數(shù)控五軸工具磨床操作軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、-數(shù)控工具磨床操作軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄1 課題主要研究容- 1 -1.1 界面設(shè)計(jì)- 1 -1.2 刀位軌跡曲線- 1 -1.3 仿真- 1 -2 研究工作及結(jié)果- 1 -2.1 界面設(shè)計(jì)- 1 -2.1.1 主界面- 2 -2.1.2刀具設(shè)計(jì)界面- 3 -2.1.3刀具參數(shù)界面- 4 -2.1.4 砂輪組設(shè)計(jì)界面- 4 - 工序設(shè)計(jì)界面- 5 -2.1.6 工藝設(shè)計(jì)界面- 6 -2.1.7 公共參數(shù)界面- 8 -2.1.8 砂輪設(shè)置界面- 9 -2.1.9 轉(zhuǎn)速設(shè)置界面- 9 -2.1.10 數(shù)據(jù)管理- 9 -2.3 刀位軌跡曲線- 10 -2.3.1磨削加工工藝- 10 -2.3.2 已完成的

2、軌跡計(jì)算- 10 -2.4 仿真- 10 -3 后期擬完成的研究工作及進(jìn)度安排- 11 -. z-1 課題主要研究容課題主要研究容為界面設(shè)計(jì)、刀位軌跡曲線、仿真調(diào)試。已經(jīng)完成了界面設(shè)計(jì)的工作，完成了局部工序的刀具軌跡生成，并對這些工序的刀具軌跡G代碼進(jìn)展了仿真，仿真結(jié)果正確。1.1 界面設(shè)計(jì)根據(jù)操作界面設(shè)計(jì)原則和大多數(shù)操作者使用右手操作的習(xí)慣設(shè)計(jì)界面布局。利用VC+6.0進(jìn)展軟件的界面設(shè)計(jì)，軟件的功能包括主界面、用戶管理、刀具設(shè)計(jì)、刀具參數(shù)、砂輪組設(shè)計(jì)管理、工序設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、公共參數(shù)、砂輪設(shè)置、轉(zhuǎn)速設(shè)置等。本軟件為數(shù)控工具磨床操作軟件，會涉及到大量的參數(shù)設(shè)定，也就會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，這樣就需要

3、對這些數(shù)據(jù)進(jìn)展管理。其局部的數(shù)據(jù)選擇Access進(jìn)展管理，少局部數(shù)據(jù)由.*ml文件進(jìn)展管理，全面的數(shù)據(jù)管理，確保軟件的智能性和加工的精準(zhǔn)性。1.2 刀位軌跡曲線用matlab計(jì)算各工序?qū)?yīng)的刀具軌跡點(diǎn)，然后利用VC+與matlab聯(lián)合編程的方法，在界面中輸入?yún)?shù)，激發(fā)matlab程序?qū)?yīng)生成工序的刀具軌跡點(diǎn)，刀具軌跡點(diǎn)保存成G代碼的形式，可直接用于機(jī)床加工。1.3 仿真將生成的各工序的G代碼，用vericut軟件進(jìn)展仿真，可以查看刀具軌跡是否正確，也便于用戶操作、調(diào)試，及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，防止不必要的損失，使軟件更加智能。2 研究工作及結(jié)果課題主要研究容為界面設(shè)計(jì)、刀具軌跡、仿真調(diào)試。目前已經(jīng)完成了

4、界面設(shè)計(jì)的工作，完成了局部工序的刀具軌跡生成，并對這些工序的刀具軌跡G代碼進(jìn)展了仿真，仿真結(jié)果正確。下面將詳細(xì)介紹已完成的研究工作及結(jié)果。2.1 界面設(shè)計(jì)數(shù)控工具磨床操作軟件利用VC+6.0進(jìn)展軟件的界面設(shè)計(jì)，軟件的功能包括主界面、用戶管理、刀具設(shè)計(jì)、刀具參數(shù)、砂輪組設(shè)計(jì)管理、工序設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、公共參數(shù)、砂輪設(shè)置、轉(zhuǎn)速設(shè)置等。界面設(shè)計(jì)工作還涉及到數(shù)據(jù)管理，下面對各功能的設(shè)計(jì)工作進(jìn)展詳細(xì)介紹。2.1.1 主界面根據(jù)操作界面設(shè)計(jì)原則和大多數(shù)操作者使用右手操作的習(xí)慣設(shè)計(jì)界面布局。主界面是運(yùn)行軟件后為用戶呈現(xiàn)的第一個(gè)界面，要求其具有友好性，展現(xiàn)出盡可能多的功能按鈕，具有功能齊全的菜單欄和工具欄，還有

