專利名稱：基于特征的數(shù)控加工程序移植方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機械零件加工方法，尤其是一種機械零件數(shù)控加工程序的生成方法，具體地說是一種能根據(jù)生產(chǎn)狀態(tài)快速將已生產(chǎn)的加工程序移值到新的生產(chǎn)狀態(tài)中，從而節(jié)省大量編程時間，減少加工預(yù)備周期的基于特征的數(shù)控加工程序移植方法。
背景技術(shù)：
目前，隨著數(shù)控加工行業(yè)應(yīng)用的深入以及用戶要求的提升，數(shù)控加工行業(yè)出現(xiàn)越來越多多批次小批量、高附加值的零件，其對加工精度與生產(chǎn)周期的要求越來越高，數(shù)控加工過程的工況趨向于復(fù)雜，對加工過程的控制提出了更高的要求。在實際生產(chǎn)過程中，由于調(diào)度或者各種緊急情況，生產(chǎn)條件如機床、刀具等常常會臨時發(fā)生變化，而目前的數(shù)控程序是面向機床與刀具的，不能適應(yīng)這種變化。當(dāng)機床或刀具發(fā)生變化時，因為其相應(yīng)的切削參數(shù)包括主軸轉(zhuǎn)速、進給速度、切削切寬需要改變，尤其是切深和切寬的改變，需要改變刀軌，所以需要重新編程，而重新編程會嚴重影響零件的交貨周期，同時也影響生產(chǎn)計劃。目前的數(shù)控編程方法是通過工藝決策系統(tǒng)決策出機床、刀具和切削參數(shù)，然后選擇驅(qū)動幾何，進而生成刀軌，直接生成數(shù)控程序，即G&M代碼，沒有中間數(shù)據(jù)。而G&M代碼只包含簡單的運動控制信息，幾何信息丟失，而且是面向特定的機床與數(shù)控系統(tǒng)的，一旦機床發(fā)生改變，數(shù)控程序即不能使用，需要面向新的機床重新編程。對于生產(chǎn)狀態(tài)更改頻繁的多品種小批量零件的生產(chǎn)來說，目前的數(shù)控編程方法已經(jīng)嚴重影響了其生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的數(shù)控加工程序通用性差，一旦生產(chǎn)狀態(tài)(包括機床參數(shù)和刀具參數(shù)等)發(fā)生變化，則必須根據(jù)新的生產(chǎn)狀態(tài)重新從頭開始生成新的數(shù)控加工程序，造成生產(chǎn)準備周期長，影響生產(chǎn)效率提高的問題，發(fā)明一種只要零件特征不發(fā)生變化，只需輸入新的生產(chǎn)狀態(tài)即能快速生產(chǎn)相匹配的數(shù)控加工程序的基于特征的數(shù)控加工程序移植方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種基于特征的數(shù)控加工程序移植方法，其特征是在進行數(shù)控加工程序生成時采取以下措施，以便當(dāng)所述零件的生產(chǎn)狀態(tài)發(fā)生變化時能利用CAM軟件的刀軌生成功能生成刀軌，進而輸出與改變后的生產(chǎn)狀態(tài)相匹配的數(shù)控加工程序；所述的措施包括以下步驟步驟一利用CAD三維模型對零件的特征進行識別；
步驟二 根據(jù)特征識別結(jié)果生成特征加工區(qū)域，提取用來生成刀軌的驅(qū)動幾何；步驟三從工藝數(shù)據(jù)庫中選擇相應(yīng)的工藝規(guī)程進行初步的工藝決策，生成加工順序、力口工操作類型、加工特征的刀軌策略；
步驟四根據(jù)所得的零件特征將驅(qū)動幾何、屬性信息與初步工藝決策結(jié)果存儲在XML文件中，將零件的總體信息也存入XML文件，作為進一步工藝決策的基礎(chǔ)；
