1、黄河科技学院毕业论文 0 单位代码 6130 学 号 070605100 分 类 号 密 级 毕业论文CAD/CAM集成的双刀车削数控编程系统的开发院 （ 系 ） 名 称 工 学 院 机 械 系专 业 名 称 机 械 设 计 与 制 造 专 业学 生 姓 名指 导 教 师 2013年 06月 27日黄河科技学院毕业论文 1 CAD/CAM集成的双刀车削数控编程系统的开发摘要随着火车提速，对车轮的质量和加工精度提出更高的要求。车轮毛坯是热轧件，毛坯尺寸散差大。车轮按订单生产，中小批量，供货周期短，要求数控编程周期短、效率高、错误率低。手工编程不能满足生产要求，应用现代编程技术是理所当然。目前国内
2、外关于数控车床自动编程技术研究得较多，而双刀架数控车床自动编程技术研究的较少。根据企业的需求开发双刀数控车削自动编程系统，该系统在计算机辅助下进行产品建模、工艺规划、刀位数据计算、NC程序生成和轨迹模拟等任务，从而提高数控编程效率和质量。本文主要研究内容如下：1综述国内外数控技术现状及发展趋势。论述了数控编程技术和方法，指出了双刀车削数控编程系统的一些关键技术。2介绍了双刀车削数控自动编程系统的开发平台及开发工具：0bjectARX、VCNET。3。设计了双刀车削数控自动编程系统的功能及技术方案，包括菜单的定制、工艺交互、前置处理、后置处理和刀具运动轨迹模拟。4在CAD通用平台上实现人机交互工
3、艺规划，以工步为单元输入工艺数据，并用链表存储这些信息。5论述刀具运动轨迹模拟的目的和实现轨迹模拟时涉及的关键技术，以及轨迹模拟在AutoCAD平台上的效果。关键词：双刀车削加工；数控编程；轨迹模拟；VCNET；ObjectARX黄河科技学院毕业论文 2 Development on CADCAM Integrated TwincutterNC Turning Programming SystemAbstractWith increase speed of train, the higher quality and machining accuracy of train wheels are
4、required. The rough wheels are hot rolled steel, whose dimensions are scattered in a large range. The wheels are produced by order with middle or small batch. The cycle of supply is shortGiven the situation mentioned above, NC programming is requested to be fast，efficient，and accurateManual programm
5、ing can not satisfy the demands of productionWith no doubt, modem programming technology is the first choice. In recent years, automatic programming technology of single-curer NC lathes has been researched widely in the world. However, the technology of twin-cutter NC lathes has barely been research
6、edTwin-cutter NC turning programming system is helpful to improve programming efficiency and quality according to enterprises requirementsIn this system， computer-aided technology is utilized in creation of the models，process planning，calculation of curer location data(CLDATA), generation of NC code
