【正文】 圖 47 車削實例演示結(jié)果 31 綜合加工零件 （ 1）主程序： %03 M03S600 T1D1 G00X50Z1M08 G01X45 Z35 G00Z2 G01X35 Z15 _%04 P3 G90G00X90Z30 G96G00X5Z0 _%04 G90G97G00X。 另外，由于虛擬刀具只處在虛擬工件的一側(cè) ，刀尖基點只有一個，但車削工件圖形應(yīng)該是對稱的，所以在 Z (VB 中是 X)軸對稱位置上還應(yīng)有一個假想刀尖基點，然后，另設(shè)一把假想刀具，它的填充顏色應(yīng)和背景色一致。模擬系統(tǒng)中虛擬刀具的移動就是受主程序中這個“發(fā)脈沖”信息控制的。按照逐點比較法原理，這將使刀具朝坐標方向走一步。程序在編制完成后應(yīng)通過系統(tǒng)的運行功能反復調(diào)試，看看是否與編程要求吻合，如不吻合應(yīng)退回編輯窗口重新編輯后再調(diào)試，直至滿足加工要求后方可進入自動允許菜單中進行加工。 NC 程序編制如下： N0010 g92 x50 zl00 設(shè)工件編程坐標原點 N0015 t10 換端面刀 N0020 g00 z0 N0030 g01 x30 f300 N0040 g01 x2 f30 車端面 N0050 g01 zl f200 N0060 g00 x20 N0070 g01 z50 f50 N0080 g01 ul w1 f100 N0090 g00 z2 N0100 g01 x18 f200 N0110 g01 z50 f50 N0120 g01 u1 w1 f50 N0130 g00 z2 N0140 g01 x17 f200 N0150 g01 z45 f50 N0160 g1 u1 w1 f50 N0170 g00 z2 N0180 g01 x14 N0190 g01 x14 f200 N0200 g01 z15 f50 N0210 g00 z2 N0200 g01 x13 f200 N0230 g01 z15 f50 N0240 g01 u1 w1 N0250 g00 z2 N0260 g01 x10 f200 N0280 g01 z5 f50 N0290 g01 u1 w1 N0300 g00 z2 27 N0310 g01 x7 f200 N0320 g01 z5 f50 N0330 g01 u1 w1 N0340 g00 z2 N0350 g00 N0000 g22 12 N0000 g01 f100 N0360 g01 z5 f50 N0370 g01 u4 f50 N0380 g01 z15 f50 N0390 g01 u2 N0400 g01 u4 w8 f50 N0410 g01 u4 z40 f50 N0430 g02 u4 w2 r2 f50 N0440 g01 z45 N0450 g01 u1 N0460 g01 z50 f50 N0470 g01 u1 w1 N0480 g00 z2 N0490 g01 u12 f200 N0500 g80 以上程序為粗車外輪廓 N0510 g00 x50 N0020 g00 z0 N0000 g01 f100 N0360 g01 z5 f50 N0370 g01 u4 f50 N0380 g01 z15 f50 N0390 g01 u2 N0400 g01 u4 w8 f50 N0410 g01 z40 f50 N0430 g02 u4 w2 r2 f50 N0440 g01 z45 N0450 g01 u1 N0460 g01 z50 f50 N0470 g01 u1 w1 N0480 g00 z2 N0490 g01 x6 f100 N0360 g01 z5 f50 N0370 g01 u4 f50 N0380 g01 z15 f50 N0390 g01 u2 N0400 g01 u4 w8 f50 N0410 g01 u4 z40 f50 28 N0430 g02 u4 w2 r2 f50 N0440 g01 z45 N0450 g01 u1 N0460 g01 z50 f50 N0470 g01 u1 w1 N0480 g00 z2 N0490 g00 x50 z100 N0500 t2 N0510 g00 z15 N0520 g00 x20 N0530 g01 x8 f20 N0540 g01 x20 f30 N0550 g00 x50 N0560 g00 z100 N0600 g00 z50 N0610 g00 x30 N0620 g01 x20 f300 N0630 g01 x1 f15 N0700 g01 u1 w1 f30 N0710 g00 x50 N0720 g00 z100 N0800 m02 說明 :在本程序中起刀點、換刀點，及加工完后的終刀點為同一點，這樣的程序編制對應(yīng)零件的批量加工比較合適。 