本發(fā)明涉及一種借助計算機(jī)控制機(jī)器以制造產(chǎn)品的方法，尤其涉及一種與數(shù)控系統(tǒng)直接通訊的計算機(jī)輔助制造方法，及裝置和系統(tǒng)，以便于按需實(shí)現(xiàn)自動化制造目標(biāo)產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

計算機(jī)輔助系統(tǒng)(Computer-aided system)是利用計算機(jī)輔助完成不同類任務(wù)的系統(tǒng)的總稱，可分為計算機(jī)輔助教學(xué)(Computer Aided Instruction，CAI)、計算機(jī)輔助設(shè)計(Computer Aided Design，CAD)、計算機(jī)輔助工程(Computer Aided Engineering，CAE)、計算機(jī)輔助制造(Computer Aided Manufacturing，CAM)、計算機(jī)輔助測試(Computer Aided Testing，CAT)、計算機(jī)輔助翻譯(Computer Aided Translation，CAT)、計算機(jī)集成制造(Computer Integrated Making System，CIMS)等系統(tǒng)。

計算機(jī)輔助系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制，實(shí)現(xiàn)作業(yè)的自動化和精確化。工業(yè)控制主要是借助電子電氣、機(jī)械和計算機(jī)等多項(xiàng)技術(shù)的組合，對產(chǎn)品的生產(chǎn)加工進(jìn)行控制，使所生產(chǎn)和制造過程更加自動化、效率化、精確化，并具有可控性及可視性。

工業(yè)控制計算機(jī)對工業(yè)控制起到關(guān)鍵性的作用，其通常是一種采用總線結(jié)構(gòu)，對生產(chǎn)過程及其機(jī)電設(shè)備、工藝裝備進(jìn)行檢測與控制的工具總稱，具有計算機(jī)的基本屬性和特征，如：中央處理單元(CPU)、硬盤、內(nèi)存、外設(shè)及接口、并有實(shí)時的操作系統(tǒng)、控制網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議、計算處理能力和人機(jī)界面等。工控機(jī)的主要類別有：IPC(PC總線工業(yè)電腦)、PLC(可編程控制系統(tǒng))、DCS(分散型控制系統(tǒng))、FCS(現(xiàn)場總線系統(tǒng))及CNC(數(shù)控系統(tǒng))五種。目前，使用比較廣泛的工業(yè)控制產(chǎn)品如：PLC、變頻器、觸摸屏、伺服電機(jī)和工控機(jī)等。

伴隨計算機(jī)技術(shù)在工業(yè)控制中的應(yīng)用，還相應(yīng)的產(chǎn)生了工控軟件，包括數(shù)據(jù)輸入和處理程序、插補(bǔ)計算程序、管理程序和診斷程序等。經(jīng)歷從二進(jìn)制編碼、匯編語言和高級語言等編程方式至今，工控軟件已發(fā)展到組態(tài)軟件，如：Auto CAD，是直接采用標(biāo)準(zhǔn)的過程控制流程圖和電氣原理系統(tǒng)圖的組態(tài)軟件。經(jīng)人機(jī)界面輸入相關(guān)控制方案后，由計算機(jī)自動生成執(zhí)行程序。再如：CAM軟件涉及計算機(jī)數(shù)控和計算機(jī)輔助過程設(shè)計。

計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(CNC)是用計算機(jī)控制加工功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)值控制的系統(tǒng)。其由數(shù)控程序存儲裝置、計算機(jī)控制主機(jī)、可編程邏輯控制器、主軸驅(qū)動裝置和進(jìn)給(伺服)驅(qū)動裝置(包括檢測裝置)等，作為一個CNC整體(參見圖1)。CNC系統(tǒng)根據(jù)計算機(jī)存儲器中存儲的控制程序，執(zhí)行部分或全部數(shù)值控制功能，并配有接口電路和伺服驅(qū)動裝置，用于控制自動化加工設(shè)備的專用計算機(jī)系統(tǒng)，而CNC運(yùn)行于計算機(jī)的 后臺，僅作為計算機(jī)運(yùn)行的一個進(jìn)程“程序”出現(xiàn)。

為了便于人機(jī)交互，開發(fā)出了CNC專用的交互界面，作為CNC的組成部分，通過該界面實(shí)現(xiàn)與CNC的數(shù)據(jù)輸入和輸出(參見圖2)。隨著PC機(jī)的大規(guī)模普及，為了能使CNC兼容于PC的操作系統(tǒng)，有利于提高計算機(jī)輔助制造的操作便利性，由此產(chǎn)生了“基于操作系統(tǒng)的CNC交互界面”，通過此種界面，操作人員可直接在PC上完成CAM，并相應(yīng)實(shí)現(xiàn)與CNC的交互(參見圖3)。

