本發(fā)明涉及數(shù)控加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種數(shù)控編程裝置、一種數(shù)控加工系統(tǒng)及一種數(shù)控加工方法。

背景技術(shù)：

在過去的50多年的時間里，數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)不斷發(fā)展。然而，數(shù)控編程語言仍然基于舊的編程標(biāo)準(zhǔn)，如ISO6983和DIN66025，因此也導(dǎo)致以下的問題：1.編程語言難以學(xué)習(xí)，用戶需要花大量的時間學(xué)習(xí)編程語言，不利于提高生產(chǎn)效率；2.編程效率較低，為了節(jié)省空間，在一般的數(shù)控機(jī)床的鍵盤上，多個輸入字符需要共用一個按鍵，造成輸入效率較低；3.編程裝置的空間位置受到限制，編程使用時，編程裝置需要與數(shù)控機(jī)床保持較近的距離，如果編程裝置與數(shù)控機(jī)床距離較遠(yuǎn)，會增加交通和時間成本。

為了解決這些技術(shù)問題，現(xiàn)有技術(shù)中，采用計(jì)算機(jī)輔助制造(Computer Aided Manufacturing，CAM)軟件為不同的加工工件生成G代碼，然而，計(jì)算機(jī)不方便攜帶，也不太適合用于數(shù)控機(jī)床的編程。此外，由于數(shù)控機(jī)床控制器相對獨(dú)立，在沒有通信基礎(chǔ)設(shè)施(Local Area Network，LAN)的情況下，由計(jì)算機(jī)生成的G代碼難以同步至數(shù)控機(jī)床控制器(CNC Controller)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提出一種數(shù)控編程裝置，具有編程效率較高的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的另一目的是提出一種數(shù)控加工系統(tǒng)，編程效率高，且可方便地將G代碼同步至數(shù)控機(jī)床。

本發(fā)明的又一目的是提出一種數(shù)控加工方法，編程效率高，且可方便地將G代碼同步至數(shù)控機(jī)床。

本發(fā)明提供了一種數(shù)控編程裝置，其包括：一輪廓建模模塊，包括復(fù)數(shù)基礎(chǔ)輪廓模型，所述輪廓建模模塊用于選取和編輯所需的所述基礎(chǔ)輪廓模型以生成工件成品模型；一工藝管理模塊，用于設(shè)置加工工藝參數(shù)和選取加工刀具；一G代碼模塊，根據(jù)所述工件成品模型、所述加工工藝參數(shù)及所述加工刀具生成數(shù)控機(jī)床可識別的G代碼。

在數(shù)控編程裝置的一種示意性實(shí)施例中，所述復(fù)數(shù)基礎(chǔ)輪廓模型包括圓柱體模型、圓臺模型、弧狀凸起模型、左端面圓柱槽模型、左端面圓臺狀槽模型、左端面弧狀凹槽模型、右端面圓柱槽模型、右端面圓臺狀槽模型及右端面弧狀凹槽模型。

在數(shù)控編程裝置的一種示意性實(shí)施例中，所述數(shù)控編程裝置還包括：一工程圖生成模塊，用于根據(jù)所述工件成品模型生成工程圖；一刀具管理模塊，用于存儲、創(chuàng)建、查看、修改和刪除刀具；一刀軌仿真模塊，用于從所述刀具管理模塊中調(diào)取所需的加工刀具，并結(jié)合所述G代碼，模擬所述加工刀具的運(yùn)動軌跡，以獲取仿真的工件成品。

本發(fā)明還提供了一種數(shù)控加工系統(tǒng)，其包括：一上述的任意一種數(shù)控編程裝置；一數(shù)控機(jī)床，所述數(shù)控機(jī)床與所述數(shù)控編程裝置通信。

在數(shù)控加工系統(tǒng)的一種示意性實(shí)施例中，所述數(shù)控機(jī)床為數(shù)控車床。

在數(shù)控加工系統(tǒng)的一種示意性實(shí)施例中，所述數(shù)控機(jī)床包括：一機(jī)床本體，用于加工工件；一機(jī)床控制器，用于控制所述機(jī)床本體執(zhí)行加工動作。

