國內外數控工具磨削軟件的發(fā)展狀況

1、遠 SiBCial Reports)1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, )1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 國內外數控工具磨削軟件的發(fā)展狀況張洪軍g李建廣張?zhí)煳?D哈爾濱工業(yè)大學機電匸程學院,黑龍江哈爾濱151001;齊齊哈爾大學機電匸程學院，黑龍江齊齊哈爾1610()6)摘 要:對數控工具磨削軟件進行了研究，分析了國內外數痙工具磨床所

2、采用的磨削軟件的發(fā)展現狀和技術 水平，介紹了幾種典型的數控工具磨削軟件產品，提出了我國在引進國外先進技術，借鑒國外數控工 具磨削軟件的研發(fā)經驗的同時，應依靠產學研合作攻關開發(fā)出能滿足刀具制造企業(yè)對數控工具磨削 軟件追求的尖端產品，淺析了今后數控工具磨削軟件的發(fā)展方向和我國在該方向上的研究重點。 關鍵詞：數控工具磨削軟件 發(fā)展現狀 刀具制造企業(yè)中圖分類號:TP311文獻標識碼:AThe development status of CNC tool grinding software at home and abroadZHANG Hongjun, IJ Jianguang1, ZHANG Tia

3、nwei(School of Mechanical Engineering, Harbin Institute of leclHiology , Harbin 151001 f CHN;School of Mechanical Engineering, Qiqihaer University 9Qiqihaer 161006,CHN )Abstract: On the CNC tool grinding software was research. In this paperf the status and technical level of CNC tool grinding softwa

4、re at home and abroad was analyzed and several typical CNC t(x)l grinding software products were introduced 9 while importing foreign advanced technology and drawing experience of the research and development of foreign grinding software for CNC tool f the cutting - edge prcxlucts meeting the pursui

5、t of tool manufacturing companies for CNC tool grinding software would be developed relying on the combination of pKnluction f teaching and research Finally, the future development direction of CNC tool grinding software and research focus of our countn were also briefly analyzed.Keywords: CNC Tool

6、Grinding Software; Development Status; Tool Manufacturing Companies)1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, )1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 隨著現代制造技術的發(fā)展，對高粘:度復雜刃型刀 幾晶種的數帚需求越來越人，而這類父雜刃形？5粘度 刀貝，采用許通匸貝磨床和傳統(tǒng)匚藝方

7、法來制造足很 難實現的，為了滿足這一耍求，數控貝糜床得到了快 速的發(fā)展。高輔度、高剛度、結構緊湊、操作方便、效率 高、軟件編程靈活、介適的功率和可視化效果-w都是 導。經營基于戰(zhàn)略，研發(fā)基于戰(zhàn)術。一個體系的建立, 耍確定其綱領。應當由決策口出臺儼品經營的戰(zhàn)略 指南這-綱領性文件，以便從科學的角度規(guī)范和指 導產品的營研匚作(V匕如確定營研的戰(zhàn)略思想、產品 經營的現實意義、前瞻設想、服務領域、產品構成、水平 定位、發(fā)展空間、品牌形象設計、產品評價、質量控制、 市場應變、技術儲備、營研組織模式、約束機制、激勵機 制、權限與責任界定、資源配置及良性利用資源、研發(fā) 力戢建設、營研制度建設、信息化建設、軟

8、環(huán)境建設、破 52 刀具制造企業(yè)対數控1貝燃床的追求，數控1貝磨床 必須配置用于磨削加匸、工件測量、砂輪修整等軟件才 能完成相應操作，制造出高品質的刀具。所以刀 具靡削軟件的發(fā)展必須滿足這些需求，否則只有機身 沒有磨削軟件是不能滿足甬場需求的，機床的軟件功 能匕成為判斷數控1磨床先進性水丫的主耍標志Z 環(huán)境建設等)。建立科學的營研體系是一項緊迫的系 統(tǒng)匸程,它要面向現實，也要面向未來。企業(yè)的生存和 發(fā)展是不斷的追求進步。第一作者：鬲志棠，男，1962年生，高級丁程師，主 耍從爭數控機床及機床外觀造吃和防護結構設計I： 作?？s輯 譚仏穎)收稿U期4012-10-18)文章塢號30813如果您檢發(fā)

