基于Workflow的智能化數控程序編制

李鐵鋼

（沈陽工程學院 機械學院，沈陽 110136）

0 引言

數控程序編制的質量和效率決定數控加工的質量和效率，傳統的CAM編程模式為圖形交互式編程，編程時需要首先人為制定工藝規程，而后編制程序，由于零件的復雜性，工藝和編程操作需要頻繁交替修改；輔助模型的構建，加工操作的定義需要頻繁交互，操作繁瑣且容易出錯；編程中的刀具、夾具、毛坯等數據需要重復錄入，同企業的ERP、EMS等系統隔離，彼此形成信息孤島；頻繁的交互操作降低了編程效率和增加了程序出錯的概率；編程依靠個人經驗，同類型零件的編程方法千差萬別，編程流程管理困難，不利于技術的標準化。

Edgecam軟件打破了編程的傳統觀念，提出了基于Workflow模式的編程新理念，在數控銑、數控車和數控車銑復合等加工編程領域，利用通用實體模型數據，經過制造特征識別，加工策略復用，引領了數控編程的新境界。

1 關鍵技術

1.1 基于Workflow的編程流程

基于Workflow模式的集成編程流程如圖1所示，以制造特征識別為基礎，以加工策略定制為核心，連接企業成熟ERP和MES系統，共享制造資源數據，編程高度智能化，就是簡單的“讀入模型-選擇機床-選擇夾具-選擇策略-生成程序”的操作[1,2]。

1.2 數據接口

Edgecam可直接讀取AutoCAD、Inventor、Edgecam Part Modeler、Pro/E、SolidWorks、SolidEdge、CATIA、UG NX等CAD軟件設計模型包括；還可以讀取Parasolld、ACIS、DXF、DWG、IGES、STEP和STL等中性交換文件數據，所有主流軟件的CAD模型數據均可無縫輸入。

圖1 基于Workflow模式的編程流程

1.3 特征識別

直接利用CAD造型中設置的模型特征參數，減少了加工對象和參數的輸入，以模型特征為紐帶，將CAD/CAM系統連接起來，實現數據的動態關聯[3]。以特征為依據，貫穿于整個加工過程，包括制造特征識別、加工方法的選擇、加工過程中特征參數的輸入、特征的修改與刀具路徑的更新等內容。特征識別分為手動特征識別和自動特征識別兩大類，識別出來可以根據工藝數據的加工策略模板進行程序編制。特征包括車削特征和銑削特征兩類，車削特征有外圓輪廓、前端面輪廓、后端面輪廓、溝槽、螺紋和鏜削特征等；銑切特征有2D形腔、2D外形、開放形腔、開放區域、平域特征、孔特征和平緩區域特征等。

1.4 加工策略定制

基于Workflow模式的編程核心是加工策略的定制，加工策略是流程化和智能化的加工工藝模板，能夠根據零件的實體制造特征，使用的機床，夾具的裝夾和定位情況，自動匹配數據庫中的刀具，選擇加工方法，決定最佳的切削速度、進給量、背吃刀量，定義進給路線，自動生成機床程序文件。Edgecam具有一些通用的標準策略，系統可以自動匹配執行，能夠滿足絕大多數的編程需求，也能夠通過策略管理器專門定制實現客戶需求。

策略管理器是一個集成圖形化語言編輯環境，將制造特征、機床、刀具、夾具和工序JOB等連接起來構建基于“工藝流”的工具。加工策略的實質是一個工藝流程圖，類似N-S結構化流程圖的一種圖形語言，形象地表示制造流程，制造流的交匯點稱為節點，典型節點的含義如表1所示。

通過組節點可以實現策略或流程嵌套調用，嵌套的次數不受限制。每個節點的內容，可以通過將制造環境下制定的加工過程復制出來，其內容可以是一個完整的工序內容，也可以是其中的一個步驟，節點的內容可通過語法表達式觸發執行，自定義的典型面銑策略如圖2所示。

表1 典型節點

Edgecam后置處理包含機床的運動建模、幾何建模和數控系統建模，刀具、夾具和毛坯等安裝信息，可以通過變量傳遞到策略中進行流程的邏輯處理。以SQL SERVER數據庫形式存儲的與MES及ERP共享的零件材料標準和切削參數數據也可以在策略定制中應用[4]。

過程節點可以定制客戶化程序，使用的編程語言有二次開發工具PCI（Program Command Interface）和PDI（Programmer Development Interface）。PCI為解釋型的文本語言，為批處理形式的執行命令；PDI為編譯型的語言，可讀寫核心數據庫信息，開發復雜的CAM操作等，可編譯生成DLL文件或EXE文件執行。

圖2 面銑策略

.NET是微軟的新一代技術平臺，用來實現XML、Web Services、SOA和敏捷性的技術，一個.NET應用是使用.NET Framework類庫來編寫的運行于公共語言CLR上的應用程序。利用C#、C++和VB.NET等語言可集成PCI和PDI程序開發過程節點函數，實現復雜的加工策略定制。

2 應用實例

選擇的典型零件為角盒類零件，材料為7050-T3，零件外廓尺寸為150×100×24毫米，自動特征識別出的特征界面如圖3所示。

圖3 特征識別結果

應用策略加工后的工序視圖如圖4所示。

圖4 策略加工后的工序視圖

最后生成的零件加工工序如表2所示，加工時間為10分25秒。

3 結論

Edgecam軟件的基于Workflow的編程模式，開創了數控編程的新時代，通過制造特征自動識別、策略定制開發并結合標準便捷的客戶定制工具，實現了數控程序編制的智能化，能夠適應制造業的發展需求，引領未來，為客戶提供全新快捷的數控程序編制解決方案。

表2 加工工序簡表

[1]付春林.高端車銑復合加工中心的應用[J].CAD/CAM與制造業信息化,2008,(4)96-98.

[2]侯春霞.MASTERCAM在車銑復合加工中的應用[J].現代制造工程,2009,(1231-34.

[3]徐東升.Unigraphics NX3.0中文版標注實例教程[M].北京:機械工業出版社,2006.

[4]李鐵鋼.基于UG的工裝標準件開發[J].組合機床與自動化加工技術,2009,(8)22-25.