基于标准模板和表达式驱动的齿轮滚削CNC自动编程方法技术

本发明专利技术公开了一种基于标准模板和表达式驱动的齿轮滚削CNC自动编程方法。它包括以下步骤：1、通过人机交互界面，数控程序员选择工件和刀具，并设置必要的加工参数；2、系统自动调用滚削模型库中齿轮对应的数学模型，计算刀具加工路径点坐标值，确定加工所需的全部工艺参数数据；3、依据NC标准模板结构和模块自动生成齿轮的NC标准模板，建立齿轮模板库；4、系统从齿轮模板库中调用NC标准模板和从工艺参数数据集中提取参数值，通过表达式驱动算法完成对NC标准模板的实例化，得到数控加工程序。本发明专利技术的优点是：能实现齿轮滚削的自动编程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于数控机床的应用，具体涉及到一种齿轮滚削CNC自动编程方法。
技术介绍
现有数控机床(CNC)的程序编制方法主要有:(1)手工编程；(2)图形交互方式的CAD/CAM技术；(3)运用数控系统宏指令(R指令)模板的参数化编程方法。传统的手工编制数控程序的方式存在效率低、出错率高、只适用单一零件的加工等缺点。以图形交互方式的CAD/CAM技术能够实现自动编程，通用性好，但需要建立待加工零件的CAD模型，并进行相应的工艺规划和刀具定义，加工周期长，工作量大，对工人的技术要求较高，影响了加工成本和生产效率。运用数控系统宏指令(R指令)模板的参数化编程方法，能够实现单一产品的数控加工，但忽略了工件间的结构和工艺上的相似性，且只适应特定数控系统的单个机床，对相同数控系统的其他机床或不同数控系统的机床都需重新定义R指令参数，重复工作量大，自适应性不足。目前，人们还没有找到适用普通数控机床的自动编程方法，但针对结构特征相对固定的通用零件制造，研究一种相对通用、快捷高效、低成本，能自适应特定加工环境的自动编程方法是可行的，并具有实用价值。
技术实现思路
针对上述手工编程和图形交互式CAD/CAM自动编程的不足，本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种基于标准模板和表达式驱动的齿轮滚削CNC自动编程方法，它能实现齿轮滚削数控加工中数控程序的自动编制。为了解决上述的技术问题，本专利技术包括以下步骤: 步骤1，通过人机交互界面，数控程序员选择工件和刀具，并设置必要的加工参数；步骤2，系统自动调用滚削模型库中齿轮对应的数学模型，计算刀具加工路径点坐标值，确定加工所需的全部工艺参数数据； 步骤3，依据NC标准模板结构和模块自动生成齿轮的NC标准模板，建立齿轮模板库；步骤4，系统从齿轮模板库中调用NC标准模板和从工艺参数数据集中提取参数值，通过表达式驱动算法完成对NC标准模板的实例化，得到数控加工程序。由于本专利技术在齿轮滚削加工过程中建立每类齿轮单元的滚削数学模型和预设NC标准模板，利用表达式驱动算法完成对NC标准模板的实例化，自动生成数控加工程序，加载至数控机床即可进行加工，实现了齿轮滚削的自动编程，简化齿轮滚削数控编程的流程，降低了编程人员技术要求，提高编程效率；另外，本专利技术还具有以下技术效果: 有利于标准化:对各齿轮类制定NC标准模板，有利于齿轮滚削加工工艺的标准化，保证产品的质量； 支持重用:NC标准模板由许多相互独立的模块组成，这些模块可被重复调用组建为新的NC标准模板，NC标准模板的可重组性使得系统具有开放性； 具有独立性:本专利技术独立于机床的数控系统，开发的系统在PC机或数控机床操作平台上均可独立完成数控程序的编制功能，并生成通用的数控加工程序； 具有开放性:根据不同加工要求，支持增加新的模块资源，或对已有的模块进行修改。附图说明本专利技术的附图说明如下: 图1本专利技术中基于成组技术的齿轮分类树； 图2本专利技术中渐开线圆锥齿轮的加工示意 图3本专利技术中滚削工艺任务流图到NC标准模板结构的映射关系 图4本专利技术中NC标准模板生成算法流程 图5本专利技术中表达式驱动算法流程图。具体实施例方式本专利技术的思路是:利用成组技术的原理，根据齿轮的几何特征的相似性建立齿轮数学模型，根据齿轮加工工艺特征的相似性预设NC标准模板结构，根据NC代码的相似性预设模块，通过人机界面设置必要的加工参数，即可确定出齿轮滚削加工的工艺参数和NC标准模板，并运用表达式驱动算法完成对标准模板的实例化，生成NC代码文件。