基于Edgecam的車銑復(fù)合編程技術(shù)研究

李鐵鋼

(沈陽(yáng)工程學(xué)院 機(jī)械學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110136)

摘要：針對(duì)車銑復(fù)合數(shù)控機(jī)床的復(fù)雜程序編制問(wèn)題，提出了基于Edgecam的解決方案。首先，提出了基于Edgecam的程序編制流程，論述了CodeWizard后置處理器定制技術(shù)，而后，研究了利用PCI技術(shù)的復(fù)雜功能程序生成的二次開(kāi)發(fā)方法，最后通過(guò)實(shí)例證明了方法的有效性，為其他機(jī)床的后置處理提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：車銑復(fù)合編程；后置處理；Edgecam；定制開(kāi)發(fā)；PCI

收稿日期：2015-07-13

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50975043)，遼寧省科技廳基金資助項(xiàng)目(20141096)

作者簡(jiǎn)介：李鐵鋼(1973-)，男，遼寧沈陽(yáng)人，副教授，碩士。

DOI：10.13888/j.cnki.jsie(ns).2015.04.017

中圖分類號(hào)：TP391

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-1603(2015)04-0374-04

Abstract：In order to solve the problem of NC programming in Turn-milling machining centre,the method of programming was introduced based on Edgecam.Firstly,the flowchart for programming in Edgecam was proposed,and the key technology of customizing development with CodeWizard was studied.Then,the method of secondary development with PCI was studied.Finally,the Case study validates the proposed method,which would provide a reference for post processing in other machine tool.

車銑復(fù)合加工是現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要方向，可以縮短產(chǎn)品制造工藝鏈，減少裝夾次數(shù)，提高生產(chǎn)效率和加工精度，降低生產(chǎn)成本，具有常規(guī)單一加工無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。由于車銑復(fù)合加工技術(shù)應(yīng)用的時(shí)間短，在加工工藝設(shè)計(jì)、數(shù)控編程技術(shù)、后置處理以及仿真加工等方面尚處于探索階段，使機(jī)床利用率并未得到充分發(fā)揮。

在數(shù)控編程技術(shù)方面，由于車銑復(fù)合加工機(jī)床結(jié)構(gòu)及控制的多樣性和復(fù)雜性，目前通用的CAM 軟件尚不能完全支持機(jī)床的一些先進(jìn)加工功能，通常是利用CAM 軟件分步編程，而后手工修改程序，致使程序錯(cuò)誤率高，編程效率低下。Edgecam智能數(shù)控編程系統(tǒng)是全球最著名的數(shù)控編程軟件之一，在獨(dú)立的CAM軟件中客戶數(shù)量居全球第二位，主要應(yīng)用在數(shù)控銑、數(shù)控車、車銑復(fù)合以及數(shù)控線切割等領(lǐng)域[1-2]。

1關(guān)鍵技術(shù)

1.1車銑復(fù)合編程流程

Edgecam可讀入市場(chǎng)所有主流CAD軟件的模型進(jìn)行程序編制，其編程流程如圖1所示。

圖1　車銑復(fù)合編程流程

1.2基于CodeWizard的后置處理器定制

Edgecam前置刀位文件的數(shù)據(jù)信息未公開(kāi)，不能生成類似APT語(yǔ)言的刀位源文件，只能利用CAM模塊調(diào)用自身格式的機(jī)床數(shù)據(jù)文件進(jìn)行后置處理，生成NC程序，具體的后置處理器定制流程[3]如圖2所示。

圖2　Edgecam后置處理器定制流程

Edgecam的車銑復(fù)合機(jī)床后置處理器文件格式是TCP文件，必須由Code Generator編譯CXT源文件生成，CXT源文件由專用的CODE語(yǔ)言編寫(xiě)。為了方便地書(shū)寫(xiě)CXT源文件程序，利用后處理構(gòu)造器CodeWizard構(gòu)造CDG文件，而后在CodeWizard中編譯生成CXT文件。

