基于STEP-NC的数控技术.docx

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基于STEP-NC的数控技术

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1引言

自1952年世界上的第一台数控机床在美国MIT诞生以来，数控技术得到迅猛的发展，数控系统可以说是日新月异，由初期的晶体管分立元件系统发展到了今天基于PC的开放式计算机数控系统（OpenComputerNumericaIControI）。随着科学技术的进步，现代化的制造过程对CNC的要求越来越高，因而促进了CNC技术的进一步发展。

尽管近年来硬件技术和软件技术的飞速发展给CNC的高速/高精度加工提供了保证，但由于目前在工业化应用中的NC所采用的编程方式还是基于50多年前所开发的ISO6983（G/M代码）标准。这种代码仅仅包括一些简单的运动指令（如G01表示直线插补）和辅助指令（如M03表示主轴顺时针旋转），而不包含零件几何形状、刀具路径生成、刀具选择等信息，因此需人工干预，以确定这些数据，因而导致编程效率低等问题的出现。随着计算机辅助系统CAX技术、系统集成技术等的飞速发展和广泛应用，该标准已越来越不能满足现代NC系统的要求，成为制约数控技术乃至自动化制造发展过程中的瓶颈问题。

1997年欧共体提出了OPTIMAL（OptimizedPreparationofManufacturingInformationwithMuIti-LeveICAM-CNCCoupIing）计划，将STEP（STandardfortheExchangeofProductmodeldate，ISO10303）延伸到自动化制造的底层设备，开发了一种遵从STEP标准、面向对象的数据模型（称为STEP-NC），作为铣削加工编程的数据接口。STEP-NC将产品模型数据转换标准STEP扩展到CNC领域，重新制定了CAD/CAM与CNC之间的接口，为实现CAD/CAM/CNC之间的无缝连接，进而实现真正意义上的完全开放式数控系统奠定了基础。

1STEP-NC的研究现状

STEP-NC是一个而向对象的新型NC编程数据接口国际标准(ISO14649)，它于1996年初开始制定，在2001年底成为国际标准草案(DraftIntexnationalStandard,?DIS)，由国际标准化组织ISO/TC184工业数据技术委员会正式命名为ISO14649，其口的旨在取代在数控机床中广泛使用的ISO6983标准。

STEP-NC由欧洲多家企业和研究机构共同开发，该编程接口总称为“计算机控制数据模型”(DataModelforComputerizedNumericalControllers)，它包括13个部分，分3个阶段发布，口前己发布有:基本概念和原理规则(Part1)、通用标准(Part10)、数控铣削加工工艺(Part11)、铣削刀具(Part111)等几个部分。正在制订的STEP一NC标准有:数控车削加工(Part12)、放电加工(Part13)、术材和玻璃加工(Part14),检测CPart15)等。STEP-NC是一种在CAD/CAM系统和CNC机床之间进行数据转换的模型，它使用而向对象的“加工步骤”(Workingsteps)概念，详细描述加工过程，从而弥补了ISO6983加工信息量(G、M等代码)不足的缺陷。

近几年，欧美己经启动了几个有关STEP-NC的项口，如OPTIMAL,?MATRAS}?STEP-NC，SuperModelProject等，其中欧洲的STEP-NC项口(由欧洲委员会和瑞士资助研究)旨在实现和测试铣削加工数据接口，共有20多个CAD/CAM,NC和数控机床领域的企业和研究机构参与了该项口的研究工作。2001年，符合STEP-NC标准的二维半和三维数控铣削加工过程己经在德国Siemens、意大利FIDIA公司以及欧洲开放式体系结构(OSACA:?OpenSystemArchitectureforControlwithinAutomation)的CNC原型系统中得以实现，其性能己在实验室环境中得到验证四。口前原型系统己在第一个用户—德国的DaimlerChrysle:公司进行评价，主要测试多而体零件的钻孔加工和二维半数控铣削加工过程，下一步将测试三维数控铣削加工过程。从2000年开始，美国STEPTools公司在国家标准技术协会KIST的资助下启动了为期3年的“超级模型”CSuperModel)项口。该项口(全称为ModelDrivenIntelligentControlofManufacturing)的主要口标是建立一个适合于铣、车削的数