下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明: 本专利技术的基于标准模板和表达式驱动的齿轮滚削CNC自动编程方法，包括以下步骤:步骤1，通过人机交互界面，数控程序员选择工件和刀具，并设置必要的加工参数；步骤2，系统自动调用滚削模型库中齿轮对应的数学模型，计算刀具加工路径点坐标值，确定加工所需的全部工艺参数数据； 步骤3，依据NC标准模板结构和模块自动生成齿轮的NC标准模板，建立齿轮模板库；步骤4，系统从齿轮模板库中调用NC标准模板和从工艺参数数据集中提取参数值，通过表达式驱动算法完成对NC标准模板的实例化，得到数控加工程序。本专利技术是基于成组技术的原理，将齿轮按其几何特征和工艺特征的相似性进行分组，将每个齿轮组定义为一个齿轮类。如图1所示，根据齿轮结构特征和工艺特征的相似性，齿轮类分为圆柱齿轮类、圆锥齿轮类、涡轮类、鼓形齿轮类、曲线齿轮类等基本齿轮单元类以及由齿轮单元组成的多联齿轮派生类，派生类继承了其组成单元类的基本属性，齿轮对象的属性可分为几何属性和工艺属性；几何属性包括齿轮的外形几何参数；工艺属性主要有加工过程中切削量参数、定位参数、切削条件参数，补偿参数等。上述步骤2中，齿轮数学模型的建立如下: 同一类齿轮具有相似的结构特征和工艺特征，由此可对每类齿轮建立其滚削加工数学模型，通过求解数学模型，可以得到该齿轮对象的加工路径刀具点位坐标。齿轮建模的关键在于确定加工时滚刀和齿轮间的中心距、切入行程、切出行程和刀具的插补方式。所有的刀具点位坐标值及其他工艺参数值构成了滚削工艺参数数据集，并用Access数据库保存。下面以渐开线圆锥齿轮为例阐述齿轮的滚削数学模型建立过程: 如图2所示，渐开线圆锥直齿轮加工时，滚刀刀具中心运动轨迹是一条平行于滚刀和工件切削深度锥线的直线，只要确定切入、切出时的刀具中心坐标即可推导出中心距方程和切入、切出行程。图2中:Χ_0_Ζ为工件坐标系，Ao-Qb- Z0为刀具坐标系，Ai/为切入行程，E为切出行程，B为齿宽，H为胎具高度t i为齿轮外径，Le为切削深度锥线，A为切入时滚刀与工件的接触点，P为切入时滚刀与切削深度锥线的切点，^为齿轮锥角，&r为滚切锥角。(I)工件坐标系中的滚刀截面方程 齿轮滚削时，由于存在滚刀安装角P ,滚刀在竖直平面内的截面是椭圆，其在工件坐标系X-Y-Z中的椭圆曲线方程为:权利要求1.基于标准模板和表达式驱动的齿轮滚削CNC自动编程方法，包括以下步骤: 步骤1，通过人机交互界面，数控程序员选择工件和刀具，并设置必要的加工参数； 步骤2，系统自动调用滚削模型库中齿轮对应的数学模型，计算刀具加工路径点坐标值，确定加工所需的全部工艺参数数据； 步骤3，依据NC标准模板结构和模块自动生成齿轮的NC标准模板，建立齿轮模板库；步骤4，系统从齿轮模板库中调用NC标准模板和从工艺参数数据集中提取参数值，通过表达式驱动算法完成对NC标准模板的实例化，得到数控加工程序。2.根据权利要求1所述的基于标准模板和表达式驱动的齿轮滚削CNC自动编程方法，其特征在于:所述步骤2中的数学模型与齿轮类是对应的，齿轮类有基本齿轮类和多联齿轮派生类，基本齿轮类包括圆柱齿轮类、圆锥齿轮类、涡轮类、鼓形齿轮类和曲线齿轮类。3.根据权利要求2所述的基于标准模板和表达式驱动的齿轮滚削CNC自动编程方法，其特征在于:所述步骤 3中的NC标准模板结构是由齿轮类对应的工艺任务流图映射制定的。4.根据权利要求3所述的基于标准模板和表达式驱动的齿轮滚削CNC自动编程方法，其特征在于:所述NC标准模板结构定义为一个二元组k=<FE，07〉，其中，PE是PE的集合，⑶是CH的集合表示种类为Y的模块J，.為Cif本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于标准模板和表达式驱动的齿轮滚削CNC自动编程方法，包括以下步骤：步骤1，通过人机交互界面，数控程序员选择工件和刀具，并设置必要的加工参数；步骤2，系统自动调用滚削模型库中齿轮对应的数学模型，计算刀具加工路径点坐标值，确定加工所需的全部工艺参数数据；步骤3，依据NC标准模板结构和模块自动生成齿轮的NC标准模板，建立齿轮模板库；步骤4，系统从齿轮模板库中调用NC标准模板和从工艺参数数据集中提取参数值，通过表达式驱动算法完成对NC标准模板的实例化，得到数控加工程序。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：阎春平，郭奉民，曹卫东，李孝常，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：