步驟五根據(jù)XML文件中的信息，加入實際生產(chǎn)狀態(tài)參數(shù)，進一步?jīng)Q策機床、刀具以及切削參數(shù)；
步驟六根據(jù)進一步?jīng)Q策后的參數(shù)，利用CAM軟件的刀軌生成功能生成刀軌，進而輸出數(shù)控加工程序；
如果實際生產(chǎn)狀態(tài)發(fā)生改變，不需重新從步驟一開始，只需重復(fù)步驟五、六即可得到生產(chǎn)狀態(tài)改變后的數(shù)控加工程序，從而實現(xiàn)數(shù)控加工程序從一個生產(chǎn)狀態(tài)向另一個生產(chǎn)狀態(tài)的快速移植。所述的生產(chǎn)狀態(tài)包括機床參數(shù)和刀具參數(shù)。所述的特征識別的識別結(jié)果包含特征的幾何信息及其幾何屬性，其中幾何信息又包含特征的組成幾何元素，幾何屬性包括特征的相關(guān)尺寸。
所述刀軌策略包括進退刀方式及參數(shù)、走刀方式及參數(shù)、刀軌層間連接方法、驅(qū)動幾何之間的刀軌連接方法和過渡圓角半徑。所述的驅(qū)動幾何的存儲利用幾何元素在CAD/CAM軟件中的唯一標識碼存儲，能與三維CAD模型的幾何元素自動進行唯一對應(yīng)。所述的零件的總體信息包括零件編號、零件類型、零件尺寸、材料和公差要求。所述的XML文件的存儲格式為首先存放零件的總體信息，然后按照加工順序以特征為單元組織驅(qū)動幾何信息、刀軌策略信息。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明改變了傳統(tǒng)數(shù)控程序的生成步驟，基于XML保存了基于特征的驅(qū)動幾何信息、刀軌策略信息與零件總體信息，當(dāng)生產(chǎn)狀態(tài)發(fā)生改變時，可基于XML進行決策機床、刀具和切削參數(shù)，不需要重新編程，提高了數(shù)控加工的生產(chǎn)效率。本發(fā)明因為單獨生成了基于特征的驅(qū)動幾何與刀軌策略，這些信息不依賴與機床與刀具，可以根據(jù)實際生產(chǎn)狀態(tài)智能移植數(shù)控程序，適應(yīng)不同的機床與刀具，不需要重新編程，提高了生產(chǎn)效率。XML文件是可擴展標記語言(Extensible Markup Language, XML)，用于標記電子文件使其具有結(jié)構(gòu)性的標記語言，可以用來標記數(shù)據(jù)、定義數(shù)據(jù)類型，是一種允許用戶對自己的標記語言進行定義的源語言。XML是標準通用標記語言(SGML)的子集，非常適合Web傳輸。XML提供統(tǒng)一的方法來描述和交換獨立于應(yīng)用程序或供應(yīng)商的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。本專利采用了 XML文件作為數(shù)據(jù)存儲文件，可以非常方便地存儲本專利所需要存儲的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。本發(fā)明可提高數(shù)控加工程序的通用性，縮短生產(chǎn)準備周期。


圖I為本發(fā)明的基于特征的支持智能移植的數(shù)控程序生成方法的流程 圖2為一個典型飛機雙面框類結(jié)構(gòu)件，其中包含了較為全面的特征類型如=Cavity表示槽特征；Rib表示筋特征；Hole表示孔特征；Contour表示輪廓特征；
圖3為飛機結(jié)構(gòu)件中的一個槽特征，Side表示側(cè)面，Bottom表示底面，Top表示頂面，Corner表示轉(zhuǎn)角面，BottomCorner表示底角面，DriveEdge為驅(qū)動邊，
1_為槽特征毛胚的長度，1_為槽特征毛胚的寬度，為槽特征毛胚的高度，為槽特征側(cè)壁的厚度，H_為槽特征的深度，Mcmmr為槽特征轉(zhuǎn)角面的轉(zhuǎn)角半徑，Msa為槽特
