前言:
   北京市電加工研究所是一個從事特種加工設(shè)備、工藝研究與開發(fā)的有著長久歷史和輝煌成就的老研究所，近幾年，為了滿足市場的需要，不斷開發(fā)新的產(chǎn)品。

   筆者所參與的項目，微型精密線切割機床就是其中之一。微型線切割是吸收了國外慢走絲機床的設(shè)計思想，有多項創(chuàng)新的新型快走絲線切割機，它采用橫向走絲，結(jié)構(gòu)輕巧，適合于精密，微小零件的加工，如手表零件，試驗樣件等。為了配合新機床的研制，筆者開發(fā)了一套線切割編程控制軟件，原來是在DOS下開發(fā)的，在試驗當中，發(fā)現(xiàn)很多弊病。WINDOWS系統(tǒng)良好的圖形界面，完善的多任務(wù)能力和內(nèi)存管理能力使筆者徹底放棄了原程序，重新開發(fā)了一套新系統(tǒng)。這套系統(tǒng)不僅可以用于電加工機床，實際上它稍加改造，應(yīng)用面很廣，本文就是對這套系統(tǒng)的要點介紹。

   電加工技術(shù)作為機械特種加工的一個重要分支，從誕生以來，就在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了極為重要的作用。在近幾年，隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，電加工數(shù)字控制技術(shù)也有了飛躍的提高，筆者因為工作的需要，開發(fā)了一套在windows平臺上的線切割編程控制軟件，并在實際當中得到了應(yīng)用。此套系統(tǒng)已經(jīng)用于多個工廠的線切割數(shù)控改造項目和本所的新產(chǎn)品試制中，效果良好，工作穩(wěn)定，現(xiàn)簡單介紹如下。

   這套系統(tǒng)由兩個獨立軟件組成。一個是線切割自動編程軟件。這個軟件用DELPHI編制，它的主要功能是自動生成線切割機床的NC代碼，并生成相應(yīng)的工藝圖和工藝卡，同時可支持DNC，由計算機直接傳輸代碼給控制機。它的工作過程大致如下:
   1.首先由通用的CAD平臺，如autocad，生成待加工零件的幾何圖形。輸出標準的dxf文件。
   2.由自動編程軟件讀入該dxf文件，在加工向?qū)У闹甘鞠拢檬髽耸叭」に噮?shù)，選擇穿絲點，起切元素，切割方向。計算機按照選擇，自動生成加工鏈表，由加工鏈表，生成NC代碼。
   3.通過仿真模塊，讀入剛生成的NC代碼，輸入工藝參數(shù)，模擬加工，檢查代碼錯誤。
   4.計算機自動生成工藝圖和工藝卡，由打印機打印輸出。
   5.通過磁盤或者DNC將代碼傳輸給控制機。
   
   這個編程軟件的優(yōu)點是:
   a. 利用windows平臺，可使用的內(nèi)存幾乎無限制，擺脫了過去線切割編程軟件的NC代碼的長度限制。
   b. 支持多任務(wù)，可在切割的同時編制程序。而這些完全由操作系統(tǒng)管理，安全，可靠。
   c. 提供多種編程模式，支持多次加工，多行腔加工，滿足各種零件的特殊工藝需要。
   d. 界面是windows標準界面，簡單易學，非常友好。

   這個編程軟件的開發(fā)難點是:

   * CAD 與 CAM 的接口的實現(xiàn):
   數(shù)控機床編程，首先要建立所加工零件的幾何模型。而現(xiàn)在的通用CAD平臺可以非常方便，快捷的產(chǎn)生幾何模型。這樣，CAM與CAD之間的接口就變得很重要。DXF文件是大多數(shù)CAD平臺所支持的文本文件格式，其結(jié)構(gòu)完全公開化，是一種CAD與CAM接口的良好工具。而現(xiàn)在的可視化語言都提供良好的文件操作支持，有豐富的控件和底層函數(shù)，用這些良好的工具可以很容易實現(xiàn)CAD與CAM的接口。

   * 工藝參數(shù)與幾何路徑結(jié)合生成NC代碼:
   CAD所產(chǎn)生的幾何路徑信息還不足以生成零件加工的NC代碼。根據(jù)各種數(shù)控機床的需要，還要輸入不同的工藝信息。具體到線切割機床，還需要輸入穿絲點，切入點，切割方向，偏移量等工藝信息。由于此軟件運行在WINDOWS平臺上，其良好的圖形界面可以充分發(fā)揮程序員的想象力。在此軟件中，我設(shè)計了一個加工向?qū)В谒闹敢拢僮髡呖梢院苋菀椎耐瓿晒に噮?shù)的輸入。