在數(shù)控加工系統(tǒng)的一種示意性實(shí)施例中，所述數(shù)控加工系統(tǒng)還包括：一USB WiFi收發(fā)器，所述USB WiFi收發(fā)器與所述機(jī)床控制器連接，且通過WiFi與所述數(shù)控編程裝置通信。

在數(shù)控加工系統(tǒng)的一種示意性實(shí)施例中，所述USB WiFi收發(fā)器包括：一存儲器，用于存儲程序和數(shù)據(jù)；一接口，所述USB WiFi收發(fā)器通過所述接口與所述機(jī)床控制器連接；一芯片，用于發(fā)出WiFi信號，使所述USB WiFi收發(fā)器成為WiFi熱點(diǎn)；一微控制器，用于控制所述存儲器、所述接口及所述芯片。

本發(fā)明還提出了一種數(shù)控加工方法，其特征在于，所述數(shù)控加工方法包括以下步驟：選取和編輯所需的基礎(chǔ)輪廓模型以生成工件成品模型；設(shè)置加工工藝參數(shù)和選取加工刀具；根據(jù)所述工件成品模型、所述加工工藝參數(shù)及所述加工刀具生成數(shù)控機(jī)床可識別的G代碼；將所述G代碼傳輸給數(shù)控機(jī)床。

在數(shù)控加工方法的一種示意性實(shí)施例中，在將所述G代碼傳輸給數(shù)控機(jī)床之前，所述方法還包括以下步驟：調(diào)取所需的加工刀具，并結(jié)合所述G代碼，模擬所述加工刀具的運(yùn)動軌跡，以獲取仿真的工件成品。

從上述方案中可以看出，在本發(fā)明的數(shù)控編程裝置、數(shù)控加工系統(tǒng)及方法中，選取和編輯所需的基礎(chǔ)輪廓模型即可生成工件成品模型，再根據(jù)工件成品模型、加工工藝參 數(shù)及加工刀具生成數(shù)控機(jī)床可識別的G代碼，用戶不需要學(xué)習(xí)復(fù)雜的編程語言，且編程效率較高；另外，數(shù)控編程裝置可與數(shù)控機(jī)床通信，可方便地將G代碼同步至數(shù)控機(jī)床，有利于提高工作效率。

附圖說明

下面將通過參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更清楚本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中：

圖1為本發(fā)明的一個實(shí)施例的數(shù)控加工系統(tǒng)的示意圖。

圖2為圖1所示的數(shù)控加工系統(tǒng)的數(shù)控編程裝置的架構(gòu)示意圖。

圖3為圖2所示的數(shù)控編程裝置的復(fù)數(shù)基礎(chǔ)輪廓模型的示意圖。

圖4為本發(fā)明的一個實(shí)施例的根據(jù)圖3所示的復(fù)數(shù)基礎(chǔ)輪廓模型生成的工件成品模型的示意圖。

圖5為圖1所示的數(shù)控加工系統(tǒng)的數(shù)控編程裝置的工作界面示意圖。

圖6為本發(fā)明的一個實(shí)施例的數(shù)控加工系統(tǒng)的USB WiFi收發(fā)器的架構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明的另一個實(shí)施例的數(shù)控加工系統(tǒng)的USB WiFi收發(fā)器的架構(gòu)示意圖。

圖8為本發(fā)明的一個實(shí)施例的數(shù)控加工方法的步驟示意圖。

在上述附圖中，所采用的附圖標(biāo)記如下：

10 數(shù)控編程裝置

11 操作系統(tǒng)

12 輪廓建模模塊

121-129 基礎(chǔ)輪廓模型

13 工程圖生成模塊

14 工藝管理模塊

15 G代碼模塊

16 刀具管理模塊

17 刀軌仿真模塊

120、130、140、150、

操作按鍵

160、170

20 USB WiFi收發(fā)器

22 存儲器

23 微控制器

24 接口

25 芯片

26 電平轉(zhuǎn)換電路

30 機(jī)床控制器

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下舉實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1為本發(fā)明的一個實(shí)施例的數(shù)控加工系統(tǒng)的示意圖。請參見圖1，本實(shí)施例的數(shù)控加工系統(tǒng)包括數(shù)控編程裝置10、USB WiFi收發(fā)器20及數(shù)控機(jī)床，需要說明的是，數(shù)控機(jī)床包括機(jī)床本體和機(jī)床控制器30，為了方便說明起見，圖1中僅示意出機(jī)床控制器30。

