多种微型线切割编程软件的优缺点研究

微型线切割是吸收了国外慢走丝机床的设计思想,有多项创新的新型快走丝线切割机,它采用横向走丝,结构轻巧,适合于精密,微小零件的加工,如手表零件,试验样件等.为了配合新机床的研制,笔者开发了一套线切割编程控制软件,原来是在DOS下开发的,在试验当中,发现很多弊病.WINDOWS系统良好的图形界面,完善的多任务能力和内存管理能力使笔者彻底放弃了原程序,重新开发了一套新系统.这套系统不仅可以用于电加工机床,实际上它稍加改造,应用面很广,本文就是对这套系统的要点介绍.

这套系统由两个独立软件组成.它的模块图如附图.一个是线切割自动编程软件.这个软件用DELPHI编制,它的主要功能是自动生成线切割机床的NC代码,并生成相应的工艺图和工艺卡,同时可支持DNC,由计算机直接传输代码给控制机.它的工作过程大致如下:

1.首先由通用的CAD平台,如autocad,生成待加工零件的几何图形.输出标准的dxf文件.

2.由自动编程软件读入该dxf文件,在加工向导的指示下,用鼠标拾取工艺参数,选择穿丝点,起切元素,切割方向.计算机按照选择,自动生成加工链表,由加工链表,生成NC代码.

3.通过仿真模块,读入刚生成的NC代码,输入工艺参数,模拟加工,检查代码错误.

4.计算机自动生成工艺图和工艺卡,由打印机打印输出.

5.通过磁盘或者DNC将代码传输给控制机.

这个编程软件的优点是:

a.利用windows平台，可使用的内存几乎无限制金属加工网版权所有，摆脱了过去线切割编程软件的NC代码的长度限制.

b.支持多任务，可在切割的同时编制程序.而这些完全由操作系统管理IIAnews.com版权所有，安全，可靠.

c.提供多种编程模式,支持多次加工,多行腔加工,满足各种零件的特殊工艺需要.

d.界面是windows标准界面，简单易学工业自动化网版权所有，非常友好.

这个编程软件的开发难点是:

* CAD与CAM的接口的实现:

数控机床编程,首先要建立所加工零件的几何模型.而现在的通用CAD平台可以非常方便,快捷的产生几何模型.这样,CAM与CAD之间的接口就变得很重要.DXF文件是大多数CAD平台所支持的文本文件格式,其结构完全公开化,是一种CAD与CAM接口的良好工具.而现在的可视化语言都提供良好的文件操作支持,有丰富的控件和底层函数,用这些良好的工具可以很容易实现CAD与CAM的接口.

*工艺参数与几何路径结合生成NC代码:

CAD所产生的几何路径信息还不足以生成零件加工的NC代码.根据各种数控机床的需要,还要输入不同的工艺信息.具体到线切割机床,还需要输入穿丝点,切入点,切割方向,偏移量等工艺信息.由于此软件运行在WINDOWS平台上,其良好的图形界面可以充分发挥程序员的想象力.在此软件中,我设计了一个加工向导,在它的指引下,操作者可以很容易的完成工艺参数的输入.

此程序以链表的方式存储加工信息,包括几何路径信息和工艺信息,当工艺参数输入后,则链表生成.程序沿链表周游一次,则代码生成.

* NC代码翻译及仿真加工:

当NC代码生成后,为了保证数控程序的正确性,降低加工废品率,还要进行计算机仿真加工.需要将NC代码转换成加工信息,进而生成加工链表.这实际上相当于将程序源代码编译成机器代码的过程,所以编译原理的理论完全可以应用在这.我开发了一个NC代码编译器,它经过两遍扫描,通过词法分析,语法分析,既可以将NC代码转换成加工信息,同时生成加工链表.有了加工链表,就可以由插补模块形成几何路径,再借助计算机动画技术,可以很真实的反映加工情况.

*工艺卡及工艺图生成:

WINDOWS系统为外设的使用提供了极大的方便性,它的设备无关性解放了许多程序员的苦恼.此程序采用DELPHY当中提供的打印控件,同时对PRINTER的CANVAS编程,自动生成工艺卡和工艺图,充分利用了计算机的计算和绘图能力.

* DNC计算机直接传输

本程序可以通过控制机的光电纸带接口,将代码直接送入控制机,这为老机床的改造提供了极大的方便.同时,也为新机床的网络化,提供了解决方案.

这套系统的另一个软件是线切割控制软件.它的关键控件由VC编制，界面用delphi编制，其中的开关量控制使用了行内汇编.在windows下的cnc系统，关键要解决的问题是windows系统禁止应用程序直接访问硬件,为了进入ring0层,本软件编制了专门的虚拟设备驱动程序.

这个控制软件的主要功能是:

1.读入nc代码.并提供了编辑修改功能.

2.提供了手动控制台,可手动以三种速度移动机床.

3.可图形仿真加工,也可空走仿真加工.

4.加工时,可直接控制高频电源,也可暂停进给.同时有速度,状态显示.

5.提供自动间隙补偿.

6.由于是在windows平台上运行,它自然具有了多任务能力,在切割的同时,可以随意进行其他操作,可以玩游戏或者看vcd.

这个控制软件的开发难点是:

1.要提供一个NC代码编辑器:

这个代码编辑器要具有一个简单字处理器的所有功能.以前在DOS状态下,这是一件很繁琐的工作.在WINDOWS平台上,借助DELPHY的VCL控件,这成为一种很轻松的工作.利用DELPHY的RICHEDIT控件可以很容易的实现代码编辑器的所有功能.

2.具有手动控制台:

以前在DOS状态下,手动速度控制要依靠软件延时,需要设计一个循环子程序,空循环产生延时,浪费CPU时间.在WINDOWS平台上,利用DELPHY的TIMER控件,可以较为精确的控制机床速度,同时,由于WINDOWS系统对应用程序并不屏蔽IO口的访问,所以,可以使用行内汇编直接控制步进电机的运动.由于TIMER控件实际上是在使用时间中断,所以对CPU的占用要远远小于DOS下.

3.插补模块:

对于数控系统来说,插补模块是很重要的部分.为了满足高精度的要求,本程序采用0.1um作为一个脉冲当量,对各种不同的精度要求,用多次插补,一次进给的方式,来解决数控系统与机械系统的精度差别. 
4. WINDOWS下的中断控制:

WINDOWS系统下屏蔽应用程序对硬件中断的控制,为了获得系统ring0级的控制权,需要自己开发设备驱动程序.VtoolsD是很好的驱动程序开发环境,可以很方便的编制驱动程序,避开繁琐的汇编语言.

总之,这套系统运行在windows平台上,充分利用了windows系统的特性,为电加工数控系统的发展,探索了一条新的道路.