STEP-NC数控车床控制器的研究

摘要

自从1952年世界上第一台数控机床被发明以来,ISO6983标准仍然是当今数控加工编程技术必不可少的重要基石,但是该标准的G&M代码只描述了机床各加工轴的运动和机床的辅助动作,本质上还是只对加工过程进行控制,仅告诉机床“做什么”,机床是被动的执行者,缺少智能元素。在过去的二十年中,与 CNC技术密切相关的信息技术和网络技术取得了前所未有的发展,传统数控数据接口所存在的现场编程不方便、修改困难、不同系统平台之间信息交换困难、大部分有用产品信息丢失、不利于实现数控系统智能化等问题,已阻碍了CNC技术朝智能化、网络化、全球制造和高度信息共享等现代发展方向的发展。
　　业界需要一种全新的数控编程接口规范来替代旧标准,推动数控技术的发展,欧美等发达国家上世纪末的研究中成功的将STEP(ISO10303)引入到数控制造领域,通过反复实验验证后提出了一个全新的接口规范 STEP-NC。新标准中使用加工步骤作为基本加工单元,并用这个面向对象的暂新概念,将加工任务和制造信息联系起来,从而在当前已在CAD等领域得到广泛应用的STEP标准与数控加工领域之间建起一座桥梁。
　　本文对STEP-NC标准的内容和其数控文件结构进行分析研究,根据其描述语言EXPRESS所描述的实体特征及规则建立与C++语言之间的映射关系,并建立以STEP-NC数控程序为输入文件的数控车床控制器框架,详细论述STEP-NC车床控制器系统的工作流程,以常见的端面和外圆柱面为加工实例进行可行性验证,分析控制器各模块实现的关键技术、程序算法及相关流程,最后生成数控程序,并在数控车床仿真器上进行可行性验证。
　　采用OpenGL和Visual C++(MFC)建立控制器界面和STEP-NC数控车床控制器系统框架,保证了系统的可重用性和可扩展性,便于后续扩展与完善。

目录

STEP-NC数控车床控制器的研究

摘 要

Abstract

第 1 章 绪 论

1.1 课题来源

1.2 课题研究的背景和意义

1.3 STEP-NC的国内外研究现状

1.3.1 国外研究现况

1.3.2 国内研究现况

1.4论文研究内容

第 2 章 STEP-NC数据模型

2.1 引言

2.2 形式化描述语言EXPRESS

2.3 STEP-NC数控文件结构

2.4 EXPRESS数据类型与C++的映射关系

2.5 STEP-NC数据模型

2.5.1 工程

2.5.2 工件

2.5.3 工作步骤

2.5.4 制造特征

2.5.5 可执行实体

2.5.6 加工方法

2.5.7 刀具轨迹

2.6 本章小结

第 3 章 控制器系统设计

3.1 引言

3.2 OpenGL和MFC简介

3.3 系统框架结构

3.3.1 几何工具模块

3.3.2 CAD图形工具模块

3.3.3 几何内核模块

3.3.4 浮动界面工具模块

3.3.5 映射类库模块

3.4 STEP-NC文件读取模块

3.5 程序行整理模块

3.6 信息提取及特征识别模块

3.7 加工规划模块

3.7.1 端面车削轨迹规划

3.7.2 圆柱面车削轨迹规划

3.8 映射类库模块设计

3.8.1 通用类型及定义类

3.8.2 可执行实体类

3.9 本章小结

第 4 章 STEP-NC车床控制器验证

4.1 引言

4.2 加工对象

4.3 读入程序

4.4 加工信息提取和特征识别

4.5 输出G代码

4.6 加工验证

4.7 本章小结

结 论

参考文献

哈尔滨工业大学学位论文原创性声明及使用授权说明

致 谢

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