1 火焰切割的特點(diǎn)

　　火焰切割機(jī)床不像金屬切削機(jī)床那樣靠切削工具與工件的剛性接觸來去除被加工材料，而是靠材料燃燒的熱能和氣體的動(dòng)能加工材料?；鹧媲懈钸^程包括點(diǎn)火-預(yù)熱-通切割氧-切割-母息火-返回原點(diǎn)等步驟，由于加工時(shí)要有預(yù)熱，所以不能像激光加工、電加工那樣對(duì)能量收放自如，也不能像機(jī)械加工那樣能在任意一點(diǎn)停止和開始加工。

　　由于火焰切割要預(yù)熱打孔，所以切割時(shí)一定要有引入線和引出線.以避免破壞零件輪廓。要根據(jù)工件的具體形狀和工藝要求，在不同的位置、以不同的切入方式和不同切割方向來切入。不同的位置是說加工的起點(diǎn)可以是零件編程輪廓的特征點(diǎn)或非特征點(diǎn)(任意點(diǎn));不同的切入方式是指引入和引出線不全為直線，可以是圓弧、折線或直線，以解決被加工材料的受熱變形問題;加工的順逆方向用尸也可以自行選擇。在加工每條連續(xù)的曲線前要穿孔，所以每段連續(xù)曲線加工時(shí)都要有引入線和引出線。

　　由于各種因素的影響、有時(shí)會(huì)發(fā)生鋼板未割穿的現(xiàn)象，此時(shí)割炬應(yīng)能按原軌跡返回重新切割。數(shù)控火焰切割機(jī)應(yīng)具有隨時(shí)暫停及按原軌跡返回功能冷加工機(jī)床一般不需要局部返回加工。

2 數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控軟件功能的設(shè)計(jì)原則

　　本系統(tǒng)是為哈爾濱華嵐焊切成套設(shè)備有限公司研制的換代產(chǎn)品，代替公司自主版權(quán)的在DOS下開發(fā)的數(shù)控切割數(shù)控軟件NCCC二軟件功能的設(shè)計(jì)應(yīng)符合以下原則。

　　2.1 開放性原則

　　功能的設(shè)定要符合開放的原則，開放的數(shù)控系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性、可移植性、互換性和互操作性。系統(tǒng)功能應(yīng)模塊化，各模塊相互獨(dú)立，可獨(dú)立開發(fā)，做成“即插即用”的軟件芯片。模塊之間有標(biāo)準(zhǔn)接口只要符合接口標(biāo)準(zhǔn)、每一個(gè)模塊都能被同類模塊替換。當(dāng)然，也允許用戶來開發(fā)并集成新的軟件和硬件模塊或添加特殊功能，可以靈活配置和組合功能，以便裁剪成最適于用戶的應(yīng)用系統(tǒng)。

　　2.2 通用性原則

　　要具有一般數(shù)控系統(tǒng)都具有的功能，如自動(dòng)編程、譯碼、刀補(bǔ)、仿真等功能模塊，將這些功能制成具有標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出接口的可重用模塊，這些模塊可用干其它機(jī)床數(shù)控軟件系統(tǒng)。

　　2.3 可靠性原則

　　除硬件上可靠外‘優(yōu)先選用高主頻、高性能的CPU和可靠性高的板卡作為系統(tǒng)的運(yùn)算和控制核心，并盡量用軟件來實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的功能，大量減少系統(tǒng)硬件的規(guī)模等)，在系統(tǒng)的軟件上:(1)應(yīng)具有良好的容錯(cuò)能力和盡量完備的數(shù)據(jù)正確性檢查手段;(2)模型構(gòu)造與求解的算法穩(wěn)定可靠;(3)提供豐富可靠的基本數(shù)值運(yùn)算方法庫。

　　2.4 方便性原則

　　由于加工環(huán)境惡劣，用戶使用鍵盤操作故系統(tǒng)應(yīng)具有良好的用戶界面和實(shí)時(shí)交互能力，對(duì)用戶的專業(yè)要求要低。常用的功能應(yīng)置于明顯處，方便操作。各主要功能的使用應(yīng)方便快捷。應(yīng)提供聯(lián)機(jī)幫助功能、虛擬訓(xùn)練和維修功能及加工參數(shù)智能選擇等功能，使用戶使用更方便，減少加工過程中人為因素造成的加工效率下降、加工精度降低等問題使非熟練工也能達(dá)到熟練工的操作水平。