7、 and simulation of the machining, etc. The main contents are as follows：1An overview on current situation of NC technology is representedNC programming technology and method are presentedFurther more， some key technologies of twin-cutter NC turning programming system are released。2The platforms and
8、tools(ObjectARX and VCNET)to develop twin-cutter NC turning programming system are introduced3The function and technology scheme of twin-cutter NC turning programming system are designed, with the content of menu customization，interactive interfaces of process，preprocess，post process and simulation
9、of the tool path4. The function of the interactive process plan is performed on common CAD platformProcess plan data is gathered as unit of step，which is stored into chain tables.5The purpose of simulating tool paths and the key technology of implementing trail simulation are discussed. Besides, the
10、 effect of trail simulation on AutoCAD platform is presented too黄河科技学院毕业论文 3 Key Words：twincurer turning；NC programming；trail simulation；VCNET；ObjectARX目录第一章 绪论 41.1国内外数控技术的现状 41.2数控技术的发展趋势 5第二章 双刀车削数控自动编程关键技术分析 62.1 CAD建模 62.2 工艺规划 62.3 刀具轨迹的自动生成 62.4 前置处理和后置处理 62.5 刀具运动轨迹模拟 72.6 加工过程分析 8第三章 双刀车削数控
11、系统的开发平台 93.1 AUTOCAD简介 93.2开发工具0bjectARX9第四章 双刀车削数控编程系统功能要求 114.1 AutoCAD菜单的定制 114.2 工艺交换 114.3 前处理与后处理 124.4 模拟轨迹 13第五章 双刀车削工艺规划及信息处理 145.1双刀车削的特点145.2 工艺规划 14黄河科技学院毕业论文 4 5.2.1 工艺规划方法 145.2.2 左右刀架加工任务的分配原则 145.2.3 切削参数的确定 155.3 工艺规划中防止刀具干涉问题 155.4 加工规划数据储存 16第六章 轨迹模拟 176.1 轨迹模拟的目的 176.2 影响模拟效果的因素
12、17 6.3 轨迹模拟在 AUTOCAD平台的实现 18结论19致谢20参考文献21第一章 绪论1.1国内外数控技术的现状数控技术从发明到现在，已有近 60年的历史。按照电子器件的发展可分为五个发展阶段：电子管数控，晶体管数控，中小规模 IC数控，小型计算机数控，微处理器数控；从体系结构的发展，可分为以硬件及连线组成的硬数控系统、计算机硬件及软件组成的 CNC数控系统，后者也称为软数控系统：从伺服及控制的方式可分为步进电机驱动的开环系统和伺服电机驱动的闭环系统。数控系统装备的机床大大提高了加工精度、速度和效率。开放结构的数控系统具有友好的人机界面和开发平台，机床制造商可以在该开放系统的平台上增
