本发明公开了基于UG CAM的矿用刮板输送机链轮链窝精铣削自动编程插件，所述插件设计步骤如下：CAM系统开发，动态链接库结构设计及实现，系统界面设计：本发明的有益效果是：操作过程简单，屏蔽了数控编程中通用参数的设置，提高链轮数控编程效率，降低对操作者的知识水平要求，可在插件界面中直接选择相应的铣削工艺参数，如刀具半径、主轴转速、进给速度、步距等，实现一键式NC代码生成；在对链轮结构特征和数控加工工艺分析的基础上，提出基于可变轴曲面轮廓加工的一次性链窝成形方法，解决了普通数控加工方法产生NC代码量庞大，加工效率低下的问题。
1.基于UG CAM的矿用刮板输送机链轮链窝精铣削自动编程插件，其特征在于，所述插件设计步骤如下：
(1)于UG安装主目录新建文件夹TKLTOOLS,在该文件夹中再新建两个子文件夹Startup和Application，分别用于存放菜单文件和动态链接库文件,新建环境变量指向TKLTOOLS文件；
(2)新建菜单脚本文件时，先新建文本文档，写入程序后，再修改文件名后缀为.men，即可生成UG可以识别的菜单文件；
(3)动态链接库的建立：主程序的框架设计以及代码编写均在VS中完成，开发流程如下：
新建windows窗体应用，由于本系统基于UG 8.0平台开发运行，故应选择.NET Frameworks4.0版本；
文件生成后复制到Application文件夹并修改菜单文件，于关键字ACTIONS后添加文件名，从而点击菜单链接到程序；
步骤二：动态链接库结构设计及实现：(1)按照一般CAM操作流程进行程序设计，并结合C#编辑项目的常规步骤，将CAM参数设置过程中的每步都封装至一个类，同时建立父类，用于建立各类之间的联系，除此，创建Winform界面，实例化对象，完成操作；
(2)刀具组创建类(MillCreater)的实现：该类共涉及两个函数和十六个属性，共提供三种刀具平头刀、球形刀、球头刀的选择，用于不同加工用途，用户可根据实际需要，确定刀柄是否创建、刀具编号以及刀具补偿器编号；其中，部分属性用于输入刀柄参数以及刀具编号参数，MillParameter函数负责声明定义刀具构造器，向构造器各属性包括刀具直径，刀刃长度赋值，函数Destroy用于提交参数并注销构造器；
(3)程序组创建类(FileCreater)用于实例化程序组，用于存放最终操作；
(4)几何组创建类(OrientGeometryCreater)用于实例化加工坐标系MCS，可调用该类中的OrientGeometrSeter函数用于安全高度的设置，用户可根据实际加工情况自行设置；
(5)方法组创建类(MethodCreater)用于创建方法组，该类含有用于公差设置函数，通过调用此函数可以设置工序的内外公差；
(6)操作创建类(OperationCreater)是在以上四种组类对象创建的基础上实例化对象的；
步骤三：系统界面设计：采用C#基于.net平台，编写Winform界面用于工程人员进行操作设置，界面分为刀具参数包含刀具编号和刀柄的设置区、切削参数设置区、进给转速设置区以及安全设置区，菜单栏包括：确认参数、刀轨生成、后置处理和保存参数，借助VS Winform控件集，实现多窗口同位置切换，使用工具menuscript控件建立菜单栏，此外，借助窗口控件saveFileDialog,实现参数保存，编写程序设定参数保存位置，为用户建立了用于存放特定参数的库文件，并在界面内通过combox控件展现出来，供用户选择使用。
2.根据权利要求1所述的基于UG CAM的矿用刮板输送机链轮链窝精铣削自动编程插件，其特征在于：所述步骤一中，新建菜单脚本文件时，先新建文本文档，该文本文档为txt格式。
3.根据权利要求1所述的基于UG CAM的矿用刮板输送机链轮链窝精铣削自动编程插件，其特征在于：所述步骤一中，煤机链窝CAM系统的菜单脚本程序部分代码及注释说明如下：
4.根据权利要求1所述的基于UG CAM的矿用刮板输送机链轮链窝精铣削自动编程插件，其特征在于：所述步骤二中，刀具组创建类(MillCreater)的实现，其部分代码如下：Session theSession＝Session.GetSession()；
theSession.CreateCamSession()；
Part workPart＝theSession.Parts.Work；
CAMSetup cAMSetup1＝workPart.CreateCamSetup("mill_contour")；
NCGroupCollection groups＝cAMSetup1.CAMGroupCollection；
NCGroup machineroot＝groups.FindObject("GENERIC_MACHINE")。
基于UG CAM的矿用刮板输送机链轮链窝精铣削自动编程插件
技术领域
[0001] 本发明属于煤矿机械化开采技术领域，具体涉及基于UG CAM的矿用刮板输送机链轮链窝精铣削自动编程插件。
