[发明专利]基于标准模板和表达式驱动的齿轮滚削CNC自动编程方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

针对上述手工编程和图形交互式CAD/CAM自动编程的不足，本发明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，本发明包括以下步骤：

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。

由于本发明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，本发明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：本发明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

本发明的附图说明如下：

图1本发明中基于成组技术的齿轮分类树；

图2本发明中渐开线圆锥齿轮的加工示意图；

图3本发明中滚削工艺任务流图到NC标准模板结构的映射关系图；

图4本发明中NC标准模板生成算法流程图；

图5本发明中表达式驱动算法流程图。

具体实施方式

本发明的思路是：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发明作进一步说明：

本发明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。