多轴、多通道数控加工编程技术研究
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摘要
多轴、多通道数控加工实际上是将数控系统中多个插补轴或定位轴分别分配在多个不同的通道内,在每个通道内可以执行不同的数控加工程序和进行不同方式的机床操作。一般在双通道数控机床中要求两个通道不但可以一起进行加工,而且还可以分别进行加工。
在进行大型管板类零件加工时,这类零件主要是孔群加工,一般采用龙门式机床或卧式镗床。为了提高效率,一般采用双(多)主轴进行加工。这些主轴有时需要进行相同的加工动作,而有时又要求各自的加工动作和固定循环等。这样就要求机床的数控系统具有双(多)通道功能,而西门子840D数控系统具备多通道功能。
本文综述了国内外数控加工技术和CAD/CAM技术的发展现状,介绍了西门子840D数控系统的多通道功能和AutoCAD软件的二次开发方法,并将其应用于孔群的多轴多通道加工中。
本文旨在解决关于在大型管板类零件上孔群加工的关键技术,利用Visual Basic语言在较为通用的AutoCAD交互式绘图软件上进行二次开发,设计出孔类零件数控加工编程软件。软件中充分利用西门子840D数控系统的多通道功能和GMD200数控机床的双主轴特性,通过软件编程实现较为合理的加工方法,减少并优化了孔群加工中的工序。
论文中较好的解决了双轴机床在进行孔群加工中的路径优化和双轴孔加工中的协调问题,实现了大型管板类零件的孔群的数控加工工艺规划,为实际的孔群数控加工提供了方法,并最终生成数控代码,在机床上完成加工。
Multi-axis and multi-channel NC is actually that kind of operation by distributing a number of interpolation axes or positioning axes in a number of different channels of CNC system, the system executes different NC programs and different forms of machine tools operation within each channel. It is required in dual-channel CNC machine tool that two channels can process not only together, but also separately.
When carrying out the large-scale tube-plate types of parts machining, parts mainly need holes machining and often uses gantry-type machine or horizontal boring machine. In order to improve efficiency, it generally uses the double (multiple) spindles for processing. For these spindles, sometimes they need to act simultaneously, and sometimes they have to have their own movements and fixed cycles. All of these require dual-(multi) channel function of CNC system, while the Siemens 840D CNC system has the multi-channel functions.
This paper shows the current situation of domestic and foreign CNC machining technology and CAD/CAM technology development, and introduces the multi-axis and multi-channel functions of Siemens 840D CNC system and the secondary development method of AutoCAD, which is also applied to the multi-channel processing.
This paper aims to solve the key technology in drilling holes on the large-scale & tube-plate types of parts. By using Visual Basic language in AutoCAD interactive mapping software on the secondary development, a hole-type parts'CNC Machining programming software was designed. The software makes full use of the multi-channel functions on Siemens 840D CNC system and dual-spindle characteristics of GMD200 CNC machine tools, and realizes more reasonable processing methods to reduce and optimize the holes machining in the process by programming.
The paper gives a better solution on the holes machining path's optimization of dual-axis machine tools and the coordination process during the dual-axis holes machining, realizes the CNC machining process planning of groups of holes on large panel-type parts, and provides proper methods for the actual CNC machining of multiple holes. Then, by using of the NC code generated, the processing in the machine is completed.
在进行大型管板类零件加工时,这类零件主要是孔群加工,一般采用龙门式机床或卧式镗床。为了提高效率,一般采用双(多)主轴进行加工。这些主轴有时需要进行相同的加工动作,而有时又要求各自的加工动作和固定循环等。这样就要求机床的数控系统具有双(多)通道功能,而西门子840D数控系统具备多通道功能。
本文综述了国内外数控加工技术和CAD/CAM技术的发展现状,介绍了西门子840D数控系统的多通道功能和AutoCAD软件的二次开发方法,并将其应用于孔群的多轴多通道加工中。
本文旨在解决关于在大型管板类零件上孔群加工的关键技术,利用Visual Basic语言在较为通用的AutoCAD交互式绘图软件上进行二次开发,设计出孔类零件数控加工编程软件。软件中充分利用西门子840D数控系统的多通道功能和GMD200数控机床的双主轴特性,通过软件编程实现较为合理的加工方法,减少并优化了孔群加工中的工序。
论文中较好的解决了双轴机床在进行孔群加工中的路径优化和双轴孔加工中的协调问题,实现了大型管板类零件的孔群的数控加工工艺规划,为实际的孔群数控加工提供了方法,并最终生成数控代码,在机床上完成加工。
Multi-axis and multi-channel NC is actually that kind of operation by distributing a number of interpolation axes or positioning axes in a number of different channels of CNC system, the system executes different NC programs and different forms of machine tools operation within each channel. It is required in dual-channel CNC machine tool that two channels can process not only together, but also separately.
