[发明专利]一种双代码联合作用的数控加工控制方法

说明书

技术领域

本发明属于数控加工相关技术领域，更具体地，涉及一种双代码联合作用的数控加工控制方法。

背景技术

数控加工的G&M代码程序文件遵循ISO 6983标准，但ISO 6983标准中的运行指令仅包含简单圆弧和直线，小线段依然是复杂曲面加工中比较通用的刀具轨迹表达方式；要保证好的加工品质，数控系统需要根据刀具轨迹的几何属性进行速度规划(如需要根据形状变化处的曲率以显示大曲率处的进给速率，以满足机床的加速约束和轮廓轨迹的精度)；然而数控系统中的计算又必须保证实时性，要求算法不能太复杂，必须把算法的时间消耗控制在很低的水平，这就使得数控系统只能从邻近少量点的位置坐标估算该点的曲率。由于CAM软件从零件的CAD模型生成刀具路径时存在计算和控制公差，因此数控系统仅用少量点的位置坐标计算该点的切线方向、曲率等几何属性时，计算结果的准确性难以保证，即采用邻近少量点的位置坐标估算该点曲率的算法对误差的变化会比较敏感，如图1所示，由于每个点都存在误差，三点(邻近少量点)计算曲率半径的精确度劣于五点(邻近多点)计算曲率半径的精确度。

为了解决上述问题，本领域相关技术人员已经做了一些研究，如欧洲的一些企业和研究机构提出了包括三维几何信息、刀具信息、制造特征和工艺信息等全部信息的STEP-NC标准。STEP-NC标准相对于ISO 6983标准引入了特征描述(槽、型腔、孔和平面等)并采用EXPRESS语言进行编程，因此需要使用STEP-NC文件的信息提取与解析器取代G代码编译解析器以及采用EXPRESS编程语言，这种方式与传统基于G代码的编程软件和数控系统都很难兼容，至今都未能实际推广应用。又如某些系统为提高加工的速度和精度，使用了性能更好的处理器，如西门子802D sl及以上版本的数控系统均支持程序段压缩器功能COMPCAD，使用G指令的COMPCAD可以对CAD/CAM的程序进行优化，如此虽然提升了加工的质量和效率，但是COMPCAD功能需要更高的数控系统配置才能使用，限制了使用范围，且增加了使用成本。相应地，本领域存在着发展一种成本较低且灵活性较高的数控加工控制方法的技术需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种双代码联合作用的数控加工控制方法，其基于现有数控系统速度规划的特点，针对数控加工控制方法进行了设计。所述数控加工控制方法在不改变现有G代码的格式和语法的条件下，增加了一个包含刀具轨迹几何属性信息的第二加工代码，以在数控加工过程中提供更加准确的刀具轨迹几何特征信息用于优化加工过程的速度及加速度控制，进而解决复杂曲面加工过程中一些需要宏观分析和计算的几何属性信息在强实时性的环境下难以精确计算的问题，同时将基于机床历史数据的机床优化和补偿信息用于提升机床的抗振性和稳定性，由此解决在数控加工过程中由于变形、磨损和振动导致的加工质量下降的问题。此外，所述数控加工控制方法通过较少的计算消耗(代码的译码与合并)，实现了更优的加工控制，同时保留了传统的G代码处理方式，以能够兼容现有的编程软件和数控系统。

为实现上述目的，本发明提供了一种双代码联合作用的数控加工控制方法，其包括以下步骤：

(1)在数控加工准备阶段或者离线过程中，根据G代码计算刀具轨迹的几何特征信息，以生成第二加工代码；

(2)在加工前的代码载入阶段，数控系统同时载入所述G代码及所述第二加工代码；

(3)在加工运行阶段，所述数控系统同步解析所述G代码的位置信息及所述第二加工代码中与当前所述G代码的位置信息相匹配的刀具轨迹的几何特征信息，并将所述刀具轨迹的几何特征信息合并到所述G代码经解析所生成的程序数据结构中，以优化加工过程的速度及加速度控制。

进一步地，所述刀具轨迹的几何特征信息包括曲率半径及切线方向信息。

进一步地，所述第二加工代码的生成方式有三种，三种方式分别为：(1)采用含有第二加工代码生成模块的CAM软件在生成所述G代码的同时生成所述第二加工代码；(2)将所述G代码导入含有第二加工代码生成模块的第三方软件以生成所述第二加工代码；(3)由所述数控系统中的第二加工代码生成模块在加工准备阶段生成所述第二加工代码。

进一步地，所述第二加工代码包含四类信息，四类信息分别为：(1)检测和所述G代码是否匹配的检验信息；(2)数控加工用到的刀具轨迹的几何特征信息；(3)与所述G代码建立的映射关系的对应关系信息；(4)关于机床的优化和补偿信息。