5、顯示當(dāng)前操作工序的提示欄以及顯示當(dāng)前狀態(tài)的狀態(tài)欄。1菜單 菜單的容包括：“用戶管理、“文件、“設(shè)計(jì)、“編輯、“設(shè)置、“幫助。用戶管理：為了提高信息平安系數(shù)，防止他人對操作者的工藝設(shè)計(jì)進(jìn)展篡改，設(shè)計(jì)了用戶管理功能，與一般的用戶管理功能一樣包含：用戶登入、登出、鎖定、修改密碼、用戶管理、使用記錄。用戶的登錄名和密碼由Access2003數(shù)據(jù)庫管理。文件：可以翻開一個(gè)新的工藝文件。設(shè)計(jì)：包含刀具設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)設(shè)計(jì)、刀具工程，通過菜單提供的設(shè)計(jì)項(xiàng)，可以翻開道具設(shè)計(jì)界面、工藝設(shè)計(jì)界面、工藝參數(shù)設(shè)計(jì)界面和刀具工程界面。2工具欄 工具條的作用是提供一些主要、常用功能的快捷操作入口，包括：“新刀具、

6、“編輯、“工藝、“砂輪組、“幫助。新刀具：設(shè)計(jì)工藝之前，要設(shè)計(jì)刀具，首先要選擇刀具的類型，例如立銑刀、球頭銑刀、鉆頭等，然后選擇刀具材料，還要選擇直徑、刃長公共參數(shù)等。編輯：設(shè)計(jì)好的刀具如果想修改*項(xiàng)參數(shù)，可以點(diǎn)擊工具條里的“編輯項(xiàng)，翻開刀具參數(shù)界面進(jìn)展設(shè)計(jì)修改。工藝：工藝設(shè)計(jì)是本系統(tǒng)的最主要的局部，用戶在這里設(shè)計(jì)加工工藝，選擇工序，選擇砂輪，設(shè)定速度。也就是說加工過程就是在這里表達(dá)的。加工出刀具品質(zhì)的好壞很大程度上決定與工藝的設(shè)計(jì)。點(diǎn)擊“工藝項(xiàng)可以翻開工藝設(shè)計(jì)界面設(shè)計(jì)工藝。砂輪組：砂輪組的設(shè)計(jì)也是本系統(tǒng)的一個(gè)主要局部，刀具的特定工序要由適宜的砂輪來完成，所有工序要用到的砂輪類型安裝在砂輪架上

7、組成砂輪組，不同的工序選擇對應(yīng)的砂輪組的砂輪序號。可以將常用的砂輪組存儲在數(shù)據(jù)庫里，重復(fù)使用時(shí)直接調(diào)用即可，防止重復(fù)設(shè)計(jì)，節(jié)省時(shí)間。點(diǎn)擊“砂輪組項(xiàng)可以翻開砂輪組設(shè)計(jì)管理界面。幫助：本系統(tǒng)的相關(guān)操作教程可以作為幫助文件。點(diǎn)擊“幫助項(xiàng)可以幫助用戶解決一些根本問題。3提示欄 提示欄的作用是顯示當(dāng)前操作的名稱，提示操作者當(dāng)前進(jìn)展的步驟或當(dāng)前進(jìn)展的操作，為操作者提供方便，也可以防止錯(cuò)誤操作。4狀態(tài)欄 狀態(tài)欄用于顯示當(dāng)前的登錄用戶及登陸時(shí)間。狀態(tài)欄企業(yè)LOGO菜單欄工具欄歡迎界面圖2.1-1 主界面2.1.2刀具設(shè)計(jì)界面設(shè)計(jì)工藝之前首先要確定所加工的刀具類型。這里可以選擇定義新的刀具也可以選擇使用以前定義

