1 火焰切割的特點

　　火焰切割機床不像金屬切削機床那樣靠切削工具與工件的剛性接觸來去除被加工材料，而是靠材料燃燒的熱能和氣體的動能加工材料。火焰切割過程包括點火-預熱-通切割氧-切割-母息火-返回原點等步驟，由于加工時要有預熱，所以不能像激光加工、電加工那樣對能量收放自如，也不能像機械加工那樣能在任意一點停止和開始加工。

　　由于火焰切割要預熱打孔，所以切割時一定要有引入線和引出線.以避免破壞零件輪廓。要根據工件的具體形狀和工藝要求，在不同的位置、以不同的切入方式和不同切割方向來切入。不同的位置是說加工的起點可以是零件編程輪廓的特征點或非特征點(任意點);不同的切入方式是指引入和引出線不全為直線，可以是圓弧、折線或直線，以解決被加工材料的受熱變形問題;加工的順逆方向用尸也可以自行選擇。在加工每條連續(xù)的曲線前要穿孔，所以每段連續(xù)曲線加工時都要有引入線和引出線。

　　由于各種因素的影響、有時會發(fā)生鋼板未割穿的現象，此時割炬應能按原軌跡返回重新切割。數控火焰切割機應具有隨時暫停及按原軌跡返回功能冷加工機床一般不需要局部返回加工。

2 數控系統數控軟件功能的設計原則

　　本系統是為哈爾濱華嵐焊切成套設備有限公司研制的換代產品，代替公司自主版權的在DOS下開發(fā)的數控切割數控軟件NCCC二軟件功能的設計應符合以下原則。

　　2.1 開放性原則

　　功能的設定要符合開放的原則，開放的數控系統具有可擴展性、可移植性、互換性和互操作性。系統功能應模塊化，各模塊相互獨立，可獨立開發(fā)，做成“即插即用”的軟件芯片。模塊之間有標準接口只要符合接口標準、每一個模塊都能被同類模塊替換。當然，也允許用戶來開發(fā)并集成新的軟件和硬件模塊或添加特殊功能，可以靈活配置和組合功能，以便裁剪成最適于用戶的應用系統。

　　2.2 通用性原則

　　要具有一般數控系統都具有的功能，如自動編程、譯碼、刀補、仿真等功能模塊，將這些功能制成具有標準輸入輸出接口的可重用模塊，這些模塊可用干其它機床數控軟件系統。

　　2.3 可靠性原則

　　除硬件上可靠外‘優(yōu)先選用高主頻、高性能的CPU和可靠性高的板卡作為系統的運算和控制核心，并盡量用軟件來實現數控系統的功能，大量減少系統硬件的規(guī)模等)，在系統的軟件上:(1)應具有良好的容錯能力和盡量完備的數據正確性檢查手段;(2)模型構造與求解的算法穩(wěn)定可靠;(3)提供豐富可靠的基本數值運算方法庫。

　　2.4 方便性原則

　　由于加工環(huán)境惡劣，用戶使用鍵盤操作故系統應具有良好的用戶界面和實時交互能力，對用戶的專業(yè)要求要低。常用的功能應置于明顯處，方便操作。各主要功能的使用應方便快捷。應提供聯機幫助功能、虛擬訓練和維修功能及加工參數智能選擇等功能，使用戶使用更方便，減少加工過程中人為因素造成的加工效率下降、加工精度降低等問題使非熟練工也能達到熟練工的操作水平。

　　2.5 先進性原則

　　除了保持原系統的特色外，還要充分了解和參考國內外同類機床和其它類機床的流行趨勢和特色。在此基礎上，增加和優(yōu)化系統功能，增加目前國內外切割機數控軟件都不具備、或不完備的功能。例如在零件任意位置增加引入線、引出線的功能。力求使系統更具先進性和實用性，不僅要適應當前數控系統的要求，而且要充分考慮下一代控制器的發(fā)展需要，考慮未來先進制造技術對數控系統的要求。

　　2.6 實用性原則

　　從面向工程應用的角度考慮本系統的功能和操作，表現在:具有符合人的思維過程的圖形輸入方式和參數化標準函數庫;多種輸入方式(圖形、代碼等)兼容每種方式還可以有不同的形式;前后處理能力豐富;系統的運行環(huán)境要求不高，在微機環(huán)境下運行。另外采用全中文操作界面方便各層次的操作者使用。

3 數控系統的數控軟件功能

　　將軟件功能分為以下幾個模塊或層次:

　　3.1 主框架與界面

　　主框架是控制系統軟件本身的構架盡量集中處理各種消息和任務二界面分層次統一管理數控系統的各種功能與主框架相對應。圖1是本數控系統操作界面。

　　3.2 數控系統的輸入

　　數控系統的輸入接口是數控代碼數控代碼可以通過手工編程和自動編程輸入。手工編程就是通過零件編輯模塊，手工輸入數控代碼或編輯已有的數控代碼。自動編程可以通過參數化自動編程--圖形庫模塊、基于圖形的自動編程系統-CAD的Dxf接口轉換模塊、混合式自動編程模塊等方式進行。

圖1 熱切割機數控系統操作界面

　　圖形庫是數控火焰切割機必不可少的組成部分，在圖形庫中存在大量的標準工件，帶參調用這些標準工件，就能為相同及相似的工件編制加工程序。圖形庫還存在編輯功能和套料功能:能對標準件的尺寸、數量、位置等進行編輯，將不同的零件合并在同一個鋼板中進行排料.并自動生成加工代碼，等手動和自動排料，能在零件任意位置加輸入線和輸出線等，功能十分強大。

　　CAD是目前企業(yè)應用最多的繪圖工具，CAD程序接口設計利用圖形的DXF格式文件，對所繪的二維圖形進行自動整理，按加工方向進行排序，自動生成數控加工代碼。

　　混合式自動編程模塊能根據零件圖紙，采用導引和參數化結合的方式，在畫零件圖的同時，生成標準數控代碼?？梢詫崿F絕對和增量兩種方式下的編程，可以在每段封閉曲線前加引入線，可以重復編程、對前面所編程序進行刪除和修改。

　　3.3 數控代碼的處理

　　對數控代碼的處理包括譯碼和刀具半徑補償。譯碼模塊處理的是標準的G代碼，該模塊中集成了對數控代碼的讀入、規(guī)范、語法檢查、代碼優(yōu)化等功能。對于其它格式的代碼，系統應有過濾轉換成標準G代碼的功能。

　　刀補模塊根據火焰切割的特點將割縫寬度作為刀具直徑，在刀補建立和撤消等方面與冷加工的刀補處理有所區(qū)別。

　　3.4 自動加工與模擬仿真

　　仿真模塊是在不啟動電機的情況下而實現加工過程模擬的繪圖模塊。該模塊與主框架的視類密切聯系，是由具體繪圖函數、尺寸計算函數以及插補運算函數組成的。調用此功能，能對零件的代碼進行檢驗，繪制零件加工的軌跡圖形。

　　自動加工需要上位機軟件與下位機配合實現。所采用的加工數據是經過譯碼、刀補等處理，優(yōu)化得到的數據系列。數控系統首先確定加工數據的量，即加工代碼的長度，然后判斷是否需要同時用兩個程序緩存，將加工數據送到相應的內存中后，系統延時并置相應的標志位，其余的工作由下位機完成。

　　自動加工模塊可以實現正向加工、反向加工、中斷處理、斷點保存、改變預熱時間、改變加工速度等功能。

　　3.5 操作處理模塊

　　點動、連續(xù)移動和定長移動是對割炬的移動操作，以便控制鋼板和割炬的相對位置。點動按鈕按一次移動的距離、連續(xù)移動和定長移動的速度等、都可以在參數設置中事先指定。事實上，回零也是對機床的移動操作。準直是為了自動加工而設置的輔助功能，通過檢驗鋼板的實際位置與理想位置的差異，自動調整工件的編程坐標系，使編程坐標系與鋼板實際坐標系重合。

　　3.6 上下位機通訊功能

　　為建立上下位機的聯系，除了硬件連接和軟件編程外.建立標志位是上下位機通訊的關鍵。標志位實際上是單個單位或連續(xù)的多單位的下位機內存空間，這些內存空間中所動態(tài)寫入的值和加工數據代表了不同的控制內容，下位機實時檢測這些內存空間，根據其內容決定下位機的動作，進行運動控制。

　　3.7 系統設置及監(jiān)控診斷

　　實現對系統參數的設置和對數控系統軟硬件的監(jiān)控。

　　3.8 其它功能

　　包括虛擬操作功能、幫助功能、網絡通訊功能等。

4 小結

圖2開放式火焰切割機床數控系統層次結構

　　以上的功能可以分為b個層次，如圖2所示，前4個層次就是軟件功能。按此設計出的數控系統作為哈爾濱華嵐焊切公司自主產權數控系統的換代產品已經在北京愛森國際機床展覽會上參展。