目前產(chǎn)業(yè)上應(yīng)用較多的CNC為PC數(shù)控系統(tǒng)，包括“NC-PC”過渡型結(jié)構(gòu)，既保留傳統(tǒng)NC硬件結(jié)構(gòu)，僅將PC作為HMI，以FANUC公司的160i、180i、310i和840D等型號產(chǎn)品為代表性。另一類即將數(shù)控功能集中以運(yùn)動控制卡的形式實(shí)現(xiàn)，通過增擴(kuò)NC控制板卡(如基于DSP的運(yùn)動控制卡等)來發(fā)展PC數(shù)控系統(tǒng)，其以DELTA TAU公司的PMAC-NC系統(tǒng)為代表。歸納起來，主流技術(shù)大體有兩種方式：1)需要在CNC界面和CAM界面之間分別進(jìn)行操作；2)先在CAM界面進(jìn)行完成制造方案后，再輸入CNC。

可見，在現(xiàn)有的CNC包括負(fù)責(zé)對電器進(jìn)行操作指揮的數(shù)控系統(tǒng)中核心和基本的程序部分(稱為：CNC進(jìn)程或CNC內(nèi)核)和CNC的人機(jī)交互界面。操作者在CNC人機(jī)交互界面輸入加工指令(如：G代碼)或指定CNC加載某指定程序文件然后執(zhí)行。由于人無法很好編寫并輸入復(fù)雜加工指令(如多軸聯(lián)動編程)，故一般復(fù)雜編程還會有一個CAM軟件，由編程人員在CAM上輸入各種參數(shù)，由CAM系統(tǒng)生成包含加工指令的文件，并由操作人員用CNC人機(jī)交互界面加載指令文件并操作CNC執(zhí)行。

對于大批量制造的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品而言，操作人員和編程人員各司其職互不干涉，這些技術(shù)已能滿足制造的需要。對于非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的制造，由于編程內(nèi)容往往需要動態(tài)調(diào)整，操作和編程往往是由同一名工作者完成，這些技術(shù)仍顯得有些許不足，比如：為了編程和操作CNC(如：查看當(dāng)前坐標(biāo)和查看探測返回數(shù)據(jù))而頻繁反復(fù)在CNC界面和CAM界面之間進(jìn)行切換，而使操作繁瑣并影響操作效率，機(jī)器運(yùn)行情況在界面的顯示滯后等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的在于提供一種與數(shù)控系統(tǒng)直接通訊的計算機(jī)輔助制造方法，以實(shí)現(xiàn)在同一界面上完成CAM編程和以更快速顯示CNC工作數(shù)據(jù)和反饋數(shù)據(jù)，并以此為技術(shù)人員完成非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的CAM提供便利。

本發(fā)明的另一個目的在于提供一種與數(shù)控系統(tǒng)直接通訊的計算機(jī)輔助制造裝置，使得與CNC實(shí)現(xiàn)更快速的信息通訊獲得各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并在含有CAM的界面上一并呈現(xiàn)。

本發(fā)明的再一個目的在于提供一種與數(shù)控系統(tǒng)直接通訊的計算機(jī)輔助制造系統(tǒng)，使得與CNC實(shí)現(xiàn)更快速的信息通訊獲得各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并在含有CAM的界面上一并呈現(xiàn)。

本發(fā)明的又一個目的在于將所提供的與數(shù)控系統(tǒng)直接通訊的計算機(jī)輔助制造方法及裝置和系統(tǒng)，各自應(yīng)用于非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(如：工件)的加工和制造，在實(shí)施CAM 時，一并獲取CNC的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

本發(fā)明提供的一種與數(shù)控系統(tǒng)直接通訊的計算機(jī)輔助制造方法，將通訊接口與CAM系統(tǒng)組成一個整體，CNC接口與通訊接口連接后，CAM系統(tǒng)與CNC進(jìn)行雙向通訊。

本發(fā)明提供的另一種與數(shù)控系統(tǒng)直接通訊的計算機(jī)輔助制造方法，將通訊接口以代碼形式加載于CAM軟件中，CNC與接口進(jìn)行雙向通訊。

本發(fā)明提供的方法，CAM系統(tǒng)每一秒至少讀取CNC的狀態(tài)信息一次以上，尤其是5次以上或更多次，如：10次。

本發(fā)明提供的方法，還在CAM系統(tǒng)中包括在輸出設(shè)備的同一界面上顯示CNC狀態(tài)信息和加工過程中的各個數(shù)據(jù)所需的代碼。