9、裹對本文的舄法請將文章編號填入讀者意見調查表中的相應位豐：2O13 R NR一1國內外數控工具磨削軟件的發(fā)展現狀國外CNC丄貝磨床配置的刀幾磨削加工軟件可 分為兩類:一啖是曲專業(yè)的刀貝磨削軟件公訶開發(fā)的 軟件，如DECKEL公司為其采用PMAC熨數控系統(tǒng)的 工具磨床配置了瑞士 MTS公司開發(fā)的tool - kit PROFESSIONAL 乂如Ewag, Starx Saacke等公nj為其制造 的匸具炳床配置了瑞士 xiai公司開發(fā)的刀n炳削軟 件NUMROTOplus ；另一類是由1具磨床制造商自主 開發(fā)的軟件，如ANCA公司的fool Room, WALTER公 司的以“所見即所得”為宗

10、旨開發(fā)的Helitronic Tool Studio,CUOCHI公司為OCTOPUS 100型數控 匚具磨 床開發(fā)的OCTOSORT等這類磨削加I軟件中不但包 含了工具磨床制造商ca外知名的工具制造商通常也 是知名的刀具制造商）的刀少i磨削、機床制造知識,更 融入了其長期積累的刀貝生產實踐經驗。雖然并公訶 推出的刀貝磨削加軟件在功能、肆能化、可視化等方 閒心在差并，但都包含具有仿貞加匸功能的模塊，以便 于實現刀具的設計和制造國。我國21世紀初期開發(fā)的數控匸具炳床，大多采用 的是主機門行制造、數控系統(tǒng)靠引進的方式研制，這種 數控匸具磨床產品不但成本很高，而且由于通用的 CNC系統(tǒng)沒有集成刀具磨

11、削加匸技術和編程軟件，難 以實現刀具前別是復雜刀具）的磨削加工。冃前，我國數控I】貝磨床生產廠家也積極與并 科研院所合作，開發(fā)貝有口我知識產權的數控烤削軟 件同。武漢機床廠MK6O35 -5數控萬能I具磨床選 用國產華中數控系統(tǒng)，軟件基T Windows XP操作系統(tǒng) 的操作界而，操作者利用圖形交互式刀貝加軟件，在 提示下輸入刀具參數，即可生成定制程序完成加1：. 2D或3D磨削模擬軟件支持刀眞截形模擬；上海黑格 數控的HEIJXCNC-5A五軸聯動數控工具磨床采用 華中HNC-22MI）數控系統(tǒng)，五軸聯動，配置自行開發(fā) 設計的具有自主知識產權的刀具磨削軟件；大連科徳 數控有限公司TG -45

12、數控工具磨床采用大連光洋自 主開發(fā)的CT（X）L刀口磨削軟件，實現六軸五聯動。從國內數拎I.JI磨床磨削軟件的發(fā)展現狀不難看 出國內I】貝磨床制造企業(yè)還缺乏市場需求的準確定 位，盡管刀具本身看似簡單，但其結構數學模型卻很復 雜，高粘度、結構緊湊、操作方便、可視化效果好、生產、 修磨一體化的高檔磨削軟件，在國內尚屬丁起步階段。 雖然，我們生產的五軸聯動數控匸具磨床同國外公司 的產胡一樣，通過口（2開發(fā)的軟件能夠加匸設計耍求 的S種形狀的特型刀貝和一般平面刀具，但足，對丁例 如圓錐球頭立銃刀等復雜形狀刀具的磨削加I只育德 國 WALTER、美國 HUFMAN、瑞士的 STRAUSAK 這樣 實力雄

