基於SYNTEC的大型螺旋錐（zhuī）齒輪專用數控（kòng）機床人機（jī）界麵（miàn）設計-齒輪（lún）加工機（jī）床網-數控機床市場網

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基於SYNTEC的大型螺旋錐齒輪專用數控機床人機界麵設計

2016-9-21 來源：沈陽工業大學機械工程學院作者（zhě）：田國（guó）富張西（xī）棟任仲偉宋江波唐媛媛

摘要：利用（yòng）新代數控（kòng）係統一10B提供的eHMI開發工具，通過建（jiàn）立專（zhuān）案並且在專案上添加畫麵檔以及功能鍵(Fenubar)的方法，對弧齒螺旋錐齒輪數控加工（gōng）參（cān）數輸入進行了開發設（shè）計。將齒輪加工所需要的各種參數信息通過不同元件的形式添加在畫麵檔上。根據畫麵檔內容，相應地客製（zhì）功能鍵的動作，將畫麵檔與（yǔ）功能（néng）鍵鏈接在一起。利用eHMI的（de）測試仿真模塊進行（háng）仿（fǎng）真模擬，實現了（le）利用功能鍵操控畫麵檔的切（qiē）換以及（jí）相應參數輸入的（de）功能。對新代數控係統（tǒng）的客製工作為後續相關研究工作奠定了（le）一定（dìng）的基礎。

關（guān）鍵詞：新代數控係統（tǒng）；螺旋錐齒輪；畫麵檔；測試仿真

0、前言

齒輪在整（zhěng）個機械行業中占有舉足輕重的地（dì）位，是機械工業的基礎件‘11。在相交軸傳動中，弧齒錐齒輪具有承載能力高、傳動平穩、對安裝誤差的敏感性小以及傳動效率高等優（yōu）點，因（yīn）此弧齒錐齒輪的數控加工得到工程技術人員的重視[2]。弧齒錐齒輪的數控加工程（chéng）序編製複雜，而且（qiě）編程語言抽象；為了滿足不同規格螺旋錐齒輪的數控加工要求而進行的參數化編程（chéng）是以友好（hǎo）的參（cān）數化輸入界麵——人機界麵(Human Ma—chine Interface，HMI)為基礎的。人機界麵是用戶與機床互相傳遞信息的媒介，用來實現信（xìn）息的輸入（rù）和輸出[3]。數控係統操作界麵的友好與否直接影響到（dào）數控編程的效率，甚至影響到整（zhěng）個數控係（xì）統的用戶認可度[4]。沈陽（yáng）工業大學為了滿足螺旋（xuán）錐齒輪數控加工機床的開發需要，引進了台灣新代科技股份有限公司研發的SYNTEC．10B數控係統，該係統具有良好的開放（fàng）性（xìng），可以利用係統自帶軟件開發（fā）包，對螺旋錐齒輪數（shù）控加工所（suǒ）需的各級參數輸入界麵進行相（xiàng）關客製，形成一個完（wán）備的界麵係統，為後期參數（shù）化編程（chéng）工作打下良好基礎。

1、軟件工具

對新代（dài）數控（kòng）係（xì）統的二次開發需要登（dēng）錄新代科技的官（guān）方網站，下載（zǎi）win32相關軟件：(1)WindowsUpdate；(2)LadEdit一2．13．0．msi；(3)MacroDev軟件；(4)銑床Win32軟（ruǎn）件。特別注意四個（gè）軟件需要按照編碼順序依次安裝，否則會出現兼容性問題[5]。安裝完之後，相關的開發客（kè）製軟件即可在通用PC上運行，操作環境為windows2000／XP／7。