應(yīng)用于本發(fā)明提供的方法的接口如：具有物理形態(tài)的端口，或者為計算機(jī)語言，即代碼。

本發(fā)明提供的方法，CAM系統(tǒng)或CAM軟件能將加工指令直接發(fā)送給CNC，加工過程中的機(jī)械參數(shù)和反饋參數(shù)等也直接被CAM系統(tǒng)或軟件獲取，能及時于CAM同一界面進(jìn)行呈現(xiàn)，如：顯示設(shè)備機(jī)械坐標(biāo)參數(shù)、工具參數(shù)和反饋參數(shù)等數(shù)值。

本發(fā)明提供的一種與數(shù)控系統(tǒng)直接通訊的計算機(jī)輔助制造裝置，包括

CAM系統(tǒng)和通訊接口，通訊接口與CAM系統(tǒng)組成一個整體，通訊接口與CNC連接，CNC與CAM系統(tǒng)進(jìn)行雙向通訊。CAM系統(tǒng)包括顯示界面，顯示界面包括顯示CAM操作的區(qū)域和顯示CNC狀態(tài)信息的區(qū)域。

本發(fā)明提供的裝置，其CAM系統(tǒng)每一秒至少讀取CNC的狀態(tài)信息一次以上。CAM系統(tǒng)能將加工指令直接發(fā)送給CNC，CNC加工過程中的各個數(shù)據(jù)和CNC狀態(tài)信息也直接被CAM系統(tǒng)及時獲取，并于CAM的同一界面進(jìn)行呈現(xiàn)。

本發(fā)明提供的一種與數(shù)控系統(tǒng)直接通訊的計算機(jī)輔助制造系統(tǒng)，包括：

終端，其上安裝操作系統(tǒng)，并載有基于所述操作系統(tǒng)的CAM軟件；

通訊接口，其加載于CAM軟件內(nèi)；

輸入設(shè)備，其與終端連接，輸入工件參數(shù)；

輸出設(shè)備，其與終端連接，用于人機(jī)交互；

顯示界面，其包含于CAM軟件內(nèi)，并于輸出設(shè)備上至少顯示CAM操作的區(qū)域和CNC狀態(tài)信息的區(qū)域。

本發(fā)明提供的系統(tǒng)，其CAM軟件每一秒至少讀取CNC的狀態(tài)信息一次以上。CAM軟件能將加工指令直接發(fā)送給CNC，CNC加工過程中的各個數(shù)據(jù)也直接被CAM軟件及時獲取，并于CAM的同一界面進(jìn)行呈現(xiàn)。

本發(fā)明所稱CNC狀態(tài)信息如：但不僅限于機(jī)器各個軸的坐標(biāo)、各個軸的移動速度、主軸負(fù)載和主軸轉(zhuǎn)動速度(即刃磨具的轉(zhuǎn)速或線速度)等被直接及時于顯示界面中顯示。

本發(fā)明所稱的數(shù)據(jù)是加工所需的各種參數(shù)，包括但不僅限于機(jī)械參數(shù)、工具參數(shù)、工件參數(shù)和反饋數(shù)據(jù)等。

本發(fā)明所稱的機(jī)械參數(shù)應(yīng)當(dāng)理解為機(jī)加工設(shè)備及其部件或附件的固有的物理量，如：但不僅限于行程、角度、長度值、寬度值、高度值、偏移值和直徑等。

本發(fā)明所稱的工件參數(shù)應(yīng)當(dāng)理解為對工件所需加工的尺寸和形狀方面的要求，如：但不僅限于待加工長度、深度、角度和圓弧半徑等，以及執(zhí)行加工所需要的其它信息，如：但不僅限于進(jìn)給速度、進(jìn)給方向、進(jìn)給方式和安全距離等。

本發(fā)明所稱的工具參數(shù)應(yīng)當(dāng)理解為加工工件所用刃磨具的物理量，如：但不僅限于刃磨具直徑、厚度、角度和刃磨具安裝位置等，在有些工藝中，這些信息也為完成加工運(yùn)算所需要，其可預(yù)先輸入并存儲以供調(diào)用。

本發(fā)明所稱的反饋數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)理解為機(jī)加工設(shè)備在執(zhí)行加工指令對工件進(jìn)行加工/測量的過程中獲得的數(shù)據(jù)。

本發(fā)明所稱的計算機(jī)應(yīng)當(dāng)理解為安裝處理芯片并能實(shí)施運(yùn)算的裝置如：但不僅限于個人電腦(PC機(jī))、便攜式電腦、平板電腦、智能手機(jī)和智能手表等。

