外文翻譯--三軸數(shù)控機(jī)床部分程序的自動(dòng)檢查（譯文）

1、<p><b>　　中文3830字</b></p><p>　　Journal of Materials Processing Technology 109 (2001) 290-293</p><p>　　材料加工技術(shù)雜志109（2001）290—293</p><p>　　三軸數(shù)控機(jī)床部分程序的自動(dòng)檢查</p>&l

2、t;p>　　羅伯托利卡里亞，埃內(nèi)斯托羅富豪，馬里奧皮亞琴蒂尼</p><p>　　巴勒莫大學(xué)，宮殿斯特里濱海廣場(chǎng)，61-90133巴勒莫，意大利迪卡塔尼亞大學(xué)，卡塔尼亞，意大利</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　模擬和確認(rèn)數(shù)控的數(shù)控加工代碼對(duì)數(shù)控加工是一個(gè)非常重要的任務(wù)。對(duì)于一個(gè)CN銑床方案的一部分這項(xiàng)工作的目

3、的是限制需要正確編寫(xiě)測(cè)試計(jì)劃切割實(shí)驗(yàn)的的數(shù)目以達(dá)到在節(jié)省時(shí)間，人力資源和資金的部分意圖，。這是在AutoCAD環(huán)境下通過(guò)固體之間的布爾運(yùn)算獲得，由該工具所涵蓋的部分期間決定的行動(dòng)方案的數(shù)量。由愛(ài)思唯爾 科學(xué)B. V.于2001年發(fā)表。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床; AutoCAD；部分程序</p><p><b>　　1介紹</b></p>&

4、lt;p>　　最近，我們參加到電腦不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展，現(xiàn)在更便宜，更友善，因此，現(xiàn)代工業(yè)更分散。計(jì)算機(jī)已經(jīng)使用了好幾年在工業(yè)部門不同的階段：在設(shè)計(jì)階段采用CAD系統(tǒng);在這個(gè)過(guò)程中的規(guī)劃階段篤行的CAPP系統(tǒng);生產(chǎn)階段使用CAM系統(tǒng)。</p><p>　　自從幾年前，這三個(gè)階段進(jìn)行分離，每一個(gè)階段，應(yīng)該有一個(gè)具體問(wèn)題和對(duì)問(wèn)題的解答。有時(shí)，會(huì)發(fā)生生產(chǎn)階段是其他階段實(shí)行的一些必要條件的情況（作為一個(gè)例子，因?yàn)橛幸粔K是

5、機(jī)器無(wú)法或難以生產(chǎn)設(shè)計(jì)師確立了公差，或有必要在生產(chǎn)階段作出一些改變），，但三個(gè)階段是嚴(yán)格分開(kāi)的。</p><p>　　此外，有人認(rèn)為這是不可能對(duì)不同的方案，不同的程序員以不同的邏輯去編寫(xiě)，去互相交流。最近，不同的方案試圖溝通，以解決一些問(wèn)題，但這是非常難以實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　存在一定數(shù)量的方案是可行的，但它們不是“萬(wàn)能”方案：他們是非常專業(yè)的，可用于具體領(lǐng)域的唯一的強(qiáng)大計(jì)算機(jī)程序

6、。由于事實(shí)，有必要開(kāi)發(fā)一個(gè)通用軟件易于被簡(jiǎn)單的，常見(jiàn)的和非常便宜的電腦所使用。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床是很常用的，他們能幫助工業(yè)實(shí)現(xiàn)增加生產(chǎn)效率和以最低的成本保證質(zhì)量。由于事實(shí)上，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)的速度更快，更精確他們的工作的表面非常準(zhǔn)確，但更昂貴而且它比傳統(tǒng)的更加難以操作。</p><p>　　此外，有必要編制一個(gè)專業(yè)的程序以獲取需要準(zhǔn)確移動(dòng)工具的數(shù)據(jù)。該方案（稱為“方案的一部分”）

7、被使用特定的編程語(yǔ)言寫(xiě)入，可以由每個(gè)數(shù)控機(jī)床讀?。ㄓ蓄愃茩C(jī)器：車床，端銑機(jī)等）。</p><p>　　我們見(jiàn)到的第一個(gè)問(wèn)題是使用數(shù)控機(jī)床，當(dāng)程序員在寫(xiě)作部分程序的時(shí)候犯錯(cuò)誤，作品將無(wú)法實(shí)現(xiàn)我們預(yù)期，但它有一個(gè)不同形狀或不同的特點(diǎn)。但可能更危險(xiǎn)的（也是很昂貴的），如果編程給工具提供了錯(cuò)誤的命令，可以造成工具和機(jī)器的固定部分的碰撞），由于數(shù)控機(jī)床的速度比傳統(tǒng)機(jī)床高。 </p><p>　