　　2.5 先進(jìn)性原則

　　除了保持原系統(tǒng)的特色外，還要充分了解和參考國內(nèi)外同類機(jī)床和其它類機(jī)床的流行趨勢(shì)和特色。在此基礎(chǔ)上，增加和優(yōu)化系統(tǒng)功能，增加目前國內(nèi)外切割機(jī)數(shù)控軟件都不具備、或不完備的功能。例如在零件任意位置增加引入線、引出線的功能。力求使系統(tǒng)更具先進(jìn)性和實(shí)用性，不僅要適應(yīng)當(dāng)前數(shù)控系統(tǒng)的要求，而且要充分考慮下一代控制器的發(fā)展需要，考慮未來先進(jìn)制造技術(shù)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的要求。

　　2.6 實(shí)用性原則

　　從面向工程應(yīng)用的角度考慮本系統(tǒng)的功能和操作，表現(xiàn)在:具有符合人的思維過程的圖形輸入方式和參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫;多種輸入方式(圖形、代碼等)兼容每種方式還可以有不同的形式;前后處理能力豐富;系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境要求不高，在微機(jī)環(huán)境下運(yùn)行。另外采用全中文操作界面方便各層次的操作者使用。

3 數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控軟件功能

　　將軟件功能分為以下幾個(gè)模塊或?qū)哟?

　　3.1 主框架與界面

　　主框架是控制系統(tǒng)軟件本身的構(gòu)架盡量集中處理各種消息和任務(wù)二界面分層次統(tǒng)一管理數(shù)控系統(tǒng)的各種功能與主框架相對(duì)應(yīng)。圖1是本數(shù)控系統(tǒng)操作界面。

　　3.2 數(shù)控系統(tǒng)的輸入

　　數(shù)控系統(tǒng)的輸入接口是數(shù)控代碼數(shù)控代碼可以通過手工編程和自動(dòng)編程輸入。手工編程就是通過零件編輯模塊，手工輸入數(shù)控代碼或編輯已有的數(shù)控代碼。自動(dòng)編程可以通過參數(shù)化自動(dòng)編程--圖形庫模塊、基于圖形的自動(dòng)編程系統(tǒng)-CAD的Dxf接口轉(zhuǎn)換模塊、混合式自動(dòng)編程模塊等方式進(jìn)行。

圖1 熱切割機(jī)數(shù)控系統(tǒng)操作界面

　　圖形庫是數(shù)控火焰切割機(jī)必不可少的組成部分，在圖形庫中存在大量的標(biāo)準(zhǔn)工件，帶參調(diào)用這些標(biāo)準(zhǔn)工件，就能為相同及相似的工件編制加工程序。圖形庫還存在編輯功能和套料功能:能對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸、數(shù)量、位置等進(jìn)行編輯，將不同的零件合并在同一個(gè)鋼板中進(jìn)行排料.并自動(dòng)生成加工代碼，等手動(dòng)和自動(dòng)排料，能在零件任意位置加輸入線和輸出線等，功能十分強(qiáng)大。

　　CAD是目前企業(yè)應(yīng)用最多的繪圖工具，CAD程序接口設(shè)計(jì)利用圖形的DXF格式文件，對(duì)所繪的二維圖形進(jìn)行自動(dòng)整理，按加工方向進(jìn)行排序，自動(dòng)生成數(shù)控加工代碼。

　　混合式自動(dòng)編程模塊能根據(jù)零件圖紙，采用導(dǎo)引和參數(shù)化結(jié)合的方式，在畫零件圖的同時(shí)，生成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控代碼?？梢詫?shí)現(xiàn)絕對(duì)和增量兩種方式下的編程，可以在每段封閉曲線前加引入線，可以重復(fù)編程、對(duì)前面所編程序進(jìn)行刪除和修改。