車銑復(fù)合機(jī)床程序取決于機(jī)床結(jié)構(gòu)和數(shù)控系統(tǒng)的功能。從結(jié)構(gòu)上看，機(jī)床是一個(gè)典型的串聯(lián)系統(tǒng)，CodeWizard中機(jī)床模型主要由運(yùn)動(dòng)模型和幾何模型組成[4]，通過(guò)運(yùn)動(dòng)變換關(guān)系反映現(xiàn)實(shí)機(jī)床的虛擬加工運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)模型表征機(jī)床結(jié)構(gòu)部件X、Y、Z、A、B、C軸和刀具軸的運(yùn)動(dòng)副關(guān)系；幾何模型為三維實(shí)體表示的床身、工作臺(tái)、尾座、主軸、刀具、刀架和卡盤等典型結(jié)構(gòu)，可利用CAD軟件創(chuàng)建機(jī)床部件的CAD模型，然后在Edgecam里按照標(biāo)準(zhǔn)的組件進(jìn)行裝配形成。

啟動(dòng)Code wizard后，選擇機(jī)床的結(jié)構(gòu)類型，定制過(guò)程通過(guò)交互對(duì)話方式將機(jī)床參數(shù)設(shè)置、樣式表、NC樣式表、代碼構(gòu)造器和M功能等5個(gè)主要步驟進(jìn)行配置。

在Code wizard的代碼構(gòu)造器中可以內(nèi)嵌CODE語(yǔ)言，通過(guò)CODE語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)定義變量、構(gòu)造子程序、進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算等復(fù)雜功能。

1.3基于PCI的NC程序開(kāi)發(fā)

Edgecam具有豐富的客戶功能開(kāi)發(fā)定制工具，可以利用PCI(Programming Command Interface)等二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言編程來(lái)設(shè)計(jì)界面，訪問(wèn)PPF數(shù)據(jù)庫(kù)和Edgecam 的SQL Servers工藝數(shù)據(jù)庫(kù)[5]。PCI是一種在Edgecam集成環(huán)境下執(zhí)行的命令語(yǔ)言，為解釋型文本語(yǔ)言，具有Legacy PCI和JavaScript PCI兩種形式。

.NET是微軟的新一代技術(shù)平臺(tái)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)XML、Web Services、SOA(面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)Service-Oriented Architecture)和敏捷性的技術(shù)，構(gòu)建互聯(lián)互通的基于標(biāo)準(zhǔn)、適應(yīng)變化、穩(wěn)定和高性能的應(yīng)用系統(tǒng)。一個(gè).NET應(yīng)用是用.NET Framework類庫(kù)編寫(xiě)的，并運(yùn)行于公共語(yǔ)言CLR(Common Language Runtime)上的應(yīng)用程序。

Edgecam可以通過(guò)內(nèi)嵌通用的JavaScript、Html和JQuery等Web語(yǔ)言程序和工具，在基于Webform技術(shù)的條件下，使用JavaScript PCI訪問(wèn)操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換。

PCI程序功能強(qiáng)大，不僅具有通用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的語(yǔ)法和邏輯功能，而且具有圖形化的WINDOWS程序開(kāi)發(fā)的按鈕、窗口、對(duì)話框等控件，能夠訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)文件、進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢和修改。PCI可以通過(guò)直接書(shū)寫(xiě)語(yǔ)句進(jìn)行編程，也可以在Edgecam的前臺(tái)執(zhí)行一系列的操作命令時(shí)錄制，錄制完成后通過(guò)修改語(yǔ)句進(jìn)行功能的完善。

PCI執(zhí)行語(yǔ)句包括命令句柄的初始化、參數(shù)的設(shè)置、存儲(chǔ)句柄的初始化和命令的執(zhí)行等。通常每個(gè)Edgecam系統(tǒng)菜單命令由數(shù)字命令對(duì)組成，必須通過(guò)cmd1=InitCommand()語(yǔ)句初始化命令句柄，通過(guò)gdh1 = InitDigInfo()初始化存儲(chǔ)句柄，通過(guò)指令按照命令執(zhí)行時(shí)的順序添加操作元素實(shí)體變量，而后執(zhí)行命令cmdret = ExecCommand(cmd1,gdh1)，產(chǎn)生操作或者生成新的元素實(shí)體[6]。

