套料编程教程

① 火焰数控切割机怎样编程

编制数控火焰切割机的加工程序通常有两种方法，手工编程和自动编程。手工编程大体过程为:分析零件图样一数控工艺处理一数学处理一编写NC代码一校验、调试NC程序一首件试切一误差分析，枯燥、繁琐、易出错、指令语法难记忆。而对复杂的加工零件描述点过多更不适用。自动编程时AutoCAD2000可直接由二维图形描述零件轮廓的图形实体直接生成数控加工代码，避免人工编程复杂的记忆。明显提高编程效率和编程质量。
1、数控火焰切割机自动编程的加工过程
零件轮廓坐标信息可由POLYLINE命令完成，它是由一系列首尾相连的直线和圆弧组成。在图形数据库中以顶点子实体的形式保存信息，与形状位置有关的信息有两个:一是顶点的坐标值，二是顶点凸度。
在对轮廓要求不严格时，如护栏花形、文字等，也可用LINE命令，利用粗插补的原理，连续描述零件实体轮廓外形，直接生成顶点(VERTEX)的坐标值。通过ObjectARX函数求出。再用DXFOUT命令生成转换文件*.DXF，将转换文件*.DXF编译产生NC代码，获得机床所需信息。而不用重新将顶点和凸度信息逐一提出编辑、编译。
数控火焰切割机通过软盘、传输电缆及DNC网络获取信息后就可以利用氧一乙炔的火焰把钢板割缝加热到熔融状态，用高压氧吹透钢板进行切割。整个过程点火一预热一通切割氧一切割一熄火一返回原点，都自动完成。
2、自动编程实现的环境
windowS下的AutoCAD2000或AutoCAD2002以及Autodesk公司推出的工具ObjectARX采用并支持利用面向对象技术开发智能化设计系统，ARX应用程序实质是运行期间实时扩展AutoCAD共享地址空间的动态连接库(DLL)，与AutoCAD之间来用windows消息传递机制直接通信。可直接访问调用AutoCAD核心函数，利用AutoCAD核心数据库结构、图形系统、几何造型核心及代码建立与AutoCAD本身固有命令有同样操作方式的新命令。主要由AcDb和AcEd核心库及AcGi、AcGe等重要库类组成。所以编程时更具运行效率和稳定性。

目前国产数控火焰切割机CNC系统，采用的主机主要是单板机、单片机和DOS平台386CPU以下档次的PC机，其操作系统存在着性能和功能低下的问题，使用起来很不方便。因此有必要开发一种性能好、功能齐全、编程和操作都方便的CNC系统，一是对旧的数控火焰切割机控制系统进行更新，二是为新的数控火焰切割机进行配套。随着IPC机性能的提高和价格的降低，用IPC机开发CNC系统的巨大优越性逐渐显现出来。IPC机除了具有更高的可靠性和抗干扰能力外，和PC机一样具有高的运行速度、丰富的硬件资源（CPU、存储器、协处理器、软硬件驱动器、串/并行口、中断、定时器、总线插槽、显示器、键盘、电源等）、软件资源（Windows平台以及可资使用的各种开发软件，如AutoCAD、网络通讯等）和功能调用，具有开放式的体系结构和具有很高的性能价格比。只要在总线扩展槽中插入自行开发或从市场上购置的驱动系统伺服控制卡和I/O卡，在充分开发和利用IPC机固有功能的基础上，自行开发控制系统软件，便可使IPC机变成能进行实时多任务处理、界面友好和功能强大的CNC系统。而且，随着IPC机的不断更新换代，用其开发的CNC系统也很容易更新换代。本文介绍以IPC机为硬件平台、Windows为软件平台自行研制开发的数控火焰切割机CNC系统。