例如加工如下圖 44 所示零件，實現(xiàn)由粗加工到精加工的成形過程 圖 44 零件 根據(jù)以上零件圖選擇加工刀具并設(shè)定刀位 [8]: 一號刀：端面刀 26 二號刀：割刀 棒料直徑： 20mm 材料：鑄銅件 加工準備： ，選用端面刀精車一下端面，記下該端面處 的 ZO 值，再精車一下外圓，記下刀尖于外圓處的 XO 值，測出外圓直徑為 D，可計算出起刀點縱向坐標 X: XODf50，橫向坐標 Z:Z0+100，即將工作臺移到絕對坐標 X, Z 處即可進入自動運行菜單執(zhí)行加工程序了。開發(fā)一個數(shù)控仿真系統(tǒng)的成功與否在于是否能夠以圖形顯示的方法再現(xiàn)實際切削加工過程，產(chǎn)生和實際加工相同的效果。而對于車削加工過程干涉碰撞檢查所見到的有關(guān)研究報告較少，本方法則適合車削加工過程干涉碰撞檢查。零件加工過程干涉碰撞檢查是對數(shù)控代碼正確性儉測的一個重要環(huán)節(jié)，因為干涉碰撞檢查不僅要檢查加工刀具在走刀加工中的干涉情況，還應(yīng)考慮實際加工環(huán)境的影響。在這里，干涉報告是一個文件。解釋程序從 NC 坐標信息文件中順序讀取加工指令，如為直線加工指令，則進行直線插補運算，如為圓弧加工指令，則進行圓弧插補運算，并在插補點求圓弧的切線，然后在各插補點進廳角度比較。以右偏刀切外輪廓為例，其對于直線和圓弧的干涉檢查如圖 42 所示。 干涉與碰撞檢查方法是，在插值點將刀具的主偏角和副偏角分別與縱向和橫向的合成進給角進行比較。同時具體加 工環(huán)境的限制也是實際加工中進行數(shù)控代碼有效性檢驗所要考慮的因素。 零件加工過程干涉碰撞檢查 對于數(shù)控車削而言，零件表面輪廓形狀復雜，尤其在零件表面曲率變化較大，刀具在切削運動時，如果刀具參數(shù)選擇不當，可能會產(chǎn)生刀具和己加工過的表面發(fā)生干涉和碰撞。在記錄零件各截面的信息時，當每一個程序執(zhí)行完后即把截面信息記錄在 Shape 中， Shape 稱為工件形狀鏈表。記錄的采樣點數(shù)據(jù)應(yīng)包括采樣點理想位置坐標和位置角度、采樣點的實際位置和刀具姿態(tài)角等，采樣點的實際位置和刀具姿態(tài)角可通過建模來計算加工系統(tǒng)若干誤差源，一然后把這些數(shù)據(jù)依刀具運動軌跡添加到 m _Trajectory指定的文件中。在記錄刀具軌跡時，對刀具軌跡進行離散采樣，即只記錄在刀具軌跡上的一些離散點一一采樣點。所以，開發(fā)軟件時，采用了刀具軌跡表示法，來記錄插補節(jié)點值。 在車削加工中，一方面工件繞自身回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，另一方面刀具沿 X,Z 軸方向移動，使其相對于工件處于預定的位置，兩者共同合成切削運動，去除工件上多余的材料。將插補所得到的所有坐標，按順序顯示出來，就得到刀尖的軌跡。 圖 41 直線和圓弧插補仿真流程圖 22 插補仿真系統(tǒng)的實現(xiàn) 數(shù)據(jù)程序?qū)α慵拿枋鏊o出的是直線的起點和終點，圓弧的起點和終點，是逆圓還是順圓，圓弧插補的圓弧半徑，螺紋的起點和終點以及螺紋的螺距等信息。在系統(tǒng)中將直線或者圓弧的不同插補計算方法設(shè)置為不同的子模塊，對插補類型進行判斷后，直接調(diào)用相應(yīng)的插辛卜子模塊進行計算。 （ 3） 過象限判斷當插補對象為圓弧時，存在過象限問題，而不同象限圓弧的插補計算方法也不同，因此需要對圓弧進行過象限判斷。由于本系統(tǒng)中圓弧的圓心不一定在坐標原點，因此，在給出圓弧的起點、終點、圓 21 心或者半徑等數(shù)據(jù)后，還需要給出圓弧為優(yōu)弧或者劣弧的判斷，從而唯一確定需要進行插補計算的圓弧對象。 系統(tǒng)以 Visual Basic 語言進行設(shè)計，系統(tǒng)主要包括參數(shù)輸入、坐標平移、過象限判斷、插補類型判斷和插補計算及仿真等主要模塊，如圖 41 所示為系統(tǒng)流程圖。系統(tǒng)可以實現(xiàn)不同插補方法和不同精度下的單步和連續(xù)插補仿真計算，還可以實現(xiàn)針對同一對象的同步插補計算和插補軌跡仿真。逐點比較法運算 直觀，插補誤差大不超過一個脈沖當量，而且輸出脈沖均勻，在兩坐數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用較為普遍。 本系統(tǒng)主要是針對數(shù)控技術(shù)的教學進行設(shè)計，因此系統(tǒng)只對逐點比較法這種數(shù)控插補方法設(shè)計，插補對象以直線和圓弧為主 。插補方法主要分為基準脈沖插補方法 (或者脈沖增量插補方法 )和數(shù)據(jù)采樣插補方法兩大類，逐點比較法和數(shù)字積分法均屬于脈沖增量插補方法。 