基於 SYNTEC 的大型螺旋錐齒（chǐ）輪專用數（shù）控機床人機界麵設計-刀具網-數控機床市場網

您現在的（de）位置：數控係統網> 技術前沿（yán）> 基於 SYNTEC 的大型螺旋錐齒輪專用數控機床人機界麵設計

基於 SYNTEC 的（de）大型螺旋錐齒輪專用數控機床人機（jī）界（jiè）麵設計

2017-12-5 來源：沈陽工業大學機械工程學院（yuàn）作者：田國富，張西棟，任仲（zhòng）偉，宋江波，唐媛媛

摘要: 利用（yòng）新代數控係（xì）統－ 10B 提供的 e HMI 開發工具，通過建（jiàn）立專（zhuān）案並（bìng）且在專案上添加畫麵檔以及功能鍵( Fenubar) 的方（fāng）法，對弧齒螺旋錐齒輪數控加工參數（shù）輸入進行了開發設計。將齒輪加工所需要的各種參數（shù）信息（xī）通過不同元件（jiàn）的形式添加在畫麵檔上（shàng）。根據畫麵檔內容，相應（yīng）地客（kè）製功（gōng）能（néng）鍵的動作，將畫麵檔與功能鍵鏈（liàn）接在一起。利用 e HMI 的測試仿真模（mó）塊進行仿真模擬，實（shí）現了利用功能鍵操（cāo）控畫麵檔的切換以及相應參數輸入的功能。對新代數控係統的客製工作為後續相關研究工（gōng）作（zuò）奠定了一定的基礎（chǔ）。

關鍵詞: 新代數控係統; 螺旋錐齒輪; 畫麵檔; 測試仿真

0 前言

齒輪在整個機械行業中（zhōng）占有舉足（zú）輕重（chóng）的地位，是機械工業（yè）的基（jī）礎件［1］。在相交軸傳動中，弧齒（chǐ）錐齒輪具有承載（zǎi）能力高（gāo）、傳動平穩、對安裝誤差的敏感性小（xiǎo）以及傳（chuán）動（dòng）效率高等優點，因此弧齒錐齒輪的數控加工得到工（gōng）程技術人員的重視［2］。

弧齒錐（zhuī）齒輪的數控加工程序編製複雜，而且編（biān）程語言抽象; 為（wéi）了滿足不同規格螺旋錐齒輪的數控加工要求而進（jìn）行的參數化編程是以友好的參（cān）數化輸入界麵———人機界麵 ( Human Ma-chine Interface，HMI) 為基礎的（de）。

人機界麵是（shì）用戶與機床互相（xiàng）傳遞信息的媒（méi）介，用來實現信息的輸入和輸出［3］。數控（kòng）係統操作界麵的友好與否直接影響到數控編程的效率，甚至影響到整個數控係統的戶認可度［4］。

沈陽工業大學為了滿足螺旋錐齒輪數控加工機床的開發需要，引進了台灣新代（dài）科技股份（fèn）有限公司研發的 SYNTEC-10B數控係統，該係統（tǒng）具有良好的開放性，可以利用（yòng）係統自帶軟（ruǎn）件開發包，對螺旋錐齒輪數控加工所需的（de）各級參數輸入（rù）界麵進行相關客製，形成一個完備的界麵（miàn）係統，為後期參數（shù）化編程工作打下良好基礎。

1 、軟件工具

對新代數控係統的二次開發需要登錄新代科技的官方網站，下載 win32 相關軟件: ( 1) Win-dows Update; ( 2 ) Lad Edit _ 2. 13. 0. msi; ( 3 )Macro Dev 軟（ruǎn）件; ( 4) 銑床 Win32 軟（ruǎn）件。

特別注意四個軟件需要按（àn）照（zhào）編碼（mǎ）順序依次安裝，否則會出現兼容性問題［5］。安裝完之後，相關的開發客製軟件即可在通用 PC 上（shàng）運行，操作環境（jìng）為 win-dows2000 / XP /7。SYNTEC 係統內部的 e HMI 是一款更直覺、更簡易編輯控製麵板（bǎn）人機接口的開（kāi）發工具，通過（guò）直接點選和表格（gé）輸入的方式，使用戶免除繁雜的程序編寫（xiě）過程，取而代之的是更簡易、更有效、更人性（xìng）化的操作接口［6 － 7］。

將 e HMI 開發軟件用於參（cān）數化編（biān）程中（zhōng）所（suǒ）需相關界麵的客製工作，可（kě）以提高數控係統二次開發的效率，優化數控編程加工過程（chéng）中的（de）人機交互性。

2 、係統的整體設計

機床的加工對象是弧（hú）齒錐齒輪（lún），所以根據項目開發要求，采用麵向對象的設計方法（fǎ）［8］，對弧齒（chǐ）錐（zhuī）齒輪加工的人機界麵作開發。圖 1 是弧齒錐（zhuī）齒輪加工機床人機界（jiè）麵工作流程，首先是（shì）選擇齒製，進入弧齒錐齒輪的參（cān）數（shù）輸入界（jiè）麵，然後通過底部相應的功能鍵進（jìn）入齒輪參數輸入界麵、工藝參數輸入（rù）界麵以及刀具參數輸入界麵的各級子菜單，進行相應數據參數的輸入。

