圖1
一、應用背景
一般的CAD/CAM軟件，討論的是用切削刀具加工毛坯（如圖1所示），而數(shù)控刀具磨床的應用軟件是比較特殊的，它探討的是用不同形狀的砂輪如何去磨削不同形狀的刀具的不同部分（如圖2所示）。國外成熟的刀具磨削應用軟件的價格很昂 貴，很多國內的機床生產(chǎn)廠家決定不購買應用軟件，而是用宏程序來編寫一些標準刀具的磨削程序，但復雜而重復的幾何運算并不是一般的宏程序所能應對的。本文介紹德銘納公司開發(fā)的一種擴展的數(shù)控宏程序來解決編寫刀具磨削程序中所遇到的幾何運算問題。
圖2
二、實現(xiàn)方法
宏程序是一種數(shù)控（CNC）指令和計算機高級語言特點的編程語言的混合體。在刀具磨削的編程當中，根據(jù)刀具磨削工藝，用數(shù)控指令對機床各運動軸(X,Y,Z,B和A等五個軸)進行空間位置調整（快速進給），規(guī)劃相對運動（磨削進給）；但各運動軸的調整和運動規(guī)劃所需的數(shù)值，則是通過計算機高級語言來運算的，具體講就是基于兩個幾何體（刀具棒料數(shù)學模型和砂輪數(shù)學模型）的相對位置關系的計算，一般的宏程序難以勝任。德銘納公司開發(fā)的刀具磨削專用系統(tǒng)（FLEX 2.0）通過擴展的宏程序技術，將運算部分封裝在動態(tài)鍵接庫中作為幾何運算模塊，由外部接口函數(shù)調用來實現(xiàn)幾何計算（如圖3所示）。
圖3
幾何運算的封裝充分運用面向對象的編程思想，宏程序的編寫人員只要將機床結構參數(shù)、砂輪組及砂輪參數(shù)、刀具毛坯參數(shù)輸入到動態(tài)鏈接庫中，并用接口函數(shù)描述刀具與砂輪的位置關系，就可以返回各運動軸所需的調整量。這樣，宏程序只作兩件事，第一，描述刀具與砂輪的位置關系，以便得到各運動軸的位置調整量； 第二，根據(jù)磨削工藝要求，編寫機器運動指令。
這樣編程人員只要懂工藝就行，具體講：只需對刀具和磨削工藝了解，對機床結構和尺寸、砂輪結構和尺寸、刀具尺寸可以一無所知，這并不影響客戶編寫刀具磨制的程序，這非常符合機床用戶的實際情況。用戶宏程序通過調用接口函數(shù)，可以將復雜的幾何運行交給幾何運算模塊，最終由專用的編譯系統(tǒng)編譯成普通的加工G代碼（如圖4所示）。
圖4
三、擴展宏程序的優(yōu)點
1.用戶無需計算機高級語言的編程基礎，只要經(jīng)過簡單的培訓，即可完成宏程序編寫。
2.雖然宏程序有計算功能，用戶不用編寫繁瑣的幾何計算指令，只需用接口函數(shù)定義砂輪和刀具之間的位置關系，即可得到機床各運動軸調整量。
3.用戶編寫的宏程序和“硬件”無關，即和機床結構，砂輪結構和刀具（棒料）參數(shù)無關，可以“移植”到不同的機床上。
4.機床用戶無需機床制造商（或軟件供應商）的支持，可輕松地編寫非標準刀具的磨削程序，對市場需求進行快速反應。
5.機床制造商（或軟件供應商）無需用高級語言開發(fā)應用軟件（主要是用戶界面或數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)），只要簡單地編寫“擴展宏程序”即可先行磨制出樣刀，樣刀用戶認可后，同時也積累了豐富的磨削工藝經(jīng)驗后再開發(fā)應用軟件?！?/p>