征底角面的底角半徑；
圖4為XML文件信息文件截圖，WhInf表示總體信息，TInf表示刀軌決策信息，初步?jīng)Q策出操作類型、進退刀刀位點以及進退刀軌跡，GeInf表示槽特征加工信息，DrInf表示的是槽特征的驅(qū)動信息，包含了特征的驅(qū)動面以及面上的驅(qū)動邊；
圖5為假定的原始生產(chǎn)狀態(tài)下的NC代碼部分截 圖6是假定的生產(chǎn)狀態(tài)發(fā)生改變后得到的NC代碼部分截具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。如圖1-6所示。一種基于特征的數(shù)控加工程序移植方法，它包含以下步驟(如圖I)
步驟一基于CAD三維模型進行特征識別；
步驟二 根據(jù)特征識別結(jié)果生成特征加工區(qū)域，提取用來生成刀軌的驅(qū)動幾何；
步驟三進行初步工藝決策，決策出加工順序、加工操作類型、加工特征的刀軌策略；步驟四基于特征將驅(qū)動幾何、屬性信息與初步工藝決策結(jié)果存儲在XML文件中，將零件的總體信息也存入XML文件，作為進一步工藝決策的基礎(chǔ)；
步驟五基于XML文件中的/[目息,考慮生廣的實際狀態(tài),進一步?jīng)Q策機床、刀具以及切削參數(shù)；
步驟六利用CAM軟件的刀軌生成功能生成刀軌，進而輸出數(shù)控程序；
步驟七如果生產(chǎn)狀態(tài)如機床或者刀具發(fā)生改變，不需重新從步驟一開始，只需重復(fù)步驟五即可。其中幾何信息包含特征的組成幾何元素，屬性信息包括特征的相關(guān)尺寸；刀軌策略包括進退刀方式及參數(shù)、走刀方式及參數(shù)、刀軌層間連接方法、驅(qū)動幾何之間的刀軌連接方法、過渡圓角半徑等。驅(qū)動幾何的存儲利用幾何元素在CAD/CAM軟件中的唯一標識碼存儲，可與三維CAD模型的幾何元素自動進行唯一對應(yīng)。零件的總體信息包括零件編號、零件類型、零件尺寸、材料、公差要求等。XML文件的存儲格式為首先存放零件的總體信息，然后按照加工順序以特征為單元組織驅(qū)動幾何信息、刀軌策略信息。下面以一個典型的飛機結(jié)構(gòu)件為例作進一步的說明，但本發(fā)明并不僅限于該零件。如圖2所示的飛機框件中包含著槽特征、筋特征、孔特征和輪廓特征等眾多特征，每個特征都有更細致的分類并且也包含更多的信息。本發(fā)明在圖3具體的提供了一個槽的例子。圖I是本發(fā)明的基于特征的支持智能移植的數(shù)控程序生成方法的流程圖。如圖所示，包含以下步驟
I、將一個基于CAD的三維模型輸入到CAM軟件中，對零件模型進行特征識別。特征識別的方法可以通過基于屬性面邊圖的方法進行自動識別，也可以通過人工點選的交互特征識別方式來提取零件的特征信息。特征識別結(jié)果包含著該零件每個特征的全部信息。如圖所示，槽特征識別后得到的信息有特征信息側(cè)面Side ；頂面Top ;腹板面Bottom ;轉(zhuǎn)角面Corner ;底角面BottomCornerο對于復(fù)雜槽特征還有層,下陷面等驅(qū)動面信息?？傮w信息零件的幾何尺寸、零件材料信息、零件加工精度、腹板面與側(cè)面的加工