When carrying out the large-scale tube-plate types of parts machining, parts mainly need holes machining and often uses gantry-type machine or horizontal boring machine. In order to improve efficiency, it generally uses the double (multiple) spindles for processing. For these spindles, sometimes they need to act simultaneously, and sometimes they have to have their own movements and fixed cycles. All of these require dual-(multi) channel function of CNC system, while the Siemens 840D CNC system has the multi-channel functions.
This paper shows the current situation of domestic and foreign CNC machining technology and CAD/CAM technology development, and introduces the multi-axis and multi-channel functions of Siemens 840D CNC system and the secondary development method of AutoCAD, which is also applied to the multi-channel processing.
This paper aims to solve the key technology in drilling holes on the large-scale & tube-plate types of parts. By using Visual Basic language in AutoCAD interactive mapping software on the secondary development, a hole-type parts'CNC Machining programming software was designed. The software makes full use of the multi-channel functions on Siemens 840D CNC system and dual-spindle characteristics of GMD200 CNC machine tools, and realizes more reasonable processing methods to reduce and optimize the holes machining in the process by programming.
The paper gives a better solution on the holes machining path's optimization of dual-axis machine tools and the coordination process during the dual-axis holes machining, realizes the CNC machining process planning of groups of holes on large panel-type parts, and provides proper methods for the actual CNC machining of multiple holes. Then, by using of the NC code generated, the processing in the machine is completed.
引文
[1]马金英.数字化CAD/CAM技术的应用及发展趋势展望.机床与液压.2009(4)：159～160.
[2]梅黎锦.CAD/CAM技术在我国的发展和应用现状.机械工程师.2009(3)：75～76.
[3]张鲜.朱心雄.国外模具CAD/CAM技术进展.航空制造工程.1995(10)：28～30.
[4]高慧CAD/CAM技术及应用对我国机械制造业的影响.机械管理开发.2007(4)：73～75.
[5]郝静,张凯CAD/CAM概况及其发展.农机化研究.2005(3)：258～259.
[6]范玉青等.国外CAD/CAM技术应用状况和发展趋势.航空制造工程.1995(9)：32～34.
[7]曾洪鑫,梁楚华.一种数控加工自动编程系统方案研究.新疆工学院学报.2000(4)：361～364.
[8]孙正兴,丁秋林.集成于CAD系统的数控线切割自动编程系统.微型电脑应用.1994.4：26～29.
[9]Jackson, S.D. and Mittal R.O. Automatic generation of 2-axis laser cutter NC machine program and path planning from CAD. Computer in Industry.1993, 21(2):223.
[10]潘宝俊.数控机床加工程序编制及设计制造一体化.北京：中国标准出版社.1998.
[11]陶尚华.浅谈数控技术发展趋势.机械与电子.2009(19)：92.
[12]杨斌.西门子SINUMERIK840D数控系统介绍.CAD/CAM与制造业信息化:87～89.
[13]SINUMERIK840D/840Di/810D编程说明基础部分(PG).2003(4).
[14]SINUMERIK840Dsl/840Disl/840D/840Di/81 OD工作准备部分.2006(03).
[15]李兰春.西门子840D数控系统双通道、双方式组的应用.2007(4)：51～53.
[16]袁炜.西门子840D数控系统双通道功能在数控磨床上的应用.制造技术与机床.2009(5)：150～151.