13、厚的公司才能精確地加匸出來,因為加工這種 刀貝需耍高精度多軸聯動的數控匸貝磨床以及高將度 的加1數據計算。國內I：貝磨床企業(yè)耍在這一領域有 所突破，在引進國外先進技術,借鑒國外數控I.H騰削 軟件的研發(fā)經驗的同時，必須耍投入人鳳的人力和物 力從事這方而的研究。應依靠產學研介作攻關開發(fā)出 能滿足刀貝制造企業(yè)對數控匸貝濟削軟件追求的尖端 產品。2典型數控工具磨削軟件分析2. I 徳國瓦爾特（WALTER ）公司 Helitronic Tool Studio刀具磨削軟件WALTER公nj以刀幾市場的詢景為開發(fā)點，歷年 來陸續(xù)推出了適應市場需求的成型刀貝軟件包，從復 合銃刀、復合鉆頭到惻環(huán)面、球面-銃

14、刀、燕尾槽銃刀、 梯型槽銃刀宜到圣誕樹銃刀，其軟件的通用性和靈活 性越來越被市場所認可和接受，所加匸的刀具也被廣 泛地使用在飛機制適、冶金彳亍業(yè)、模具加匚和汽輪機行 業(yè)。在2011年CI.MT展出同的刀具磨床所采用的軟 件 如圖1所示）是基于Windows XP操作界面，利用 I適應技術根據實際磨削試動態(tài)調整所需的進給速度 實現等扭力控制，不僅節(jié)省加匸時間，也有利丁砂輪使 用壽命。機床貝有門動定位測吊系統(tǒng)探針，能快速獲 取刀具參數，確保爲效率牛產。軟件涵孟了 H前市場 上所有類型7J -U的生產和修磨，町實現裝載機口動上 下料。圖1停網WALTER公司開發(fā)的刀貝炳刖軟件2.2 德國徳克（MIC

15、HAEL DECKEL ）公司 S22P 型 工具磨削中心的磨削軟件2013“ 8 期德克精密機械制造公司MICHAEL DECKEL）是 一冰仃50多年刃史的專業(yè)1.貝磨床制造廠，在*界精 密I貝磨床技術領域一白占據領先地位，誕生了多項速 Special Reports圏2德HECKEL公罰開發(fā)的刀具摩削軟件歷史性幣:大發(fā)明，為世界匚具磨床的發(fā)展做出了極其 乘要的貢獻切。DECKEL 公 nj 的 S22P 軟件（如圖2所示）平臺基 丁 Windows XP Professional 操作系統(tǒng)，具有機床門診斷 功能，還可以通過Internet 網絡可接入DECKEL的全 球遠程服務系統(tǒng)Oec

16、krl - Teleservice System ） 實現遠 程診斷、升級以及維修服務。S22P的圖形交互式刀具加工軟件覆蓋了兒乎所有刀 種類，操作者在全程圖形幫助系統(tǒng)的幫助下，可以輕 松完成刀貝的編程、加匸模擬及干涉檢査匸作S22 P磨削中心集成了機床內全| |動修整砂輪和 全I動測園砂輪的功能，為砂輪修整和砂輪測試分別 開發(fā)冇專門的軟件,獨立的圖形交互式操作界面，只需 按下按鈕即可門動完成砂輪的修整或測粧。S22P提 供的這一實用性功能，使用八不必再單獨購買砂輪修 整和測屋設備，同時仃利丁提高工作效率，為非專業(yè)化 刀fl企業(yè)解決相關技術難題。S22P的砂輪庫管理軟 件貝有大容雖、智能化的特

17、點，可以最多管理256個砂 輪庫，羨至可以支持砂輪庫的虛擬化應用。2.3 澳大利亞ANCA公司Toolroom iGrlnd刀具磨削軟件Toolroom iGrind是ANCA公司推出種生產型應 用軟件。這種堆于Windows K臺的軟件系統(tǒng)可以做到 既適M操作者熟練程度乂油足使用需求系統(tǒng)既能止 操作者進入預先設定的刀貝兒何參數數據庫，也能讓 操作者建立門己的數據庫：同時在三維模型上還可即 時實現任意參數的改變，通過簡單地拖放鼠標編輯命 令，就能依次改變各種操作指令并執(zhí)行。B83 3D刀具圖形模擬儀咸至 iGrind編程軼件ANCA 的 Toolroom 2012 匸具磨削軟件包是該軟件的 最