8、好的刀具文件。如果要定義新的刀具，首先選擇刀具材料、直徑、齒數(shù)、刃長和刀具類型，通過點(diǎn)擊“工件材料選擇按鈕翻開工件材料對話框，工件材料對話框提供材料的以下信息：材料名稱、屈服強(qiáng)度/Mpa和硬度，設(shè)定好之后點(diǎn)擊確定，系統(tǒng)會自動翻開刀具參數(shù)對話框，再繼續(xù)進(jìn)展刀具的詳細(xì)設(shè)計(jì)。要使用已經(jīng)定義好的刀具，點(diǎn)擊“已存在的刀具定義，然后點(diǎn)擊“選擇，在存儲的路徑中找到刀具文件然后翻開即可。設(shè)計(jì)完成之后點(diǎn)擊確定會彈出刀具參數(shù)界面，進(jìn)一步對刀具進(jìn)展詳細(xì)設(shè)計(jì)。圖2.1-2 刀具設(shè)計(jì)界面2.1.3刀具參數(shù)界面刀具初步設(shè)計(jì)之后還要設(shè)計(jì)刀具的詳細(xì)參數(shù)，這就需要一個(gè)刀具參數(shù)界面。刀具參數(shù)界面的布局分為兩大主要局部，左側(cè)為幫助

9、信息，右側(cè)由“圓周齒參數(shù)、“端齒參數(shù)和“刀尖參數(shù)三個(gè)屬性頁組成。1幫助信息 包含兩局部，上方是圖片信息、下方是備注信息。幫助信息存儲在Access2003數(shù)據(jù)庫里，設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)時(shí)會對應(yīng)的顯示該參數(shù)的幫助信息。 2參數(shù)頁 一共有三頁，分別是“圓周齒參數(shù)、“端齒參數(shù)和“刀尖參數(shù)，三者都是子對話框，然后將三個(gè)子對話框以屬性頁的方式顯示在刀具參數(shù)界面上。圓周齒參數(shù)：由根本參數(shù)、圓周齒、螺旋槽和角度組成。例如：刃部直徑、齒數(shù)、刀具總長、刃長、材料、前角、后角、螺旋角、錐度和測量深度等。端齒參數(shù)：由端齒類型、端刃、角度和齒隙組成。例如：端齒類型、前角、后角、蝶形角、測量深度、齒隙角和齒隙間隙等。刀尖參數(shù)

10、：只有刀尖一局部，包括圓角半徑、倒角寬度、倒角角度、前角和后角等參數(shù)。圖2.1-3 刀具參數(shù)界面2.1.4 砂輪組設(shè)計(jì)界面砂輪組的設(shè)計(jì)也是本系統(tǒng)的一個(gè)重要局部，刀具的特定工序要由適宜的砂輪來完成，所有工序要用到的砂輪類型安裝在砂輪架上組成砂輪組，不同的工序選擇對應(yīng)的砂輪組的砂輪序號。可以將常用的砂輪組存儲在數(shù)據(jù)庫里，重復(fù)使用時(shí)直接調(diào)用即可，防止重復(fù)設(shè)計(jì)，節(jié)省時(shí)間。砂輪設(shè)計(jì)管理界面的布局：左上方是砂輪組的圖形顯示區(qū)，左下方是圖形保存和砂輪組信息打印功能區(qū)，右上方是砂輪組的信息列表和功能按鈕，右下方是砂輪安裝功能區(qū)。1砂輪安裝功能區(qū) 包括標(biāo)準(zhǔn)砂輪的參數(shù)、圖示以及單項(xiàng)選擇按鈕，選擇好適宜的砂輪后要選

