● 摘要
数控切割作为一种常用的数控加工技术，近几十年发展迅速，目前数控切割技术在国内机械制造业中己得到大量应用，为了进一步提高数控切割的加工效率，完善和改进切割作业生产环境，研究与其相匹配的CAD/CAM系统十分必要。本文从工程应用的角度出发，以CAXA电子图板为平台，集成了优化排料算法库，对数控切割的优化排料和自动编程技术进行了研究。基于数控切割技术的工作原理，对影响其加工效率与加工质量的参数进行了研究，提取切割加工中最常用的参数作为排料与数控编程技术的控制参数，并对各个参数的作用与选取原则进行了分析。针对CAXA电子图板与二维排料算法库的集成与消息响应机制，具体分析了三种可行的集成方式，最终选取了功能强大的API函数集成方式，根据其运行机制设计了系统结构与数据接口。本文给出了一种切割刀具轨迹的生成方法，采用双圆弧插补算法对加工轮廓中的自由曲线进行拟合，并对刀具补偿的方法进行了探讨，采用了等距法生成刀具轨迹，给出了等距后自交轮廓的处理方法，最终获得了有效切割轨迹。为提高切割加工的效率，对生成的刀具轨迹进行了优化，分析比较了遗传算法、贪心算法、2-Opt算法的实现过程及优劣，根据工程实用原则采用了改进的2-Opt算法，在合理的时间内，给出了近似的最优解，有效地平衡了计算时间与算法结果。本文详细研究了数控切割加工的后置处理技术，给出了通用的后置处理配置，并成功生成了刀具轨迹的NC代码，具有很强的实用性。最后以加工实例验证了系统的有效性，达到了预期效果。