背景技术
[0002] 煤矿机械化开采主要依靠刮板输送机进行装卸和运输。矿用刮板输送机作为典型的圆环链传动机构，通过驱动链轮带动刮板链循环移动将矿石送出。其中链轮是输送机的
主要驱动部件，它除了要传递动力源产生的巨大扭矩，还在与圆环链的啮合过程中承受着
很大的交变、冲击载荷。矿用输送机的工作环境恶劣，链轮和链环啮合时，经常会与砂石、煤
渣直接接触，极容易导致接触表面的磨粒磨损。在实际使用中，链轮经过一定时期就会因磨
损严重性能降低，最终必须停机进行链轮维护。
[0003] 在大功率、高强度的采矿工作中，链轮链窝的过度磨损是链轮的主要破坏形式，由于重新购买链轮成本高昂，所以目前行业内大多通过对链窝修补再成形加工来解决链轮的
失效问题。作为链轮修复工作的最终步骤，对链轮链窝的精加工也相当重要。正确合理的链
窝曲面尺寸形状直接影响链轮的使用性能，进而决定了输送机的工作效率，需要合适的加
工方法来保证链窝的加工质量。
[0004] UG CAM是数控加工行业内常用的自动编程工具。但其属于通用软件，采用交互式方法来完成编程前的参数设置，整个过程涉及的准备工作复杂冗余，操作起来耗时长，效率
低。除此之外，需要经验丰富的技术人员完成操作，对于普通工人界面不够友好。就链轮链
窝加工为例，UG CAM无法进行针对性的参数输入，一定程度上影响产品开发效率，增大生产
成本。本专利以UG作为开发平台，进行煤机链窝精加工CAM系统的二次开发，并基于.net平
台开发WinForm界面实现参数输入和一键式自动编程。
[0005] 此外，自动编程软件可以实现高精度加工，但生成程序庞大，刀具轨迹密集复杂，加工用时长，效率低下。受专用链轮加工机床的启发，本专利研究并提出链窝曲面可变轴铣
削的数控加工方法，通过实现刀具中心沿链轮齿形曲线同心圆弧移动，同时插补刀轴偏转
角度，进而加工出曲面轮廓。经仿真研究发现此种方式加工精度较高，仿真结果能够满足国
家标准。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于提供基于UG CAM的矿用刮板输送机链轮链窝精铣削自动编程插件，以解决上述背景技术中提出的UG CAM无法进行针对性的参数输入，一定程度上影响
产品开发效率，增大生产成本；生成程序庞大，刀具轨迹密集复杂，加工用时长，效率低下的
问题。
[0007] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于UG CAM的矿用刮板输送机链轮链窝精铣削自动编程插件，所述插件设计步骤如下：
[0008] 步骤一：CAM系统开发：
[0009] (1)于UG安装主目录新建文件夹TKLTOOLS,在该文件夹中再新建两个子文件夹Startup和Application，分别用于存放菜单文件和动态链接库文件,新建环境变量指向
TKLTOOLS文件；
[0010] (2)新建菜单脚本文件时，先新建文本文档，写入程序后，再修改文件名后缀为.men，即可生成UG可以识别的菜单文件；
[0011] (3)动态链接库的建立：主程序的框架设计以及代码编写均在VS中完成，开发流程如下：
[0012] 新建windows窗体应用，由于本系统基于UG 8.0平台开发运行，故应选择.NET Frameworks4.0版本；
[0013] 添加引用；
[0014] 生成动态链接库文件，修改项目输出属性为类库；
[0015] 文件生成后复制到Application文件夹并修改菜单文件，于关键字ACTIONS后添加文件名，从而点击菜单链接到程序；
[0016] 步骤二：动态链接库结构设计及实现：
[0017] (1)按照一般CAM操作流程进行程序设计，并结合C#编辑项目的常规步骤，将CAM参数设置过程中的每步都封装至一个类，同时建立父类，用于建立各类之间的联系，除此，创
建Winform界面，实例化对象，完成操作；
[0018] (2)刀具组创建类(MillCreater)的实现：
[0019] 该类共涉及两个函数和十六个属性，共提供三种刀具的选择(平头刀、球形刀、球头刀)，用于不同加工用途，用户可根据实际需要，确定刀柄是否创建、刀具编号以及刀具补
偿器编号；其中，部分属性用于输入刀柄参数以及刀具编号等参数，MillParameter函数负
责声明定义刀具构造器，向构造器各属性(刀具直径，刀刃长度)赋值，函数Destroy用于提
交参数并注销构造器；
[0020] (3)程序组创建类(FileCreater)用于实例化程序组，用于存放最终操作；
[0021] (4)几何组创建类(OrientGeometryCreater)用于实例化加工坐标系MCS，可调用该类中的OrientGeometrSeter函数用于安全高度的设置，用户可根据实际加工情况自行设
置；
[0022] (5)方法组创建类(MethodCreater)用于创建方法组，该类含有用于公差设置函数，通过调用此函数可以设置工序的内外公差；