11、擇安裝位置、安裝距離對于非盤行砂輪來講還要設(shè)置安裝方向，點(diǎn)擊安裝即將砂輪成功安裝在砂輪架上。所有砂輪安裝好后，此砂輪組信息就會存儲在數(shù)據(jù)庫中供用戶隨時(shí)使用。2功能按鈕“新增按鈕會出現(xiàn)砂輪組編輯對話框，在這里填寫砂輪組描述、工藝描述、試用刀具等信息，然后選擇并安裝砂輪即可組裝成一個(gè)新的砂輪組；“編輯按鈕可以對選定的砂輪組進(jìn)展編輯修改；“刪除按鈕可以刪除選定的砂輪組。3砂輪組信息 設(shè)計(jì)好的砂輪組會顯示在砂輪組列表和砂輪組配置列表中，包括砂輪組描述、工藝描述、試用刀具、砂輪形狀、砂輪參數(shù)、安裝距離和安裝方向。4砂輪組的圖形顯示 結(jié)合OPenGL實(shí)現(xiàn)砂輪組按比例顯示在圖形區(qū)，圖形區(qū)提供標(biāo)尺輔助用戶進(jìn)展

12、操作，使用戶的操作更直觀、更方便。5圖形保存和打印功能 圖形保存的實(shí)現(xiàn)是通過代碼獲取砂輪組圖形顯示區(qū)并保存成位圖文件，然后由Windows自帶的畫圖程序?qū)倓偙４娴奈粓D文件自動翻開。打印功能會將日期、所選擇的砂輪組列表和砂輪組配置列表以及砂輪組的圖形打印出來，便于存檔。圖2.1-4 刀具參數(shù)界面 工序設(shè)計(jì)界面工序設(shè)計(jì)界面的布局由兩大局部組成，左側(cè)是供用戶選擇的工序列表，分別由探測操作、粗磨操作、精磨操作和輔助操作組成，右側(cè)是操作順序和功能按鈕。1探測操作 列出了探測操作需要的一些常用工序，例如端面位置探測、多點(diǎn)定位探測、導(dǎo)程/螺旋角/剪切角探測、冷卻液孔探測、外圓探測、剪切面探測和自開工件測量

13、工序。2粗磨操作 列出了常用的粗磨操作工序，例如整體開槽、成型砂輪整體開槽、倒棱、外圓第2后角磨削、端面第2后角磨削、波浪成形齒后角磨削、外援鏟背和圓柱凸刃鏟背磨削工序。3精磨操作 列出了常用的精磨操作工序，例如外圓精磨、端面精磨、圓柱外圓磨削、端面切口、溝槽拋光、成型砂輪拋光和端面齒隙磨削工序。4操作順序和功能列表 通過點(diǎn)擊左側(cè)列表中的操作工序，然后點(diǎn)擊增加按鈕，需要的工序就會按照點(diǎn)擊的先后順序排列在右側(cè)操作順序列表中。設(shè)計(jì)好的工序可以通過點(diǎn)擊“上移、“下移按鈕修改排列順序，也可以通過點(diǎn)擊“刪除按鈕來刪除*一項(xiàng)不需要的工序。所有工序信息存儲在Access2003數(shù)據(jù)庫中進(jìn)展管理，確定無誤之后

14、點(diǎn)擊確定，設(shè)計(jì)好的工序會按順序顯示在工藝設(shè)計(jì)界面的工序信息區(qū)。圖2.1-5 刀具參數(shù)界面2.1.6 工藝設(shè)計(jì)界面工藝設(shè)計(jì)界面的布局按照左側(cè)為幫助信息，中間為工序信息、右側(cè)為所用的砂輪組的信息。為了滿足不同用戶的不同個(gè)操作習(xí)慣，工藝設(shè)計(jì)界面還提供刀具參數(shù)設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)、公共參數(shù)的入口。 1幫助信息 包含兩局部，上方是圖片信息、下方是備注信息。幫助信息存儲在Access2003數(shù)據(jù)庫里，設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)時(shí)會對應(yīng)的顯示該參數(shù)的圖示和備注。 圖2.1-6 工藝設(shè)計(jì)界面 2工序信息 圖2.1-5呈現(xiàn)出了加工直角立銑刀所需的工序，這些工序會顯示在工藝設(shè)計(jì)界面中，不需要的工序可以點(diǎn)擊工序按鈕左側(cè)的“按鈕，變成