13、加一定的硬件和软件构成自己的系统。软件伺服驱动技术是数控系统的重要组成部分。对现代数控系统，伺服技术取得的最大突破可以归结为：交流驱动取代直流驱动、数字控制取代模拟控制、或者把它称为软件控制取代硬件控制。这两种突破的结果是产生了交流数字驱动系统，并应用在数控机床的伺服进给和主轴装置中。由于电力电子技术及控制理论、微处理器等微电子技术的快速发展，硬件运算及处理能力的提高，特别是 DSP的应用，使系统的计算速度大大提高，采样时间大大减少。这些技术的突破，使伺服系统性能改善、可靠性提高、调试方便、柔性增强。大大推动了高精高速加工技术的发展。CNC 系统的连网数控系统从控制单台机床到控制多台机床的分级
14、式控制需要网络进行通信。网络的主要任务是进行通信，共享信息。这黄河科技学院毕业论文 5 种通信通常分三级：(1)工厂管理级，一般由以太网组成。(2)车间单元控制级，一般由 DNC功能进行控制。通过 DNC功能形成网络可以实现对零件程序的上传或读、写 CNC的数据，PLC 数据的传送，存贮器操作控制，系统状态采集和远程控制等。更高档次的DNC还可以对 CADCAMCAPP 以及 CNC的程序进行传送和分级管理。CNC 与通信网络联系在一起还可以传递维修数据，使用户与 NC生产厂直接通信，进而，把制造厂家联系一起，构成虚拟制造网络。(3)现场设备级。现场级与车间单元控制级及信息集成系统主要完成底层
15、设备单机及 IO 控制、连线控制、通信连网、在线设备状态监测及现场设备生产、运行数据的采集、存储、统计等功能，保证现场设备高质量完成生产任务，并将现场设备生产运行数据信息传送到工厂管理层，向工厂级提供数据。同时也可接受工厂管理层下达的生产管理及调度命令并执行之。因此，现场级与车间级是实现工厂自动化及 CIMS系统的基础1。我国数控技术起步于 1958年，近 50年的发展历程大致可分为 3个阶段：第一阶段从 1958年到 1979年，即封闭式发展阶段。在此阶段，由于国外的技术封锁和我国的基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的“六五” 、 “七五”期间以及“八五”的前期，即引进
16、技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究开发环境和国际环境的改善，我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。在“九五”末期，国产数控机床的国内市场占有率达 50，配国产数控系统（普及型）也达到了 10。1.2数控技术的发展趋势数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，对国计民生的一些重要行业如国防、汽车等的发展起
17、着越来越重要的作用，这些行业装备数字化已是现代发展的大趋势。我国机床行业正处于高速发展时期，行业总产值和销售收入连续 6年保持 20以上的增长，数控机床消费连续 5年位居世界第一。强劲的市场需求带来了发展机遇， ”一五”期间将是数控机床大发展的时期，国家高度重视和支持发展国产数控机床，制黄河科技学院毕业论文 6 定了数控机床发展规划，出台了相应的扶持政策，到 2010年国产数控机床占国内市场比重达 50。近年来，国内机床企业发展迅速。大连机床行业实现整合，成立了大连机床集团并且兼并了英格索尔生产系统公司、西门子(控股 70)等国外企业，销售额位居世界机床行业第八。沈阳机床行业通过改制整合，20