[0023] (6)操作创建类(OperationCreater)是在以上四种组类对象创建的基础上实例化对象的；
[0024] 步骤三：系统界面设计：采用C#基于.net平台，编写Winform界面用于工程人员进行操作设置，界面主要分为刀具参数设置区(包含刀具编号设置和刀柄设置)、切削参数设
置区、进给转速设置区以及安全设置区，菜单栏包括：确认参数、刀轨生成、后置处理和保存
参数，借助VS强大的Winform控件集，实现多窗口同位置切换，使用工具menuscript控件建
立菜单栏，此外，借助窗口控件saveFileDialog,实现参数保存，编写程序设定参数保存位
置，为用户建立了用于存放特定参数的库文件，并在界面内通过combox控件展现出来，供用
户选择使用。
[0025] 作为本发明的一种优选的技术方案，所述步骤一中，新建菜单脚本文件时，先新建文本文档，该文本文档为txt格式。
[0026] 作为本发明的一种优选的技术方案，所述步骤一中，煤机链窝CAM系统的菜单脚本程序部分代码及注释说明如下：
[0027]
[0028] 作为本发明的一种优选的技术方案，所述步骤二中，刀具组创建类(MillCreater)的实现，其部分代码如下：
[0029] Session theSession＝Session.GetSession()；
[0030] theSession.CreateCamSession()；
[0031] Part workPart＝theSession.Parts.Work；
[0032] CAMSetup cAMSetup1＝workPart.CreateCamSetup("mill_contour")；
[0033] NCGroupCollection groups＝cAMSetup1.CAMGroupCollection；
[0034] NCGroup machineroot＝groups.FindObject("GENERIC_MACHINE")。
[0035] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0036] (1)操作过程简单，屏蔽了数控编程中通用参数的设置，提高链轮数控编程效率，降低对操作者的知识水平要求，可在插件界面中直接选择相应的铣削工艺参数，如刀具半
径、主轴转速、进给速度、步距等，实现一键式NC代码生成；
[0037] (2)在对链轮结构特征和数控加工工艺分析的基础上，提出基于可变轴曲面轮廓加工的一次性链窝成形方法，解决了普通数控加工方法产生NC代码量庞大，加工效率低下
的问题。
附图说明
[0038] 图1为本发明的插件设计流程图；
[0039] 图2为本发明的插件界面结构示意图；
[0040] 图3为本发明的刀路效果结构示意图；
[0041] 图4为本发明的生成的NC代码截图；
[0042] 图5为本发明的链窝铣削加工精度仿真图；
[0043] 图6为本发明的“一刀铣”插件界面图；
[0044] 图7为本发明的“一刀铣”加工过程图；
[0045] 图8为本发明的“一刀铣”生成的NC代码截图；
[0046] 图9为本发明的“一刀铣”加工精度仿真图。
具体实施方式
[0047] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
[0048] 请参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9，本发明提供一种技术方案：基于UG CAM的矿用刮板输送机链轮链窝精铣削自动编程插件，插件设计步骤如下：
[0049] 步骤一：CAM系统开发：作为在UG平台上运行的应用程序，必须遵循UG二次开发的常规步骤，这包括环境配置、菜单制作、设计程序框架和程序的编写和生成；
[0050] (1)于UG安装主目录新建文件夹TKLTOOLS,在该文件夹中再新建两个子文件夹Startup和Application，分别用于存放菜单文件和动态链接库文件,需确保名称拼写无误，
新建环境变量指向TKLTOOLS文件；
[0051] (2)新建菜单脚本文件时，可以先新建文本文档(txt格式)，写入程序后，再修改文件名后缀为.men，这样即可生成UG可以识别的菜单文件；煤机链窝CAM系统的菜单脚本程序
部分代码及注释说明如下：
[0052]
[0053]
[0054] (3)动态链接库的建立：主程序的框架设计以及代码编写均在VS中完成，开发流程如下：
[0055] 新建windows窗体应用，由于本系统基于UG 8.0平台开发运行，故应选择.NET Frameworks4.0版本，否则程序运行时会报错；
[0056] 添加引用，目的是将NX提供的工具库添加到项目中；
[0057] 生成动态链接库文件，修改项目输出属性为类库；
[0058] 文件生成后复制到Application文件夹并修改菜单文件，于关键字ACTIONS后添加文件名，从而点击菜单链接到程序；