數(shù)控編程裝置10為移動電子裝置，如手機(jī)、ipad、平板電腦等，其包括操作系統(tǒng)11及與操作系統(tǒng)11電性連接的輪廓建模模塊12、工程圖生成模塊13、工藝管理模塊14、G代碼模塊15、刀具管理模塊16、刀軌仿真模塊17。操作系統(tǒng)11可為Android操作系統(tǒng)，iOS操作系統(tǒng)及Windows Phone操作系統(tǒng)，但不以此為限。

輪廓建模模塊12包括復(fù)數(shù)基礎(chǔ)輪廓模型121-129，輪廓建模模塊12用于選取和編輯所需的基礎(chǔ)輪廓模型121-129以生成工件成品模型。圖3為圖2所示的數(shù)控編程裝置的復(fù)數(shù)基礎(chǔ)輪廓模型的示意圖，請一并參見圖3，這些基礎(chǔ)輪廓模型121-129以二維圖形呈現(xiàn)，其實(shí)際表示三維模型，基礎(chǔ)輪廓模型121-129沿徑向的截面為圓形，其包括圓柱體模型121、圓臺模型122、弧狀凸起模型123、左端面圓柱槽模型124、左端面圓臺狀槽模型125、左端面弧狀凹槽模型126、右端面圓柱槽模型127、右端面圓臺狀槽模型128 及右端面弧狀凹槽模型129。

這些基礎(chǔ)輪廓模型121-129的尺寸可以任意調(diào)整，其中，圓柱體模型121表示圓柱體狀結(jié)構(gòu)；圓臺模型122表示圓臺結(jié)構(gòu)，即用一個平行于圓錐底面的平面去截圓錐，底面與截面之間的部分稱為圓臺；弧狀凸起模型123表示的結(jié)構(gòu)類似于圓臺結(jié)構(gòu)，但圓臺結(jié)構(gòu)的底面和頂面采用弧面連接；左端面圓柱槽模型124表示需要在工件的左端面上開設(shè)圓柱槽；左端面圓臺狀槽模型125表示需要在工件的左端面上開設(shè)圓臺狀槽體；左端面弧狀凹槽模型126表示需要在工件的左端面上開設(shè)弧狀凹槽，弧狀凹槽的輪廓類似于圓臺，其底面與開口由弧面連接；右端面圓柱槽模型127表示需要在工件的右端面上開設(shè)圓柱槽；右端面圓臺狀槽模型128表示需要在工件的右端面上開設(shè)圓臺狀槽體；右端面弧狀凹槽模型129表示需要在工件的右端面上開設(shè)弧狀凹槽，弧狀凹槽的輪廓類似于圓臺，其底面與開口由弧面連接。

當(dāng)需要構(gòu)建工件成品模型時，以X軸和Z軸為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，以圖4為例，可以選取兩個圓柱體模型121，圖4中以圓柱體模型121(a)和圓柱體模型121(b)表示，還需選取圓臺模型122、左端面圓柱槽模型124及右端面圓臺狀槽模型128，圓柱體模型121(a)、圓臺模型122和圓柱體模型122(b)依次串接，左端面圓柱槽模型124設(shè)置于圓柱體模型121(a)上，右端面圓臺狀槽模型128設(shè)置于圓柱體模型121(b)上，且這些基礎(chǔ)輪廓模型121(a)、122(b)、124、128的尺寸可依照實(shí)際需求任意調(diào)整。在實(shí)際建模操作過程中，不限定選取基礎(chǔ)輪廓模型121-129的順序，只要能構(gòu)建形成所需的工件成品模型即可。圖3所示的基礎(chǔ)輪廓模型121-129可應(yīng)用于數(shù)控車床加工編程中，通過這些基礎(chǔ)輪廓模型121-129可生成數(shù)控車床加工所需的任意的工件成品模型。這些基礎(chǔ)輪廓模型121-129的尺寸，如直徑、長度及弧度可任意設(shè)置，另外，一些特殊的建模需求，如螺紋、左端面開槽、右端面開槽也可通過編輯這些基礎(chǔ)輪廓模型121-129實(shí)現(xiàn)。輪廓建模模塊12可將生成的工件成品模型采用可伸縮向量圖形(Scalable Vector Graphics,SVG)的格式保存，從而工件成品模型可由不同規(guī)格的顯示屏顯示。