8、　我們使用數(shù)控機(jī)床有其他問(wèn)題，例如如何選擇合適的深度和進(jìn)給速度，或如何選擇工件的形狀，以減少材料浪費(fèi)。作為一項(xiàng)規(guī)則，為了解決一些問(wèn)題切削試驗(yàn)是十分實(shí)現(xiàn)，但他們被實(shí)施都是非常昂貴，因?yàn)樗鼈兪侨祟惖馁Y源，時(shí)間，材料和金錢的浪費(fèi)。 </p><p>　　此外，并非所有的問(wèn)題很容易解決只有通過(guò)進(jìn)行一個(gè)測(cè)試，測(cè)試要再次提出一遍又一遍。它應(yīng)該是真正有用，使用計(jì)算機(jī)“虛擬”切削試驗(yàn)代替數(shù)控機(jī)器實(shí)驗(yàn)并且應(yīng)該是可能的在空間顯

9、示機(jī)床在加工過(guò)程中交叉的工作區(qū)域。 </p><p>　　機(jī)械件的電子顯示系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用建議我們使用它們，以實(shí)現(xiàn)對(duì)三軸端面銑機(jī)的切削試驗(yàn)的虛擬仿真。</p><p>　　我們的任務(wù)是創(chuàng)造一個(gè)軟件，該軟件可以直接讀取并解釋方案的一部分，并顯示它使用AutoCAD的實(shí)體造型。我們的軟件使我們能夠使測(cè)試件或者與該項(xiàng)目或與工件一塊在屏幕上比較，它顯示了刀具路徑，使危險(xiǎn)的碰撞可以進(jìn)行監(jiān)

10、測(cè)。 </p><p><b>　　2在切割過(guò)程</b></p><p>　　切削過(guò)程是一個(gè)與工具和工件的干涉的結(jié)果，它可以由一個(gè)基元之間的布爾操作數(shù)模擬。</p><p>　　該工具，端銑刀工具，可以由一個(gè)立體AutoCAD革命為代表。該工具的“波及體積”可以通過(guò)表面的代表，而邊和頂點(diǎn)本卷是由該工具創(chuàng)建的議案。每個(gè)原始創(chuàng)建自己的“波及體積”，

11、根據(jù)運(yùn)動(dòng)方向。例如，一個(gè)圓柱形工具可以在下面的一行移動(dòng)，可平行或垂直于刀具軸。在第一種情況，“波及體積”是一個(gè)更高的汽缸，在第二種情況下，“波及體積的”是一個(gè)框和兩個(gè)半圓筒的組合。 一圓線切割過(guò)程可以表示為在一個(gè)封閉的折線（該工具的橫截面議案）圍繞旋轉(zhuǎn)軸（圖1）。這些立體可以從工件的立體描繪上被減去，為了模擬端銑切削過(guò)程。</p><p><b>　　3 AutoCAD</b><

12、;/p><p>　　Autodesk的AutoCAD最流行的和非常強(qiáng)大的CAD軟件對(duì)于個(gè)人電腦，自從它是在1982年推出。一直以來(lái)提供AutoLISP和ADS編程接口，以開(kāi)發(fā)定制的應(yīng)用程序。由于版本R11，ADS是更有效，更容易相比LISP的使用，并且它已被視為替代接口。廣告使用的編程語(yǔ)言的ANSI - C，因?yàn)樗恢笔亲顝V為接受的對(duì)于雜項(xiàng)應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)。 它也可以使用所有便攜式的ANSI - C庫(kù)。 </p&

13、gt;<p>　　圖.1.刀具的掃描量</p><p>　　1996年我們開(kāi)發(fā)利用AutoCAD R12的我們的軟件。當(dāng)時(shí)使用的AME公司的AutoCAD的實(shí)體建模，但它已經(jīng)開(kāi)始使用以來(lái)預(yù)報(bào)版本R13類標(biāo)準(zhǔn)。隨著新發(fā)布的R14的，我們決定提升我們的軟件，因?yàn)锳CISs軟件更快的計(jì)算效率，更精確地描述立體。此外，它減少了圖紙文件的大小。因此，ACIS是能夠處理非常復(fù)雜的模型比AME公司可以更好。<