18、06 年销售收入快速增长，市场占有率明显提高。北京第一机床厂并购了德国科宝公司，技术水平大幅提升。总之国内数控机床制造商正在拼搏奋起，坚持自主创新精神，实行市场化运行机制，潜心研究、持续改进，我们深信，中国企业完全有能力制造出满足市场需求的高质量标准的数控机床及柔性制造系统2-3。第二章 双刀车削数控自动编程关键技术分析复杂回转体零件双刀车削加工编程涉及 CAD建模、工艺规划、刀位数据生成、NC代码生成、刀具轨迹模拟、加工过程分析等内容。2.1 CAD建模1绘制零件设计图，该图用于零件编程规划，内容仅包括零件设计外形，不进行尺寸标注。2绘制零件毛坯图，该图用于轨迹模拟，内容包括零件设计外形和毛
19、坯外形，不进行尺寸标注。3绘制刀具块图该图用于工艺交互和轨迹模拟中4-5。2.2 工艺规划数控加工的效率和质量依赖于加工方案和加工参数的合理选择，刀具、走刀路线和进给速度的自动化选择与自适应控制是近些年来研究的重点问题，目标是在满足加工要求，机床正常运行和一定刀具寿命的前提下，具有尽可能高的加工效率。双刀加黄河科技学院毕业论文 7 工的效率比单刀加工效率大约可提高 3070。双刀同时加工除了加工效率以外，还有防止工艺干涉问题。例如工件以某一转速回转时，处于不同切削位置上的刀具的切削速度是不同的，若切削速度差别过大，则表面质量差别也较大。所以对于双刀数控车削来说，合理的加工方案和加工参数选择更具
20、有重要意义。加工过程规划 CAPP是以加工工步为单元采用人机交互方式进行，工步是加工过程数据存取的基本单元，每个工步数据由刀具运动轨迹数据和切削工艺数据两个部分构成。工艺规划过程中，以鼠标和键盘作为人机交互工具，切换于 CAD图形窗口和工艺交互窗口之间。用鼠标在 CAD图形窗口中拾取零件轮廓获取几何数据，用鼠标和键盘在工艺交互窗口中进行信息输入。工艺过程规划的输出是加工规划图形文件和加工过程规划 CAPP数据文件。2.3 刀具轨迹的自动生成刀具轨迹生成是复杂形状零件数控加工中最重要同时也是研究最为广泛深入的内容，能否生成正确的刀具轨迹直接决定了加工的可能性、质量和效率。刀具轨迹生成的目标是使生
21、成的刀具轨迹满足无干涉、无碰撞、轨迹光滑、切削负荷均衡等要求。刀具轨迹生成还应满足通用性好、稳定性好、编程效率高、代码量小等条件。求出的刀位轨迹通常因为下列原因还要作适当的编辑：刀具轨迹不只是零件轮廓本身，往往需要对加工表面进行一定的延伸，并构造一些辅助线(面)，这时生成的刀具轨迹一般都超出了加工表面范围，需要进行适当的裁剪和编辑：建模时所使用的原始数据在不少情况下使生成的零件模型并不很光顺，这时生成的刀具轨迹可能在某些刀位点处有异常现象，例如，刀具轨迹突然出现一个尖点或不连续等现象。需要对个别刀位点进行修改。无论是上述何种情况，刀位轨迹编辑均应使编辑后的刀位点严格控制在加工精度要求范围内。2
22、.4 前置处理和后置处理前置处理的输入是 CAPP数据文件(包含工艺信息和轮廓信息)，其主要功能是将几何信息和工艺信息进行整合，产生刀位文件(包含工艺信息和轨迹信息)。粗车时要做分刀处理，计算每刀的刀具运动轨迹。根据加工要求，被加工元素段的切削速度和进黄河科技学院毕业论文 8 给速度能够单独设定，也就是说每个元素段的切削速度和进给速度可以不同。另外，根据切削速度和进给速度以及加工元素段的长度来求出加工时间，以便对工艺规划作工时分析和工艺优化。后置处理是把前置处理的输出信息转换为数控程序代码，然后写入文件。后置处理是数控编程的重要内容之一。它将通用前置模块生成的刀位数据转换成适合于具体机床的 N
23、C程序。RQQ 机床的 NC程序结构仿效了通用 C语言程序结构，如子程序、分支、跳转、循环等，程序指令也非常丰富，如算术运算、三角函数运算、参数赋值、逻辑运算等。充分利用编程技巧，使程序结构紧凑、程序量小，可读性好。2.5 刀具运动轨迹模拟数控机床由 NC程序控制其加工过程，NC 程序的校验是必需的。由计算机生成的 NC程序直接用于机床加工仍较困难，主要原因有：零件轮廓形状的复杂多变，不一定能够完全正确地计算出刀位数据；加工工艺规划不合理可能会导致干涉发生；切削参数选择不合理可能会引起机床过负荷；由刀位数据生成 NC代码时，可能有编码错误。NC 程序的错误后果是严重的，轻则损坏刀具、报废工件，