[17]杜宏祺,王丹娜.西门子840D系统MCP和HHU在双通道中的自由切换.机械工人(冷加工).2004(12)：59.
[18]郭俊卿,朱耀华.用VB6.0开发AutoCAD2000的NC代码还原系统.机床与液压.2004(8)：150～151.
[19]WANG Heng. Generation and optimization of two dimensional multi-hole drilling path Mechanical Science and Technology.2002,21(3):463～464.
[20]ZHOU Kun, SHAO Hua. Programming of holes machining route base on Hopfield algorithm. Die and Mould Technology.2003,21(1):48～50.
[21]幸绍凯,孙云安.SIEMENS840D数控系统钻孔循环的研究.制造技术与机床.2005(6)：118～120.
[22]陈刚.多通道功能在数控机床上的应用.制造技术与机床.2005(2)：106～107.
[23]黄艳.机械CAD/CAM集成系统的发展趋势.技术与创新管理.2008(11)：77～80.
[24]田荣鑫,任军学等.SINUMERIK840D系统五坐标孔加工循环后置处理方法研究.机床与液压.2005(10).
[25]张振宇,赵宏,梁补女,於时才.基于AutoCAD平台的数控车床自动编程系统的实现.甘肃工业大学学报.2003,29(2)：43～46.
[26]郭朝勇.AutoCAD R14二次开发技术.北京：清华大学出版社.1990.
[27]余承飞,方勇.AutoCAD2000二次开发技术.北京：人民邮电出版社.1999:121-125.
[28]唐惠锋.利用Auto LISP语言编程开发AutoCAD. CAD/CAM/CAPP应用.2002(11)：61～62.
[29]李小雷,王福明.利用ADS在AutoCAD工作平台上实现滚动轴承的自动选型与绘图.电脑开发与应用.2001,14(4)：35.
[30]孙江宏,丁立伟,米洁.VisualLispR14-2000编程与应用.北京：科学出版社.1999.
[31]刘良华,朱东海AutoCAD2000ARX开发技术.清华大学出版社.2000.9.
[32]闻涛,赵良臣.用Object ARX进行AutoCAD二次开发的研究.浙江工程学院学报.2003,20(1)：38～40.
[33]夏帮贵.Visual Basic在AutoCAD2000二次开发中的应用.四川工业学院学报.2003：27～29.
[34]张国宝.AutoCAD Visual Basic开发技术北京：科学技术出版社.2000.
[35]川陈伟.中文版VB6.0开发指南.北京：人民邮电出版社.1999.
[36]吴华春,胡业华.基于AutoCADR14和VBS开发的数控自动编程系统.组合机床与自动化加工技术.2000(3)：5～7.
[37]肖人彬,陶振武.孔群加工路径规划问题的进化求解.计算机集成制造系统.2005,11(5)：682～689.
[38]张振宇,赵宏.基于AutoCAD平台的数控车床自动编程系统的实现.甘肃工业大学学报.2003：43～46.
[39]范炳炎.数控加工程序编制.北京：航空工业出版社.1990：45～60.
[40]方贵盛,王建军.AutoCAD二次开发技术及其应用研究.机床与液压.2007,35(6).
[41]郭朝勇,黄建波.基于AutoCAD技术要求自动标注系统的设计与实现.现代制造工程.2004(8)：34～36.
[42]刘晋飞,姚平喜.AutoCAD二次开发技术及在群孔加工中的应用.制造业自动化.2005(27)：434～436.
[43]刘晋飞,姚平喜.基于均布的群孔加工CAD/CAM系统的研究与开发.精密制造与自动化.2009(3)：52～54.
[44]於时才.二维图形生成数控加工代码的方法.机械制造.1995(5).
[45]聂磊.多孔类零件自动编程系统的研究.机械工程与自动化.2008(4)：50～54.
[46]杨建明.数控加工工艺与编程.北京理工大学出版社.2007.4.
[47]余世林,朱国宝,陈亚东.基于AutoCAD的数控加工自动编程系统的开发.机床与液压.2006(3)：214～215.