余量等信息。2、根據(jù)特征識別結(jié)果將識別到的特征信息進行處理得到可以加工的特征區(qū)域，用戶根據(jù)需求選擇需要加工的特征，進而可以根據(jù)得到的特征信息提取生成刀軌的驅(qū)動幾何。如圖3所示，根據(jù)識別后得到的驅(qū)動面信息，可得到槽的加工區(qū)域。在精加工過程 中，具體的加工方式可以根據(jù)所選驅(qū)動面不同得到不同的刀軌。實際應(yīng)用中銑轉(zhuǎn)角Corner，統(tǒng)內(nèi)型Side,還是統(tǒng)腹板Bottom由用戶信息決定。3、進行初步工藝決策，根據(jù)已得到的驅(qū)動信息決策出特征的加工順序、每個特征的進退刀方式以及刀軌連接方式等信息。4、將總體信息、零件信息模型、特征幾何和特征加工信息存儲到XML文件中。如圖4所示，總體信息、特征加工信息與特征幾何在特征識別結(jié)果列表內(nèi)在特征列表內(nèi)首先提供了選用的加工操作為銑內(nèi)型，螺旋下刀角度3°，理論內(nèi)外型及進退刀平面與槽底面夾角3°，進刀點(-60，40，-41. 5)進刀半徑為8mm，退刀點(-60，45，-70)退刀半徑為8mm等信息。XML文件中在-〈槽特征〉中首先給出了要加工的特征序號0001P，之后的信息中包含著槽特征的加工尺寸信息、驅(qū)動面和驅(qū)動邊信息以及切削參數(shù)信息。在加工尺寸中定義了槽的軸向方向(0，0，1)，槽轉(zhuǎn)角面的轉(zhuǎn)角半徑為6mm，槽底角面的底角半徑為3 mm，槽的深度為28. 5 mm等信息；槽的驅(qū)動面信息包括與槽特征有關(guān)的每一個面信息，每一個轉(zhuǎn)角面、底角面、側(cè)面等都用Tag值標識來區(qū)分，同樣每個面上的驅(qū)動邊信息同樣用幾何元素唯一標識Tag值區(qū)分，Tag值作為驅(qū)動信息的一種屬性信息，可以明確區(qū)分任何一個不同的驅(qū)動元素；槽特征的初步切削參數(shù)也在槽特征列表中定義，如槽特征的最大允許半徑為50mm,最小轉(zhuǎn)角半徑為6mm,槽的最大容錯值以及槽的清根底角半徑為5mm等信息。5、進行加工的仿真。首先將XML的信息輸入到待加工零件中，考慮到實際生產(chǎn)情況進一步工藝決策。進一步的工藝決策要有制造資源信息與工藝知識信息，此類信息由已存在的工藝支撐數(shù)據(jù)庫提供，包含著刀具庫、機床庫、工藝數(shù)據(jù)庫、切削參數(shù)庫、工裝庫等。根據(jù)假定的實際生產(chǎn)狀況，決策出一臺五軸高速數(shù)控銑床，刀具為D20L60R3，決策出的切削參數(shù)為主軸轉(zhuǎn)速S=10000r/min，進給速度F=7500mm/min，刀具切寬AE=3mm,刀具最大切深A(yù)P= 5_。6、基于XML文件的信息，在CAM軟件中將驅(qū)動幾何的唯一標識映射為幾何元素，利用CAM軟件根據(jù)得到的信息利用刀軌生成功能生成刀軌，進而輸出數(shù)控程序。刀軌的部分NC代碼如圖5所示。7、如果生產(chǎn)狀態(tài)發(fā)生改變，假定重新決策出的機床為低速機床，刀具為D16L40R3，切削參數(shù)變?yōu)镾=3500r/min，F(xiàn)=1500mm/min, AE= 2mm, AP= I. 5mm，不需要重新編程及修改XML的文件，只需要重新執(zhí)行實施方式步驟5和6，利用CAM軟件重新生成新的刀軌即可，重新生成的部分NC代碼如圖6。本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種基于特征的數(shù)控加工程序移植方法，其特征是在進行數(shù)控加工程序生成時采取以下措施，以便當(dāng)所述零件的生產(chǎn)狀態(tài)發(fā)生變化時能利用CAM軟件的刀軌生成功能生成刀軌，進而輸出與改變后的生產(chǎn)狀態(tài)相匹配的數(shù)控加工程序；所述的措施包括以下步驟 步驟一利用CAD三維模型對零件的特征進行識別； 步驟二 根據(jù)特征識別結(jié)果生成特征加工區(qū)域，提取用來生成刀軌的驅(qū)動幾何； 步驟三進行初步的工藝決策，生成加工順序、加工操作類型、加工特征的刀軌策略； 步驟四根據(jù)所得的零件特征將驅(qū)動幾何、屬性信息與初步工藝決策結(jié)果存儲在XML文件中，將零件的總體信息也存入XML文件，作為進一步工藝決策的基礎(chǔ)； 