[0059] 步骤二：动态链接库结构设计及实现：
[0060] (1)作为面向对象的高级程序设计语言，C#的数据结构清晰明了，成熟可靠，类的创建和类之间的继承，使程序便于理解且井然有序，本发明按照一般CAM操作流程进行程序
设计，并结合C#编辑项目的常规步骤，将CAM参数设置过程中的每步都封装至一个类，同时
建立父类，用于建立各类之间的联系；除此，创建Winform界面，实例化对象，完成操作；
[0061] (2)刀具组创建类(MillCreater)的实现：
[0062] 该类共涉及两个函数和十六个属性，共提供三种刀具的选择(平头刀、球形刀、球头刀)，用于不同加工用途，用户可根据实际需要，确定刀柄是否创建、刀具编号以及刀具补
偿器编号；其中，部分属性用于输入刀柄参数以及刀具编号等参数，MillParameter函数负
责声明定义刀具构造器，向构造器各属性(刀具直径，刀刃长度)赋值，函数Destroy用于提
交参数并注销构造器；其部分代码如下：
[0063] Session theSession＝Session.GetSession()；
[0064] theSession.CreateCamSession()；
[0065] Part workPart＝theSession.Parts.Work；
[0066] CAMSetup cAMSetup1＝workPart.CreateCamSetup("mill_contour")；
[0067] NCGroupCollection groups＝cAMSetup1.CAMGroupCollection；
[0068] NCGroup machineroot＝groups.FindObject("GENERIC_MACHINE")；
[0069] …；
[0070] (3)程序组创建类(FileCreater)用于实例化程序组，用于存放最终操作；
[0071] (4)几何组创建类(OrientGeometryCreater)用于实例化加工坐标系MCS，可调用该类中的OrientGeometrSeter函数用于安全高度的设置，用户可根据实际加工情况自行设
置，避免撞刀危险；
[0072] (5)方法组创建类(MethodCreater)用于创建方法组，该类含有用于公差设置函数，通过调用此函数可以设置工序的内外公差；
[0073] (6)操作创建类(OperationCreater)是在以上四种组类对象创建的基础上实例化对象的；
[0074] 曲面加工方法的选择：
[0075] 上文结合实际加工情况选择固定轴轮廓铣加工方法，其中，工件几何体选择链轮实体模型，驱动方式选择区域铣削，从而需要遍历模型特征找到要加工的链窝曲面，遍历代
码及解释如下：
[0076]
[0077]
[0078] 多重切削：
[0079] 对余量较多的工件单重切削，刀具磨损较快且曲面加工质量不高，因此，系统设置了多重切削选项，通过自行设置余量和增量可以形成多重刀路，避免不必要的刀具破坏，提
供加工精度；
[0080] 余量和步距：
[0081] 链窝曲面余量和步距选择影响到工件的铣削效率和铣削精度，由于本系统是针对曲面精加工，默认设置余量为零，步距设置影响每条刀路的距离，从而影响曲面最终的表面
质量，系统默认设置0.2，两个参数均提供用户设置选项；
[0082] 刀路延伸：
[0083] 在一般参数设置下，加工完成的曲面边缘往往有毛刺残留，此种情况可以通过延伸刀路去掉毛刺，系统内部默认刀轨在边上延伸0.2，不提供用户设置选项；
[0084] 进给转速：
[0085] 结合修补材料的材质、机床性能以及刀具材料等因素，用户可自行调节主轴转速和进给量，从而达到最佳的加工效果；
[0086] 刀轨生成：
[0087] 刀轨生成作为该类的成员函数，调用可生成对应刀轨；
[0088] 步骤三：系统界面设计：为方便用户使用，本文采用C#基于.net平台，编写了Winform界面用于工程人员进行操作设置，根据上文程序设计思路，界面主要分为刀具参数
设置区(包含刀具编号设置和刀柄设置)、切削参数设置区、进给转速设置区以及安全设置
区，菜单栏包括：确认参数、刀轨生成、后置处理和保存参数；借助VS强大的Winform控件集，
本界面实现了多窗口同位置切换，例如刀具选择区，实现了窗口区域高效利用；以及控件启
停，例如多重切削设置启停；使用工具menuscript控件建立了菜单栏；此外，借助窗口控件
saveFileDialog,系统实现了参数保存，编写程序设定参数保存位置，为用户建立了用于存
放特定参数的库文件，并在界面内通过combox控件展现出来，供用户选择使用。
[0089] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换
和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