二、数控火焰切割机CNC系统的硬件组成
数控火焰切割机机械部分主要由底座、龙门式移动框架、火焰喷头、传动机构和三个步进电机组成（图略），以实现对平面板材零件的切割加工。三个步进电机分别控制龙门框架的前后移动（Y电机）、火焰喷头的左右（X电机）和上下移动（Z电机），X、Y、Z三轴可以实现联动控制。数控系统的硬件结构如图1所示。该控制系统以IPC（486以上CPU，8MB以上内存，500MB以上硬盘）作为主机，除了IPC的固有硬件（CPU主板、TVGA卡、电源），只在插槽中增加了一块32位光隔离I/O.TIMER（并行输入输出/定时器）卡。由该卡的I/O并行口控制三个步进电机的运行、乙炔开关、乙炔点火、切割氧开关以及接收工作台的限位行程开关信号、坐标零位信号。由板上的8253定时器作为步进电机运行中断服务程序的中断定时器，时钟频率取2MHz。通过计算机的键盘实现对控制系统的操作。三个移动方向步进电机的脉冲当量均为0.01mm。由于486以上PC机高的运行速度，完全可以用一个CPU完成从系统程序管理到加工控制的所有工作，没有必要采用上、下位机的多CPU结构。
三、数控火焰切割机CNC系统软件结构
1.软件组成
该CNC系统不但包含了普通CNC系统的所有功能，而且还具有切割前自动点火、预热、通切割氧、加工终结熄火，以及加工中割炬按加工轨迹快速回退和前进等适合其工艺特点的功能。除此之外，系统软件还具有完善的图形编程、仿形编程、各种二次曲线直接插补、加工轨迹动态跟踪显示、加工轨迹动态模拟仿真、故障诊断、加工程序通讯传输等多种功能。在这些功能中，割炬按加工轨迹快速回退和前进功能，是为适应加工过程中时常发生的钢板个别部位切不透现象而增加的。在这一现象出现时，只要按下快速返回键，割炬便会按照原轨迹快速向回运动，等到达未切透处的起点时，按键抬起，割炬就会沿原运行轨迹重新进行切割。图2所示为该CNC系统软件的模块结构。由于该系统软件是在Windows界面下开发的，因此它具有Windows程序的所有优点：突破64kB内存的限制，可以同时运行多个应用程序（实时多任务），方便于键盘和鼠标窗口操作等。
2.编程方式
该系统软件提供的编程方式有三种：图形编程，仿形编程，手工编程。手工编程只是图形编程和仿形编程中的一个功能模块，即全屏幕程序编辑，所以没有在软件框图中单列。
1）图形编程
该系统的图形编程模块是在AutoCADR12.0的基础上开发完成的，除了具备AutoCADR12.0所有的功能外，主要增加了两个功能：（1）自动编程功能——将用AutoCAD生成的图形文件进行加工轨迹（直线、圆、圆弧、椭圆、折线）的信息提取、路径优化（目的是减少空行程）并转化成相应的加工程序，并能在加工轨迹中前后不连接的曲线之间加进空运行指令。在这里为了使加工的路径更符合加工工艺的要求，可以用人机交互的方式进行部分或全部路径的选取；（2）即时仿真功能——用得到的加工程序进行插补运算和动态图形显示，如果加工程序正确，加工轨迹应能以另一种颜色的粗线条逐渐覆盖由 AutoCAD绘制的图形，空运行轨迹也能以特定颜色的线条显示出来。这样编程，操作人员就可以很容易地检查判断加工程序和加工路径是否正确，是否符合加工工艺的要求，及时进行修改。
AutoCAD具有强大的绘图功能。通过对AutoCAD的开发，使它变成了数控火焰切割机CNC系统功能强大的编程器，使之成为该CNC系统的一大特点。
2）仿形编程
对于没有尺寸标注，但有轮廓图样的工件，可用仿形编程的方式来实现对它的编程。程序的编制过程为：（1）对轮廓图样用扫描仪进行扫描输入，并形成二值图像文件，小的轮廓图样可以一次扫描输入，大的轮廓图样可以分多次扫描输入，然后在图像编辑软件上进行拼接；（2）平滑降噪，同时对断线进行修补；（3）细化处理，得到轮廓线图像；（4）按给定的精度进行矢量化处理，并生成DXF图形文件。形成图形文件后，就可用上面开发的图形编程CAD软件进行编辑和编程。
3.加工程序的快速图形显示和动态模拟仿真功能
加工程序的快速图形显示有两个作用：一个是加工轨迹图形的预览，可以让操作者从众多的加工程序中找到要选取的程序；另一个是显示加工轨迹图形相对于工作台的大小和位置，同时显示在X方向和Y方向的两个最大加工尺寸，这样可以让操作者直观地了解加工的尺寸和加工的运行范围。加工程序快速图形显示只显示加工轨迹，不显示空行程轨迹。
动态模拟仿真功能也有两个作用：一个是检查加工程序有无语法错误，另一个是检查加工的路径是否正确合理、是否符合加工工艺的要求。动态模拟仿真不仅显示加工的轨迹，也显示空运行的轨迹（颜色不同），同时还伴有坐标翻转显示，在动态模拟的过程中，操作者可以完全像实际运行一样作暂停、继续和单段运行等控制，速度也可以随时进行调节，可以得到加工的更全面的信息，判断加工程序的正确性和合理性。
如果加工程序不符合加工工艺的要求，系统软件有将加工程序转化成AutoCAD的DXF格式文件的功能，这样可以再回到AutoCAD状态进行重新编辑。加工程序转化成AutoCAD的DXF格式文件时，加工轨迹和空运行轨迹是以不同的图层和不同的颜色进行处理的。这一功能为加工程序的修改提供了极其有利的条件。
4.其它
加工运行控制程序，采用了常用的前后台程序结构。其中，后台程序负责控制端口的初始化，加工程序的解释预处理，程序运行过程的暂停、继续、单段停、点火、预热、通切割氧、熄火的控制，速度的调节，加工轨迹动态跟踪显示和坐标值动态翻转显示，割炬快速按运行轨迹返回和前进等；前台中断服务程序负责对定时器中断时间常数的修改，插补运算，步进电机控制信号的输出等。

