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        數(shù)控程序輔助編輯器在數(shù)控加工編程教學(xué)中的應(yīng)用

        2020-04-10 10:59:21陳強(qiáng)楊爽
        職業(yè)·下旬 2020年2期
        關(guān)鍵詞:編輯器教學(xué)

        陳強(qiáng) 楊爽

        摘要:針對手工編制數(shù)控程序教學(xué)過程中,學(xué)生易在關(guān)鍵字詞法、參數(shù)使用等方面犯錯的實際情況,我們開發(fā)了一套教學(xué)輔助編輯器。編輯器能在編程時進(jìn)行實時詞法分析,顯示報警語句,約束學(xué)生規(guī)范書寫格式,加深對關(guān)鍵字的理解,有利于學(xué)生課外獨(dú)立練習(xí),達(dá)到提升教學(xué)效果的目的。

        關(guān)鍵詞:數(shù)控加工編程 編輯器 教學(xué)

        手工編制數(shù)控加工程序是數(shù)控技術(shù)專業(yè)學(xué)生必須掌握的核心技能,一般采用項目化教學(xué),通常由教師宣講數(shù)控系統(tǒng)編程規(guī)則、常用程序代碼,然后指導(dǎo)學(xué)生規(guī)劃加工工藝,進(jìn)行程序?qū)崿F(xiàn),最后帶領(lǐng)學(xué)生仿真驗證、試切、真實加工。項目化教學(xué)由于案例真實,能引起學(xué)生的興趣,知識點模塊化,能幫助學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí),但是在操作過程中,仍存在如下問題,影響教學(xué)效率和質(zhì)量。

        一是學(xué)習(xí)初期,或因?qū)Υa撰寫規(guī)則不熟,或輸入筆誤,學(xué)生常犯詞法錯誤,如循環(huán)指令“WHILE”,漏寫字母;指令“GO(0、1、2之0)”,誤輸入為“GO(0、P、Q之O)”。二是常犯語法錯誤,如法拉克系統(tǒng)程序開頭漏寫程序號,結(jié)尾漏寫百分號。三是常犯語義錯誤,如不同平面的圓弧指令,亂用、混用I、J、K、R參數(shù);不同的數(shù)控系統(tǒng),混用特定指令等。四是學(xué)生易犯工藝錯誤,如使用了不合適的主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度等等。

        上述問題往往只有在使用仿真軟件驗證或上機(jī)調(diào)試時才能發(fā)現(xiàn)。而仿真和上機(jī)調(diào)試,雖有報警,但有時報警內(nèi)容過于簡略,加上漢化翻譯原因,字面意思與原文本意相差甚遠(yuǎn),使得初始階段的學(xué)生不能理解問題之所在。而且報警提示經(jīng)常不能定位到具體哪段程序存在問題,進(jìn)一步加大了排除難度。如頻繁查閱相關(guān)資料,則大量時間被用于程序譯讀、詞法、語法核查上,學(xué)生不能將更多的精力用于鍛煉工藝規(guī)劃能力;花費(fèi)大量精力編制的程序,如頻頻報警,也打擊了學(xué)生興趣。而且參數(shù)誤用易產(chǎn)生安全隱患,導(dǎo)致事故。過多精力被用于幫助學(xué)生解決上述問題,也不利于教師更關(guān)注于提升教學(xué)質(zhì)量。

        目前市場上雖有面向企業(yè)用戶的商用類編輯器,能對詞法、語法問題用顏色標(biāo)示,但不能針對學(xué)生群體情況,對各種問題分門別類地報警提示,無法提升學(xué)生的程序編輯能力。且在學(xué)校時,手工編程時普遍使用的還是文本編輯器。

        一、數(shù)控程序輔助編輯器設(shè)計

        1.編輯器功能

        針對上述問題,以法拉克數(shù)控系統(tǒng)銑削為模板,開發(fā)了一套數(shù)控程序輔助編輯器,其功能目標(biāo)為:識別常用關(guān)鍵字詞法規(guī)則,對輸入數(shù)據(jù)不符合規(guī)則情況,即報出對應(yīng)警示信息;在滿足詞法規(guī)則的前提下,能判斷輸入數(shù)據(jù)是否處于合理范圍;同時,編輯器具備定制、擴(kuò)展能力,為兼顧更多類型數(shù)控系統(tǒng)預(yù)留接口。編輯器詳細(xì)功能如下。

