集成化数控系统的特点及关键技术

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1、集成化数控系统的特点及关键技术

2、第1内容加载中....lunericalControl，INC)将CIMS中的功能实现(如CADPCAMPCAPPPNCP等)抽象为一系列独立的功能模块，再将这些功能模块集成在一起便可组成一个具体的数控系统。以水射流机床所使用的INC系统的整体工作流程为例(见图1)，其整个系统是建立在工程数据库的基础上，数据库包括花样库、切削用量库、夹具库、喷嘴库、工艺库、NC代码库等，它们通过Intra／Inter集成在一起，构成了工程数据库。INC系统可分为6个子部件模块辅助设计(CAD)、辅助工艺(CAPP)、优化决策、数控加工(C

3、)、系统监控和总体规划。图1水射流INC系统工作流程图2.2INC与ONC、DNC的区别开放式数控(OpenNumericalControl，ONC)，与传统的C系统相比较，ONC的核心在于其开放性，它必须提供不同应用程序运行于系统平台之上的能力；提供面向功能的动态重组工具；提供统一、标准化的应用程序用户界面。世界各国相继启动了有许多关于开放式数控的研究计划，其中影响较大的有美国OMAC(OpenModularArchitectureController)计划，欧共体的OSACA(OpenSystemArchitectureforControlation

4、)和日本的OSEC(OpenSystemEnvironmentforController)计划等[3]。直接数控(DirectNumericalCon-trol，DNC)和分布式数控(DistributedNumericalControl，DNC)系统的主要目标是更加有效地控制一组数控机床或是整个工厂的生产，它实际上是一种分布式制造。与ONC、DNC不同，INC是以数控为核心，它的各个模块都是面向数控，它的一切工作都是为数控加工服务。例如，一般的CAM系统注重特征识别、零件几何造型的建立以及零件加工轨迹的定义等，而INC的CAM模块中注重的是对零件加工过

5、程的仿真和生成数控加工代码，其目的是便于检验零件的手工编程或自动编程的数控加工程序是否正确。与分布式制造(DistributedManufacturing)相比较，INC更接近于一种协同制造(CollaborativeManufacturing)。2.3INC的关键技术INC有三点关键技术面向数控的CAD技术；面向数控的CAPP技术和基于CAD／CAPP信息集成的C技术。面向数控的CAD技术包括图像预处理、智能识别、图像矢量化和CAD／CAPP集成技术等。面向数控的CAPP技术则包括路径优化、步骤优化、CAPP／CAM集成、工艺数据库的建立和管理技术等。

6、基于CAD／CAPP信息集成的C技术，主要是与CAD／CAPP集成系统的接口和交互的技术(基于STEP标准扩展的接口和交互技术)、嵌入式设备研制技术和实时技术等。本文将对基于CAD／CAPP信息集成的接口和交互的技术进行讨论与研究。3、C与CAD／CAPP的接口和交互技术目前在工业化应用中的NC所采用的编程方式还是基于ISO6983(GPM代码)标准，随着计算机辅助系统CAX技术、系统集成技术等的飞速发展和广泛应用，该标准已越来越不能满足现代NC系统的要求，成为制约数控技术乃至自动化制造发展过程中的瓶颈问题。1997年欧共体提出了OPTIMAL计划，将S

7、TEP技术延伸到自动化制造的底层设备，开发了一种遵从STEP标准、面向对象的数据模型(称为STEP2NC)，将产品模型数据转换标准扩展到C领域，重新制定了CAD／CAPP与C之间的接口，为实现CAD／CAPP／C之间的无缝连接，进而实现真正意义上的完全开放式数控系统奠定了基础[4]。传统数控系统与CAD／CAPP之间的数据交换是单向传输，现场对NC程序的任何修改都无法直接反馈到CAD／CAPP系统，生成NC程序时记录最初加工需求的信息已经丢失。而使用STEP－NC可减少加工信息容易丢失的问题，实现双向数据流动，能够保存所做的修改，使零件程序和优化的加工描

8、述及时地反馈到设计部门(CAD)，以便设计部门及时进行数据更新，获得完整、连贯的加工过程数据文件。图2所示是基于STEP－NC标准的数据模型，其中包含了加工工件的所有任务，其基本原理是基于制造特征(如孔、型腔、螺纹、倒角等)进行编程，而不是直接对刀具与工件之间的相对运动进行编程。这样，C系统可以直接从CAD系统读取STEP数据文件，消除了由于数据类型转换而可能导致的精度降低问题。图2基于STEP－NC的数据模型图3所示为一种采用了STEP－NC标准的数控系统结构模型，该结构模型包含了当前STEP－NC与数控系统结合的3种模式，模式1是一种过渡形式，上层符

9、合STEP标准的CAD／CAPP系统与STEP－NC接口实现双向数据流动，下层通