工程圖生成模塊13用于根據(jù)所述工件成品模型生成工程圖，所述工程圖標(biāo)示出工件成品模型的具體尺寸，如直徑、長度、寬度、弧度等。用戶可以根據(jù)工程圖確認(rèn)工件成品模型是否符合要求。

工藝管理模塊14用于設(shè)置加工工藝參數(shù)和選取加工刀具。加工工藝參數(shù)可包括毛坯加工件的尺寸參數(shù)、吃刀量、進(jìn)退刀參數(shù)和加工余量。工件的表面粗糙度、尺寸公差、形狀和位置公差等可通過吃刀量、進(jìn)退刀參數(shù)來控制。工藝管理模塊14可從刀具管理模 塊16中選取加工刀具，例如包括粗車刀具的選擇、精車刀具的選擇等。

G代碼模塊15根據(jù)所述工件成品模型、所述加工工藝參數(shù)及所述加工刀具生成數(shù)控機(jī)床可識別的G代碼。G代碼模塊15還包括G代碼模板，G代碼模板適用于常用的粗車和精車工藝。用戶可通過虛擬鍵盤或?qū)嶓w鍵盤(如101鍵盤)對G代碼模塊15生成的G代碼進(jìn)行編輯和刪除，在對G代碼進(jìn)行編輯時，可在任意位置插入新增的G代碼。

刀具管理模塊16用于存儲、創(chuàng)建、查看、修改和刪除刀具。所述的刀具可為粗車刀具、精車刀具、切槽刀具、截?cái)嗟毒?、螺紋刀具等等。需要說明的是，數(shù)控編程裝置10可與數(shù)控機(jī)床相互通信，為了節(jié)省管理刀具的操作時間，可將數(shù)控機(jī)床的刀具信息同步至刀具管理模塊16。

刀軌仿真模塊17用于從所述刀具管理模塊16中調(diào)取所需的加工刀具，并結(jié)合所述G代碼，模擬所述加工刀具的運(yùn)動軌跡，以獲取仿真的工件成品。若仿真的工件成品不符合要求時，可直接對G代碼進(jìn)行修改，或者，重新設(shè)計(jì)工件成品模型，重新設(shè)置加工工藝參數(shù)及選取加工刀具，進(jìn)而生成新的G代碼。再次進(jìn)行仿真模擬，直到模擬結(jié)果符合要求為止。在實(shí)際加工之前，進(jìn)行仿真模擬，可降低加工風(fēng)險，降低生產(chǎn)成本。

圖5為圖1所示的數(shù)控加工系統(tǒng)的數(shù)控編程裝置的工作界面示意圖。請參見圖5，數(shù)控編程裝置10的工作界面大致分為四個區(qū)域，第一區(qū)域101為基礎(chǔ)輪廓模型121-129的選取區(qū)，這些基礎(chǔ)輪廓模型121-129均顯示在第一區(qū)域101，用戶可以根據(jù)實(shí)際需求選取需要用到的基礎(chǔ)輪廓模型。第二區(qū)域102為工件成品模型的顯示區(qū)，用戶選取基礎(chǔ)輪廓模型后，可在第二區(qū)域102內(nèi)對這些基礎(chǔ)輪廓模型進(jìn)行編輯，以生成工件成品模型。第三區(qū)域103為編輯參數(shù)或指令輸入?yún)^(qū)，當(dāng)需要修改基礎(chǔ)輪廓模型尺寸時，可在第三區(qū)域103中對應(yīng)的欄位輸入。第四區(qū)域?yàn)槟K操作按鍵，其中操作按鍵120用于操控輪廓建模模塊12，操作按鍵130用于操控工程圖生成模塊13，操作按鍵140用于操控工藝管理模塊14，操作按鍵150用于操控G代碼模塊15，操作按鍵160用于操控刀具管理模塊16，操作按鍵170用于操控刀軌仿真模塊17。