步驟五根據(jù)XML文件中的信息，加入實際生產(chǎn)狀態(tài)參數(shù)，進一步?jīng)Q策機床、刀具以及切削參數(shù)； 步驟六根據(jù)進一步?jīng)Q策后的參數(shù)，利用CAM軟件的刀軌生成功能生成刀軌，進而輸出數(shù)控加工程序； 如果實際生產(chǎn)狀態(tài)發(fā)生改變，不需重新從步驟一開始，只需重復(fù)步驟五、六即可得到生產(chǎn)狀態(tài)改變后的數(shù)控加工程序，從而實現(xiàn)數(shù)控加工程序從一個生產(chǎn)狀態(tài)向另一個生產(chǎn)狀態(tài)的快速移植。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于特征的數(shù)控加工程序移植方法，其特征是所述的生產(chǎn)狀態(tài)包括機床參數(shù)和刀具參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于特征的數(shù)控加工程序移植方法，其特征是所述的特征識別的識別結(jié)果包含特征的幾何信息及其幾何屬性，其中幾何信息又包含特征的組成幾何元素，幾何屬性包括特征的相關(guān)尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于特征的數(shù)控加工程序移植方法，其特征是所述刀軌策略包括進退刀方式及參數(shù)、走刀方式及參數(shù)、刀軌層間連接方法、驅(qū)動幾何之間的刀軌連接方法和過渡圓角半徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于特征的數(shù)控加工程序移植方法，其特征是所述的驅(qū)動幾何的存儲利用幾何元素在CAD/CAM軟件中的唯一標識碼存儲，能與三維CAD模型的幾何元素自動進行唯一對應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于特征的數(shù)控加工程序移植方法，其特征是所述的零件的總體信息包括零件編號、零件類型、零件尺寸、材料和公差要求。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于特征的數(shù)控加工程序移植方法，其特征是所述的XML文件的存儲格式為首先存放零件的總體信息，然后按照加工順序以特征為單元組織驅(qū)動幾何信息、刀軌策略信息。
全文摘要
一種基于特征的數(shù)控加工程序移植方法，它首先基于CAD三維模型進行特征識別，根據(jù)特征識別結(jié)果提取生成刀軌的驅(qū)動幾何，然后進行初步工藝決策，決策出加工順序、加工特征的加工操作類型、刀軌策略等，然后零件的總體信息、特征信息及決策信息存儲在XML文件中，作為進一步工藝決策的基礎(chǔ)?；赬ML文件中的信息，考慮生產(chǎn)的實際狀態(tài)，決策機床、刀具以及切削參數(shù)，利用CAM軟件的刀軌生成功能生成刀軌，進而輸出數(shù)控程序。本發(fā)明因為單獨生成了基于特征的驅(qū)動幾何與刀軌策略，這些信息不依賴與機床與刀具，可以根據(jù)實際生產(chǎn)狀態(tài)智能移植數(shù)控程序，適應(yīng)不同的機床與刀具，不需要重新編程，提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號G05B19/4097GK102799144SQ201210297080
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月21日
發(fā)明者李迎光, 劉長青, 郝小忠, 楚王偉, 李海, 周鑫 申請人:南京航空航天大學(xué)