NC加工自动编程技术 - -毕业设计

目录

一、序言 .................................................................................................................................... 1 1.1 数控（NC）技术简介 ................................................................................................ 1 1.2 数控（NC）编程技术的发展与国内外现状 ............................................................ 1 1.3 本设计的主要内容 ...................................................................................................... 2 二、NC加工自动编程系统的总体设计 ................................................................................... 3 2.1 开发方式的确定 ............................................................................................................ 3 2.2 系统的基本功能模块 .................................................................................................... 3 三、用户界面设计 .................................................................................................................... 5 3.1 用户界面设计 ................................................................................................................ 5 3.2 Visual C++6.0及MFC简介 .................................................................................... 5 3.2.1 关于Visual C++6.0 .......................................................................................... 5 3.2.2 Visual C++6.0 MFC（Microsoft Foundation Classes）编程特点 ........ 5 四、CAD功能模块的实现 ......................................................................................................... 7 4.1 关于DXF文件的结构 .................................................................................................. 7 4.2 DXF文件的读取保存模块 ......................................................................................... 8 4.3 原始轨迹的显示模块 ............................................................................................... 12 4.4 小结 ........................................................................................................................... 13 五、刀具半径补偿概念及原理 ............................................................................................. 14 5.1 刀具半径补偿的概念 ............................................................................................... 14 5.2 数控系统中C功能刀具补偿功能的实现方法 ......................................................... 14 5.3 C功能刀补中程序段间的转接 ................................................................................ 15 5.4 C功能刀具半径补偿算法 ........................................................................................ 16 5.4.1 刀具中心轨迹转接过渡类型 ............................................................................ 16 5.4.2 转接矢量的计算方法 ........................................................................................ 18

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5.4.3 常用的典型转接交点矢量计算公式 ................................................................ 18 5.5 小结 ........................................................................................................................... 29 六、刀补轨迹计算和显示模块 ............................................................................................. 30 6.1 第一加工图元指定及排序模块 ............................................................................... 30 6.2 刀补轨迹生成模块 ................................................................................................... 32 6.3 小结 ........................................................................................................................... 32 七、代码生成模块 ................................................................................................................. 34 7.1 对于直线的输出 ....................................................................................................... 35 7.2 对于圆弧的输出 ....................................................................................................... 35 7.2.1 关于顺时针圆弧（G02）和逆时针圆弧（G03）的判断 ............................. 35 7.2.2 关于优弧劣弧的判断 ........................................................................................ 36 7.3 小结 ........................................................................................................................... 37 八、程序的运行 ..................................................................................................................... 38 8.1 运行环境要求 ........................................................................................................... 38 8.2 运行方法 ................................................................................................................... 38 九、总结与展望 ..................................................................................................................... 41 9.1 总结 ........................................................................................................................... 41 9.2 展望 ........................................................................................................................... 41 致谢 ......................................................................................................................................... 42 参考文献 ................................................................................................................................. 43 附录 程序中部分代码 ......................................................................................................... 44

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NC加工自动编程技术的研究

一、序言

1.1 数控（NC）技术简介

NC，即Numerical Control，数字控制。它是利用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。装备了数控系统的机床称为数控(NC)机床。数控系统包括：数控装置（NC devices）、可编程控制器（PLC）、主轴驱动装置（Spindle drive）及进给驱动装置（Feeding Device）等部分。数控机床是机、电、液、气、光高度一体化的产品。要实现对机床的控制，需要用几何信息描述刀具和工件间的相对运动以及用工艺信息来描述机床加工必须具备的一些工艺参数。例如：进给速度、主轴转速、主轴正反转、换刀、冷却液的开关等。这些信息按一定的格式形成加工文件(即数控加工程序)存放在信息载体上(如磁盘、穿孔纸带、磁带等)，然后由机床上的数控系统读入(或直接通过数控系统的键盘输入，或通过通信方式输入)，通过对其翻译，从而使机床动作和加工零件。