圖6為本發(fā)明的一個實(shí)施例的數(shù)控加工系統(tǒng)的USB WiFi收發(fā)器的架構(gòu)示意圖。請參見圖6和圖1，USB WiFi收發(fā)器20與機(jī)床控制器30連接，且通過WiFi與數(shù)控編程裝置10通信。USB WiFi收發(fā)器20包括存儲器(Data flash)22、微控制器(Microprogrammed Control Unit，MCU)23、接口24及芯片25，存儲器22用于存儲程序和數(shù)據(jù)；USB WiFi收發(fā)器20通過接口24與機(jī)床控制器30連接；芯片25用于發(fā)出WiFi信號，使USB WiFi 收發(fā)器20成為WiFi熱點(diǎn)，從而基于TCP/IP/UDP通信協(xié)議，數(shù)控編程裝置10可與USB WiFi收發(fā)器20通信；微控制器23用于控制存儲器22、接口24及芯片25，文件拷貝、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存等操作均由微控制器23管理。

圖7為本發(fā)明的另一個實(shí)施例的數(shù)控加工系統(tǒng)的USB WiFi收發(fā)器的架構(gòu)示意圖。請參見圖7，圖7所示的USB WiFi收發(fā)器20與圖6所示的USB WiFi收發(fā)器20相似，不同之處為，圖7所示的USB WiFi收發(fā)器20還包括電平轉(zhuǎn)換電路26，電平轉(zhuǎn)換電路26可將從USB WiFi收發(fā)器20的接口24輸入的5V電壓轉(zhuǎn)換為更低的電壓(如3.3V電壓)，以供微控制器23和芯片25使用，有利于提升USB WiFi收發(fā)器20工作穩(wěn)定性能。

USB WiFi收發(fā)器20的工作模式包括USB存儲模式和G代碼同步模式。當(dāng)通電或重啟后，USB WiFi收發(fā)器20默認(rèn)為USB存儲模式，此時，USB WiFi收發(fā)器20相當(dāng)于USB存儲器，機(jī)床控制器30可通過USB WiFi收發(fā)器20中的文件分配表(File Allocation Table,FAT)從USB WiFi收發(fā)器20中讀取G代碼或其它數(shù)據(jù)。當(dāng)接收到同步需求信號時，USB WiFi收發(fā)器20切換到G代碼同步模式，機(jī)床控制器30可通過USB WiFi收發(fā)器20接收到數(shù)控編程裝置10的G代碼模塊15生成的G代碼；當(dāng)同步結(jié)束后，USB WiFi收發(fā)器20自動切換至USB存儲模式。用戶也可將數(shù)控機(jī)床的信息同步至數(shù)控編程裝置10，例如，可將數(shù)控機(jī)床的刀具信息同步至刀具管理模塊16中。

請?jiān)俅螀⒁妶D1，數(shù)控機(jī)床可通過USB WiFi收發(fā)器20與數(shù)控編程裝置10通信，其包括機(jī)床本體和機(jī)床控制器30，所述機(jī)床本體用于加工工件，機(jī)床控制器30用于控制所述機(jī)床本體執(zhí)行加工動作。在圖3所示的實(shí)施例中，所述數(shù)控機(jī)床為數(shù)控車床，但本發(fā)明不以此為限，在其它實(shí)施例中，所述數(shù)控機(jī)床也可為數(shù)控銑床，此時，需要重新構(gòu)建適用于數(shù)控銑床加工的基礎(chǔ)輪廓模型。