此程序以鏈表的方式存儲加工信息，包括幾何路徑信息和工藝信息，當工藝參數(shù)輸入后，則鏈表生成。程序沿鏈表周游一次，則代碼生成。

   * NC代碼翻譯及仿真加工:
   當NC代碼生成后，為了保證數(shù)控程序的正確性，降低加工廢品率，還要進行計算機仿真加工。需要將NC代碼轉(zhuǎn)換成加工信息，進而生成加工鏈表。這實際上相當于將程序源代碼編譯成機器代碼的過程，所以編譯原理的理論完全可以應(yīng)用在這。我開發(fā)了一個NC代碼編譯器，它經(jīng)過兩遍掃描，通過詞法分析，語法分析，既可以將NC代碼轉(zhuǎn)換成加工信息，同時生成加工鏈表。有了加工鏈表，就可以由插補模塊形成幾何路徑，再借助計算機動畫技術(shù)，可以很真實的反映加工情況。

   * 工藝卡及工藝圖生成:
   WINDOWS系統(tǒng)為外設(shè)的使用提供了極大的方便性，它的設(shè)備無關(guān)性解放了許多程序員的苦惱。此程序采用DELPHY當中提供的打印控件，同時對PRINTER的CANVAS編程，自動生成工藝卡和工藝圖，充分利用了計算機的計算和繪圖能力。

   * DNC計算機直接傳輸
   本程序可以通過控制機的光電紙帶接口，將代碼直接送入控制機，這為老機床的改造提供了極大的方便。同時，也為新機床的網(wǎng)絡(luò)化，提供了解決方案。

   這套系統(tǒng)的另一個軟件是線切割控制軟件．它的關(guān)鍵控件由VC編制，界面用delphi編制，其中的開關(guān)量控制使用了行內(nèi)匯編．在windows下的cnc系統(tǒng)，關(guān)鍵要解決的問題是windows系統(tǒng)禁止應(yīng)用程序直接訪問硬件，為了進入ring0層，本軟件編制了專門的虛擬設(shè)備驅(qū)動程序。

   這個控制軟件的主要功能是:

   1. 讀入nc代碼。并提供了編輯修改功能。
   2. 提供了手動控制臺，可手動以三種速度移動機床。
   3. 可圖形仿真加工，也可空走仿真加工。
   4. 加工時，可直接控制高頻電源，也可暫停進給。同時有速度，狀態(tài)顯示。
   5. 提供自動間隙補償。
   6. 由于是在windows 平臺上運行，它自然具有了多任務(wù)能力，在切割的同時，可以隨意進行其他操作，可以玩游戲或者看vcd。

   這個控制軟件的開發(fā)難點是:

   1. 要提供一個NC代碼編輯器:
   這個代碼編輯器要具有一個簡單字處理器的所有功能。以前在DOS狀態(tài)下，這是一件很繁瑣的工作。在WINDOWS平臺上，借助DELPHY的VCL控件，這成為一種很輕松的工作。利用DELPHY的RICHEDIT控件可以很容易的實現(xiàn)代碼編輯器的所有功能。

   2. 具有手動控制臺:
   以前在DOS狀態(tài)下，手動速度控制要依靠軟件延時，需要設(shè)計一個循環(huán)子程序，空循環(huán)產(chǎn)生延時，浪費CPU時間。在WINDOWS平臺上，利用DELPHY的TIMER控件，可以較為精確的控制機床速度，同時，由于WINDOWS系統(tǒng)對應(yīng)用程序并不屏蔽IO口的訪問，所以，可以使用行內(nèi)匯編直接控制步進電機的運動。由于TIMER控件實際上是在使用時間中斷，所以對CPU的占用要遠遠小于DOS下。

   3. 插補模塊:
   對于數(shù)控系統(tǒng)來說，插補模塊是很重要的部分。為了滿足高精度的要求，本程序采用0.1um作為一個脈沖當量，對各種不同的精度要求，用多次插補，一次進給的方式，來解決數(shù)控系統(tǒng)與機械系統(tǒng)的精度差別。

   4. WINDOWS下的中斷控制:
   WINDOWS系統(tǒng)下屏蔽應(yīng)用程序?qū)τ布袛嗟目刂疲瑸榱双@得系統(tǒng)ring0級的控制權(quán)，需要自己開發(fā)設(shè)備驅(qū)動程序。VtoolsD是很好的驅(qū)動程序開發(fā)環(huán)境，可以很方便的編制驅(qū)動程序，避開繁瑣的匯編語言。

   總之，這套系統(tǒng)運行在windows平臺上，充分利用了windows系統(tǒng)的特性，為電加工數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，探索了一條新的道路。