cnc技术的新进展--step-nc

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1、CNC技术的新进展——STEP-NC引言传统数控编程接口及其局限性STEP-NC概述STEP-NC的特点STEP-NC为CNC提供的发展空间CNC技术的新进展——STEP-NC引言自1952年世界上第一台数控机床诞生以来，数控技术的发展非常迅速，数控系统也由原先的硬连接数控发展成为今天的计算机数控（CNC）。但是，现代化的生产对CNC的要求也越来越高，系统之间不兼容、编程困难、智能化程度低等诸多问题大大限制了现代化生产以及数控技术本身的发展。与此同时，人们逐渐意识到数控系统一直采用的G、M代码（ISO6983）已不能适应现代化生产和技术发展的需要。这种面向运动和开关控制的数控程序限制了C

2、NC系统的开放性和智能化发展，同时也使得CNC与CAX技术之间形成了瓶颈，严重阻碍了机械制造业的发展。为此，国际上正在研究和制定一种新的数控系统数据接口规范即ISO14649（STEP-NC)，其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。STEP-NC的出现可能是数控技术领域的一次革命，对于数控技术的发展乃至整个制造业，将产生深远的影响。传统数控编程接口及其局限性传统数控编程接口是ISO6983（G代码、M代码），这种语言仅包括一些简单的运动指令和辅助指令，而不包括零件几何形状、刀具路径生成

3、、刀具选择等信息，使得CNC与CAD/CAM之间形成瓶颈。但是数控加工中编程人员却要考虑许多数控加工要素：零件几何信息的转换、刀具路径的生成、进给量和主轴速度的确定、刀具的选择等，大大降低了编程效率。概括起来，ISO6983的主要缺点如下：使用ISO6983编写的数控程序仅包含了CAD/CAM系统中的一部分信息，一些信息在传递过程中丢失了；只能完成一些简单的直线和圆弧插补，不能提供更为复杂的加工功能，例如样条曲线插补功能；传统数控编程接口及其局限性（续）ISO6983和它的扩展部分在不同数控机床和计算机辅助系统（CAX）之间不能进行双向数据交换；由于厂商和最终用户开发的许多扩展功能未能标

4、准化，因此零件程序在不同的数控系统之间不具有互换性；在机床上不能实现实时刀具路径生成、碰撞检验、图形加工可视化和复杂NC程序修改等功能；ISO6983根据机床各个坐标轴对刀具中心进行编程而不是根据被加工零件进行编程。STEP-NC概述STEP-NC是一个新的NC编程数据接口国际标准（ISO14649），它于1996年制定的，在2001年成为国际标准草案（DraftInternationalStandard,DIS），目的是取代现在使用的NC编程接口标准。STEP-NC概述（续）STEP-NC是欧美许多企业和研究机构共同开发的一套面向对象的NC编程接口，这套编程接口总称为“计算机数字控制数

5、据模型（DataModelforComputerizedNumericalControllers），它包括十三个部分，分成三个阶段发布。目前发布出来的有：1）概述和基本原理2)总体加工数据3）切削加工数据4）铣削刀具。STEP-NC是一种在CAD/CAM系统和CNC机床之间进行数据转换的模型，它使用工步（WorkingSteps)这个面向对象的概念，通过详细描述加工过程而不是机床运动来弥补ISO6983的不足。STEP-NC概述（续）STEP-NC的基本原理是基于制造特征（manufacturingfeatures）进行编程，而不是直接对刀具运动进行编程。它包含了工件的所有加工任务，通过

6、这一系列加工任务，对从零件毛坯到最终成品所有的操作加以描述，提供了更高层次的信息给加工车间。STEP-NC是STEP（StandardfortheExchangeofProductModelData)标准的扩展，其几何信息描述文件格式与STEP标准完全一致。一个基于STEP-NC的NC程序由几何信息和工艺信息描述组成。几何信息采用STEP数据格式描述，CNC系统可以直接从CAD系统读取STEP数据文件，从而消除了由于数据格式转换可能导致的精度降低的问题。工艺信息描述部分包括所有工步的详细完整定义，如特征代码、刀具数据、机床功能、加工方法及其他数据。STEP-NC的数据模型为了在CAM系统

7、和数控系统之间进行信息交换时完整全面的表达信息，必须建立合适的数据模型。ISO14649使用面向对象的方式避免了信息的丢失，它把每一个加工步骤都定义成独立的对象，每个对象又包含各种描述性的属性。通过严格地分离几何数据、操作数据、加工数据等这些数据，简化了信息的存储和访问，使不同模块之间可进行信息交换。这样，原本不具有工艺处理信息功能的CAD系统，可以很容易地使用STEP-NC程序文件进行数据的输入和输出。STEP-NC的特点STEP