四、结论
加工过程中的快速回退和前进功能，使得该控制系统更加适合火焰切割的工艺特点；图形编程、仿形编程、动态模拟仿真等功能，为数控火焰切割机加工程序的编制、检查带来了极大的方便；人机交互的汉字操作界面，增加了系统的可操作性；实时多任务处理的功能，使该CNC系统在进行加工控制的同时，可以进行其它的处理工作；新的插补方法的采用，使得系统能对二次抛物线、椭圆、双曲线也可以进行直接插补，增强了系统的插补计算功能，减少了这类曲线程序编制的难度。总之，该系统的研制成功，为国产数控火焰切割机控制系统档次的提高向前迈进了一步。
另外，该控制系统具有一定的通用性，除了用于数控火焰切割机外，只作少量修改，就可用作水射流切割、激光切割等机床的控制系统。

② 套料软件怎么用啊

XSuperNEST套料引擎功能介绍
优化套料技术是基于数学优化算法，针对不同切割设备和切割工艺，开发的计算
机优化套排软件，以最优化，最紧密，最省料的排料方式把零件套排在钢板上，
实现不同切割设备的自动优化排料和优化切割，是节省钢材最有效的方法。从手
工切割、机械切割到数控切割，由于切割方式和切割工艺不同，需要采用不同的
优化套排切割方式，从而以先进的优化套排软件技术改造传统的粗放式切割下料
方式。

目前我国切割焊接企业在钢材切割下料过程中，普遍沿用传统的按零件顺序
切割下料的生产方式。比如在手工切割和机械切割中，切割工人按照零件下料清
单的顺序依次切割，不考虑或很难考虑优化套排问题，从而不可避免的产生大量
边角余料，造成钢材浪费。在数控切割中，普遍使用简单的NC转换软件，把
CAD/DXF零件图转换为NC切割文件，然后在切割机控制器上进行手工排料和矩阵排
料，在钢板上进行断续和局部切割，不能做到整板连续优化套料切割，从而产生
大量边角余料，造成钢材的严重浪费。

下面针对手工切割、机械切割到数控切割给出相应的解决方案。

首先，针对传统的手工切割生产方式，提供优化套排解决方案！

手工切割的技术瓶颈是异形件的画图和放样，特别是三维复杂接管、容器、
三通等的钣金展开放样。手工切割的生产瓶颈是严重缺乏熟练的技术工人，特别
是具有画图和钣金展开放样计算经验的老工人或熟练技工。

XSuperNEST的套料引擎SigmaNEST具有非常强大的功能。
原材料- 节约成本
．使用SigmaNEST 能够最大限度地提高原材料利用率
．相同的产出，消耗更少的原材料
．减少废料
．确保更有效地利用设备消耗品，例如：火焰气体、割炬和光学器件
．降低每个零件的成本
运动轨迹- 零件质量- 更快的速度
．通过优化切割轨迹来提高机床加工效率
．始终在最优的切割环境下运行
．连贯地获得恰当的零件质量
．支持高级数控指令
人力资源- 编程快速简单
．支持最新的Windows 操作系统包括SQL 和.NET
．无以伦比的使用方便性
．支持企业网络版e
．很容易地进行套料和编程
管理- 生产信息
．自动化的生产管理功能
．与订单录入和MRP 系统集成
．精确地评估以及报价
．定制报告文件和后置处理器
．允许实时套料和自动编程