14、;/p><p><b>　　4所開(kāi)發(fā)的軟件</b></p><p>　　我們的軟件是用C語(yǔ)言編寫(xiě)將在AutoCAD的ADS環(huán)境中執(zhí)行一些特殊指令到AutoCAD命令的執(zhí)行[6,7]。</p><p>　　該軟件分為兩個(gè)基本部分組成：</p><p>　　第一部分創(chuàng)建一個(gè)組成部分之間的計(jì)劃和在AutoCAD環(huán)境的接口。<

15、/p><p>　　第二部分，使這部分程序數(shù)據(jù)隨時(shí)可以閱讀和解釋。 </p><p>　　該項(xiàng)目的一部分，包含有關(guān)該工具的路徑（Gxx指令），幾何特征像點(diǎn)（坐標(biāo)或聯(lián)合一些指示半徑），技術(shù)特性（進(jìn)給速度，主軸轉(zhuǎn)速等）：該軟件的幾何解釋說(shuō)明。 </p><p>　　該軟件運(yùn)行在AutoCAD與經(jīng)營(yíng)者可以借鑒的工件或負(fù)載為一個(gè)外部文件中，選擇工具形狀（有四種類型的工具：圓

16、柱，圓柱球頭，一半球體，球體），其尺寸：軟件計(jì)算并提請(qǐng)代表性的工具，是一個(gè)AutoCAD折線（圖2）?，F(xiàn)在，該公司已加載的部分程序和仿真可以開(kāi)始。 </p><p><b>　　圖.2.刀具選擇</b></p><p>　　該程序，首先，分析了幾何特征和舉辦日期順序（例如：在X坐標(biāo)的一種通用的議案的出發(fā)點(diǎn)是所謂的“oldX”的X坐標(biāo)終點(diǎn)他們被稱為“valX”。 &l

17、t;/p><p>　　在此之后的第一步，該軟件的說(shuō)明解釋的議案（G00，地下G01，地下G02及G03室）所獲得的部分方案，并提請(qǐng)他們通過(guò)AutoCAD的命令“擠壓”和“旋轉(zhuǎn)”。 “擠壓”的AutoCAD命令可以添加三維到二維封閉折線，而“旋轉(zhuǎn)”AutoCAD命令實(shí)現(xiàn)了一個(gè)旋轉(zhuǎn)立體的二維封閉折線。 </p><p>　　TheG00指令代表的工具時(shí)，不觸及工件的運(yùn)動(dòng)：我們工作中它是代表一

18、個(gè)棱柱AutoCAD的立體。立體的截面是作為工具一樣，它是由``擠出''獲得命令。這項(xiàng)議案是有用的模擬，以驗(yàn)證與夾具碰撞的可能性。</p><p>　　該地下G01指令代表了該工具的議案當(dāng)它接觸工件：在我們的工作是由棱鏡AutoCAD的立體代表。立體的截面仍然是相同的工具，它是由“擠出”獲得命令。擠壓的AutoCAD命令使用一個(gè)部分;它的啟動(dòng)點(diǎn)（“oldX”“oldY”，“oldZ”）為坐標(biāo)和結(jié)

19、束點(diǎn)（“valX”，“valY”，“valZ”）為坐標(biāo)。 </p><p>　　圖.3.刀具的編程原點(diǎn)</p><p>　　請(qǐng)注意，為了執(zhí)行“擠壓”命令，它必須有Z型與該部分和折線在X ± Y平面躺在軸對(duì)齊。為此，我們已經(jīng)創(chuàng)建了同樣的指示，改變的AutoCAD坐標(biāo)系（UCS：用戶坐標(biāo)系統(tǒng)）的原因。</p><p>　　該地下G02及G03室為代表的旋轉(zhuǎn)

20、立體。這些立體創(chuàng)建由刀具的截面圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)得到。這軸開(kāi)始從圓角中心和垂直的X ± Y平面。 </p><p>　　由于部分計(jì)劃不包括AutoCAD的需要，以便作出這樣的立體的信息，這是我們需要實(shí)現(xiàn)一些計(jì)算子程序，以便從他們那里獲得的部分程序數(shù)據(jù)的重要資料?，F(xiàn)在，運(yùn)營(yíng)商就可以開(kāi)始模擬。他選擇的工件（或他繪制它），他選擇的形狀和尺寸的工具，該軟件會(huì)自動(dòng)繪制折線并提出了所謂的“休息點(diǎn)”，使它遠(yuǎn)離工