现代数控机床 （CNC）是机电一体化的典型产品,是计算机集成制造系统的技术基础。它采用计算机来实现对数字程序的控制。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成。

在当今社会中，制造业（Manufacturing）依旧是各种产业的支柱，数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础，直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。数控技术的应用、数控机床的生产量成为衡量一个国家工业化程度和技术水平的重要标志。由此数控技术的重要性可见一斑。

1.2 数控（NC）编程技术的发展与国内外现状

数控编程技术是随着数控机床的诞生而发展起来的一门技术，随着生产的要求而不断的发展完善起来的。数控编程技术经过三个阶段:

①手工编程阶段:直接由程序员通过待加工零件的外形信息逐行写出加工程序。该种方法的效率很低，而且又容易产生错误。特别是面对大型复杂零件时，手工编程变得几乎不可能。

②基于语言的计算机自动编程阶段:如APT（AutomaticallyProgrammedTool）语言，它采用一定的语言来定义几何形状，来向计算机描述零件的几何外形和工艺要求，继而通过计算机生成加工程序。这种方法自动化程度都有所提高，但是该种方法需要专门的编程设备，编程人员也需专门的学习，无法从直观方式进行程序的校验，仍难完全避免错误。

③基于图形的自动编程阶段:也就是图形交互编程，是一种计算机辅助编程技术。它是利用专用的计算机软件来实现的。这种软件通常以计算机辅助设计 (CAD)软件为基础，利用CAD软件的图形编辑功能将零件的几何图形绘制到计算机上，形成零件的图形

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NC加工自动编程技术的研究

文件，然后调用数控编程模块，采用人机交互的方式在计算机屏幕上指定被加工的部位，再输入相应的加工参数，计算机便可自动编制出数控加工程序，同时在计算机屏幕上动态地显示出刀具地加工轨迹。采用图形交互编程系统可大大提高编程效率，减少编程出错的可能。

现在数控技术的发展正处于第三阶段，基于图形的自动化编程也得到越来越广泛的应用，但还有许多技术要研究，使之不断的完善提高。

国外数控编程技术开发应用较早，出现数控机床自动编程系统较为先进，功能相当强大。国外开发且应用较广有MasterCAM, EDS公司的UG、PTC公司的Pro/E , Cimatron , SOLIDEDGE, SolidWorks, I-DEAS系统、ICEM系统等。

国内的数控编程起步较晚，较国外的落后，在线切割编程软件方面，它分三种情况:第一种就是自行开发的软件，如北航海尔自行开发的CAXAV2WEDM软件，以及Band5 WEDM。这两个是基于Windows平台，运用PC直接进行控制软件。这些系统具备比较完备的功能，但是都有自己的缺陷。如CAXA，系统平台通用性差，操作比较复杂。还有一种主流软件是基于DOS平台的系统，如YH等，人机界面较差，操作繁琐。程序长度更是限制于640K内存，已经不能适应于新时代的需要。第二种是在现有大型国外数控软件(MasterCAM, UG等)下进行二次开发，生成适合本企业使用的系统。第三种是在通用的CAD软件环境下(如AutoCAD)开发生成3B指令线切割自动编程软件。如3B精灵等。这些二次开发以及在通用CAD平台下进行开发的软件，功能小，难以推广。

1.3 本设计的主要内容

本次关于NC加工自动编程技术的研究是对自动编程技术原理所作的基础性研究，并编写了外形铣削机床的自动编程软件。鉴于时间和条件上的限制，采用图形交互文件（DXF）作为数控系统的信息输入。程序首先从中获取待加工零件的图形信息，并将原始图形显示在窗体上。然后按照一定的算法对其进行刀具半径补偿处理，计算出刀具中心运动轨迹并将其显示出来。通过对刀具中心轨迹的保存分析，最后输出程序代码，并以文本形式保存。

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