        (1)數(shù)字機(jī)能A-Z。字母后可跟任意有理數(shù),如XIO、X-10.2,可跟參數(shù),如X#10。當(dāng)不是上述數(shù)據(jù)時,立即報警提示。數(shù)字可設(shè)定區(qū)間范圍,超范圍報警。如設(shè)定X軸移動范圍為-200~200,如輸入“X200.1”,報警。設(shè)定“#”參數(shù)#300~#400可用,輸入“X#401”時,報警。

        (2)準(zhǔn)備機(jī)能G。字母后可跟00~99中任一數(shù)字,首個數(shù)字“0”可省略,如GO、GOO、GOI、G1。可跟正分?jǐn)?shù),如G10.1、G54.1。可跟參數(shù),如G#10。不是上述數(shù)據(jù)時,即報警提示。可制定指定機(jī)床G代碼清單,輸入代碼不在清單內(nèi)即報警。如A機(jī)床識別G20,但B機(jī)床不識別,則可針對A機(jī)床和B機(jī)床定制G代碼清單?!?”參數(shù)可定制范圍。

        (3)輔助機(jī)能M。字母后可跟00~99中任一數(shù)字,首個數(shù)字“0”可省略,如MO、MOO、M98??筛鷧?shù),如M#10??芍贫ㄖ付C(jī)床M代碼清單,輸入代碼不在清單內(nèi)即報警?!?”參數(shù)可定制范圍。

        (4)主軸機(jī)能S。進(jìn)給機(jī)能F:S字母后可跟零和正整數(shù),如S10、S1000。F字母后可跟零和正整數(shù)、正分?jǐn)?shù),如F100、F100.5??筛鷧?shù),如S#10,F(xiàn)#100。數(shù)字可設(shè)定區(qū)間范圍,超范圍報警。如設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速不能超過3000,當(dāng)檢輸入“S3001”時,報警?!?”參數(shù)亦可設(shè)定范圍??稍O(shè)定主軸S和進(jìn)給F之間的比例關(guān)系,超比例報警提示。

        (5)語義分析功能??蓹z測固定循環(huán)代碼所需參數(shù)是否齊全或多余??蓹z測刀具號、長度補(bǔ)償號、半徑補(bǔ)償號是否在設(shè)定范圍,防止誤用。

        2.編輯器構(gòu)架思路

        根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)要求歸納常用關(guān)鍵字書寫規(guī)則,形成詞法規(guī)則庫。編輯器運(yùn)行時,首先讀取規(guī)則庫,存入緩存?zhèn)溆谩T~法規(guī)則庫可根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)單獨(dú)定制,使編輯器具備一定的兼容能力。

        當(dāng)編輯器輸入頁面接收到字符輸入信號時,即在規(guī)則庫中搜索,判斷該字符是否為數(shù)控系統(tǒng)具備的關(guān)鍵字首字符。如為否,則在信息欄彈出報警提示信息。如為是,則輸入界面每接收到一個輸入字符,便在規(guī)則庫中檢索數(shù)字、公式規(guī)則,判斷是否滿足規(guī)范,并依規(guī)彈出報警信息,直至鍵入另一個關(guān)鍵字首字符或空格,結(jié)束判斷。如此循環(huán)直至整個數(shù)控代碼撰寫完畢。

        3.編輯器實現(xiàn)

        編程平臺使用VS2015,新建為多文檔項目,可創(chuàng)建出輸入界面,由輸入界面接受鍵盤鍵入字符信息。添加對話框作為報警信息欄,與用戶進(jìn)行信息交互。使用CView類中OnChar函數(shù),響應(yīng)鍵入字符行為,并開始詞法分析。

        二、編輯器應(yīng)用和使用效果

        1.編輯器應(yīng)用

        編輯器可用于“數(shù)控機(jī)床編程與操作”類課程的全過程教學(xué)階段,尤其是在初始階段使用,更能發(fā)揮作用。應(yīng)用可分以下幾個步驟。

