基于STEP—NC的数控技术研究

维普资讯 http://www.cqvip.com 的任何修改都无法直接反馈到ｃＡＤ／ｃＡＭ系统，生　文件。模式２从信息流动模式与控制方式来说，已　成ＮＣ程序时记录最初加工需求的信息已经丢失　经完全符合ＳＴＥＰ—ＮＣ的标准，具备了下一代数控　了。而使用ＳＴＥＰ—ＮＣ可减少加工信息容易丢失的　机床的特性，是真正意义上的基于ＳＴＥＰ—ＮＣ的数　问题，实现双向数据流动，能够保存所做的修改，使　控系统模型。模式３是模式２的发展与完善，它使　零件程序和优化的加工描述能及时地反馈到设计部　系统的集成度更高，设计层与车间层之间的功能重　门（ＣＡＤ），以便设计部门及时进行数据更新，获得　新划分，实现ＣＡＭ系统宏观规划与ＣＡＤ系统集成　完整、连贯的加工过程数据文件　］。　和微观功能与车间层的ＳＦＰ（Ｓｈｏｐ　Ｆｌｏｏｒ　Ｐｒｏｇｒａｍ—　目前，ＳＴＥＰ基准已经广泛地应用于ＣＡＤ／　ｍｉｎｇ）集成。为了使控制系统进一步实现智能化，　ＣＡ　ＰＰ／ＣＡＭ系统，因而基于ＳＴＥＰ—ＮＣ的数控系统　在数控系统结构模式３中，还建立了基于ＳＴＥＰ—ＮＣ　可直接读取ＣＡＤ／ＣＡＭ系统输出的ＳＴＥＰ文件　的智能分析模块，实现各种智能化操作（包括：刀轨　（ＡＰ２３８）。同时传统的ＣＡＤ／ＣＡＭ系统中的加工　生成、刀具的自动选择、刀具监控、误差检测补偿、在　编程后处理器在基于ＳＴＥＰ—ＮＣ的ＣＡＤ—ＣＡＭ—　线测量和突发事件处理等许多数控系统的高级功　ＣＮＣ的过程中也会消失，取而代之的是在ＣＡＤ／　能），以提高生产效率和加工质量，同时ＳＴＥＰ—ＮＣ　ＣＡＭ系统中加入ＳＴＥＰ—ＮＣ插件，以便直接输出　智能控制器的出现也为高速、高精度、高智能化的加　ＡＰ２３８文件。图２所示为传统数控系统结构与　工提供了必要条件。　ＳＴＥＰ—ＮＣ系统结构的比较。　从整体上看，这种基于ＳＴＥＰ—ＮＣ的数控系统　传统加工　基于ＳＴＥＰ．ＮＣ￣ＤＩ　可以根据下层ＮＣ控制器的不同，自动选择最好的　设　ＣＡＤ数据（ｓＴＥＰ格式）ｌ　ＣＡＤ数据（ＳＴＥＰ格式）　订　阶　工　工　加工控制方式。鉴于ＩＳＯ６９８３标准在数控领域内　段　【　ＣＡＤ系统　ＡＤ系统（包含工艺信息　的广泛应用，在短期内用ＩＳＯ１４６４９标准将其完全　—－—・—－—－—‘ＳＯ６９８１　…寸’一　取代不太现实，因此基于ＳＴＥＰ—ＮＣ的数控系统除　加　Ｔ－Ｉ后置处理器　Ｉ　ＳＴＥＰ－ＮＣ接口　了可执行ＡＰ２３８　ＳＴＥＰ文件以外，还应能执行传统　阶　段　ｆ　ＩＳＯ６９８３１　Ｉ及扩展都　数控系统中的ＩＳ０６９８３代码。所以在基于ＳＴＥＰ—　Ｎｃ控制器　１　Ｉ　ＳＴＥＰ－ＮＣ控制器　ＮＣ的数控系统结构设计中，不仅仅要建立ＳＴＥＰ—　ＮＣ解释器（解释ＳＴＥＰ　ＡＰ２３８文件）模块，还需补　图２　２种数控结构模型的比较　图３所示为一种采用了ＳＴＥＰ—ＮＣ标准的数控　充符合ＩＳＯ　６９８３标准的解释器模块，作为ＣＮＣ系　系统结构模型，该结构模型包含了当前ＳＴＥＰ—ＮＣ　统的一个子系统，这也正是模式１保留下来的原因，　与数控系统结合的３种模式。模式１严格来说只是　在ＳＴＥＰ—ＮＣ控制器广泛使用之前，模式１将长期　一种过渡形式，上层符合ＳＴＥＰ标准的ＣＡＤ／ＣＡＭ　保留在系统之中。