圖8為本發(fā)明的一個實(shí)施例的數(shù)控加工方法的步驟示意圖。請參見圖8，本實(shí)施例的數(shù)控加工方法包括以下步驟：

步驟S11，選取和編輯所需的基礎(chǔ)輪廓模型(121-129)以生成工件成品模型；

步驟S12，設(shè)置加工工藝參數(shù)和選取加工刀具；

步驟S13，根據(jù)所述工件成品模型、所述加工工藝參數(shù)及所述加工刀具生成數(shù)控機(jī)床可識別的G代碼；

步驟S14，將所述G代碼傳輸給數(shù)控機(jī)床。

具體地，步驟S11中的復(fù)數(shù)基礎(chǔ)輪廓模型121-129包括其包括圓柱體模型121、圓臺模型122、弧狀凸起模型123、左端面圓柱槽模型124、左端面圓臺狀槽模型125、左端面弧狀凹槽模型126、右端面圓柱槽模型127、右端面圓臺狀槽模型128及右端面弧狀凹槽模型129。步驟S12中的加工工藝參數(shù)可包括毛坯加工件的尺寸參數(shù)、吃刀量、進(jìn)退刀參數(shù)和加工余量。在步驟S13和步驟S14之間，還包括調(diào)取所需的加工刀具，并結(jié)合所述G代碼，模擬所述加工刀具的運(yùn)動軌跡，以獲取仿真的工件成品的步驟。本發(fā)明的數(shù)控加工方法還可包括根據(jù)所述工件成品模型生成工程圖的步驟。

本發(fā)明的數(shù)控編程裝置、數(shù)控加工系統(tǒng)及方法至少具有以下的優(yōu)點(diǎn)：

1.在本發(fā)明的數(shù)控編程裝置、數(shù)控加工系統(tǒng)及方法中，選取和編輯所需的基礎(chǔ)輪廓模型即可生成工件成品模型，再根據(jù)工件成品模型、加工工藝參數(shù)及加工刀具生成數(shù)控機(jī)床可識別的G代碼，用戶不需要學(xué)習(xí)復(fù)雜的編程語言，且編程效率較高；另外，數(shù)控編程裝置可與數(shù)控機(jī)床通信，可方便地將G代碼同步至數(shù)控機(jī)床，有利于提高工作效率。

2.在本發(fā)明的在本發(fā)明的數(shù)控編程裝置、數(shù)控加工系統(tǒng)及方法的一個實(shí)施例中，數(shù)控編程裝置為數(shù)控車床生成G代碼，基礎(chǔ)輪廓模型包括圓柱體模型、圓臺模型、弧狀凸起模型、左端面圓柱槽模型、左端面圓臺狀槽模型、左端面弧狀凹槽模型、右端面圓柱槽模型、右端面圓臺狀槽模型及右端面弧狀凹槽模型，通過這些基礎(chǔ)輪廓模型可生成數(shù)控車床加工所需的任意的工件成品模型。

3.在本發(fā)明的在本發(fā)明的數(shù)控編程裝置、數(shù)控加工系統(tǒng)及方法的一個實(shí)施例中，數(shù)控編程裝置具有友好人機(jī)界面，配合虛擬鍵盤或?qū)嶓w鍵盤可以使用戶獲得較佳的設(shè)計(jì)體驗(yàn)。

4.在本發(fā)明的數(shù)控加工系統(tǒng)的一個實(shí)施例中，USB WiFi收發(fā)器的工作模式包括USB存儲模式和G代碼同步模式，既能實(shí)現(xiàn)存儲功能，又能實(shí)現(xiàn)G代碼同步功能，用戶可以在任何地方進(jìn)行編程操作，而不需在數(shù)控機(jī)床附近，增加了使用的便利性。

5.在本發(fā)明的數(shù)控加工系統(tǒng)的一個實(shí)施例中，USB WiFi收發(fā)器還包括電平轉(zhuǎn)換電路，電平轉(zhuǎn)換電路可將從USB WiFi收發(fā)器的接口輸入的5V電壓轉(zhuǎn)換為更低的電壓，以供微控制器和芯片使用，有利于提升USB WiFi收發(fā)器工作穩(wěn)定性能。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。