[48]张晋西.Visual Basic与AutoCAD二次开发.清华大学出版社.2002.
[49]雄伟,张定华,王增强等.数控加工理论与编程技术.机械工业出版社.1994.
[50]明兴祖.数控加工技术.北京：化学工业出版社,2003：14-19.
[51]夏伯雄,叶红.多主轴高速制孔.机械.2004：31.
[52]暴志刚.基于AutoCAD的数控加工自动编程系统的研制.甘肃工业大学.工学硕士.2003：9～14.
[53]Smith, Joseph, Rusty Gesner. Customizing AutoCAD. Thousand oaks. Calif: New Riders Publishing.1989.
[54]Autodesk. Inc. AutoCAD 2000 ActiveX and VBA Developer's Guide.
[55]Anthony T Mann. Visual Basics:Developer's Guide. England:Macmillan Computer Pub.1997.6.
[56]Fuh J Y H, Ji P, Zhang Y F. Future development trends in CAM/CAPP-NC systems. International Journal of Computer Applications in Technology. 1995(8).
[57]Meeran S, Pratt M J. Automated feature recognition from 2D drawings. Computer-Aided Design.1993.25(1):8～10.
[2]梅黎锦.CAD/CAM技术在我国的发展和应用现状.机械工程师.2009(3)：75～76.
[3]张鲜.朱心雄.国外模具CAD/CAM技术进展.航空制造工程.1995(10)：28～30.
[4]高慧CAD/CAM技术及应用对我国机械制造业的影响.机械管理开发.2007(4)：73～75.
[5]郝静,张凯CAD/CAM概况及其发展.农机化研究.2005(3)：258～259.
[6]范玉青等.国外CAD/CAM技术应用状况和发展趋势.航空制造工程.1995(9)：32～34.
[7]曾洪鑫,梁楚华.一种数控加工自动编程系统方案研究.新疆工学院学报.2000(4)：361～364.
[8]孙正兴,丁秋林.集成于CAD系统的数控线切割自动编程系统.微型电脑应用.1994.4：26～29.
[9]Jackson, S.D. and Mittal R.O. Automatic generation of 2-axis laser cutter NC machine program and path planning from CAD. Computer in Industry.1993, 21(2):223.
[10]潘宝俊.数控机床加工程序编制及设计制造一体化.北京：中国标准出版社.1998.
[11]陶尚华.浅谈数控技术发展趋势.机械与电子.2009(19)：92.
[12]杨斌.西门子SINUMERIK840D数控系统介绍.CAD/CAM与制造业信息化:87～89.
[13]SINUMERIK840D/840Di/810D编程说明基础部分(PG).2003(4).
[14]SINUMERIK840Dsl/840Disl/840D/840Di/81 OD工作准备部分.2006(03).
[15]李兰春.西门子840D数控系统双通道、双方式组的应用.2007(4)：51～53.
[16]袁炜.西门子840D数控系统双通道功能在数控磨床上的应用.制造技术与机床.2009(5)：150～151.
[17]杜宏祺,王丹娜.西门子840D系统MCP和HHU在双通道中的自由切换.机械工人(冷加工).2004(12)：59.
[18]郭俊卿,朱耀华.用VB6.0开发AutoCAD2000的NC代码还原系统.机床与液压.2004(8)：150～151.
[19]WANG Heng. Generation and optimization of two dimensional multi-hole drilling path Mechanical Science and Technology.2002,21(3):463～464.
[20]ZHOU Kun, SHAO Hua. Programming of holes machining route base on Hopfield algorithm. Die and Mould Technology.2003,21(1):48～50.
[21]幸绍凯,孙云安.SIEMENS840D数控系统钻孔循环的研究.制造技术与机床.2005(6)：118～120.
[22]陈刚.多通道功能在数控机床上的应用.制造技术与机床.2005(2)：106～107.
[23]黄艳.机械CAD/CAM集成系统的发展趋势.技术与创新管理.2008(11)：77～80.
[24]田荣鑫,任军学等.SINUMERIK840D系统五坐标孔加工循环后置处理方法研究.机床与液压.2005(10).