通过材料提高利用率来降低零件成本
材料利用
．SigmaNEST先进的自动套料技术能紧密地排列各种零件，在原材料浪费最少的情
况下得到最大的材料利用率。您能够用更少的材料，降低单位工件的成本以及提
高生产效率，而获得同样的产出量。
．SigmaNEST能够在新的板料或剩余板料上进行多头切割机的套料、切割。
．全面的材料库存管理功能，能够促进剩余材料的使用，并且及时监测材料库存
情况。
零件质量
．SigmaNEST通过采用拐角功率变化、自动迟滞、及时停止等特殊功能，使生产出
来的工件尺寸精度更高。
．允许在同一套料布局上单个零件或多个零件之间调整切割的质量。
．割入选项如过烧、微连接等，能够使切割机床切割下来的零件质量更高。
．SigmaNEST包含了在切割过程中保证工件不移动的技术，确保工件的尺寸精度。
材料管理和安全
．SigmaNEST完全支持自动切割和残料的切割功能，这些功能把整块材料切割为工
件以及把剩余材料切割为好管理的有形材料。
．SigmaNEST的功能如：绕过夹具、避免工件变形、局部排料等，可以确保机床运
行的可靠性和安全性。
．SigmaNEST的优化方便于工件的装卸和原材料的管理。
SigmaNEST 速度更快
．SigmaNEST的高级真实形状套料技术使用了业界最快速、最尖端、最有效的套料
武器。快速的自动套料系统可以使用户实时套料，把不同定单中的各种零件结合
在一起套料，获得最大的产量。
．SigmaNEST综合多块板料的的套料任务，计算最佳的板料规格，方便用户购买合
适的原材料。
SigmaNEST的套料优化：
．共线切割
．共线冲剪
．坡口切割
．切割头数量和间距都可变的多头切割
．连续套料以及生产的自动操作
．SigmaNEST自动地简化复杂的套料及切割任务。 应对当今激烈的竞争环境，它
是理想的工具和伙伴。
SigmaNEST 非常灵活
．SigmaNEST是您唯一需要的软件包。它可以产生套料布局并生成适用于各类切割
机以及冲床的NC代码。
．SigmaNEST可以让用户自己定义套料的规则，包含并自动使用用户自己的商业规则。