本發(fā)明技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的有益效果：

本發(fā)明提供的與數(shù)控系統(tǒng)直接通訊的計算機(jī)輔助制造方法，將CAM算法和通訊接口集成在一個軟件里，即實(shí)現(xiàn)將與CNC通訊的接口融入CAM系統(tǒng)形成一體，實(shí)現(xiàn)了CAM系統(tǒng)與CNC實(shí)現(xiàn)直接通訊，并在同一個界面上顯示CAM的信息和CNC的信息，使得CAM軟件和CNC交互界面軟件合二為一，使得工作者不必再為編程和操作CNC而頻繁切換界面，便于對制造過程及時了解，適合在工作現(xiàn)場直接操作的CAM，提高了工作效率并減少了工作發(fā)生失誤的可能性。同時，由于CAM是直接與CNC進(jìn)行通訊，還提高了數(shù)據(jù)的傳輸效率。

本發(fā)明提供的與數(shù)控系統(tǒng)直接通訊的計算機(jī)輔助制造方法，有利于非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(如：工件)的按要求進(jìn)行加工和制造，便于操作人員在同一界面進(jìn)行CAM操作時，還能了解CNC信息。

本發(fā)明提供的與數(shù)控系統(tǒng)直接通訊的計算機(jī)輔助制造方法，實(shí)現(xiàn)了CAM設(shè)計的數(shù)據(jù)與CNC數(shù)據(jù)的直接雙方通訊，操作人員可以將非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的制造要求直接傳送給CNC系統(tǒng)，或在內(nèi)存中短暫存儲，或生成NC文件后再由CNC自動調(diào)用并執(zhí)行，提高了非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的操作效率，還顯著減少了代碼冗余，降低了硬件性能要求。與采用隊(duì)列式加工的方式相結(jié)合，使得加工工藝的數(shù)量和順序?qū)崿F(xiàn)了按需自由組合，也利于根據(jù)具體的加工要求，及時對非標(biāo)準(zhǔn)工件的制造過程做出工件參數(shù)的調(diào)整，提高了加工的靈活性和適應(yīng)性。

與一次性向CNC下發(fā)全部加工參數(shù)的機(jī)加工方式相比，本發(fā)明提供的機(jī)加工控制方法大大減少了可執(zhí)行文件的代碼一次性載入量，顯著降低了CNC系統(tǒng)的負(fù)荷，使得CNC反應(yīng)慢、死機(jī)和執(zhí)行效率低等問題得以解決。

與采用向CNC下發(fā)指令并獲得全部反饋數(shù)據(jù)，然后根據(jù)全部反饋數(shù)據(jù)再計算并 下發(fā)全部加工參數(shù)的方式(如：MTS軟件)相比，本發(fā)明提供的機(jī)加工控制方法的靈活性更高，對于向CNC下發(fā)加工參數(shù)也無需獲得所有反饋數(shù)據(jù)，無需先執(zhí)行全部測量并獲取參數(shù)后再生成加工文件，因此可以實(shí)現(xiàn)加工后自動測量并自動再加工，可以實(shí)現(xiàn)加工-測量-加工-測量間無先后順序的任意工序組合和自動執(zhí)行，人工介入的情況更少，大大提高了加工程序的自動化及自適應(yīng)程度。

本發(fā)明提供的與數(shù)控系統(tǒng)直接通訊的計算機(jī)輔助制造裝置以及系統(tǒng)，可應(yīng)用于采用分布式架構(gòu)的設(shè)備中，借助有限或無線通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)這些設(shè)備的互聯(lián)，并將加工任務(wù)分派到各指定設(shè)備端上，實(shí)現(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)工件的快速按需加工制造及分布式的自適應(yīng)定制化制造。

附圖說明

圖1為CNC一實(shí)施例的示意圖；

圖2為具有專用交互界面的CNC一實(shí)施例的示意圖；

圖3為基于操作系統(tǒng)交互界面的CNC一實(shí)施例的示意圖；

圖4為本發(fā)明與數(shù)控系統(tǒng)直接通訊的計算機(jī)輔助制造裝置一實(shí)施例的示意圖；

圖5為圖4基于操作系統(tǒng)的與CNC交互的CAM一實(shí)施例的示意圖；

圖6為本發(fā)明與數(shù)控系統(tǒng)直接通訊的計算機(jī)輔助制造系統(tǒng)一實(shí)施例的示意圖；

圖7為本發(fā)明機(jī)應(yīng)用于隊(duì)列式加工方法一實(shí)施例的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍中。

具有五軸功能的數(shù)控機(jī)床可以以多種姿態(tài)實(shí)現(xiàn)工件與刀具間的相對運(yùn)動，一方面可以保持刀具更好的加工姿態(tài)，避免刀具中心極低的切削速度，也可以避免刀具和工件、卡具間的干涉，實(shí)現(xiàn)有限行程內(nèi)更大加工范圍。五軸功能也是衡量數(shù)控系統(tǒng)能力的重要指標(biāo)。