通（tōng）過參數檢查模塊的自檢，如果有錯誤參數，返回（huí）參數輸入界麵進行參數的（de）修改; 如果無誤，則進入仿真加工模塊（kuài）。在仿真過程中如果（guǒ）出現刀（dāo）具與工件的幹涉等錯（cuò）誤，則返回參數輸入界麵進行參數的修改，直至錯誤消除，進入數控加工過程，最後退出程序（xù），，完成加工。

圖 1 弧齒錐齒輪加工機床（chuáng）人機界麵工作流程（chéng）

3 、主要界（jiè）麵（miàn）的客製

新代（dài）數控（kòng）係統的客製過程包括（kuò）畫麵檔與功能鍵（jiàn）的設計、畫麵檔與相應功能鍵的鏈接以（yǐ）及（jí）安裝文件的封（fēng）裝。圖 2 是新代數控係統 SYNTEC －10B 開機運（yùn）行（háng）的的標準人機（jī）界麵（miàn）［5］，為了保證原係統的完整性以及客製後係統維護的便利性，需要在標準（zhǔn）人（rén）機界（jiè）麵的基礎上進行相關的操作［9］。相關界麵的（de）客製是（shì）在 e HMI 中完（wán）成的，圖 3 是e HMI

主畫麵，由（yóu）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 － 10B 標準人（rén）機界麵（miàn）

3. 1 專案的建立

人機界麵由多個功能鍵( fenubar) 、畫麵檔( browser) 、圖片檔、多國語（yǔ）言檔組成（chéng），而且 e H-MI 會自動幫助編輯者管理這些檔案。大量的界麵客製過程表明，通過新（xīn）增專案的方式，添加畫麵檔和功能鍵來實現界麵的客製，更易於一般編輯人員接受［10］。

圖 3 e HMI 主畫麵

選擇“檔案→新增→專案”，然後在彈出的對話框（kuàng）中指定要使用的（de）專案名（míng）稱與存儲位置，點擊（jī）確定。此時根據彈出提示，點選要（yào）加（jiā）載標準人機的（de） OCＲes 文件的位置，進入新的專案（àn），e HMI將自動加載（zǎi） \ OCＲes \ Common 下的 Cnc Fenu. xml( 默認功能鍵名稱) 與 Syntec Param. xml( 默認參數檔名稱) ，以及 \ OCＲes \ Common \ App Data 下所有畫麵檔，該操作的目的是保證原係統的完整性，便於（yú）後續畫麵檔和功能鍵的客製文（wén）件管（guǎn）理。

3. 2 畫麵檔的客製

人機界麵大致分為兩部分，一個是基礎底層畫麵，一個是實際在切換的區塊上的畫麵，其中“基礎（chǔ）底（dǐ）層畫麵”是由 \ OCＲes Dir \ Common \App Data \ Backgnd. xml 的檔案所定義的［7］。需要對實（shí）際切換的區（qū）塊上（shàng）的畫麵進行客製，在畫麵檔（dàng）總管區右鍵點選“App Data → 加入新畫麵檔 N) ”，在彈出的對話框上填寫畫麵檔大小值，“名稱”一欄不識別中文字（zì）符，然後在這（zhè）個（gè）空畫麵檔上麵添加自己所需要的元件（jiàn）。

首先為空畫麵檔添加一（yī）個基底麵板，具體操作為（wéi）: 點選“元件-元件盤( Panel) ”，設置該元件（jiàn）盤為最（zuì）底層。以“齒製選擇”顯示元件為例，介紹普通顯示元件的添加過程，在元件盤上添加“標記”顯示元件，點選“元件→標記（jì）”，在工作區（qū）的元件盤（pán）上按住左鍵拉出“標記”元件，然後雙擊該元件，通過圖 4 所示的元件設定對話框對其尺（chǐ）寸大小、名稱標（biāo）題、字體顏色以及字體大（dà）小等屬性進行設置，當該畫麵檔設置完畢後，可以通過點（diǎn）選“測試（shì）→測（cè）試畫麵檔”來進行畫麵（miàn）檔客製效果的檢驗。其他畫麵檔顯示元件的添加過程與此類似，不再贅述。