21、件。該工具有一個(gè)“編程點(diǎn)”：它是點(diǎn)后面的部分方案軌跡（圖3）。 </p><p>　　當(dāng)我們的軟件處理一個(gè)G00或G01指令，它有兩個(gè)選擇： </p><p>　　1.開(kāi)始Z點(diǎn)坐標(biāo)與最終Z點(diǎn)坐標(biāo)不同的：我們有一個(gè)垂直運(yùn)動(dòng)和軟件繪制與刀具半徑相同的圓柱體并且H=Z2-Z1</p><p>　　2.開(kāi)始Z點(diǎn)坐標(biāo)與終點(diǎn)的Z -坐相同的：在X ±

22、Y平面移動(dòng)的工具和軟件復(fù)制工具截面線部分并走向了它動(dòng)作的起點(diǎn)。該軟件改變了UCS（Z軸是從起點(diǎn)至終點(diǎn)段對(duì)齊）和旋轉(zhuǎn)的折線，因?yàn)樗仨毷谴怪睂?duì)于Z軸?，F(xiàn)在，折線可擠壓和軟件繪制了工具動(dòng)作的立體旋轉(zhuǎn)（圖4）。 </p><p>　　圖.4 .G01指令的仿真</p><p>　　圖.5. G02指令仿真</p><p>　　當(dāng)我們的軟件編輯G02 或G03的指令，

23、工具在X ± Y平面移動(dòng)和軟件復(fù)制工具截面線部分并走向工具動(dòng)作的終點(diǎn)（G02）或啟動(dòng)點(diǎn)（G03）的。這一過(guò)程的結(jié)果是旋轉(zhuǎn)軸，折線的旋轉(zhuǎn)和工具動(dòng)作的立體描繪（圖5）。</p><p>　　在模擬結(jié)束時(shí)，操作者可以看到完整的刀具的路徑在他的個(gè)人電腦的顯視器上。但他現(xiàn)在有一個(gè)CAD文件：此工具的路徑是一個(gè)AutoCAD立體，它是可衡量的，它的視角是可以改變的，它的體積可以計(jì)算。他也可以使用另一個(gè)AutoCAD

24、的命令：命令的“減去”使他獲得了工件的最終形狀，他可以測(cè)量它，他可以改變的視角或獲取體積幾何信息量，重心等。 </p><p>　　我們使用一些方案的一部分測(cè)試我們的軟件，其結(jié)果都非常討人好的：這使這些模擬是非常方便，快捷，廉價(jià)的。在圖6是報(bào)告是一個(gè)從我們的軟件獲得的示例圖像。 </p><p>　　該示例代表了（300毫米×300毫米×50毫米）模

25、具鋼基座一中心孔（直徑175毫米的工件）。該圖像顯示了夾具和用球頭刀具加工的一部分（直徑40毫米的加工部分）。使用奔騰133 MHz處理器和32 MB RAM的內(nèi)存配備的個(gè)人電腦進(jìn)行此片近似模擬用時(shí)不到1分鐘。所以可以通過(guò)在幾分鐘里改變幾何參數(shù)重復(fù)切削模擬，以優(yōu)化編程階段的切削模擬。</p><p>　　圖.6.圖像模擬的渲染</p><p><b>　　5結(jié)論</b>

26、;</p><p>　　該部分程序檢查在時(shí)間的計(jì)算和人力資源方面是非常昂貴的，如果它采用手動(dòng)的話。多虧在后期處理階段修正編程錯(cuò)誤的能力，許多切割測(cè)試可以被取消并且機(jī)器功能被更好的使用。所開(kāi)發(fā)的軟件是對(duì)于方便快捷地驗(yàn)證部分程序德一個(gè)有效的支持。 </p><p>　　事實(shí)上，可以通過(guò)一個(gè)強(qiáng)大的共同的可以管理一個(gè)立體

27、建模的CAD軟件來(lái)集成。多虧了這一點(diǎn)，設(shè)計(jì)師±程序員能夠立即看到一塊形狀或切割過(guò)程中的錯(cuò)誤。此外，由于模擬結(jié)果繪制圖象可以形象的代表加工部分，該軟件提供了在個(gè)人電腦上進(jìn)行數(shù)控仿真和驗(yàn)證的更好辦法。</p><p>　　模擬數(shù)字是，可以讓所有的幾何信息不可能被任何其他仿真程序所加工的立體模型（如體積，重心等）。此外，立體模型也可以從不同的角度顯示從而提供一個(gè)工件真實(shí)的表示。該模型也可以為進(jìn)一步的應(yīng)用而操縱