        教學(xué)準(zhǔn)備:教師針對特定機(jī)床定制編輯器規(guī)則庫。

        教學(xué)初始階段:講授工藝規(guī)劃、編程規(guī)則,以簡單案例作為實訓(xùn)內(nèi)容,安排學(xué)生實訓(xùn)。在實訓(xùn)過程中要求學(xué)生根據(jù)編輯器報警提示,完成編程工作。

        教學(xué)中期階段:學(xué)生已有編程基礎(chǔ),教師以更復(fù)雜的工件案例,講授更高層次的代碼使用規(guī)則。要求學(xué)生以文本文檔編寫程序,編寫后導(dǎo)入輔助編輯器,查看報警內(nèi)容,加深學(xué)生理解記憶。

        教學(xué)末期階段:教師給出實訓(xùn)案例,學(xué)生根據(jù)己學(xué)知識,在輔助編輯器的幫助下,自學(xué)部分內(nèi)容,完成工藝規(guī)劃、程序編制、加工。教師觀察整個過程,適時指導(dǎo)。

        2.編輯器使用效果

        以筆者班級學(xué)生為例,從時間跨度約半學(xué)期的使用經(jīng)歷來看,編輯器在以下幾個方面能起到較好的輔助教學(xué)作用。

        (1)在程序編輯初始階段,盡可能降低了安全風(fēng)險。由于編輯器可根據(jù)現(xiàn)場實際機(jī)床定制一些工藝要求,約束程序表達(dá)的機(jī)床行為,因此可識別安全隱患,不合理的工藝參數(shù)并報警。如根據(jù)機(jī)床、刀具等數(shù)據(jù),可約束Z軸加工時的行程范圍。當(dāng)學(xué)生使用了錯誤的長度補(bǔ)償號時導(dǎo)致Z軸行程超限時報警,可避免撞刀。還可約束主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度間的比例關(guān)系,當(dāng)輸入不匹配的兩個數(shù)據(jù)時報警,可避免粘刀、刀具快速磨損等現(xiàn)象發(fā)生。

        (2)學(xué)生程序編輯時間明顯縮短。由于不用擔(dān)心詞法、語法、部分工藝問題,因此給予了學(xué)生編制程序的信心,且能將更多精力用于工藝規(guī)劃上。程序在機(jī)床上運(yùn)行一次通過率高,也讓學(xué)生較快地獲得成就感,大大提升了學(xué)習(xí)興趣。

        (3)由于初始階段已對安全隱患進(jìn)行了初步排查,因此降低了教師擔(dān)心安全事故的壓力。且編輯器己幫助學(xué)生解決大部分常犯、易犯錯誤,教師的精力被節(jié)約出來,可用于與學(xué)生探討更復(fù)雜零件的加工工藝、機(jī)床操作方面更深層次的技術(shù)手段等問題,最終提升了整個課程的教學(xué)質(zhì)量和效率。

        三、小結(jié)

        據(jù)統(tǒng)計,與切削過程相比,數(shù)控程序編制時間占了整個數(shù)控加工過程的大部分比例。確定工藝路線、工藝準(zhǔn)備、程序編制、仿真試切削是數(shù)控加工的幾大工作內(nèi)容,因此縮短程序編制時間,尤其避免詞法、語法類低級錯誤,具有較大意義。教學(xué)中使用輔助編輯器,能幫助學(xué)生快速進(jìn)入工藝設(shè)計狀態(tài),避免陷入無用的查錯過程,幫助學(xué)生樹立信心,最終提升教學(xué)質(zhì)量。

        參考文獻(xiàn):

        [1]覃海,開放式數(shù)控系統(tǒng)宏程序編程平臺的研究開發(fā)[D].南寧:廣西大學(xué),2005.

        [2]韓向春,數(shù)控系統(tǒng)程序編輯器的設(shè)計與實現(xiàn)[J].制造業(yè)自動化,2004(26).

        [3]鄭阿奇.Visual C++實用教程[M].北京:電子工業(yè)出版社,2017.

        (作者單位:樂山職業(yè)技術(shù)學(xué)院)

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