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《合肥工业大学》 2006年
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基于STEP-NC数控铣削加工若干关键技术研究

仓公林  
【摘要】:传统的数控机床程序编制是基于ISO 6983,传递到数控系统的数控程序中并不包含高层信息,如被加工零件的三维几何信息、公差信息等,使数控系统与上游的CAD/CAPP/CAM系统之间不能实现完整的信息传递。STEP-NC(STEP-Compliant Data Interface for Numeric Controls)是STEP(STandard for Exchange of Product model data)在制造领域的延伸,作为新的数控系统数据接口的规范(ISO 14649),它与STEP具有相同的几何信息描述形式。因此,基于STEP-NC的数控程序不仅使得零件的三维几何信息能够直接传递到CNC控制器,而且还包含了工艺信息和加工信息,从而克服了传统的基于ISO 6983标准的数控程序的诸多缺点,如因几何图形文件和数控程序数据格式不一致而导致的信息损失、程序修改困难且修改后的结果很难及时有效地反馈到规划部门、不同数控系统之间数控程序的互换性差等。 与传统数控程序相比,本质上的区别是STEP-NC数控程序是中性的,并不针对特定的数控系统。论文以新型数控程序接口STEP-NC为基础,对基于STEP-NC的数控铣削加工关键技术进行研究,主要研究内容如下: 1.针对传统数控编程数据接口ISO 6983的局限性,分析了产品数据交换标准的发展历程,指出STEP在制造领域的扩展—STEP-NC取代ISO 6983的历史必然性,同时对国外几种经典数控系统模式进行对比研究,总结了数控系统的发展趋势。 2.分析STEP-NC的基本原理、结构体系,阐述STEP-NC与STEP的联系与区别。研究了STEP-NC的应用参考模型ISO 14649与应用解释模型AP 238的本质区别,以及实现的难易程度。 3.研究STEP-NC的三种实现方法。并重点研究ISO 10303 Part 21格式STEP-NC数控程序的生成过程,包括特征识别、宏观工艺规划和向Part 21物理文件的映射。STEP-NC制造特征的识别是从输入的只包含零件几何和拓扑信息的STEP文件中识别出工件上所具有的STEP-NC制造特征,将特征识别的结果即STEP-NC制造特征作为宏观工艺规划的基础。研究了宏观工艺规划的过程,并将宏观工艺规划的结果按照ISO 10303 Part 21规范映射为STEP-NC数控程序。 4.基于开放式、模块化思想,提出基于STEP-NC铣削数控系统的功能结构模型,将STEP-NC数控系统的主要功能模块分为数控程序解释器、微观工艺规划、刀具路径生成器和运动控制器等模块。研究微观工艺规划模块,分析了STEP-NC数控程序中主要实体数据之间的逻辑关系,实现了工艺参数信息、机床功能信息的获取、修改和更新。最后分析了运动控制卡PMAC的加工指令格式,研究了由刀具路径信息、工艺参数和机床功能等信息生成PMAC加工指令的方法。
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TG547

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