24、重则损坏机床乃至人身事故。因此，要对 NC程序进行多次校验，进行必要的修改和完善。NC程序的常用检验方法有：(1)在正式加工之前在机床上空运行，这样只能对机床运动是否正确及有无干涉碰撞做粗略的估计，若采用实物试切的方法，则可对加工过程及加工结果作出较准确的判断。但试切成本高，占用机床时间长。(2)在计算机上利用三维图形技术对数控加工过程进行模拟仿真，可以快速、有效地对NC程序的正确性进行较准确的评估，并可根据仿真结果对程序进行修改，从而避免反复的试切过程，降低了材料能源消耗和生产成本，提高了生产效率。所以，数控加工过程仿真是对 NC程序进行校验的有效方法。仿真能否达到预期效果，仿真模型是关键。
25、换言之，仿真模型若不能真实地描述实际系统，仿真结果的可信度就打了折扣。建立准确仿真模型是系统仿真工作的基础。在双刀切削加工过程中，每一个时刻每个刀架的位置(以及相对位置)由 NC程序确定，因此仿真程序应能够使每个仿真单元在每一时刻尽可能地接近其指令位置。这对计算机硬件有较高的要求，对于仿真程序设计中的时间分割算法也提出了相应的要求。黄河科技学院毕业论文 9 2.6 加工过程分析加工过程分析是根据 NC程序所包含的信息，对加工时间进行统计分析，生成双刀加工时间直方图。利用该图对 NC程序所描述的加工过程、工艺数据和左右刀架的匹配关系，以及加工时间利用率进行分析、评价和优化，力求无干涉时，单件工时
26、最短。第三章 双刀车削数控系统的开发平台3.1 AUTOCAD简介AutoCAD是 AutoDesk公司推出的通用绘图软件，它具有最广大的用户群。AutoCAD软件开放性好，向用户提供了包括 0bjectARX(Object AutoCAD RuntimeeXtension)在内的多种开发工具，用以定制和开发 AutoCAD及其应用程序。与其他 CAD软件如ProE，CATIA 相比，AutoCAD 软件价格便宜，是众多中小企业的常用软件，而且在二维工程图方面，AutoCAD 软件优势更加明显。AutoCAD 在机械、电子、建筑、服装等行业得到广泛的应用。AutoCAD所提供给我们的只是一般的
27、通用的 CAD功能，如造型、绘图、编辑、注释等。如果不使用 AutoCAD的开发工具，要想完成某一具体项目的设计，如设计一台活塞式发动机，则需要根据发动机的功率先手工计算出活塞的直径，然后调用 AutoCAD的绘图命令，一笔一笔地绘出发动机的图形。在设计完成之后，要更改发动机的功率，则需要完全重复上述全部内容。如果使用 AutoCAD的开发工具，则我们可以将上述的计算和绘图过程通过高级语言编制相应的程序，在需要设计时，调用一个命令便可运行该程序，上述计算与设计绘图过程自动完成。显而易见，这不仅大大提高了设计效率，而且，通过开发系统可定黄河科技学院毕业论文 10 制出某些专业化的模块，甚至大型设
28、计软件。本项目组在 AutoCAD 2004平台上开发出双刀架车削中心交互式自动编程系统，将 AutoCAD延伸到 CAM领域，实现 CADCAM 集成。3.2开发工具 0bjectARXObjectARX是在 AutoCAD R1 3使用的 ARX(AutoCAD RuntimeeXtention)的基础上发展起来的第二代面向对象的 c+编程环境。它包含一组动态链接库(DLL)，这些库与AutoCAD在同地址空间内运行，直接利用 AutoCAD的核心数据库结构和代码。库中包含一组通用工具，利用这些工具可以充分利用 AutoCAD的开放结构，直接访问 AutoCAD的数据库结构、图形系统，以及
29、几何造型核心，以便能够在运行期间实时扩展 AutoCAD的功能，建立与 AutoCAD本身的固有命令操作方式相同的新命令。ObjectARX 程序的本质是 Windows DLL程序。AutoCAD 本身是一个典型的 Windows程序，ObjectARX 程序与AutoCAD、Windows 之间采用 Windows消息传递机制直接通信。它以 C+语言为基本开发语言，具有 OOP(Object Oriented Program)技术的许多特点，如数据封装、继承、多态性等。ObjectARX 支持 MFC，也就是说，能够利用 MFC编写功能强大、具有Windows风格的用户图形界面程序。obj
