發布日期：2022-04-18 點擊率：36 品牌：DOW
前言:
北京市電加工研究所是一個從事特種加工設備、工藝研究與開發的有著長久歷史和輝煌成就的老研究所，近幾年，為了滿足市場的需要，不斷開發新的產品。
筆者所參與的項目，微型精密線切割機床就是其中之一。微型線切割是吸收了國外慢走絲機床的設計思想，有多項創新的新型快走絲線切割機，它采用橫向走絲，結構輕巧，適合于精密，微小零件的加工，如手表零件，試驗樣件等。為了配合新機床的研制，筆者開發了一套線切割編程控制軟件，原來是在DOS下開發的，在試驗當中，發現很多弊病。WINDOWS系統良好的圖形界面，完善的多任務能力和內存管理能力使筆者徹底放棄了原程序，重新開發了一套新系統。這套系統不僅可以用于電加工機床，實際上它稍加改造，應用面很廣，本文就是對這套系統的要點介紹。
電加工技術作為機械特種加工的一個重要分支，從誕生以來，就在工業生產中發揮了極為重要的作用。在近幾年，隨著計算機技術的飛速發展，電加工數字控制技術也有了飛躍的提高，筆者因為工作的需要，開發了一套在windows平臺上的線切割編程控制軟件，并在實際當中得到了應用。此套系統已經用于多個工廠的線切割數控改造項目和本所的新產品試制中，效果良好，工作穩定，現簡單介紹如下。
這套系統由兩個獨立軟件組成。一個是線切割自動編程軟件。這個軟件用DELPHI編制，它的主要功能是自動生成線切割機床的NC代碼，并生成相應的工藝圖和工藝卡，同時可支持DNC，由計算機直接傳輸代碼給控制機。它的工作過程大致如下:
1.首先由通用的CAD平臺，如autocad，生成待加工零件的幾何圖形。輸出標準的dxf文件。
2.由自動編程軟件讀入該dxf文件，在加工向導的指示下，用鼠標拾取工藝參數，選擇穿絲點，起切元素，切割方向。計算機按照選擇，自動生成加工鏈表，由加工鏈表，生成NC代碼。
3.通過仿真模塊，讀入剛生成的NC代碼，輸入工藝參數，模擬加工，檢查代碼錯誤。
4.計算機自動生成工藝圖和工藝卡，由打印機打印輸出。
5.通過磁盤或者DNC將代碼傳輸給控制機。
這個編程軟件的優點是:
a. 利用windows平臺，可使用的內存幾乎無限制，擺脫了過去線切割編程軟件的NC代碼的長度限制。
b. 支持多任務，可在切割的同時編制程序。而這些完全由操作系統管理，安全，可靠。
c. 提供多種編程模式，支持多次加工，多行腔加工，滿足各種零件的特殊工藝需要。
d. 界面是windows標準界面，簡單易學，非常友好。
這個編程軟件的開發難點是:
* CAD 與 CAM 的接口的實現:
數控機床編程，首先要建立所加工零件的幾何模型。而現在的通用CAD平臺可以非常方便，快捷的產生幾何模型。這樣，CAM與CAD之間的接口就變得很重要。DXF文件是大多數CAD平臺所支持的文本文件格式，其結構完全公開化，是一種CAD與CAM接口的良好工具。而現在的可視化語言都提供良好的文件操作支持，有豐富的控件和底層函數，用這些良好的工具可以很容易實現CAD與CAM的接口。
* 工藝參數與幾何路徑結合生成NC代碼:
CAD所產生的幾何路徑信息還不足以生成零件加工的NC代碼。根據各種數控機床的需要，還要輸入不同的工藝信息。具體到線切割機床，還需要輸入穿絲點，切入點，切割方向，偏移量等工藝信息。由于此軟件運行在WINDOWS平臺上，其良好的圖形界面可以充分發揮程序員的想象力。在此軟件中，我設計了一個加工向導，在它的指引下，操作者可以很容易的完成工藝參數的輸入。