圖 4 元件設（shè）定對話框

3. 3 功能鍵的客製

一個功能鍵由一個（gè）以（yǐ）上的按鍵列( fenu) 組合而成。功能鍵的客製是在主功能鍵的基礎上，通過啟用某一個閑置功能鍵按鈕，將該按鈕（niǔ）的動作鏈接至之前客製好的畫（huà）麵檔。如“齒製選擇”功能鍵的客製及與相應畫麵檔的鏈接過程（chéng）。在功能鍵（jiàn）總（zǒng）管（guǎn）區右鍵單擊點選“Cnc Fenu5.xml→新增按鍵列( F) ”，在彈出（chū）的對話框（kuàng）中鍵入新增（zēng）按鍵（jiàn）列的名稱“chizhixuanze”後點擊確認，然（rán）後生成一個按鍵列，雙擊“F1”按鈕，彈（dàn）出如圖 5 所示的 F1 快捷鍵設置對話框，對（duì）該快捷鍵的標題設置（zhì）為“弧齒”，將“連接（jiē）”引導至已經客製好的次級功能鍵“huchicanshushuru”。點擊“不受密碼保護的動（dòng）作”，彈出動作設置對話框，將功能選項總表（biǎo）中的“切換至客（kè）製界麵”功能添加到 Action List 裏麵（miàn），最後在右下角輸入已經客製好的畫麵檔名稱“HCZCLcanshushurujiemian”，點擊“OK”，完成添加。

其他功能鍵的客（kè）製以（yǐ）及功能鍵與（yǔ）畫麵檔之間的鏈接過程與“齒（chǐ）製（zhì）選擇”的客（kè）製過程相似。

4 、界麵（miàn）係統的（de）測試與（yǔ）界麵的層級關（guān）係

4. 1 界麵係（xì）統的（de）測試

e HMI 開（kāi）發（fā）包具有測（cè）試仿真的功能，測試分為（wéi）測試專案、測試畫麵檔、測試功能鍵、人機實（shí）測［6］。如選擇“測試→人機實測→利用本專案OCＲes 測試（shì）”，測試係統就會根據客製好的畫麵檔與功能鍵進行模擬仿真。圖 6 是參（cān）數輸入總界麵，圖 7 是齒輪參數的輸（shū）入界麵。

圖 5 F1 快捷（jié）鍵設置對話框

圖 6 參數輸入總界（jiè）麵

圖 7 齒輪參數輸入（rù）界（jiè）麵

4. 2 界（jiè）麵層（céng）級關係

客製（zhì）的整個界麵是一個畫麵係統，為了便於分析各級界（jiè）麵之間的從屬關係（xì）以及直觀的了解畫麵檔內（nèi）容，繪製層級關係框圖，如圖 8 所示（shì）。

圖（tú） 8 界麵層級關係框（kuàng）圖

5 、多軸群（qún）顯示設計

用於螺旋（xuán）錐齒輪加工的是多軸係統機床，在多軸（zhóu）係統中通常需要將 $ 1( 第一軸群) 、 $ 2( 第二軸群) 設置為按照軸群設定來顯示坐標內容，如 $ 1 的 XYZC 顯示在 $ 1 的坐標組件（jiàn）中， $ 2的 AB 顯（xiǎn）示在 $ 2 的坐標組件中，這樣顯示符合用戶的使用習慣，也容（róng）易辨認軸與軸群的關係。圖（tú） 9 為主界麵軸群分布圖。

圖 9 主界麵軸群分布圖

首先對相應的配置文件進行提取: OCＲes \Common \ App Data \ Pos Coord. xml，然後（hòu）對該文件進行配置。編程語言如下:

6 、專案的封裝

在專案模（mó）式（shì）下客製完成的畫麵檔與功（gōng）能鍵需要打包封裝（zhuāng），生成安裝包，複製到相（xiàng）應數控係（xì）統文件夾（jiá）下，通過更（gèng）新係統的方式，將客製部分內嵌到原係統中，方可正常運行［7］。首先點選“工具→檢查記憶體是否重（chóng）複→檢查（chá）檔案 \ 專案”，對專案的建立位置與專案參數進行檢查，在確保無誤的情況下，點選“工具→建立安裝檔→打包專案”，將該（gāi）專案下的所有檔案（àn）資料壓縮成一個 Zip 類型的安裝檔，將此安裝檔複製到標準（zhǔn）人機磁盤中，然後在標準人機（jī）( CNCMon) 中升級（jí）即可［7］。

7 、結論

本文在（zài）對弧齒（chǐ）螺旋錐齒輪數控加工（gōng）過程所需工藝參數分析的基礎上，客製（zhì）出了所需畫麵檔以及功能鍵。通（tōng）過對功能鍵與畫麵檔相關參數的設定，將客製的所有畫麵檔與功能鍵整合為一個完整的界麵係統，然後借助 e HMI 的測試功能，對該界麵係統進行仿真測試，測試結果滿足了設計要求。

通過編程，對坐標組件主軸群（qún）的坐標顯示進行了設計，滿足了用戶的使用習慣。該界（jiè）麵客製過程為台（tái）灣新代（dài）數控係統的相關客製工作提供了參考，為數控係統的後續客製（zhì）提供了一（yī）個平台和（hé）基礎。

投稿箱：
如果您有機床行（háng）業、企業相關新聞稿件發表，或（huò）進行資訊合作，歡迎聯係（xì）本（běn）網編輯部，郵箱：skjcsc@vip.sina.com

更多相關（guān）信息

名企推薦

業（yè）界視點

| 更多

行業數據

| 更多

博（bó）文選（xuǎn）萃

| 更多

數控機床（chuáng）