具有五軸功能的數(shù)控設(shè)備的工作流程大體包括：

1、輸入：零件程序及控制參數(shù)、補(bǔ)償量等數(shù)據(jù)的輸入，可采用光電閱讀機(jī)、鍵盤、磁盤、連接上級計算機(jī)的DNC接口、網(wǎng)絡(luò)等多種形式。CNC裝置在輸入過程中通常還要完成無效碼刪除、代碼校驗(yàn)和代碼轉(zhuǎn)換等工作；

2、譯碼：不論系統(tǒng)工作在MDI方式還是存儲器方式，都是將零件程序以一個程序段為單位進(jìn)行處理，把其中的各種零件輪廓信息(如起點(diǎn)、終點(diǎn)、直線或圓弧等)、加工速度信息(F代碼)和其他輔助信息(M、S、T代碼等)按照一定的語法規(guī)則解 釋成計算機(jī)能夠識別的數(shù)據(jù)形式，并以一定的數(shù)據(jù)格式存放在指定的內(nèi)存專用單元。在譯碼過程中，還要完成對程序段的語法檢查，若發(fā)現(xiàn)語法錯誤便立即報警；

3、刀具補(bǔ)償：刀具補(bǔ)償包括刀具長度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償。通常CNC裝置的零件程序以零件輪廓軌跡編程，刀具補(bǔ)償作用是把零件輪廓軌跡轉(zhuǎn)換成刀具中心軌跡。在比較好的CNC裝置中，刀具補(bǔ)償?shù)墓ぜ€包括程序段之間的自動轉(zhuǎn)接和過切削判別，這就是所謂的C刀具補(bǔ)償；

4、進(jìn)給速度處理：編程所給的刀具移動速度，是在各坐標(biāo)的合成方向上的速度。速度處理首先要做的工作是根據(jù)合成速度來計算各運(yùn)動坐標(biāo)的分速度。在有些CNC裝置中，對于機(jī)床允許的最低速度和最高速度的限制、軟件的自動加減速等也在這里處理；

5、插補(bǔ)：插補(bǔ)的任務(wù)是在一條給定起點(diǎn)和終點(diǎn)的曲線上進(jìn)行“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化”。插補(bǔ)程序在每個插補(bǔ)周期運(yùn)行一次，在每個插補(bǔ)周期內(nèi)，根據(jù)指令進(jìn)給速度計算出一個微小的直線數(shù)據(jù)段。通常，經(jīng)過若干次插補(bǔ)周期后，插補(bǔ)加工完一個程序段軌跡，即完成從程序段起點(diǎn)到終點(diǎn)的“數(shù)據(jù)點(diǎn)密化”工作；

6、位置控制：位置控制處在伺服回路的位置環(huán)上，這部分工作可以由軟件實(shí)現(xiàn)，也可以由硬件完成。它的主要任務(wù)是在每個采樣周期內(nèi)，將理論位置與實(shí)際反饋位置相比較，用其差值去控制伺服電動機(jī)。在位置控制中通常還要完成位置回路的增益調(diào)整、各坐標(biāo)方向的螺距誤差補(bǔ)償和反向間隙補(bǔ)償，以提高機(jī)床的定位精度；

7、I/0處理：I/O處理主要處理CNC裝置面板開關(guān)信號，機(jī)床電氣信號的輸入、輸出和控制(如換刀、換擋、冷卻等)；

8、顯示：CNC裝置的顯示主要為操作者提供方便，通常用于零件程序的顯示、參數(shù)顯示、刀具位置顯示、機(jī)床狀態(tài)顯示、報警顯示等，有些CNC裝置中還有刀具加工軌跡的靜態(tài)和動態(tài)圖形顯示；

9、診斷：對系統(tǒng)中出現(xiàn)的不正常情況進(jìn)行檢查、定位，包括聯(lián)機(jī)診斷和脫機(jī)診斷。

本發(fā)明與數(shù)控系統(tǒng)直接通訊的計算機(jī)輔助制造方法，將通訊接口與CAM系統(tǒng)組成一個整體，CNC與通訊接口連接后，CAM系統(tǒng)和CNC進(jìn)行雙向通訊。CAM系統(tǒng)每一秒至少讀取CNC的狀態(tài)信息一次以上，尤其是5次以上或更多次，如：10次。本實(shí)施例中，CAM系統(tǒng)在目前廣泛應(yīng)用的CAM軟件基礎(chǔ)上，不僅將通訊接口以代碼形式加載于CAM軟件中，還包括了在輸出設(shè)備的同一界面上顯示CNC狀態(tài)信息和加工過程中的各個數(shù)據(jù)所需的代碼，以便于在輸出設(shè)備上呈現(xiàn)。CAM軟件通過通訊接口與CNC實(shí)現(xiàn)雙向通訊，將產(chǎn)品的加工要求發(fā)送給CNC，并將CNC的各個數(shù)據(jù)，如：但不僅限于機(jī)械坐標(biāo)數(shù)據(jù)和反饋數(shù)據(jù)等，由此在軟件界面上得以呈現(xiàn)，使得技術(shù)人員在同一界面上及時了解機(jī)器的狀態(tài)和工序等信息，還能根據(jù)加工的要求實(shí)施后續(xù)的CAM操作。

