如何在Windows 系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)線切割編程控制軟件的設(shè)計(jì)

電加工技術(shù)作為機(jī)械特種加工的一個(gè)重要分支,從誕生以來,就在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了極為重要的作用.在近幾年,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,電加工數(shù)字控制技術(shù)也有了飛躍的提高,筆者因?yàn)楣ぷ鞯男枰?開發(fā)了一套在windows平臺(tái)上的線切割編程控制軟件,并在實(shí)際當(dāng)中得到了應(yīng)用.此套系統(tǒng)已經(jīng)用于多個(gè)工廠的線切割數(shù)控改造項(xiàng)目和本所的新產(chǎn)品試制中,效果良好,工作穩(wěn)定。

簡單簡介：
這套系統(tǒng)由兩個(gè)獨(dú)立軟件組成.它的模塊圖如附圖.一個(gè)是線切割自動(dòng)編程軟件.這個(gè)軟件用DELPHI編制,它的主要功能是自動(dòng)生成線切割機(jī)床的NC代碼,并生成相應(yīng)的工藝圖和工藝卡,同時(shí)可支持DNC,由計(jì)算機(jī)直接傳輸代碼給控制機(jī).它的工作過程大致如下:
1.首先由通用的CAD平臺(tái),如autocad,生成待加工零件的幾何圖形.輸出標(biāo)準(zhǔn)的dxf文件.
2.由自動(dòng)編程軟件讀入該dxf文件,在加工向?qū)У闹甘鞠?用鼠標(biāo)拾取工藝參數(shù),選擇穿絲點(diǎn),起切元素,切割方向.計(jì)算機(jī)按照選擇,自動(dòng)生成加工鏈表,由加工鏈表,生成NC代碼.
3.通過仿真模塊,讀入剛生成的NC代碼,輸入工藝參數(shù),模擬加工,檢查代碼錯(cuò)誤.
4.計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成工藝圖和工藝卡,由打印機(jī)打印輸出.
5.通過磁盤或者DNC將代碼傳輸給控制機(jī).
這個(gè)編程軟件的優(yōu)點(diǎn)是:
a. 利用windows平臺(tái)，可使用的內(nèi)存幾乎無限制，擺脫了過去線切割編程軟件的NC代碼的長度限制．
b. 支持多任務(wù)，可在切割的同時(shí)編制程序．而這些*由操作系統(tǒng)管理，安全，可靠．
c. 提供多種編程模式,支持多次加工,多行腔加工,滿足各種零件的特殊工藝需要.
d. 界面是windows標(biāo)準(zhǔn)界面，簡單易學(xué)，非常友好．
這個(gè)編程軟件的開發(fā)難點(diǎn)是:
* CAD 與 CAM 的接口的實(shí)現(xiàn):
數(shù)控機(jī)床編程,首先要建立所加工零件的幾何模型.而現(xiàn)在的通用CAD平臺(tái)可以非常方便,快捷的產(chǎn)生幾何模型.這樣,CAM與CAD之間的接口就變得很重要.DXF文件是大多數(shù)CAD平臺(tái)所支持的文本文件格式,其結(jié)構(gòu)*公開化,是一種CAD與CAM接口的良好工具.而現(xiàn)在的可視化語言都提供良好的文件操作支持,有豐富的控件和底層函數(shù),用這些良好的工具可以很容易實(shí)現(xiàn)CAD與CAM的接口.
* 工藝參數(shù)與幾何路徑結(jié)合生成NC代碼:
CAD所產(chǎn)生的幾何路徑信息還不足以生成零件加工的NC代碼.根據(jù)各種數(shù)控機(jī)床的需要,還要輸入不同的工藝信息.具體到線切割機(jī)床,還需要輸入穿絲點(diǎn),切入點(diǎn),切割方向,偏移量等工藝信息.由于此軟件運(yùn)行在WINDOWS平臺(tái)上,其良好的圖形界面可以充分發(fā)揮程序員的想象力.在此軟件中,我設(shè)計(jì)了一個(gè)加工向?qū)?在它的指引下,操作者可以很容易的完成工藝參數(shù)的輸入.
此程序以鏈表的方式存儲(chǔ)加工信息,包括幾何路徑信息和工藝信息,當(dāng)工藝參數(shù)輸入后,則鏈表生成.程序沿鏈表周游一次,則代碼生成.
* NC代碼翻譯及仿真加工:
當(dāng)NC代碼生成后,為了保證數(shù)控程序的正確性,降低加工廢品率,還要進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真加工.需要將NC代碼轉(zhuǎn)換成加工信息,進(jìn)而生成加工鏈表.這實(shí)際上相當(dāng)于將程序源代碼編譯成機(jī)器代碼的過程,所以編譯原理的理論*可以應(yīng)用在這.我開發(fā)了一個(gè)NC代碼編譯器,它經(jīng)過兩遍掃描,通過詞法分析,語法分析,既可以將NC代碼轉(zhuǎn)換成加工信息,同時(shí)生成加工鏈表.有了加工鏈表,就可以由插補(bǔ)模塊形成幾何路徑,再借助計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù),可以很真實(shí)的反映加工情況.
* 工藝卡及工藝圖生成:
WINDOWS系統(tǒng)為外設(shè)的使用提供了極大的方便性,它的設(shè)備無關(guān)性解放了許多程序員的苦惱.此程序采用DELPHY當(dāng)中提供的打印控件,同時(shí)對(duì)PRINTER的CANVAS編程,自動(dòng)生成工藝卡和工藝圖,充分利用了計(jì)算機(jī)的計(jì)算和繪圖能力.
* DNC計(jì)算機(jī)直接傳輸
本程序可以通過控制機(jī)的光電紙帶接口,將代碼直接送入控制機(jī),這為老機(jī)床的改造提供了極大的方便.同時(shí),也為新機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化,提供了解決方案.