18、新版本，増?zhí)砹撕芏嘈碌?應用功能,更加利于設計和 生產過程囹。該軟件在以 前版本基礎上，將3D刀具 圖形模擬集成至iGrind編程 軟件（如圖3所示）;新增 角度補償和修正功能,與Windows 7專業(yè)版32位和64位進行了兼容，乂増加了匸件在線激光檢測、砂輪門動 標定、刀芯輪廊探測和補償（如圖4所示）、門動偵測 球頭齒隙部可能出現的根切痕跡和適用J所何TX7 盤式上料機上料編輯軟件。圖4織謹廉前用自動補償2.4瑞士 NUM公司NUMROTO刀具磨削軟件N L MKO TO軟件的開發(fā)小組由專業(yè)技術人員組 成，他們擁有CNC數控機床和刀JI磨削的全力位技術 知識何。NUM KOTO軟件笹體解決方

19、案除了 NUM- KOTOplus程序設計系統(tǒng)）以外還包括所有能夠運用 在刀具上的智能元素。利用維CD-Simulation）和 三維模擬3D- Simulation ）功能，用于刀具、砂輪上的 全方位荊確的測鼠循環(huán)，以及加匸過程中的砂輪調整、 作業(yè)控制等，同時還提供按照耍求設立了專業(yè)培訓和 遠程診斷。NUMROTOplus 軟件基于 Windows XP 和 Vista 系 統(tǒng)，也可以被集成到公訶的網絡中?？梢院喴椎貙崿F 中央陸存、零件程序的管理以及備份功能。此操作程 序是為刀具磨削使用而設計的，并n具有鮮明的結構 如圖4所示）。即使對于復雜的形狀，此軟件也可以 簡潔地進行編程，并可使用15

20、種語言運行。刀具制造 商使用NIW的Numroto磨削軟件提供的功能，可以門 動創(chuàng)建標勺尺寸的機床I一程繪圖標注。Numroto Draw 的功能通過在刀八長度的任何位置的橫戴面上生成視 角，可有效地對生產進行門動審核。繪圖E接通過三 維模擬獲得圖像，從而使復朵的磨削細節(jié)通過圖形被 清晰進行描述t，0-， o圖5瑞七NUM公司刀具 瞎削軟件54NUMROTOplus 軟件與 使用者共同合作,并為使用 者匸作。刀貝生產企業(yè)可以 利用NUMROTOplus軟件生 產各種各樣的刀具，并進行 巫磨。同時還可以改變孑個 刀貝的細節(jié)參數，以便適應 各種特殊需求。在過去20 年中,NUMROTOplus軟件

21、已演變成為刀JI磨削的-個 標準解決方案，適用丁 30種不同的機器類型。許多刀)1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 紜 述 Special Reports貝生產商和刀貝修炳商咸丁軟件獨立編程的優(yōu)越性， 選擇安裝NUMROTOplus軟件。在生產中，刀具生產 商人都采用NI MROTOplus軟件中“成型銃刀”來編程 和磨削。該軟件的應用范圍涵蓋廣泛，應歸功丁軟件 貞越的靈活性與成熟性。在刀具研磨領域里擁有半富 經驗的M MKOTOplus軟件團隊，運用專業(yè)技術知識，

22、 以Windows應用軟件為韓礎，開發(fā)創(chuàng)新，為MMKO- TOplus軟件應用提供了保證。2.5 瑞士 MTS 公司 tool - kit PROFESSIONAL 刀 具磨削軟件瑞士的MTS公司從事專業(yè)化的刀具數控磨削軟 件研發(fā)和市場推廣,以專業(yè)化的“tool - kil PKOFES- SIONAL”軟件產品聞名叭MTS的含義是“數學技術 軟件” 因為針對刀H的專業(yè)軟件需要建立復雜的數 學模型，所以MTS的很多資深員I都是數學專家。作 為一家來口瑞士的專業(yè)刀J1解決方案提供商，MTS為 制造復雜刀貝CNC加匸中心的制造企業(yè)提供配套的 通用刀貝軟件，同時也為世界領先的刀貝企業(yè)提供服 務,MT

