前言: 
     北京市電加工研究所是一個從事特種加工設(shè)備、工藝研究與開發(fā)的有著長久歷史和輝煌成就的老研究所,近幾年,為了滿足市場的需要,不斷開發(fā)新的產(chǎn)品.筆者所參與的項目,微型精密線切割機床就是其中之一.微型線切割是吸收了國外慢走絲機床的設(shè)計思想,有多項創(chuàng)新的新型快走絲線切割機,它采用橫向走絲,結(jié)構(gòu)輕巧,適合于精密,微小零件的加工,如手表零件,試驗樣件等.為了配合新機床的研制,筆者開發(fā)了一套線切割編程控制軟件,原來是在DOS下開發(fā)的,在試驗當中,發(fā)現(xiàn)很多弊病.WINDOWS系統(tǒng)良好的圖形界面,完善的多任務(wù)能力和內(nèi)存管理能力使筆者*放棄了原程序,重新開發(fā)了一套新系統(tǒng).這套系統(tǒng)不僅可以用于電加工機床,實際上它稍加改造,應(yīng)用面很廣,本文就是對這套系統(tǒng)的要點介紹. 
     電加工技術(shù)作為機械特種加工的一個重要分支,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,隨著計算機技術(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,筆者因為工作的需要,開發(fā)了一套在windows平臺上的線切割編程控制軟件,并在實際當中得到了應(yīng)用.此套系統(tǒng)已經(jīng)用于多個工廠的線切割數(shù)控改造項目和本所的新產(chǎn)品試制中,效果良好,工作穩(wěn)定,現(xiàn)簡單介紹如下. 
     這套系統(tǒng)由兩個獨立軟件組成.它的模塊圖如附圖.一個是線切割自動編程軟件.這個軟件用DELPHI編制,它的主要功能是自動生成線切割機床的NC代碼,并生成相應(yīng)的工藝圖和工藝卡,同時可支持DNC,由計算機直接傳輸代碼給控制機.它的工作過程大致如下: 
     1.首先由通用的CAD平臺,如autocad,生成待加工零件的幾何圖形.輸出標準的dxf文件. 
     2.由自動編程軟件讀入該dxf文件,在加工向?qū)У闹甘鞠?用鼠標拾取工藝參數(shù),選擇穿絲點,起切元素,切割方向.計算機按照選擇,自動生成加工鏈表,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,檢查代碼錯誤. 
     4.計算機自動生成工藝圖和工藝卡,由打印機打印輸出. 
     5.通過磁盤或者DNC將代碼傳輸給控制機. 
 這個編程軟件的優(yōu)點是: 
     a. 利用windows平臺，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標準界面，簡單易學(xué)，非常友好． 
 這個編程軟件的開發(fā)難點是: 
 CAD 與 CAM 的接口的實現(xiàn): 
     數(shù)控機床編程,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)控機床的需要,還要輸入不同的工藝信息.具體到線切割機床,還需要輸入穿絲點,切入點,切割方向,偏移量等工藝信息.由于此軟件運行在WINDOWS平臺上,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)計了一個加工向?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加工信息,包括幾何路徑信息和工藝信息,當工藝參數(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,還要進行計算機仿真加工.需要將NC代碼轉(zhuǎn)換成加工信息,進而生成加工鏈表.這實際上相當于將程序源代碼編譯成機器代碼的過程,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,同時生成加工鏈表.有了加工鏈表,就可以由插補模塊形成幾何路徑,再借助計算機動畫技術(shù),可以很真實的反映加工情況. 
 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當中提供的打印控件,同時對PRINTER的CANVAS編程,自動生成工藝卡和工藝圖,充分利用了計算機的計算和繪圖能力. 
 DNC計算機直接傳輸 
     本程序可以通過控制機的光電紙帶接口,將代碼直接送入控制機,這為老機床的改造提供了極大的方便.同時,也為新機床的網(wǎng)絡(luò)化,提供了解決方案. 
     這套系統(tǒng)的另一個軟件是線切割控制軟件．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,為了進入ring0層,本軟件編制了專門的虛擬設(shè)備驅(qū)動程序. 
 這個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. 提供了手動控制臺,可手動以三種速度移動機床. 
     3. 可圖形仿真加工,也可空走仿真加工. 
     4. 加工時,可直接控制高頻電源,也可暫停進給.同時有速度,狀態(tài)顯示. 
     5. 提供自動間隙補償. 
     6. 由于是在windows 平臺上運行,它自然具有了多任務(wù)能力,在切割的同時,可以隨意進行其他操作,可以玩游戲或者看vcd. 
 這個控制軟件的開發(fā)難點是: 
     1. 要提供一個NC代碼編輯器: 
     這個代碼編輯器要具有一個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現(xiàn)代碼編輯器的所有功能. 
     2. 具有手動控制臺: 
     以前在DOS狀態(tài)下,手動速度控制要依靠軟件延時,需要設(shè)計一個循環(huán)子程序,空循環(huán)產(chǎn)生延時,浪費CPU時間.在WINDOWS平臺上,利用DELPHY的TIMER控件,可以較為的控制機床速度,同時,由于WINDOWS系統(tǒng)對應(yīng)用程序并不屏蔽IO口的訪問,所以,可以使用行內(nèi)匯編直接控制步進電機的運動.由于TIMER控件實際上是在使用時間中斷,所以對CPU的占用要遠遠小于DOS下. 
     3. 插補模塊: 
     對于數(shù)控系統(tǒng)來說,插補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作為一個脈沖當量,對各種不同的精度要求,用多次插補,一次進給的方式,來解決數(shù)控系統(tǒng)與機械系統(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級的控制權(quán),需要自己開發(fā)設(shè)備驅(qū)動程序.VtoolsD是很好的驅(qū)動程序開發(fā)環(huán)境,可以很方便的編制驅(qū)動程序,避開繁瑣的匯編語言. 
     總之,這套系統(tǒng)運行在windows平臺上,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.