃模塊、輔助編程模塊和混合編程模塊分別與自動軌跡規劃模塊相連，自動軌跡規劃模塊為技術實現的核心功能模塊，根據擬訂工藝方案生成帶進退刀軌跡的優化刀具進給路線，所述自動軌跡規劃模塊包括軌跡解算和優化模塊、軌跡顯示模塊，所述軌跡解算和優化模塊根據零件制造特征或用戶排定的工步方案自動實施軌跡規劃，軌跡規劃的結果由軌跡顯示模塊輸出至圖象顯示區域；自動軌跡規劃模塊與NC代碼生成模塊相連，NC代碼生成模塊包括G、M代碼生成模塊和后置處理模塊，所述G、M代碼生成模塊根據軌跡規劃的結果，結合用戶指定的切削參數自動生成符合ISO6983的G、M代碼，生成的代碼送入后置處理模塊將其轉換為機床控制器可以識別、符合指定機床配置的代碼；NC代碼生成模塊與車削過程仿真模塊相連，車削過程仿真模塊包括環境構建模塊和虛擬仿真模塊，車削過程仿真模塊對生成的NC代碼進行仿真校驗，環境構建模塊渲染環境搭建，虛擬仿真模塊提供用戶以2D或3D模式對加工過程進行可視化的接口。