23、S C成為業(yè)內值得信賴的刀具、機床制造商，其 產品在模塊化概念、集成干涉控制、可視化、在線幫助 功能、可選的3D模擬等方而都極具優(yōu)勢。tool - kit PROFESSIONAL”軟件以清晰邏輯化的結構著稱，支持 鐵削、鉆孔和車刀的生產和重新刃磨，通過模塊化的設 訃可以定制不同應用以適應各種刀具兒何形狀：通過 向導程序和1】作區(qū)處理模式門動引導用戶完成操作過 程。軟件界面分為機床管理、砂輪、刀貝數據三個區(qū) 域。支持圖形化的參數定義數據，并11任何時候都可 以調用在線幫助獲取支持：在丿J U和砂輪數據區(qū)域以 及砂輪路徑計知過程均捉供2D和31）的可視化，并且 實現31）的機床模型和CNC仿貞過

24、程展示；軟件的數 據系統(tǒng)具備件、砂輪和相關數據的實時優(yōu)化能力。 根據用八需求來組織數據庫結徇topdown M的架構確 保毎-步輸入數據的數吊門動厳小化，完整的炳削過 程包括所冇的相關數據都記錄在數據庫中。操作者可 以為經常使用的刀貝系列在表格中創(chuàng)建預設值，通過 點.1 i相關按鈕刀J1可以自動創(chuàng)建并直接送向機床;軟 件提供干涉控制，在機床抬令生成的時候可以得出所 冇相關對象的干涉分析結果，圖形可視化匸具詳細地 記錄了可能的干涉位置使得操作者很容易分析和改iE 數據錯誤或者砂輪設賢等：在丿J H測試方面支持所有 標準測試系統(tǒng)，并II對不同的刀幾兒何外形仃門己的 測試準則，同樣也實施了可擴展的測

25、鼠系統(tǒng)界面。MTS tool - kit PROFESSIONAL 能夠和所有已知 CNC系統(tǒng)配套。同時，提供全系列參數化刀具模型， 使得刀具的設計與加匸變得簡單易行，不再需要經過 “設計一 圖紙一 試磨一修改參數圖紙-卿削”這樣一 個往復的過程o tool-kit PROFESSIONAL從刀具設計 開始通過全參數化定義刀幾三維模型，再通過五軸或 六軸的磨削加匸中心直接進行加E.此外tool - kit PROFESSIONAL 還有 Cycle Calculation 功能，可以計算 出一批刀具的加匸時間，還可以設計和加匸各類非標 的刀具。2.6意大利庫菲（CUOGHI ）公司的刀具磨削軟

26、件意大利庫菲CUOGHI）公司歷史悠久，是歐洲知 名的匸具磨床和鉆頭刃磨設備制造商，其數控1：具磨 床OCTOPUSIOO和MODENA200采用了全新的設計理 念，使氏制適成本大幅度降低，口冇明顯的竟了卜優(yōu) 勢血。但是由于市場定位和價格的差別這類設條 和其他歐洲胡牌的機床并不形成苴接競爭，在功能上 是其他機床的補充，目的是共同滿足刀具制造和刀具 修磨客戶的需求。刀具修磨商并不耍求機床實現無人 操作，但希甲一名操作者能夠看管多臺機床以控制成 本。該公司的W13O5力能生產型I貝傑床就能實現 這耍求。該機床的刀具磨削軟件特點是:Q）其軟 件和裝戲系統(tǒng)允許在一次安裝下對不同型式、不同柄 部尺寸的刀

27、具實現門動匝磨，包括圓柱形和錐形立銃 刀、倒圜角和球頭迂銃刀、階梯鉆，以及其他不同外徑、 形狀和幾何參數的階梯形刀具;Q）采用該公司整合 的SIGS磨削軟件，操作者首先輸入被削刀具的數 量、尺寸和型式:其次，選取要執(zhí)行的操作匸序;然后, 對裝在托盤上的刀具啟動口動磨削程序。2.7上海黑格丁具磨床磨削軟件2006年以來，華中數控號上海黑格數控科技公訶 合作生產的配備華中數控系統(tǒng)貝有門主知識產權的五 軸數控1具磨床，12經形成了批就生產和批嵌銷售。 該系列機床成功地實現了対関柱/関錐d僦刀、球頭銃 刀等刀具的刀面修磨。磨削軟件功能和技術特點為: 機床可實現五軸聯動：可進行孑種銃刀的磨削加I.： f

