迈进数控加工的新时代和数控机床编程及加工

合肥工业大学桂贵生迈进数控加工的新时代

——基于STEP-NC数控加工技术的出现和发展内容提要一、传统数控加工技术二、STEP-NC的出现及其特点三、STEP-NC数控加工模式四、国内外研究现状、展望1.数控系统的发展1952~1958年，电子管数控系统

1959~1964年，晶体管数控系统

1965~1969年，中、小规模集成电路数控系统

1970~1973年，小型计算机数控系统

1974年至今，微处理器数控系统

20世纪90年代开始后，多微处理器数控系统

硬件型数控系统软件型

数控系统一、传统数控加工技术%N05G54N10G00Z10.000N15G91G0Z200N20T5D1N30G90M5N40G00Z5.000N45M08N50S300N55M03N70G00Z5.000...由后置处理生成针对具体机床、面向坐标轴运动的零件程序仅包含基本的运动和转换指令生产商对原有标准进行扩展对样条处理没有标准的数据格式已使用了50多年的标准!CAD/CAM2.基于ISO6983的数控程序数控编程3.数控编程技术的发展手工编程自动编程APT语言编程CAD/CAM一体化编程联机编程二、STEP-NC的出现及其特点产品全生命周期

STandardfortheExchangeofProductModelData1.STEP文件的数据格式ISO-10303-21;HEADER;/*ExchangefilegeneratedusingST-DEVELOPER1.6*/FILEDESCRIPTION(/*description*/(''),/*implementationlevel*/'2;1');FILENAME(/*name*/’example',/*timestamp*/'2023-03-31T20:16:37+09:00',/*author*/(''),/*organization*/(''),/*preprocessorversion*/'ST-DEVELOPER1.6',/*originatingsystem*/'',/*authorisation*/'');FILESCHEMA(('PICTURE'));ENDSEC;DATA;#10=POINT(1.,0.);#11=POINT(2.5,4.);#12=POINT(5.,0.);#13=LINE(#10,#11);#14=CIRCLE(1.5,#15);#15=POINT(0.,0.);#16=TEXT('ALittlePicture',#12);#17=CIRCLE(1.5,#11);ENDSEC;END-ISO-10303-21;头部段数据段2.STEP在CAD/CAM领域的应用STEP在CAD领域的应用

STEP在CAM领域的应用

AP224:MechanicalProductDefinitionforProcessPlanningUsingMachiningFeaturesManufacturingFeaturesPocketHoleThreadOuterRoundBossGearsFeaturedefinitionitemsPathProfileTaperHolebottomSlotendPartadministrationdataApprovalPersonandOrganizationOrdersShaperepresentationBrepmodelExplicitbaseshapeImplicitbaseshapeTolerancesGeometrictolerancesDimensiontolerancesMaterialconditionmodifierTolerancerangeManufacturingPartPropertiesMaterialpropertySurfacefinishProcesspropertyHardnessPartmodelPartSinglepiecepartManufacturingassemblyMatingconditionPartfasteners3.STEP在CNC领域的尝试——STEP-NCSTEP-NC数据模型

三、STEP-NC数控加工模式

STEP-NC:

STEP-CompliantDataInterfaceforNumericControls程序头总的信息工程工艺规划和执行部分工艺信息描述几何信息描述执行一系列加工任务工艺数据的描述：工步、刀具、工艺信息等几何信息的描述图形交互式用户访问系统数据部分1.STEP-NC数控程序…2.STEP-NC数控程序的生成STEP-NC柔性工艺规划

#10=WORKPLAN(…,(#1,11),…);#11=NONSEQUENTIAL(#12,#3,#4);#12=SELECTIVE(#13,#14);#13=WORKPLAN(…,(#8,#2,#7),…);#14=WORKPLAN(…,(#2,#15),…);#15=NONSEQUENTIAL(#5,#6,#7);3.面向STEP-NC的数控系统STEP-NC数控系统的三种类型：面向STEP-NC数控系统框架