[25]张振宇,赵宏,梁补女,於时才.基于AutoCAD平台的数控车床自动编程系统的实现.甘肃工业大学学报.2003,29(2)：43～46.
[26]郭朝勇.AutoCAD R14二次开发技术.北京：清华大学出版社.1990.
[27]余承飞,方勇.AutoCAD2000二次开发技术.北京：人民邮电出版社.1999:121-125.
[28]唐惠锋.利用Auto LISP语言编程开发AutoCAD. CAD/CAM/CAPP应用.2002(11)：61～62.
[29]李小雷,王福明.利用ADS在AutoCAD工作平台上实现滚动轴承的自动选型与绘图.电脑开发与应用.2001,14(4)：35.
[30]孙江宏,丁立伟,米洁.VisualLispR14-2000编程与应用.北京：科学出版社.1999.
[31]刘良华,朱东海AutoCAD2000ARX开发技术.清华大学出版社.2000.9.
[32]闻涛,赵良臣.用Object ARX进行AutoCAD二次开发的研究.浙江工程学院学报.2003,20(1)：38～40.
[33]夏帮贵.Visual Basic在AutoCAD2000二次开发中的应用.四川工业学院学报.2003：27～29.
[34]张国宝.AutoCAD Visual Basic开发技术北京：科学技术出版社.2000.
[35]川陈伟.中文版VB6.0开发指南.北京：人民邮电出版社.1999.
[36]吴华春,胡业华.基于AutoCADR14和VBS开发的数控自动编程系统.组合机床与自动化加工技术.2000(3)：5～7.
[37]肖人彬,陶振武.孔群加工路径规划问题的进化求解.计算机集成制造系统.2005,11(5)：682～689.
[38]张振宇,赵宏.基于AutoCAD平台的数控车床自动编程系统的实现.甘肃工业大学学报.2003：43～46.
[39]范炳炎.数控加工程序编制.北京：航空工业出版社.1990：45～60.
[40]方贵盛,王建军.AutoCAD二次开发技术及其应用研究.机床与液压.2007,35(6).
[41]郭朝勇,黄建波.基于AutoCAD技术要求自动标注系统的设计与实现.现代制造工程.2004(8)：34～36.
[42]刘晋飞,姚平喜.AutoCAD二次开发技术及在群孔加工中的应用.制造业自动化.2005(27)：434～436.
[43]刘晋飞,姚平喜.基于均布的群孔加工CAD/CAM系统的研究与开发.精密制造与自动化.2009(3)：52～54.
[44]於时才.二维图形生成数控加工代码的方法.机械制造.1995(5).
[45]聂磊.多孔类零件自动编程系统的研究.机械工程与自动化.2008(4)：50～54.
[46]杨建明.数控加工工艺与编程.北京理工大学出版社.2007.4.
[47]余世林,朱国宝,陈亚东.基于AutoCAD的数控加工自动编程系统的开发.机床与液压.2006(3)：214～215.
[48]张晋西.Visual Basic与AutoCAD二次开发.清华大学出版社.2002.
[49]雄伟,张定华,王增强等.数控加工理论与编程技术.机械工业出版社.1994.
[50]明兴祖.数控加工技术.北京：化学工业出版社,2003：14-19.
[51]夏伯雄,叶红.多主轴高速制孔.机械.2004：31.
[52]暴志刚.基于AutoCAD的数控加工自动编程系统的研制.甘肃工业大学.工学硕士.2003：9～14.
[53]Smith, Joseph, Rusty Gesner. Customizing AutoCAD. Thousand oaks. Calif: New Riders Publishing.1989.
[54]Autodesk. Inc. AutoCAD 2000 ActiveX and VBA Developer's Guide.
[55]Anthony T Mann. Visual Basics:Developer's Guide. England:Macmillan Computer Pub.1997.6.
[56]Fuh J Y H, Ji P, Zhang Y F. Future development trends in CAM/CAPP-NC systems. International Journal of Computer Applications in Technology. 1995(8).
[57]Meeran S, Pratt M J. Automated feature recognition from 2D drawings. Computer-Aided Design.1993.25(1):8～10.
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