圖4為本發(fā)明機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)直接通訊的計算機(jī)輔助制造裝置。如圖4所示，本實(shí) 施例提供的裝置包括CAM系統(tǒng)和通訊接口，CAM系統(tǒng)基于操作系統(tǒng)，通訊接口與CNC連接，并進(jìn)行雙向通訊。接口與CAM系統(tǒng)組成一個整體，作為基于操作系統(tǒng)的與CNC交互的CAM。CAM系統(tǒng)每一秒至少讀取CNC的狀態(tài)信息一次以上，尤其是5次以上或更多次，如：10次。圖5為示出了圖4中基于操作系統(tǒng)的與CNC交互的CAM一實(shí)施例的示意圖。如圖5所示，通訊接口21和CAM軟件22共同組成基于操作系統(tǒng)10的與CNC交互的CAM系統(tǒng)20。CAM系統(tǒng)20還包括顯示界面23，其加載于CAM軟件內(nèi)，并于輸出設(shè)備上顯示CAM操作的區(qū)域(未示出)和CNC狀態(tài)信息的區(qū)域(未示出)。參見圖4和圖5，通過通訊接口，CNC接收到CAM系統(tǒng)的加工要求控制機(jī)器執(zhí)行工序，并各項(xiàng)數(shù)據(jù)通過通訊接口21傳回CAM，并于界面上顯示。本實(shí)施例中，通訊接口為計算機(jī)語言(即代碼)，載于CAM軟件的代碼中。

圖6為本發(fā)明與數(shù)控系統(tǒng)直接通訊的計算機(jī)輔助制造系統(tǒng)一實(shí)施例的示意圖，如圖6所示，本發(fā)明與數(shù)控系統(tǒng)直接通訊的計算機(jī)輔助制造系統(tǒng)包括終端40，在終端40上安裝操作系統(tǒng)10，以及載有CAM軟件22。通訊接口21加載于CAM軟件22內(nèi)形成基于操作系統(tǒng)10的與CNC交互的CAM系統(tǒng)。顯示界面23包含于CAM軟件22內(nèi)，并于輸出設(shè)備上顯示CAM操作的區(qū)域(未示出)和顯示CNC狀態(tài)信息的區(qū)域(未示出)。通訊接口21與CNC50實(shí)現(xiàn)雙向通訊。CAM軟件每一秒至少讀取CNC的狀態(tài)信息一次以上，尤其是5次以上或更多次，如：10次。

與終端連接的還有輸入/輸出設(shè)備30，以輸入工件參數(shù)，或?qū)嵤┤藱C(jī)交互。對于一種設(shè)備，當(dāng)其作為工件參數(shù)輸入時，充當(dāng)了輸入設(shè)備，當(dāng)其顯示數(shù)據(jù)時，充當(dāng)了輸出設(shè)備。在一個設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)輸入和輸出功能已很常見并得到廣泛應(yīng)用，觸摸屏就是一個典型的實(shí)例。

本發(fā)明提供的方法與采用隊(duì)列式加工的方式相結(jié)合，不僅使得加工工藝的數(shù)量和順序?qū)崿F(xiàn)了按需自由組合，也利于根據(jù)具體的加工要求，及時對非標(biāo)準(zhǔn)工件的制造過程做出工件參數(shù)的調(diào)整，提高了加工的靈活性和適應(yīng)性，還實(shí)現(xiàn)了CAM設(shè)計的數(shù)據(jù)與CNC數(shù)據(jù)的直接雙方通訊，操作人員可以將非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的制造要求直接傳送給CNC系統(tǒng)，或在內(nèi)存中短暫存儲，無需生成NC文件后再由CNC執(zhí)行，提高了非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的操作效率，還顯著減少了代碼冗余，降低了硬件性能要求。以下舉例說明隊(duì)列式加工方式：

步驟100：輸入加工參數(shù)，如：但不僅限于在人機(jī)界面給出的輸入框中輸入目標(biāo)工件的加工參數(shù)，或者通過存儲設(shè)備(如：硬盤和閃存盤)輸入目標(biāo)工件的加工參數(shù)，或者含有加工參數(shù)的文件，或者借助有線或無線的通訊方式實(shí)現(xiàn)加工參數(shù)或者含有加工參數(shù)的文件的輸入。