SYNTEC係（xì）統內部的eHMI是一款更直覺（jiào）、更簡易編輯控製麵板人機接口的開發工具，通（tōng）過（guò）直接（jiē）點選和表格輸入的方（fāng）式，使用戶免除繁雜的程序（xù）編（biān）寫過程，取而代之的是更簡（jiǎn）易（yì）、更有（yǒu）效、更人性化的（de）操作接口[6-7]。將eHMI開發軟件用於（yú）參數化編程中所需（xū）相關界麵的客製工作，可以提（tí）高數控係統二次開發（fā）的效率，優化數控編程（chéng）加工過程中的人機交互性。

2、係統（tǒng）的整體設（shè）計

機床（chuáng）的加工對象是弧齒錐（zhuī）齒輪，所以根（gēn）據項目開（kāi）發要求，采用麵向對象的設計方法[8]，對（duì）弧齒錐（zhuī）齒輪（lún）加工的人機界麵作開發。圖1是弧齒（chǐ）錐齒輪加工機床人機界麵工（gōng）作流程，首先（xiān）是選擇齒製，進入弧齒錐齒輪的參（cān）數輸入界麵（miàn），然（rán）後通過底部相應的功能鍵（jiàn）進入齒（chǐ）輪（lún）參數輸入界麵（miàn）、工藝參數輸入界麵以及（jí）刀具參數輸人（rén）界麵的各級子（zǐ）菜單，進行相（xiàng）應數據參數的輸入。通（tōng）過（guò）參數檢（jiǎn）查模塊的自檢，如果有錯誤參數，返回參數輸人界（jiè）麵進（jìn）行參數的修改（gǎi）；如果無誤，則進入仿真加工模塊。在仿真（zhēn）過程中如果出現刀具與工件的幹涉等錯誤，則返回參數輸入界（jiè）麵進行參數的修改，直至錯誤消除，進人數控加工過程，最後退出程序，完成加工（gōng）。

3、主要界麵的客製

新代數控係統的客製過（guò）程包括畫麵檔與功能鍵的（de）設（shè）計、畫麵檔與相應功能鍵（jiàn）的鏈接（jiē）以及（jí）安裝文件的封裝。圖2是新代數控係統SYNTEC一10B開（kāi）機運行的的（de）標準人機界麵[5]，為了保證原（yuán）係統的完整性以及客製後係（xì）統維護的便利性，需要在標準人機界麵的基（jī）礎上進行相（xiàng）關的操作[9]。相關界麵的客製是在eHMI中完成的，圖3是eHMI主畫麵（miàn），由工具列、工作區、畫麵檔總管／功能鍵總管、屬性框、狀態列組成[7]。

圖2新代數控係統SYNTEC一10B標準人機（jī）界麵

3．1專案的建立

人機界麵（miàn）由多個功能鍵(fenubar)、畫麵檔(browser)、圖片檔、多國語言檔組成，而（ér）且eH．MI會自動幫助（zhù）編輯者管理這些檔案。大量的界麵客製過程表明，通過新增專案的（de）方式，添加（jiā）畫麵檔和功能鍵（jiàn）來（lái）實現界麵的客製，更易於一般（bān）編輯人員接受¨引。

圖3 eHMI主畫麵

選（xuǎn）擇“檔案（àn）-+新增．+專案”，然後在彈（dàn）出的對話框中指定要（yào）使用的專案名稱與存儲位置，點擊確定。此時根據彈出提示，點選要加載標準人機的OCRes文件的位置，進入新的專案，eHMI將（jiāng）自動加載＼OCRes＼Common下的CncFenu．xml(默認功能鍵名稱)與SyntecParam．xml(默認參數檔名（míng）稱)，以及＼OCRes＼Common＼AppData下所有畫麵檔，該操作的目的是保證原係統的完整性，便於後續畫麵檔和功能鍵的客製文件（jiàn）管理。