這套系統(tǒng)的另一個(gè)軟件是線切割機(jī)床控制軟件．它的關(guān)鍵控件由VC編制，界面用delphi編制，其中的開關(guān)量控制使用了行內(nèi)匯編．在windows下的cnc系統(tǒng)，關(guān)鍵要解決的問題是windows系統(tǒng)禁止應(yīng)用程序直接訪問硬件,為了進(jìn)入ring0層,本軟件編制了專門的虛擬設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序.
這個(gè)控制軟件的主要功能是:
1. 讀入nc代碼.并提供了編輯修改功能.
2. 提供了手動(dòng)控制臺(tái),可手動(dòng)以三種速度移動(dòng)機(jī)床.
3. 可圖形仿真加工,也可空走仿真加工.
4. 加工時(shí),可直接控制高頻電源,也可暫停進(jìn)給.同時(shí)有速度,狀態(tài)顯示.
5. 提供自動(dòng)間隙補(bǔ)償.
6. 由于是在windows平臺(tái)上運(yùn)行,它自然具有了多任務(wù)能力,在切割的同時(shí),可以隨意進(jìn)行其他操作,可以玩游戲或者看vcd.
這個(gè)控制軟件的開發(fā)難點(diǎn)是:
1. 要提供一個(gè)NC代碼編輯器:
這個(gè)代碼編輯器要具有一個(gè)簡單字處理器的所有功能.以前在DOS狀態(tài)下,這是一件很繁瑣的工作.在WINDOWS平臺(tái)上,借助DELPHY的VCL控件,這成為一種很輕松的工作.利用DELPHY的RICHEDIT控件可以很容易的實(shí)現(xiàn)代碼編輯器的所有功能.
2. 具有手動(dòng)控制臺(tái):
以前在DOS狀態(tài)下,手動(dòng)速度控制要依靠軟件延時(shí),需要設(shè)計(jì)一個(gè)循環(huán)子程序,空循環(huán)產(chǎn)生延時(shí),浪費(fèi)CPU時(shí)間.在WINDOWS平臺(tái)上,利用DELPHY的TIMER控件,可以較為的控制機(jī)床速度,同時(shí),由于WINDOWS系統(tǒng)對(duì)應(yīng)用程序并不屏蔽IO口的訪問,所以,可以使用行內(nèi)匯編直接控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng).由于TIMER控件實(shí)際上是在使用時(shí)間中斷,所以對(duì)CPU的占用要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于DOS下.
3. 插補(bǔ)模塊:
對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)來說,插補(bǔ)模塊是很重要的部分.為了滿足高精度的要求,本程序采用0.1um作為一個(gè)脈沖當(dāng)量,對(duì)各種不同的精度要求,用多次插補(bǔ),一次進(jìn)給的方式,來解決數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)械系統(tǒng)的精度差別.
4. WINDOWS下的中斷控制:
WINDOWS系統(tǒng)下屏蔽應(yīng)用程序?qū)τ布袛嗟目刂?為了獲得系統(tǒng)ring0級(jí)的控制權(quán),需要自己開發(fā)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序.VtoolsD是很好的驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)環(huán)境,可以很方便的編制驅(qū)動(dòng)程序,避開繁瑣的匯編語言.
總之,這套系統(tǒng)運(yùn)行在windows平臺(tái)上,充分利用了windows系統(tǒng)的特性,為電加工數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展,探索了一條新的道路.