降低加工时间，显着提高易损零件的使用寿命
您可以在几分钟之内完成以往需要几个小时才能完成的套料和加工工作。
切割轨迹的质量
SigmaNEST数控加工编程功能的基础是根据零件特征，自动生成刀具轨迹。NC
代码，包括穿透点、割入/割出线、切割偏置都是自动产生的，显着减少了编程时
间。这些特征包括：
．多个割炬的编程
．切割路径的顺序优化
．最小的热变形
．废料切割和剩余材料的切割
．开放的后置处理器结构可以生成包括子程序在内的代码
．切割工艺参数数据库
高级编程功能：运动轨迹优化
在保证零件质量的前提下，利用SigmaNEST 节约加工时间，充分发挥切割机的
能力。包括:
．通过共线切割减少加工时间
高级切割方法
．SigmaNEST支持激光切割、等离子切割、水切割的最新的先进技术，包括自动脉
冲调制、功率调节、进给率调节以及动态穿透。
．SigmaNEST 能够利用机床上的所有特殊切割功能和切割工艺，在与企业其他系
统协调工作时仍能发挥出最佳性能。
制造工艺的集成
．与SolidWorks, Solid Edge, Inventor, Unigraphics, Pro/E, CATIA 有直接
接口，并可以读入其他CAD 系统的实体数据
．SigmaNEST 可以继承实体CAD 零件的属性，并保持了零件的精度和一致性
．SigmaNEST 通过DXF, DWG, CADL,IGES, 或HPGL格式，读入CAD 文件
．可以把已有的NC程序(G 代码或ESSI)转换为几何图形
．零件的几何图形自动排序，内轮廓能被自动识别出来
．可以分析出零件图形的小间隙和重复的几何体，并自动矫正
．光顺过滤器能够用圆弧和直线段代替多义线
．在SigmaNEST 的完全内嵌的二维CAD 系统里创建和修改零件图
．应用SigmaNEST 中的标准图形库能够快速地创建零件图形
．识别多个不同的“Z” 深度
．能够对钣金零件进行展开
．减少错误、提高质量、缩短待料停工周期
．通过自动联结切割工件，减少加工时间
．通过自动搭桥切割零件，减少加工时间，这可以只穿透一次而连续切割工件
．最短的运动路径
．在保证切割质量的前提下通过改变切割参数来减少加工时间， 对于水切割和激
光切割机这点尤其有用。
．自动生成的避免工件翘起的轨迹顺序，使割炬降低位置横向快速移动，可以节
约加工时间。
简化编程
．SigmaNEST 提供最大生产力需要的自动化功能，还提供交互式工具以实现编程
的最大灵活性。
．简单方便地进行套料和生成NC 编程
．SigmaNEST Machine Console 把套料的自动化程度和效率提高到另一个更高的
层次。
．SigmaNEST 在Windows 2000, XP and2003 上操作非常简单方便开放的系统
．SigmaNEST 基于.NET，形成一个的开放的系统，让用户自己定义和自动操作编
程功能，并能够将SigmaNEST作为WEB 服务器运行。
．SigmaNEST 提供与MRP/ERP 软件的自动连接，进行批处理和形成材料报表。
．SigmaNEST 通过Microsoft SQL Server或MSDE 来进行多个用户的客户端服务器
数据管理。
．后置处理器方便灵活，用户能够按照自己的需要来定义自己的后置。
生成准确的评估、生产、库存和管理报告
SigmaNEST提供了一套全面的生产管理及数据库集成的工具
．应用SigmaNEST 零件文件管理系统，用户能够轻易快速地找回以前创建的零件
。
．工件能够按照具体用户、工程项目或产品分类保存。
．工件能够与实体CAD 设计模型、装配结构和PDM系统同步修改。
作业订单管理和工作进度跟踪
SigmaNEST 的进度跟踪和作业订单管理系统能够让用户从头到尾地跟踪每个工
件和作业订单的状况。通过创建套料布局和切割工作，工件的状态可从“下定单
”到“执行中”再到“完成”不断地更新。如果一项作业订单已经完成一部分，
剩余的工件需求就会被计算出来，为接下来的自动套料使用。
．材料报表的批处理
．作业订单成本计算
．归档文件和生产产品的可追溯性
．即时的状态报告和废料的反馈
．不同订单的工件在同一板材上混合套料
．精确的库存可以增强管理
．作业订单分期执行和与别的订单合并执行，使工作台的空闲时间最短，改进了
工作流程
库存管理和原料控制
能够有效地管理原材料的库存，从而可以减少在库存上积压的周转资金。
应用SigmaNEST，可以监控库存、已订购和正在加工中的原材料数量，能够很
方便地浏览不同等级和厚度的可用材料和余料。原料的数据能够和已有的生产管
理和库存控制软件保持同步更新。SigmaNEST 余料
数据库可以准确地记录余料的形状。益处包括：
．更少的剩余材料
．余料外形用处更多
．任何给定等级和厚度的原料的最新状况报告
．熔炼炉号的可查性
．余料不必近似为矩形，所以SigmaNEST 能够最大化地利用材料
．最佳板料的选择
．在X 和Y 方向进行多个板材的套料
进度安排
SigmaNEST 能够考虑机床的加速和动态过程，精确地计算生产时间，这是
SigmaNEST的机床工作管理和编制工作进度表功能的基础。
MRP/ERP SimTrans 接口
SigmaNEST 提供一个与MRP 和ERP 系统如SAP, BAAN, eStelplan 和
JDEdwards的实时连接。这个模块可以自动地记录订单，提供订单状况的反馈和材
料消耗量。
预测和成本计算
切割时间和材料需求的计算可以输入到工件生产成本核算模式中，这个模式是
用户可配置的。包括：
．工件和岗位的报价
．材料的收益和废料的跟踪
．时间研究和生产周期的计算
．真实工件的重量
．工作成本的自动反馈
．考虑了多个割炬同时切割和叠料切割
报表
SigmaNEST的详细报表清楚、准确，并提供切割流程所需要的全部信息。可以
很方便地定制报表的版面，满足用户的 要求。例如：
．套料布局报表
．条形码标识
．材料利用报表
．加工设置报表