3．2畫麵檔的客製（zhì）

人機界麵大致分為（wéi）兩部分，一個是基礎底層畫麵，一個是（shì）實際在切換的區塊上的畫麵，其中“基礎底層畫麵”是由、OCResDir＼Common＼AppData＼Backgnd．xml的檔案所定義的r71。需要（yào）對實際切換的區塊上的畫麵進行客製，在畫麵檔總管區右鍵點選“AppData-+加（jiā）入新畫麵檔(N)”，在彈出（chū）的對話框上填寫畫麵檔大小值，“名稱”一欄不識別中文字符（fú），然後在這個空畫麵檔上麵添加自己所（suǒ）需要的（de）元件。首先為空畫麵檔添加一個基（jī）底麵（miàn）板，具體操作為：點選“元件_元件盤(Panel)”，設置該元件盤為最底層。以“齒製選擇”顯示元件為例，介紹普通顯示元件的添加（jiā）過程，在元件盤上添加“標記”顯示元件（jiàn），點選“元件一（yī）標記”，在工作區（qū）的元件盤上（shàng）按住左鍵拉出（chū）“標記”元件，然後雙擊該元件，通過圖4所示的元件設（shè）定對話（huà）框對其尺寸大小、名稱標題、字體顏色以（yǐ）及字體（tǐ）大（dà）小等屬性（xìng）進行設置，當該畫麵檔設置完畢後，可（kě）以通過點選“測試_+測試畫麵檔”來進行畫（huà）麵檔客製效果的檢驗。其他畫麵（miàn）檔顯（xiǎn）示（shì）元件的添加過程與此類似，不（bú）再（zài）贅述。

圖4元件設定對話框

3．3功能鍵的客製（zhì）

一個（gè）功能（néng）鍵由一個以上的按鍵列(fenu)組合而成。功能鍵的（de）客製是在主功能鍵的（de）基礎（chǔ）上，通過啟用某一個閑置功能（néng）鍵按鈕，將該按（àn）鈕的動作鏈接（jiē）至之前客製好的畫麵檔（dàng）。如（rú）“齒（chǐ）製選擇”功能鍵的客製及與相應畫麵檔的鏈接過程。

在功能鍵總管區右鍵單擊點選（xuǎn）“CncFenu5．xml-÷新（xīn）增按鍵列（liè）(F)”，在（zài）彈出的對話框中（zhōng）鍵入新（xīn）增按鍵（jiàn）列的（de）名稱“chizhixuanze”後點擊確認，然後生成（chéng）一個（gè）按鍵列，雙（shuāng）擊“F1”按鈕（niǔ），彈出如圖5所示的F1快捷鍵設置對話框，對（duì）該快捷鍵的標題設（shè）置（zhì）為“弧齒”，將“連接（jiē）”引導至已經客製好的次級功（gōng）能鍵“huchicanshushuru”。點擊“不（bú）受（shòu）密碼保護的（de）動（dòng）作”，彈（dàn）出動作設置對話（huà）框，將功能選項總表（biǎo）中的“切換至（zhì）客製界麵”功能（néng）添加到Action List裏麵，最後在（zài）右下角輸入已經客製好的畫（huà）麵檔名稱“HCZCLcanshushurujiemian”，點擊“OK”，完成添加。其他功能鍵的客製以及功（gōng）能鍵與畫麵檔之間的鏈接過程與“齒製選擇”的客製過程相似。

圖5F1快捷鍵設置對（duì）話框

4、界麵係（xì）統的測試與界（jiè）麵的層級關係

4．1界麵係統的測試

eHMI開發包具有測試仿真的功能，測（cè）試分為測試專案、測（cè）試畫麵檔、測試功能鍵、人機實測‘61。如選擇“測試一人機（jī）實測_利用本專案OCRes測試”，測試係統就會根據客製好的畫（huà）麵檔與功能鍵進行模擬仿真。圖6是（shì）參（cān）數輸入總界麵，圖7是齒輪參數的輸入界麵。

圖6參數輸（shū）入總界麵

圖7齒輪參數輸入界麵

4．2界麵層級關係

客製（zhì）的（de）整個界麵是一個畫麵係統，為了便於分析各級界（jiè）麵之（zhī）間的從屬關係以及直觀的了解畫麵檔內容，繪製層級關係框（kuàng）圖，如圖8所示。