28、L 接在CNC上以圖形菜單方式輸入被屛刀貝的參數和 加丄丄藝即可進行加工或修磨，實現了編程加丄一體 化：！、仃刀具兒何形狀測量功能,保證備種銃刀后刀面 的重磨加匸;可在線對砂輪參數、刀貝參數、磨削匚藝 和蜻削用晴等進行方便的修改，町充分發(fā)揮操作者的 豐富經驗，刀具試磨和修磨過程非常方便。3數控工具磨削軟件的發(fā)展數控I具磨削軟件是數控1具磨床的大腦，是一 項學科交義的綜合技術，涉及的各項技術仍處丁不 斷的發(fā)展之中，將來的發(fā)展方向主耍體現在：Q)數控貝解床的專用系統(tǒng)的CNC編程技術結 合了各種數學方程式，1人I而解決復朵形狀刀具的高粘 度加工，通川化的數學方程的建立和各種插補算法的 研究是刀具磨削

29、軟件發(fā)展的方向。0)為滿足非標專用糜制刀貝的加匚需求，圖形 引、參數化編程功能、開放式刀真磨削專家?guī)炷K的 開發(fā)是刀具磨削軟件發(fā)展的方向。3) 鬲速、高效、高務度足當今數控切削加匸技術 發(fā)展的方向，為滿足數控匚具磨床加工質量需要,加工 路能優(yōu)化功能、卿削進給口適應控制、刀H碰撞監(jiān)視及 三維1貝模擬可視化功能也是山為刀兒煥削軟件的發(fā) 展方向。4) 砂輪是I貝磨床制造生產和修磨刀貝的“刀 貝”，是貝磨床的關鍵部分。全口動的砂輪修整、檢 測補償和測試結果評佔技術也是未來Ul-tt名詞解釋無級變速無級變速指可以連續(xù)獲得變速范用內任何傳動比的變速系統(tǒng)。通過無級變速可以得到傳動系與發(fā)動機匸況的最 佳匹配。

30、常見的無級變速器仃液力機械式無級變速器和金屬帶式無級變速器ADT-CVT)減速器 用T降低轉速、傳遞動力.增大轉爐的獨立傳動部件。 56 床燒削軟 件發(fā)展的一個31耍方向。6)利用計算機技術及模擬技術，開發(fā)能對刀貝 刃磨過程、排屑過程、磨削力變化、磨削區(qū)溫度、磨削精 文和燒削表面質at進行仿真的數控匸具磨床磨削軟 件，是未來數控工具磨床扳好的一個發(fā)展方向。4我國數控工具磨削軟件的展望國內數控JJI磨床經過近卜年的發(fā)展，在全功能 數控匸貝磨丿木領域，已逐步從借鑒和引進階段進入門 主研發(fā)設計階段，開發(fā)出多臺貝有n主知識產權的新 品，逐步打破了由進口設備一統(tǒng)天下的局面。為逮步提高我國高端裝冬制造業(yè)的

31、口主開發(fā)能 力，満足國內巫點行業(yè)對制造裝備的肚本需求，在數控 機床專項“十二五”實施計劃框架下，“五軸聯動貝 磨床及購削軟件開發(fā)”被列入“爲檔數控機床與基礎 制造裝備”科技重大專項2013年度課題網。這就耍 求我們堅持大兵團聯介作戰(zhàn)、產7研用介作，備門發(fā)揮 優(yōu)勢，集中解決關鍵核心技術的思路，大力發(fā)展數控工 貝傑床購削軟件的關鍵技術，包括針對產品結構特點 的數控系統(tǒng)后置處理軟件設計、叢J：難加1】材料的復 雜刀具高效精密磨削工藝研究，工藝流程及砂輪軌跡 優(yōu)化技術、刀貝及砂輪在線測磧、評估及K兒何誤差補 償技術、刀貝磨削專家軟件研發(fā)軒放式刀貝蜒削專 家?guī)?、碰撞監(jiān)視及三維1】具模擬技術)和復雜刀貝刃 磨的編程技術等，來縮