15、“×，就可以方便快捷地去掉多余的工序。要想實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的加工，還得對各工序的參數(shù)進(jìn)展設(shè)定，點(diǎn)擊相應(yīng)的工序按鈕進(jìn)入相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置界面，進(jìn)展參數(shù)設(shè)置。以“斷面位置探測為例。圖2.1-7 端面位置探測參數(shù)界面 3砂輪組選擇 使用之前安裝好的砂輪組，需要通過砂輪組選擇界面進(jìn)展選擇，此界面包含砂輪組描述信息以及砂輪組中各個(gè)砂輪的類型、尺寸等信息。圖2.1-8 砂輪組選擇界面2.1.7 公共參數(shù)界面公共參數(shù)界面的布局：左側(cè)為幫助信息，右側(cè)為參數(shù)信息。通過連接動態(tài)庫的方式，連接公共參數(shù)界面對應(yīng)的dll文件，顯示公共參數(shù)界面。 1幫助信息 由圖示信息和備注信息組成。 2參數(shù)信息 由公共外圓、外圓長度、導(dǎo)

16、程、錐度等參數(shù)，重磨參數(shù)和一些單項(xiàng)選擇按鈕組成。圖2.1-9 公共參數(shù)界面2.1.8 砂輪設(shè)置界面不同的工序需要用到不同類型的砂輪，這就需要砂輪設(shè)置功能，可以對相應(yīng)工序所使用的砂輪及砂輪組。例如“整體開槽工序就要用到平行砂輪相應(yīng)的選擇砂輪組1、砂輪1。圖2.1-10 整體開槽對應(yīng)的砂輪設(shè)置2.1.9 轉(zhuǎn)速設(shè)置界面不同的工序?qū)D(zhuǎn)速的要求不同，所以每一個(gè)工序都需要設(shè)置轉(zhuǎn)速，以“前端面精磨為例。圖2.1-11 前端面精磨對應(yīng)的轉(zhuǎn)速設(shè)置2.1.10 數(shù)據(jù)管理本軟件為數(shù)控工具磨床操作軟件，會涉及到大量的參數(shù)設(shè)定，也就會大量的數(shù)據(jù)，這樣就需要對這些數(shù)據(jù)進(jìn)展管理。其局部的數(shù)據(jù)選擇Access2003進(jìn)展管理

17、，少局部數(shù)據(jù)由.*ml文件進(jìn)展管理。公共參數(shù)和刀具參數(shù)由.*ml文件進(jìn)展管理，其余數(shù)據(jù)例如，用戶信息、砂輪信息、砂輪組信息、工序信息、工序的參數(shù)信息以及幫助信息等均由Access2003管理。2.3 刀位軌跡曲線以直角立銑刀為例，選用matlab計(jì)算各工序?qū)?yīng)的刀具軌跡點(diǎn)，然后利用VC+與matlab聯(lián)合編程的方法，在界面中輸入相應(yīng)的參數(shù)，調(diào)用matlab先將刀具軌跡點(diǎn)以矩陣的形式輸出到文本文件中，然后再由VC+將文本文件進(jìn)展處理形成驅(qū)動機(jī)床運(yùn)動的G代碼。本研究依據(jù)各種回轉(zhuǎn)面刀具的共性，通過刀具螺旋面的幾何建模、求解砂輪運(yùn)動軌跡、砂輪運(yùn)動參數(shù)的后處理等步驟來實(shí)現(xiàn)圓柱形螺旋刃銑刀的制造過程。2.3.1磨削加工工藝進(jìn)展了磨削方法分析、砂輪安裝分析、螺旋槽的刃磨運(yùn)