圖8界麵層級關係框圖（tú）

5、多軸群顯示設計

用於螺旋錐齒輪（lún）加工的是（shì）多軸係（xì）統機（jī）床，在多軸係（xì）統中通常需要將$1(第一軸群)、$2(第二（èr）軸群)設置為按照軸群設定（dìng）來顯示坐標內容，如$l的XYZC顯示在$1的坐（zuò）標組件中，$2的AB顯示在（zài）$2的坐標組件中，這樣顯示符合（hé）用戶的使用習慣，也容易辨認（rèn）軸與軸群的（de）關係。圖9為主界（jiè）麵軸群分布圖。

圖9主界麵軸群分布圖

<!一一Machine coordinate layout一一（yī）>

機械坐標。<CoordBox>

<PageSize>5<／PageSize>一頁顯示（shì）的軸

數目，默認為5。

設定要顯（xiǎn）示的軸群，默認為0。

<／CoordBox>

<!一一Relative coordinate layout一（yī）一>相

對坐標<CoordBox>

<PageSize>5<／PageSize>一頁顯示的（de）軸

數目，默認為5。<AxisGroupSource>2<／Axis．

GroupSource>設（shè）定要顯示的軸群，默認為0。

<／CoordBox>

<!一一Absolute coordinate layout一一>

絕（jué）對坐標。<CoordBox>

<PageSize>5<／PageSize>一頁（yè）顯示的軸

數目，默認為5。<AxisGroupSource>0<／Axis．

GroupSource>設定要（yào）顯示的軸群（qún），默（mò）認為0。

<／CoordBox>

<!一一Distance to Go coordinate layout一

一>剩餘距離。

<PageSize>5<／PageSize>一頁顯示的軸

數目，默（mò）認為5。<AxisGroupSource>0<／Axis．

GroupSource>設定要顯示的軸（zhóu）群，默認為O。

<／CoordBox>

<／Screen>

6、專案的封裝

在專（zhuān）案模式下客製（zhì）完成（chéng）的畫麵（miàn）檔與功能鍵需（xū）要（yào）打包（bāo）封裝，生成安裝包，複製到相應數控係統文件夾下，通過更新係統的方式，將客製部分內嵌到原（yuán）係統中，方可（kě）正常運行[7]。

首先點選“工具一（yī）檢查記（jì）憶體是否重複一檢（jiǎn）查檔案＼專案”，對專案的建立位（wèi）置與專（zhuān）案參數進行檢（jiǎn）查，在確保無（wú）誤的情況下，點選“工具一建立安裝檔_打包專案”，將（jiāng）該專案下（xià）的所有檔案資料壓縮（suō）成一（yī）個Zip類（lèi）型的（de）安裝檔，將此安裝檔複（fù）製到（dào）標準人機磁盤中，然後在標準人機（jī）(CNCMon)中升級即可‘[7]。

7、結（jié）論

本文在對弧齒螺旋錐齒輪數控加工過程所（suǒ）需工（gōng）藝參數分析的基礎上，客製出了所需畫麵檔以及功能鍵。通過對（duì）功能鍵與畫麵檔相關參數的設定，將客（kè）製的所有畫麵檔與功能鍵整合為（wéi）一個完整的界麵係統，然後（hòu）借助eHMI的測試功能，對該界（jiè）麵係統進行（háng）仿（fǎng）真（zhēn）測（cè）試（shì），測試結果滿足了設計（jì）要求。通過編程，對坐標組件主軸群的坐標（biāo）顯示進行了設計，滿（mǎn）足了用戶的使用習慣。該界麵客製過程為台灣新代數控係統的相關客製（zhì）工作提供（gòng）了參考，為數控係統的後續客（kè）製（zhì）提供了一個平台和基礎。

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