步驟200：根據(jù)所輸入的加工參數(shù)，相應(yīng)地產(chǎn)生工藝數(shù)值，便于計算機(jī)進(jìn)行計算。

步驟300：運(yùn)算方式的識別，即對產(chǎn)生的工藝數(shù)值進(jìn)行運(yùn)算方式的識別，識別出工藝數(shù)值所屬的那一種加工要素，如：但不僅限于開槽、開底刃和開橫刃等。

步驟400：對工藝數(shù)值是否符合所識別的加工要素的運(yùn)算方式進(jìn)行判斷：

當(dāng)工藝數(shù)值不符合該種加工參數(shù)的運(yùn)算方式時，則返回步驟100，要求重新輸 入加工參數(shù)，

當(dāng)工藝數(shù)值符合該種加工參數(shù)的運(yùn)算方式時，則進(jìn)行

步驟500：根據(jù)工藝數(shù)值所對應(yīng)的運(yùn)算方式對工藝數(shù)值進(jìn)行運(yùn)算處理，得到經(jīng)計算的加工坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)值；

在此步驟中，還可以得到對該種工件進(jìn)行加工所需的工藝情況，如：但不僅限于步驟及其數(shù)量。

接著，步驟600，根據(jù)所識別的加工要素的運(yùn)算方式，至少參照設(shè)備機(jī)械坐標(biāo)參數(shù)，將經(jīng)計算的加工坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)值進(jìn)行CNC坐標(biāo)點(diǎn)轉(zhuǎn)化，獲得可實(shí)施的加工坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)值，產(chǎn)生CNC系統(tǒng)的可執(zhí)行文件(如：但不僅限于程序或代碼集等)，即產(chǎn)生能使CNC系統(tǒng)執(zhí)行加工指令的文件(如：但不僅限于將各個NC代碼行匯集生成CNC系統(tǒng)可執(zhí)行的NC文件等)，以及還參照如：但不僅限于反饋數(shù)據(jù)的數(shù)值，獲得可實(shí)施的加工坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)值，進(jìn)而產(chǎn)生CNC系統(tǒng)的可執(zhí)行文件；然后

步驟700：判斷機(jī)器的狀態(tài)：

當(dāng)機(jī)器狀態(tài)為“待機(jī)”時，則執(zhí)行步驟800；

當(dāng)機(jī)器狀態(tài)為“停機(jī)”時，則生成返回代碼，提示“可執(zhí)行加工作業(yè)”，由操作者給出執(zhí)行加工作業(yè)的指令后，執(zhí)行步驟800；

步驟800：執(zhí)行加工作業(yè)，包括

步驟810：CNC加載可執(zhí)行文件，控制機(jī)器程序化的對工件進(jìn)行加工；

步驟820：根據(jù)可執(zhí)行文件的要求，提供加工后的反饋數(shù)據(jù)。

步驟900：判斷與輸入加工參數(shù)相關(guān)聯(lián)的全部工藝是否均完成：

當(dāng)與輸入加工參數(shù)相關(guān)聯(lián)的全部工藝均完成時，則停止機(jī)器，處于“停機(jī)狀態(tài)”，返回步驟1；

當(dāng)與輸入加工參數(shù)相關(guān)聯(lián)的全部工藝未完成時，則暫停機(jī)器，處于“待機(jī)狀態(tài)”，返回步驟4或步驟5。

工藝數(shù)值是否符合所識別的加工要素的運(yùn)算方式進(jìn)行判斷可以采用一次性全部判斷，比如：在步驟4，根據(jù)工藝數(shù)值所屬的加工要素種類依次對工藝數(shù)值是否符合所識別的加工要素的運(yùn)算方式進(jìn)行判斷，這樣在完成后續(xù)工藝的加工時則僅返回到步驟5進(jìn)行(參見圖2)；當(dāng)需要對輸入的加工參數(shù)進(jìn)行修改，或者先行僅就1種工藝的參數(shù)進(jìn)行判斷，在完成后續(xù)工藝的加工時則返回步驟4進(jìn)行。

本實(shí)施例的方法中，其所進(jìn)行的算法至少包括機(jī)械參數(shù)、工具參數(shù)和工件參數(shù)，還包括反饋數(shù)據(jù)。

以開槽工序和平面后角加工為例，相關(guān)的工件參數(shù)包括槽的長度、芯厚、軸向前角、徑向前角、螺旋角度、先端角度、第一后角角度、第二后角角度、第一后角寬度和兩刃間距等。

反饋數(shù)據(jù)應(yīng)理解為基于完成加工指令(如：執(zhí)行CNC文件)而產(chǎn)生的數(shù)值，大 體分為兩種：表示當(dāng)前工序狀態(tài)，完成或正在加工中或加工失敗的數(shù)據(jù)，以及標(biāo)示測量工序結(jié)果的數(shù)據(jù)，包括但不僅限于工具懸伸長度、外徑、A軸位相和螺旋角度等。加工工序的運(yùn)算根據(jù)操作人員的設(shè)定調(diào)用反饋數(shù)據(jù)。