30、ectARX 还可实现许多其他功能，如支持多文档界面，创建自定义类，与其他编程环境进行交互等。ObjectARX主要包括 5个类库(AcUi，AcEd，AcDb，AcGi，AcGe)和一个与 ADS兼容的全局函数库 ADSRX，这个函数库是个标准的 c函数库。从功能上讲，可包含几乎上述 5个类库的全部功能，但它并不能代替 ObjectARX类库。在很多需要开发更基本的、底层应用程序时，必须使用 ObjectARX类库来实现。在实际的应用程序开发过程中，可根据自己的经验来决定是使用 ObjectARX类库还是全局函数库。在大多数情况下，两种方式都可实现。但是，ObjectARX 全局函数是开发
31、ObjectARX应用程序的基础，也是 ObjectARX类库所不能替代的。对于简单的 ObjectARX应用程序，使用 ObjectARX全局函数非常方便、并且易学易懂。黄河科技学院毕业论文 11 第四章 双刀车削数控编程系统功能要求4.1 AutoCAD菜单的定制在 AutoCAD中用户可以定制自己的屏幕菜单、下拉菜单、图标菜单、图形输入菜单和按钮菜单等。用户菜单主要用途如下：(1)将 AutoCAD常用的命令组合在一起。这些命令在屏幕上，可更快更方便地对其做出选择，从而节省时间。(2)将几个命令和功能组成一个宏，这样通过一个简单的选择菜单便可以依次得到一连串的 AutoCAD命令，从而消
32、除对每个命令进行独立的选择。用户菜单以及命令宏可以节省很多时间，从而提高工作效率。AutoCAD 的菜单可以很容易更改。AutoCAD可以有很多不同的菜单，正如所希望的那样，这些菜单存在磁盘中独立的文件中，使用菜单命令将其装入。菜单文件必须先加载到程序中才能使用。启动 AutoCAD时，基本菜单将自动加载。在 AutoCAD中默认的基本菜单文件是 acadmnu，它位于 AutoCAD的 support文件夹中。黄河科技学院毕业论文 12 如果要修改默认菜单或创建要用作基本菜单的新菜单文件，可以使用 MENU进行加载。再次启动 AutoCAD时，新的基本菜单将会自动加载。局部菜单是指加载基本菜
33、单后加载的任何菜单文件。可以使用 MENULOAD和MENUUNLOAD加载和卸载执行 AutoCAD任务过程中所需的局部菜单，也可通过“工具”菜单上单击“自定义”中的“菜单”按钮来实现。任何菜单文件均可用作基本菜单或局部菜单，但是建议将包含大多数部分的菜单文件用作基本文件，并根据需要加载其他较小的菜单文件。4.2 工艺交换工艺交互用于规划左、右侧刀架的加工任务、加工轮廓和相应的工艺参数，以及与编程相关的一些信息，生成加工规划工艺文件，用于前置处理。零件加工的过程规划以工步为单元，采用人机交互方式进行。用户以键盘及鼠标进行人机交互，走刀的几何数据由用户用鼠标点取，工艺数据用鼠标和键盘相结合的方
34、式来进行输入。系统提供了多种灵活的 CAPP手段以方便用户的操作(如工步修改功能、工步中各几何要素的工艺参数的修改功能等)。此外，系统还提供了多种容错功能以防止用户的误操作而造成的不必要的错误，以提高工作效率。4.3 前处理与后处理1前处理的功能前处理的输入是各个工步的被加工轮廓数据和工艺信息，输出是刀具位置数据。主要数据处理工作有：(1)每段轨迹元素起点和终点法向矢量方向余弦的计算对于直线段，起点和终点的法向矢量的方向余弦相同，只需计算起点的法向矢量的方向余弦；对于圆弧段，要分别计算起点和终点法向矢量的方向余弦。(2)坐标的变换所获得的各个坐标均是世界坐标系下的坐标，这不符合编程要求，因此要
35、进行坐标变换。现在要以拾取的编程原点作为坐标原点，对于左刀架，用 X坐标减去编程原点的 X坐标，并将其取反，即为编程坐标系下的坐标；对于右刀架，只需用 x坐标减去编程原点的 x坐标，即为编程坐标系下的坐标。假如左侧的坐标为黄河科技学院毕业论文 13 (xL，YL)，编程原点的坐标为(Xo，Yo)，右侧的坐标为(XR，YR)，那么变换后得到的结果是：对左侧，有XL=一(XLXo)，ZL=YL-Yo：对右侧，有XR=XRXo，ZR=YR-Yo：(3)变迁点的法向矢量方向余弦的计算对于直线段，变迁点的法向矢量的方向余弦与终点的法向矢量的方向余弦相同，不需要重新计算；对于圆弧段，要重新计算变迁点的法向