模式２和模式３是基于ＳＴＥＰ—　系统与ＳＴＥＰ—ＮＣ接口实现双向数据流动，下层通　ＮＣ的数控系统的发展方向，目前二者仍处于实验　过增加符合ＳＴＥＰ—ＮＣ标准代码转换接口，将　阶段。它们的区别只是发展程度不同，后者是前者　ＳＴＥＰ—ＮＣ数据代码转换为Ｇ／Ｍ等代码，进而实现　的发展与完善，可以满足机床更高的需求或加工要　对现行数控系统的控制。模式２是一种比较简单、　求，如加工复杂的零件。另外，模式２与模式３也可　初级的模式，与模式１的区别在于下层采用了新型　分开，如简单的小型机床，可采用模式２，节约成本，　ＳＴＥＰ—ＮＣ控制器，直接读取ＳＴＥＰ数据格式加工　而大型的、综合的、智能化机床则可采用模式３的　方式。　４　基于ＳＴＥＰ—ＮＣ的数控程序格式　ＣＡＤ／ＣＡＭ　ｌ　车间层　ｌ　基于ＳＴＥＰ—ＮＣ的数控程序废弃了传统数控程　现场编程模块（ＳＴＥＰ）　序中直接对坐标轴和刀具动作进行编码的做法，采　型数据接口（ＩＳＯ１４６４９）　用了ＩＳＯ１０３０３数据格式和面向特征的编程原　块　则　］。它以工作步骤作为加工流程的基本单位，将　ＮＣ控制器ｌ　整　堡旦　特征技术信息联系到一起。每个工作步骤只定义一　ｌＩ　控制器Ｉｌ　Ｉｌ篇　Ｉ控制器ｌ　ｌ智能控制器ｌｆ　■圈豳豳豳豳圈譬■■　翻　种具体操作。　一一一一一一毯盎Ｌ一查　一一墼　一一一一一一一一一　ＳＴＥＰ－ＮＣ数控程序采用了ＩｓＯ１０３０３的文件　格式，分为文件头和数据段２部分。文件头以　图３　基于ＳＴＥＰ—ＮＣ的数控系统结构模型　“ＨＥＡＤ”为标记，主要说明文件名、编程者、日期等　・２２・　《新技术新工艺》・数字技术与机械加工工艺装备　２００８年　第５期　维普资讯 http://www.cqvip.com

注释性信息。数据段能以“ＤＡＴＡ”开始，包　Ｊ　』Ｊ口　三维工件模型进行简单的参数设置，就可以使机床　实现预期动作。不难想象，在基于网络化制造的基　工零件所需的所有信息。程序的执行以ＰＲＯＪＥＣＴ　语句为人口，每个零件的加工程序只有１个ＰＲＯ—　础上，大量的数字化产品模型数据库将会出现，制造　业将更趋多元化。　ＪＥＣＴ语句，由它指明工件状况和主要的工件计划。　基于ＳＴＥＰ～ＮＣ的数据程序（文件）的格式大致如下　例所示：　Ｈｅａｄｅｒ；文件头，描述文件名称，注释等　ＦＩＩ　Ｅ　ＤＥＳＣＲ１ＰＴＩ（）Ｎ（……）　４）实现完全意义上的开放式智能数控系统。　由于ＩｓＯ６９８３（Ｇ／Ｍ代码）的加工信息量过少，因此　各机床生产商对Ｇ代码都进行了基本语义外的扩　展，造成各种类型的数控机床控制系统之间互不兼　ＤＡＴＡ；／／主体部分从顶往下描述加工时的总体规则工作步骤　容，严重阻碍了数据的交流和信息共享，各个系　立工作，形成“信息孤岛”，系统开放式难以实现。与　此相反，如采用ＳＴＥＰ—ＮＣ标准，其数据格式和接口　标准完全一致，且ＳＴＥＰ　ＮＣ数据包含了加工产品　＃ｌ—Ｐｒｏｊｅｃｔ（Ｗｏｒｋｐｌａｎ＃ｌ０）；／／涉及特征、刀具、策略、机床　运作等　＃１０一Ｗｏｒｋｐｌａｎ（＃２０，＃３５，，……）；　所需的所有信息，对于ＳＴＥＰ－ＮＣ控制器而言，它只　＃２０一ＭａｃｈｉｎｉｎｇＷｏｒｋｉｎｇｓｔｅｐ（，＃２１（ｆｅａｔｕｒｅ），＃２２（Ｍａｃｈｉ　需要告诉ＣＮＣ要加工什么，具体动作由ＣＮＣ自行　决定，使程序具有良好的互操作性和可移植性，为　ＣＮＣ系统的开放性和智能化奠定了稳固的基础。　