此程序以鏈表的方式存儲加工信息，包括幾何路徑信息和工藝信息，當工藝參數輸入后，則鏈表生成。程序沿鏈表周游一次，則代碼生成。
* NC代碼翻譯及仿真加工:
當NC代碼生成后，為了保證數控程序的正確性，降低加工廢品率，還要進行計算機仿真加工。需要將NC代碼轉換成加工信息，進而生成加工鏈表。這實際上相當于將程序源代碼編譯成機器代碼的過程，所以編譯原理的理論完全可以應用在這。我開發了一個NC代碼編譯器，它經過兩遍掃描，通過詞法分析，語法分析，既可以將NC代碼轉換成加工信息，同時生成加工鏈表。有了加工鏈表，就可以由插補模塊形成幾何路徑，再借助計算機動畫技術，可以很真實的反映加工情況。
* 工藝卡及工藝圖生成:
WINDOWS系統為外設的使用提供了極大的方便性，它的設備無關性解放了許多程序員的苦惱。此程序采用DELPHY當中提供的打印控件，同時對PRINTER的CANVAS編程，自動生成工藝卡和工藝圖，充分利用了計算機的計算和繪圖能力。
* DNC計算機直接傳輸
本程序可以通過控制機的光電紙帶接口，將代碼直接送入控制機，這為老機床的改造提供了極大的方便。同時，也為新機床的網絡化，提供了解決方案。
這套系統的另一個軟件是線切割控制軟件．它的關鍵控件由VC編制，界面用delphi編制，其中的開關量控制使用了行內匯編．在windows下的cnc系統，關鍵要解決的問題是windows系統禁止應用程序直接訪問硬件，為了進入ring0層，本軟件編制了專門的虛擬設備驅動程序。
這個控制軟件的主要功能是:
1. 讀入nc代碼。并提供了編輯修改功能。
2. 提供了手動控制臺，可手動以三種速度移動機床。
3. 可圖形仿真加工，也可空走仿真加工。
4. 加工時，可直接控制高頻電源，也可暫停進給。同時有速度，狀態顯示。
5. 提供自動間隙補償。
6. 由于是在windows 平臺上運行，它自然具有了多任務能力，在切割的同時，可以隨意進行其他操作，可以玩游戲或者看vcd。
這個控制軟件的開發難點是:
1. 要提供一個NC代碼編輯器:
這個代碼編輯器要具有一個簡單字處理器的所有功能。以前在DOS狀態下，這是一件很繁瑣的工作。在WINDOWS平臺上，借助DELPHY的VCL控件，這成為一種很輕松的工作。利用DELPHY的RICHEDIT控件可以很容易的實現代碼編輯器的所有功能。
2. 具有手動控制臺:
以前在DOS狀態下，手動速度控制要依靠軟件延時，需要設計一個循環子程序，空循環產生延時，浪費CPU時間。在WINDOWS平臺上，利用DELPHY的TIMER控件，可以較為精確的控制機床速度，同時，由于WINDOWS系統對應用程序并不屏蔽IO口的訪問，所以，可以使用行內匯編直接控制步進電機的運動。由于TIMER控件實際上是在使用時間中斷，所以對CPU的占用要遠遠小于DOS下。
3. 插補模塊:
對于數控系統來說，插補模塊是很重要的部分。為了滿足高精度的要求，本程序采用0.1um作為一個脈沖當量，對各種不同的精度要求，用多次插補，一次進給的方式，來解決數控系統與機械系統的精度差別。
4. WINDOWS下的中斷控制:
WINDOWS系統下屏蔽應用程序對硬件中斷的控制，為了獲得系統ring0級的控制權，需要自己開發設備驅動程序。VtoolsD是很好的驅動程序開發環境，可以很方便的編制驅動程序，避開繁瑣的匯編語言。
總之，這套系統運行在windows平臺上，充分利用了windows系統的特性，為電加工數控系統的發展，探索了一條新的道路。
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