比如：對螺旋角度進(jìn)行測量后，儲存所得測量值(如：儲存于數(shù)控系統(tǒng))，即為反饋數(shù)據(jù)，當(dāng)根據(jù)開槽的工藝數(shù)值所對應(yīng)的運(yùn)算方式進(jìn)行運(yùn)算處理時，調(diào)取反饋參數(shù)(如：螺旋角度的測量值)，以完成運(yùn)算；再如：當(dāng)機(jī)器完成對工件2條槽體的加工后，需要向數(shù)控系統(tǒng)給出表示“2條槽體”的數(shù)值，即為反饋數(shù)據(jù)，從而將該反饋數(shù)據(jù)的數(shù)值納入有關(guān)開刃的算法中，產(chǎn)生開刃加工坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)值；

本實(shí)施例中，輸入的加工參數(shù)包括工件參數(shù)、工具參數(shù)、機(jī)械參數(shù)和反饋數(shù)據(jù)，這些信息或設(shè)定(如：機(jī)械參數(shù))，或基于完成加工指令而產(chǎn)生(如：反饋數(shù)據(jù))，或根據(jù)加工要求人為輸入(如：工件參數(shù))或預(yù)先輸入并存儲而供調(diào)用(如：工具參數(shù))。工件參數(shù)即為待加工工件相關(guān)的參數(shù)，包括工序清單，即工序的名稱和對應(yīng)的參數(shù)。以對工件執(zhí)行開槽和開先端刃的工序?yàn)槔?，工序清單包括：開槽和開平面后角；開槽工序?qū)?yīng)的參數(shù)包括：槽的長度、芯厚、軸向前角、徑向前角、螺旋角度，開槽所選用的砂輪等。平面后角工序?qū)?yīng)的參數(shù)包括：先端角度、第一后角角度、第二后角角度、第一后角寬度、兩刃間距，以及開平面后角所選用的砂輪等。工具參數(shù)如：但不僅限于砂輪類型、砂輪角度、砂輪安裝面距離、砂輪厚度、砂輪直徑和砂輪安裝方向等?！皵?shù)值”或“工藝數(shù)值”和“加工坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)值”等表述中，“數(shù)值”應(yīng)當(dāng)理解為單一的數(shù)字，由若干數(shù)字組成表示1個或多個工藝的數(shù)值串，或者由若干數(shù)值串組成的串組。

機(jī)械參數(shù)，也稱設(shè)備機(jī)械坐標(biāo)參數(shù)，以機(jī)床為例，其參數(shù)包括：原點(diǎn)至A軸的X距離、原點(diǎn)至A軸的Y距離、原點(diǎn)至A軸的Z距離、電主軸與回轉(zhuǎn)中心點(diǎn)偏置值、電主軸高度差、砂輪軸懸伸長度1、砂輪軸懸伸長度2、基準(zhǔn)塊前端面到A軸主軸端面X距離、原點(diǎn)到標(biāo)準(zhǔn)塊左端面Y距離、原點(diǎn)到標(biāo)準(zhǔn)塊右端面Y距離、原點(diǎn)到標(biāo)準(zhǔn)塊上端面Z距離、原點(diǎn)到標(biāo)準(zhǔn)塊下端面Z距離、A軸主軸端面到夾頭距離和夾頭直徑等。

由此，當(dāng)機(jī)器啟動后，在CNC控制下對工件實(shí)現(xiàn)了一種工藝的加工參數(shù)后，處于待機(jī)狀態(tài)，接著根據(jù)再輸入的或已輸入的另一種工藝的加工參數(shù)，再次重復(fù)上述步驟400至步驟900或者步驟500至步驟900，對工件實(shí)現(xiàn)該另一種工藝的加工。當(dāng)加工工藝為三種以上時，則按上述步驟400至步驟900或者步驟500至步驟900進(jìn)行第二次或更多次的重復(fù)。因此，就本實(shí)施例提供的機(jī)加工控制方法，各個加工參數(shù)從整體上呈現(xiàn)隊(duì)列式依次完成。

本實(shí)施例的提供的與數(shù)控系統(tǒng)直接通訊的計算機(jī)輔助制造方法、裝置以及系統(tǒng)可應(yīng)用于非標(biāo)準(zhǔn)工件的加工機(jī)器設(shè)備中，尤其是采用分布式架構(gòu)的機(jī)器中，借助有限或無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)這些機(jī)器的互聯(lián)，并將加工任務(wù)分派到各臺機(jī)器上，便于操作人員基于CAM的作業(yè)，提高了非標(biāo)準(zhǔn)工件的快速按需加工和制造效率。