ｎｉｎｇ），……）；　＃２ｌ—Ｒｏｕｎｄ—ｈｏｌｅ（‘Ｈｏｌｅ　Ｍ６’，　，……）；　＃３５一Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ—Ｗｏｒｋｉｎｇｓｔｅｐ（……）；　５）生产效率将得到极大的提高。加工数据流　在整个加工过程中可以迅速地在各个部门、各个企　业甚至国际间进行访问和共享，ＣＡＤ／ＣＡＭ与ＣＮＣ　Ｅｎｄ／／结束　５　基于ＳＴＥＰ—ＮＣ的数控系统的发展趋势　目前大部分ＳＴＥＰ—ＮＣ标准尚未完成，国际上　之间的瓶颈效应也不复存在，产品的生产周期将大　大缩短。　对基于ＳＴＥＰ—Ｎｃ数控技术的研究也还处于起步阶　段，但已有的研究成果表明，它必将会对数控技术乃　至制造业带来深远的影响。主要体现在以下几个　方面。　［参考文献］　［１］李伟光，张金．基于ＳＴＥＰ　ＮＣ的数控技术［Ｊ］．机床与液　压，２００５（２）：１７—２Ｏ．　１）数控机床将废弃沿用已久的Ｇ、Ｍ等代码　［２３郭烈恩，刘忠炼．智能化的ＣＮＣ—ＳＴＥＰ—ＮＣＦＪ￣．中国制造　业信息化，２００４，３３（３）：１１７—１１９．　Ｅ３］杜娟，田锡天．一种基于ＳＴＥＰ—ＮＣ的智能化ＣＮＣ体系　结构的研究ＥＪ］．机床与液压，２００５（１）：１５－１８．　［４］樊留群，马玉敏．基于ＳＴＥＰ—ＮＣ数控加工的研究［Ｊ］．制　造业自动化，２００６，２８（１）：４０—４３．　Ｅｓ］刘涛，王永章，富宏亚．基于ＳＴＥＰ—ＮＣ开放式数控系统　的研究＿Ｊ］．机床与液压，２００６（３）；７８—８０．　（ＩＳＯ６９８３），代之以更加高效、易于理解和操作、更　方便、描述性更强的数控语言　Ｊ。这种数控程序通　过一系列的加工任务（工作步骤）描述制造过程中　的所有操作，以面向对象（而不是面向动作）的编程　使得现场编程界面大为改观。根据目前的进展推　测，ＳＴＥＰ—ＮＣ的广泛应用将在近１０年内实现，而　Ｇ、Ｍ代码将从此成为历史。　２）ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＮＣ之间将会实现无缝联　作者简介：葛新锋（１９７８一），男，讲师，主要从事数控技术方面　的研究。　接。ＣＡＤ／ＣＡＭ与ＣＮＣ的双向数据流动，使得设　计部门能够清楚地了解到加工实况，并且可根据现　场编程返回的信息对生产规划进行及时快速的调　整，生产效率将得到极大地提高。另外，ＣＡＤ、　ＣＡＭ、ＣＮＣ之间的功能将会重新划分：ＣＡＭ系统　的宏观规划与ＣＡＤ系统集成，微观功能与ＣＮＣ　集成。　收稿日期；２００７年９月２１日　责任编辑吕菁　３）网络化设计／制造成为现实。现代制造企业　通过网络共享各种信息，同时由于全球制造企业采　用统一的ＳＴＥＰ—ＮＣ数据接口标准，企业之间的数　据流动可以在基于ＰＣ机的ＣＮＣ机床与数据库服　务器之间直接进行，操作人员只需要对数据库中的　新技术新工艺》・数字技术与机械加工工艺装备　２００８年　第５期　・２３・