　　3.3 數(shù)控代碼的處理

　　對(duì)數(shù)控代碼的處理包括譯碼和刀具半徑補(bǔ)償。譯碼模塊處理的是標(biāo)準(zhǔn)的G代碼，該模塊中集成了對(duì)數(shù)控代碼的讀入、規(guī)范、語法檢查、代碼優(yōu)化等功能。對(duì)于其它格式的代碼，系統(tǒng)應(yīng)有過濾轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)G代碼的功能。

　　刀補(bǔ)模塊根據(jù)火焰切割的特點(diǎn)將割縫寬度作為刀具直徑，在刀補(bǔ)建立和撤消等方面與冷加工的刀補(bǔ)處理有所區(qū)別。

　　3.4 自動(dòng)加工與模擬仿真

　　仿真模塊是在不啟動(dòng)電機(jī)的情況下而實(shí)現(xiàn)加工過程模擬的繪圖模塊。該模塊與主框架的視類密切聯(lián)系，是由具體繪圖函數(shù)、尺寸計(jì)算函數(shù)以及插補(bǔ)運(yùn)算函數(shù)組成的。調(diào)用此功能，能對(duì)零件的代碼進(jìn)行檢驗(yàn)，繪制零件加工的軌跡圖形。

　　自動(dòng)加工需要上位機(jī)軟件與下位機(jī)配合實(shí)現(xiàn)。所采用的加工數(shù)據(jù)是經(jīng)過譯碼、刀補(bǔ)等處理，優(yōu)化得到的數(shù)據(jù)系列。數(shù)控系統(tǒng)首先確定加工數(shù)據(jù)的量，即加工代碼的長度，然后判斷是否需要同時(shí)用兩個(gè)程序緩存，將加工數(shù)據(jù)送到相應(yīng)的內(nèi)存中后，系統(tǒng)延時(shí)并置相應(yīng)的標(biāo)志位，其余的工作由下位機(jī)完成。

　　自動(dòng)加工模塊可以實(shí)現(xiàn)正向加工、反向加工、中斷處理、斷點(diǎn)保存、改變預(yù)熱時(shí)間、改變加工速度等功能。

　　3.5 操作處理模塊

　　點(diǎn)動(dòng)、連續(xù)移動(dòng)和定長移動(dòng)是對(duì)割炬的移動(dòng)操作，以便控制鋼板和割炬的相對(duì)位置。點(diǎn)動(dòng)按鈕按一次移動(dòng)的距離、連續(xù)移動(dòng)和定長移動(dòng)的速度等、都可以在參數(shù)設(shè)置中事先指定。事實(shí)上，回零也是對(duì)機(jī)床的移動(dòng)操作。準(zhǔn)直是為了自動(dòng)加工而設(shè)置的輔助功能，通過檢驗(yàn)鋼板的實(shí)際位置與理想位置的差異，自動(dòng)調(diào)整工件的編程坐標(biāo)系，使編程坐標(biāo)系與鋼板實(shí)際坐標(biāo)系重合。

　　3.6 上下位機(jī)通訊功能

　　為建立上下位機(jī)的聯(lián)系，除了硬件連接和軟件編程外.建立標(biāo)志位是上下位機(jī)通訊的關(guān)鍵。標(biāo)志位實(shí)際上是單個(gè)單位或連續(xù)的多單位的下位機(jī)內(nèi)存空間，這些內(nèi)存空間中所動(dòng)態(tài)寫入的值和加工數(shù)據(jù)代表了不同的控制內(nèi)容，下位機(jī)實(shí)時(shí)檢測(cè)這些內(nèi)存空間，根據(jù)其內(nèi)容決定下位機(jī)的動(dòng)作，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。

　　3.7 系統(tǒng)設(shè)置及監(jiān)控診斷

　　實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置和對(duì)數(shù)控系統(tǒng)軟硬件的監(jiān)控。

　　3.8 其它功能

　　包括虛擬操作功能、幫助功能、網(wǎng)絡(luò)通訊功能等。

4 小結(jié)

圖2開放式火焰切割機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

　　以上的功能可以分為b個(gè)層次，如圖2所示，前4個(gè)層次就是軟件功能。按此設(shè)計(jì)出的數(shù)控系統(tǒng)作為哈爾濱華嵐焊切公司自主產(chǎn)權(quán)數(shù)控系統(tǒng)的換代產(chǎn)品已經(jīng)在北京愛森國際機(jī)床展覽會(huì)上參展。