插補一般是指己知曲線上的某些數(shù)據(jù)，按照某種算法計算已知點之間的中間點的方法，也稱為“數(shù)據(jù)點的密化”。 20 4 數(shù)控插補原理和模擬仿真加工 插補仿真系統(tǒng)的設(shè)計 NC 代碼通過編 譯后，將編譯成功的 NC 代碼文件存儲在數(shù)據(jù)庫中。同時，針對 SuperMan 200L 型多功能數(shù)控機床系統(tǒng)的具體情況，設(shè)計出一個專用翻譯子模塊，該模塊用來翻譯在 SuperMan 200L 型多功能數(shù)控機床系統(tǒng)中出現(xiàn)，而在其他數(shù)控系統(tǒng)中不出現(xiàn)或作用不一樣的 NC 指令，如G12(順時針橢圓插補 )、 G13(逆時針橢圓插補 )。仿真系統(tǒng)提供標準的接口，對該機床的 CNC 系統(tǒng)開發(fā)出翻譯模塊。最后，根據(jù)比較結(jié)果將正確的 NC 代碼存入系統(tǒng)的 NC 文件中。將修改后的 NC 代碼重新輸入，進行解釋、編譯等，再次進行仿真加工。數(shù)控代碼的檢查時一個反復的過程，不停的修改發(fā)現(xiàn)的錯誤直到代碼正確為止，其處理流程如圖31 所示。然而這樣只能檢查出代碼中的詞法、語法等格式上的錯誤。這種方法節(jié)約系統(tǒng)資源，只需要一般配置即可，不需要額外開銷，同時它適應(yīng)于大程序的譯碼和復雜數(shù)據(jù)處理不會降低系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理性能。首先在進行第一次處理代碼時，主要進行詞法、語法的錯誤檢查及簡單的詞意解釋，但一般不進行數(shù)據(jù)處理。 17 代碼的修改與確 認 NC 代碼的解釋分析是和檢查同步進行的。經(jīng)過轉(zhuǎn)化而存儲的虛擬機床狀態(tài)信息，指導虛擬數(shù)控系統(tǒng)控制仿真系統(tǒng)模擬加工過程如圖 所示，整個翻譯過程通過預處理后有三遍掃描。因 此，在代碼翻譯過程中，也存在著一個系統(tǒng)定義的“虛擬機床”，它和仿真系統(tǒng)中所要模擬的虛擬數(shù)控系統(tǒng)有很多的相似之處。設(shè)計思想是按照可以支持 G00, G01, G02,G03, G04, G33, G40, G41, G42, G90, G91, G92 等 12 種準備加工指令、所有需要兩坐標聯(lián)動的指令都能對四個象限自動識別、一個程序段中最多可以存在 3 條不同類別的 G 指令進行考慮的。因為圖形仿真主要解決的是刀尖軌跡的控制，所以，仿真主程序主要是進行插補運算、刀補運算以及數(shù)控車床特有的自動螺紋切削運算。 代碼編譯器的設(shè)計原理 NC 代碼編譯是仿真系統(tǒng)的主程序。通過代碼翻譯模塊，轉(zhuǎn)化為虛擬數(shù)控系統(tǒng)所能識別的通用指令格式文件。 在系統(tǒng)具體實現(xiàn)時，除 T 代碼外， F, S, M, G 代碼的作用只是在 NC 程序仿真狀態(tài)欄中顯示相關(guān)信 息，但這些代碼后面加上必要的數(shù)字信息才能真正體現(xiàn)NC 程序在實際加工中對機床的控制。刀主軸狀態(tài) enum c。//機床的進給速度 int s。//機床的換刀功能 int s。 16 int y。 Double i。刀數(shù)控機床的基本加工功能 Double x。采取 C 語言的結(jié)構(gòu)方式， 指令集表示如下： typedef struct tagSYSFORMAT { int b。 為實現(xiàn)仿真系統(tǒng)的通用性，首先要解決 NC 代碼識別的通用性。如 FANUC6T 車床數(shù)控系統(tǒng)中的 G92 螺紋切削循環(huán)指令，就可以分解為三條有序的基本的機床指令 :G00(快速定位 )、 G32（單行程螺紋切削 )、 G00(快速返回 )，這幾個指令的循環(huán)使用就完成了 G92 指令的工作。如無論哪個廠家生產(chǎn)的數(shù)控車床，其車床主體功能必然支持快速定位、直線插補、圓弧插補、螺紋加工及換刀等。而對于數(shù)控機床來講， CNC 控制器的設(shè)計必然要根據(jù)機床的硬件功能。在 NC 代碼 15 執(zhí)行時也是從 m TurnCutterList 中 提取刀具信息，根據(jù) NC 程序中的刀號數(shù)決定畫什么刀具。 當鼠標單擊“選入刀庫”按鈕時，在相應(yīng)的消息處理函數(shù)中首先建立一個TurnCutter cutte:結(jié)構(gòu)變量并將“刀具主要參數(shù)”分組框內(nèi)的參數(shù)值賦給結(jié)構(gòu)變量的相應(yīng)成員，然后將該結(jié)構(gòu)變量放入