STEP-NC数控程序工作流程

刀具路径生成刀具路径显示模块

AP203data加工出的零件STEP-NC加工实例

四、国内外研究现状、展望研究现状

研究现状

CNCControllerSTEP-NCfileSTEP-NCInterpreter

CommunicationModuleMachiningDataToolPathToolpathGeneratorCommunicationModuleStatusCommandStatusErrorListTCP/IPMotionControlSignalScenarioIScenarioII展望

开放式网络化智能化谢谢大家！数控机床编程及加工机械工程实验教学中心实验目的通过数控机床的加工程序编制，掌握编程的方法及技巧；将在计算机上用OpenSoftCNC软件模拟显示加工过程校验程序，然后在数控机床上对工件进行加工；结合机械加工工艺，实现最优化编程，提高加工质量和生产效率。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理数控编程的目的；数控编程的内容；编程步骤。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理所谓编程，就是把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程。这样编制的程序还必须按规定把程序单制备成控制介质如程序纸带、磁带等，变成数控系统能读懂的信息，再送入数控机床，数控机床的CNC装置对程序经过处理之后，向机床各坐标的伺服系统发出指令信息，驱动机床完成相应的运动。机械工程实验教学中心数控编程的目的数控编程的基本原理①分析零件图纸，确定加工工艺过程；②计算走刀轨迹，得出刀位数据；③编写零件加工程序；④制作控制介质；⑤校对程序及首件试加工。机械工程实验教学中心数控编程的内容数控编程的基本原理机械工程实验教学中心数控编程的步骤零件图纸分析零件图纸制定工艺规程数学处理编写程序文件制作控制介质程序校验及试切数控机床OpenSoftCNC软件介绍OpenSoftCNC软件包括数控车床模拟仿真和数控铣床模拟仿真系统，由软件+标准硬件系统构成，不要求专用硬件或运动控制卡，所有数控功能和逻辑控制功能均由软件完成，操作界面由系统操作和机床控制两大部分组成。机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍机械工程实验教学中心为例，软件提供下列指令：以数控车床模拟仿真系统（OpenSoftCNC01T）组别指令功能编程格式模态

1G00快速线性移动G00X(U)_Z(W)_√G01直线插补G01X(U)_Z(W)_√G02顺时针圆弧插补G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆时针圆弧插补G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺纹插补G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺纹插补G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X轴返回程序零点G27

G28Z轴返回程序零点G28

G92定义绝对坐标系G92X_Z_√2G04延时G04E_

3M00暂停M00

M02程序结束M02

4M03主轴正转M03√M04主轴反转M04√M05主轴停M05√5M08开冷却液M08√M09关冷却液M09√

6M97程序跳转M97P_

M98子程序调用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20自定义开关1有效M20√M21自定义开关1无效M21√8M22自定义开关2有效M22√M23自定义开关2无效M23√9S主轴转速控制S00～S07；S0000～S9999√10T指定刀具T00～T05√11F指定速度F12～F4000√OpenSoftCNC软件介绍在程序管理界面下，可进行有关数控加工程序文件的各种操作，如读入程序、编辑修改及查错编译等。每一个工件程序由若干个程序段组成；每一个程序段完成一个加工步骤；每一个程序指令有程序段号和若干个指令代码组成，指令代码在程序段中的位置可以是任意的，同组指令在同一程序段中不能重复使用；最后一个程序段由指令代码M02作为程序结束标志。机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍

在运行加工程序之前，必须通过参数设置对机床和刀具进行调整，使其与加工要求相符，这样才能正确地进行加工或模拟加工。OpenSoftCNC软件系统的参数主要有以下内容：①基本设置设置可修改的基本参数。②刀具设置设置刀具编号、类型和刀具补偿等参数。③轴参设置设置和查看坐标轴参数。④工件坐标设置设置G54—G59等工件坐标系的原点坐标。⑤PLC设置用于查看PLC缓