36、矢量的方向余弦和圆弧的起始角、终止角。(4)工时的计算根据轨迹元素的长度以及对应的进给速度就可以计算出加工该元素段的工时，计算公式为：元素段工时=元素长度进给速度。我们把各个轨迹元素的工时累加，就可得到一个工步的加工工时。这样计算得到的工时只是理论工时，实际加工工时还与现场的一些设定有关，比如最大进给速度的限制等。(5)生成刀位文件将刀具轨迹数据和工艺信息进行整合，按规定的格式分别生成左右刀架的刀位文件，同时输出刀架匹配关系到另外一个文件当中。2后处理的功能后处理所要做的工作主要是通过我们前处理得到的刀位文件，按照给定机床数控代码格式要求转换成机床能识别的数控程序的过程，其实也就相当于翻译的过
37、程。后处理的关键是要掌握数控代码的格式，RQQ 机床的 NC程序结构仿效了通用 C语言程序结构，充分利用编程技巧，可使程序结构紧凑、程序量小，可读性好。后处理中用到的C+知识的重点是读文件和写文件。后处理的输出是 RQQ机床能接收的数控程序代码。4.4 模拟轨迹轨迹模拟的目的是检验前面工艺交互获取的数据以及前处理中计算得到的一些数据是否正确，并检验规划是否合理，是否存在过切的情况，并查看左右刀架是否存在干涉。黄河科技学院毕业论文 14 第五章 双刀车削工艺规划及信息处理5.1双刀车削的特点双刀架车削中心是一种高效数控机床，由于采用双刀同时切削，有效地缩短单件加工工时，显著地提高了生产率。而生产
38、率提高的程度取决于左右刀架加工时间的重叠程度，也就是说双刀应尽可能地同时加工工件。为了避免左右刀架干涉，采用等待协调机制，在同一计划时段内，如果左刀架先加工完毕，则等待，直到右刀架完成该时段的加工任务，左右刀架才继续执行下一个工步，这是通过机床左右刀架的等待协调指令来实现的。据统计，其加工效率可以比单刀架数控车床提高 30以上。双刀车削加工过程规划除了包含单刀车削加工过程规划的内容外，还要考虑左右刀架的加工任务分配和相互协调6。5.2 工艺规划5.2.1 工艺规划方法黄河科技学院毕业论文 15 工艺规划方法大致可分为人工规划法、图形交互法和智能自动规划法等。其中智能自动规划法目前还处于研究阶段
39、，距离生产应用尚远；图形交互法则是最常用的方法，它具有如下优点：(1)它是一种基于零件模型的规划方法，它不再利用抽象的文字符号进行工艺规划，而是以图形语言来描述加工方法和加工顺序，并通过工艺数据库或人机交互方式选择工艺数据，经数学处理后得到刀具位置数据。(2)图形交互式工艺规划采用多窗口图形交互，操作方便、直观，实现 CADCAM的集成。5.2.2 左右刀架加工任务的分配原则左右刀架加工任务分配原则如下：1在无干涉条件下，使加工时间尽可能短左右刀架加工任务分配时应该尽量使两刀架同时加工，若单刀车削的时间比例大，或两个刀架在一个匹配周期期中加工段长度相差太大，单件工时将增加，生产效率下降，就体现
40、不出双刀车削的优势。2在无干涉条件下，使左、右刀架切削速度尽可能接近在双刀同时加工时，主轴转速由程序给定，切削速度与刀具和主轴中心的距离有关，加工规划中应使两把刀的切削位置与主轴中心的距离相差不要太大，力求两刀具的切削速度相近。5.2.3 切削参数的确定1进给量的选择粗加工时，对工件表面质量没有太高的要求，此时切削力较大，合理的进给量应该是系统所能承受的最大进给量。这一进给量受到下面一些因素的限制：机床进给机构的强度和刚度、车刀刀杆的强度和刚度、刀片的强度、工件的装夹强度。精加工时主要受加工精度和表面粗糙度的限制。生产实际中，进给量通常根据经验选取，粗加工时，根据加工材料、车刀刀杆尺寸、工件直
41、径和每刀切深来选择。半精加工和精加黄河科技学院毕业论文 16 工时，按粗糙度要求，根据工件材料、刀尖圆弧半径和切削速度等来选择进给量。2切削速度的确定根据切深 t、进给量厂及刀具耐用度 T，可按下面公式计算切削速度 V机床转速为：n=1000v/d式中 d为工件直径，所选定的转速 n应在机床的转速范围之内。实际生产中，切削速度通常根据经验来选取，粗车时一般选择较低的切削速度，精车时则选择较高的切削速度。此外还要考虑到材料的加工性能、刀具的切削性能、工况等因素来合理的选择切削速度。5.3 工艺规划中防止刀具干涉问题1切入干涉在工艺规划中，为了能直观的看出刀具是否和工件发生干涉，在规划进刀段时我们