2應(yīng)用實(shí)例

2.1NC程序要求

以某車銑復(fù)合機(jī)床為例，機(jī)床坐標(biāo)為X、Y、Z、B和C，加工如圖3所示的圓弧時(shí)，在車削坐標(biāo)系下進(jìn)行B軸的銑削加工，要求生成如下程序段：

G01 F100

B起點(diǎn)位置角度

起點(diǎn)坐標(biāo)沿著圓弧延長(zhǎng)1mm位置

起點(diǎn)坐標(biāo)

B終點(diǎn)位置角度

Y20.0

B起點(diǎn)位置角度

Z起點(diǎn)

X起點(diǎn)

B終點(diǎn)位置角度

Y-20

圖3　加工元素示意

2.2解決方案

通過(guò)分析機(jī)床結(jié)構(gòu)和數(shù)控系統(tǒng)功能，在Code Wizard中建立后置處理機(jī)床模型，如圖4所示。

車銑復(fù)合編程和CodeWizard的后置處理器定制均不能生成此格式的NC程序，需要利用PCI在

圖4　機(jī)床模型

圖5　定制算法

CAM操作編程界面下定制特殊的會(huì)話操作。程序編制完成后在先前的操作處增加13條輔助的M指令語(yǔ)句，內(nèi)含輸出的程序信息，此方法使程序生成操作的結(jié)果可以同后續(xù)定義的操作定義集成，具體的定制算法如圖5所示。在圖3中，車銑復(fù)合環(huán)境下利用PCI提取圓弧的起點(diǎn)和終點(diǎn)信息時(shí)，其坐標(biāo)系中的X軸是Z軸， Y軸是X軸，輸出M語(yǔ)句時(shí)必須進(jìn)行坐標(biāo)變換，將X坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為Z坐標(biāo)，將Y坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為X坐標(biāo)，且X坐標(biāo)需要變換成直徑形式的數(shù)據(jù)，將數(shù)值擴(kuò)大到原值的2倍，具體實(shí)現(xiàn)的工序?yàn)g覽器如圖6所示。

圖6　工序?yàn)g覽器

3結(jié)語(yǔ)

通過(guò)選擇典型的零件進(jìn)行程序生成處理驗(yàn)證，比較生成的文件數(shù)據(jù)點(diǎn)和CAM中的數(shù)據(jù)，證實(shí)了處理器定制的正確性，經(jīng)過(guò)實(shí)際零件切削加工，可以得到了合格的產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)

[1]韓慶瑤,韓芝龍,路世強(qiáng).基于EdgeCAM 的數(shù)控加工技術(shù)在模具加工中的應(yīng)用[J].機(jī)床與液壓，2009，37(6)：214-216.

[2]李鐵鋼.基于Edgecam的禮品雕刻自動(dòng)編程系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2015(2)：29-31.

[3]高強(qiáng)，張陳,于哲.基于UG與VERICUT的裝飾類石材樣件加工[J].沈陽(yáng)工程學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013，9(4)：362-366.

[4]李鐵鋼.基于VERICUT的結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工仿真研究[J].煤礦機(jī)械，2009，30(8)：109-111.

[5]李鐵鋼.基于UG Postbuilder的五軸后置處理器設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓,2009,31(10):72-74.

[6]李鐵鋼.基于Edgecam的電極自動(dòng)化編程系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2015，37(1)：127-129.

Research on CNC Programming for Turn-Milling

Programming Based on Edgecam

LI Tie-gang

(School of Mechanical Engineering,Shenyang Institute of Engineering,Shenyang 110136,Liaoning Province)

Key words： Turn-milling programming;post-processing;Edgecam;customizing development;PCI

(責(zé)任編輯張凱校對(duì)佟金鍇)