擴(kuò)展宏程序在數(shù)控刀具磨床上的應(yīng)用

■北京德銘納精密機(jī)械有限公司?。?02209）　舒智勇

擴(kuò)展宏程序在數(shù)控刀具磨床上的應(yīng)用

■北京德銘納精密機(jī)械有限公司（102209）舒智勇

摘要：復(fù)雜而重復(fù)的幾何運(yùn)算并不是一般的宏程序所能應(yīng)對(duì)的。本文介紹自行開發(fā)的一種擴(kuò)展數(shù)控宏程序，來解決編寫刀具磨削程序中所遇到的幾何運(yùn)算問題。

1. 應(yīng)用背景

一般的CAD/CAM軟件，討論的是用切削刀具加工毛坯（見圖1），而數(shù)控刀具磨床的應(yīng)用軟件是比較特殊的，它探討的是用不同形狀的砂輪如何去磨削不同形狀的刀具的不同部分（見圖2）。國(guó)外的成熟刀具磨削應(yīng)用軟件的價(jià)格昂貴，很多國(guó)內(nèi)的機(jī)床生產(chǎn)廠家決定不購買應(yīng)用軟件，而是用宏程序來編寫一些標(biāo)準(zhǔn)刀具的磨削程序，但復(fù)雜而重復(fù)的幾何運(yùn)算并不是一般的宏程序所能應(yīng)對(duì)的。本文介紹了自行開發(fā)的一種擴(kuò)展數(shù)控宏程序，來解決編寫刀具磨削程序中所遇到的幾何運(yùn)算問題。

圖1　刀具加工毛坯

圖2　砂輪磨削刀具

2. 實(shí)現(xiàn)方法

宏程序是一種數(shù)控（CNC）指令和計(jì)算機(jī)高級(jí)語言特點(diǎn)的編程語言的混合體。在刀具磨削的編程當(dāng)中，根據(jù)刀具磨削工藝，用數(shù)控指令對(duì)機(jī)床各運(yùn)動(dòng)軸（X、Y、Z、B和A等5個(gè)軸）進(jìn)行空間位置調(diào)整（快速進(jìn)給），規(guī)劃相對(duì)運(yùn)動(dòng)（磨削進(jìn)給）；但各運(yùn)動(dòng)軸的調(diào)整和運(yùn)動(dòng)規(guī)劃所需的數(shù)值則是通過計(jì)算機(jī)高級(jí)語言

來運(yùn)算的，其實(shí)就是基于兩個(gè)幾何體（刀具棒料數(shù)學(xué)模型和砂輪數(shù)學(xué)模型）的相對(duì)位置關(guān)系的計(jì)算，一般的宏程序難以勝任。本公司開發(fā)的刀具磨削專用系統(tǒng)（FLEX 2.0）通過擴(kuò)展的宏程序技術(shù)，將運(yùn)算部分封裝在動(dòng)態(tài)鏈接庫中作為幾何運(yùn)算模塊，由外部接口函數(shù)調(diào)用來實(shí)現(xiàn)幾何計(jì)算（見圖3）。

幾何運(yùn)算的封裝充分運(yùn)用面向?qū)ο蟮木幊趟枷?，宏程序的編寫人員只要將機(jī)床結(jié)構(gòu)參數(shù)、砂輪組參數(shù)及刀具毛坯參數(shù)輸入到動(dòng)態(tài)鏈接庫中，并用接口函數(shù)描述刀具與砂輪的位置關(guān)系，就可以返回各運(yùn)動(dòng)軸所需的調(diào)整量。這樣，宏程序只作兩件事：①描述刀具與砂輪的位置關(guān)系，以便得到各運(yùn)動(dòng)軸的位置調(diào)整量。②根據(jù)磨削工藝要求，編寫機(jī)器運(yùn)動(dòng)指令。

這樣編程人員只要懂工藝就行，具體講：只需對(duì)刀具和磨削工藝了解，即使對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)和尺寸、砂輪結(jié)構(gòu)和尺寸及刀具尺寸一無所知，并不影響客戶編寫刀具磨制的程序，這非常符合機(jī)床用戶的實(shí)際情況。用戶宏程序通過調(diào)用接口函數(shù)，可以將復(fù)雜的幾何運(yùn)行交給幾何運(yùn)算模塊，最終由專用的編譯系統(tǒng)編譯成普通的加工G代碼（見圖4）。

圖3　幾何運(yùn)算功能的分離

圖4　擴(kuò)展宏程序的編譯

3. 擴(kuò)展宏程序的優(yōu)點(diǎn)

（1）用戶無需計(jì)算機(jī)高級(jí)語言的編程基礎(chǔ)，只要經(jīng)過簡(jiǎn)單的培訓(xùn)，即可完成宏程序編寫。

（2）雖然宏程序有計(jì)算功能，用戶不用編寫繁瑣的幾何計(jì)算指令，只需用接口函數(shù)定義砂輪和刀具之間的位置關(guān)系，即可得到機(jī)床各運(yùn)動(dòng)軸調(diào)整量。

（3）用戶編寫的宏程序和“硬件”無關(guān)，即與機(jī)床結(jié)構(gòu)、砂輪結(jié)構(gòu)和刀具（棒料）參數(shù)無關(guān)，可以“移植”到不同的機(jī)床上。

（4）機(jī)床用戶無需機(jī)床制造商（或軟件供應(yīng)商）的支持，可輕松地編寫非標(biāo)準(zhǔn)刀具的磨削程序，對(duì)市場(chǎng)需求進(jìn)行快速反應(yīng)。

（5）機(jī)床制造商（或軟件供應(yīng)商）無需用高級(jí)語言開發(fā)應(yīng)用軟件（主要是用戶界面或數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)），只要簡(jiǎn)單地編寫“擴(kuò)展宏程序”即可先行磨制出樣刀，用戶認(rèn)可樣刀的同時(shí)也積累了豐富的磨削工藝經(jīng)驗(yàn)，之后再開發(fā)應(yīng)用軟件。

收稿日期：（20150104）