42、采用拖动刀具块技术，即让鼠标变成刀具形状，这样可以方便我们选取进刀点，同时也能检验刀具的选用是否正确。2切出干涉为了防止切出发生干涉，我们不仅采用了拖动刀具块技术，而且还采用了切出变迁方式，也就是在多层切削时，每层的退刀点可以不同，这样有两个作用，一是可以防止发生闷刀现象，二是对于毛坯余量不均匀的情况可以减少空行程时间。5.4 加工规划数据储存加工过程规划 CAPP是以加工工步为单元采用人机交互方式进行，工步是加工过程数据存取的基本单元，每个工步数据由刀具运动轨迹数据和切削工艺数据两个部分构成。由于工步数据信息量大，数据类型多样且复杂，故用结构体来记录这些信息，以协调数据的内在联系，同时又方便
43、数据的操作。黄河科技学院毕业论文 17 第六章 轨迹模拟6.1 轨迹模拟的目的轨迹模拟的目的是用来检验规划过程中获得的信息是否符合要求，以及前处理中计算得到的数据是否正确。具体来说，轨迹模拟的作用有：检验工艺参数的合理性，包括刀具的选择、每刀切深、精加工余量、刀具补偿方式等。检验进刀和退刀是否与工件发生干涉，对双刀架，有时还要检验两个刀架是否发生干涉。检验刀位轨迹的计算是否正确。6.2 影响模拟效果的因素轨迹模拟的效果与计算机硬件配置、软件速度、以及处理技巧等有关。在一定的黄河科技学院毕业论文 18 计算机硬件和软件环境下可以有不同的模拟效果。下面就本项目中的用到的一些处理技巧与大家起分享：每
44、小段直线长度：这个应根据原始轨迹长度来确定，一般可取 05mm，观察视觉效果，如果感觉有跳动，应将这个数值取得更小，如果感觉模拟时动作太慢，则可将这个数值取大点。移动的图形复杂度：应在满足要求的情况下尽可能使所要移动的图形简单些，比如我们可以删除掉刀具块中对模拟不起作用的线条，这样计算机重画这个图形的速度就会加快，减少出现图形显示断断续续的情况。程序代码的优化：应尽量减少一些重复性操作的代码，尤其是这些代码执行次数很多时。在模拟时，不停的画直线，画直线时，我们要将其画在 TRAILLAYER层上，如果没有这个层则要新建这个图层。假如我们定义一个画直线的函数 createline，在这个函数内部
45、每次都判断是否有这个图层，如果没有就创建这个图层，那么如果这个函数执行了 1000次，则需要判断 1000次，这是很费时的。如果我们在轨迹模拟开始前先定义了一个图层 TRAILLAYER，在画直线时直接将直线画在这个图层上，则节省了判断时间，提高了绘图速度。轨迹模拟时关闭对象捕捉：在 AutoCAD中，移动一个块时如果关闭了对象捕捉，将使运行速度加快，在轨迹模拟完成后，应恢复以前的对象捕捉状态。6.3 轨迹模拟在 AUTOCAD平台的实现在 AutoCAD平台上进行轨迹模拟，首先要读入刀位文件并对其中的信息进行整合，获取我们所需要的刀位轨迹，必要时还要进行计算，然后通过沿刀位轨迹移动刀具块来实
46、现二维模拟。在移动刀具块的同时，我们还画出了刀具的中心轨迹和刀具切触点的轨迹。黄河科技学院毕业论文 19 结论双刀同时车削同一个工件，可以大幅度缩短工时，提高生产效率。但是，双刀车削数控程序手工编制较困难。本文主要讨论综合运用计算机辅助几何设计(CAGD)、计算机图形学、微分几何、数控加工技术等多学科知识，完成数控编程系统的工艺交互界面的设计、工艺信息的处理和轨迹模拟等。本论文的主要研究工作总结如下：1数控技术概述综述国内外数控技术的现状及发展趋势。介绍了数控编程技术的发展以及双刀车削数控编程技术研究现状及程序特点，最后分析了双刀数控车削自动编程的关键技术：工艺交互、前置处理和后置处理、刀具轨迹的生成、数控加工仿真以及加工分析。2双刀车削数控编程系统的开发平台简单介绍了双刀车削数控自动编程系统的开发平台 AutoCAD，比较了 AutoCAD的几种二次开发工具的优缺点。介绍了该编程系统所用的 AutoCAD
