自1952年世界上第一臺
數(shù)控機床誕生以來，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展非常迅速，數(shù)控系統(tǒng)也由原先的硬連接數(shù)控發(fā)展成為今天的計算機數(shù)控(CNC)。但是，現(xiàn)代化的生產(chǎn)對CNC的要求也越來越高，系統(tǒng)之間不兼容、
編程困難、智能化程度低等諸多問題大大限制了現(xiàn)代化生產(chǎn)以及數(shù)控技術(shù)本身的發(fā)展。與此同時，人們逐漸意識到數(shù)控系統(tǒng)一直采用的G、M代碼(ISO 6983)已不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的需要。這種面向運動和開關(guān)控制的數(shù)控程序限制了CNC系統(tǒng)的開放性和智能化發(fā)展，同時也使得CNC與CAX技術(shù)之間形成了瓶頸，嚴(yán)重阻礙了機械制造業(yè)的發(fā)展。1997年歐共體通過OPTIMAL計劃開發(fā)了一種遵從STEP標(biāo)準(zhǔn)、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型，重新定義了面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型，重新定義了面向銑削加工的編程界面，提出了STEP-NC的概念。STEP-NC將產(chǎn)品數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)STEP擴展至CNC領(lǐng)域，重新定義了CAD/CAM與CNC之間的接口。它要求CNC系統(tǒng)直接使用符合STEP標(biāo)準(zhǔn)(ISO 10303)的CAD三維產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型(包括幾何數(shù)據(jù)、設(shè)計和制造特征)，加上工藝的信息和刀具信息，直接產(chǎn)生加工程序來控制機床。隨后STEP-NC成了世界工業(yè)化國家研究的熱點，其中較具代表性的研究項目有歐洲的STEP-NC項目、美國的Super Modal項目、日本的Digital Master項目等。目前STEP-NC項目的研究已取得了實質(zhì)性的進(jìn)展。據(jù)美國STEP Tools公司的預(yù)測STEP-NC控制器將在本世紀(jì)的第一個十年內(nèi)出現(xiàn)，屆時人們將會看到自動化制造的全新景象。
ej;ta Kzj I[UA' ~f STEP-NC數(shù)據(jù)模型
7gw Z9Fob |^Es6 .~ STEP-NC是為CNC系統(tǒng)重新定義的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，它在STEP的基礎(chǔ)上面向?qū)ο蟮男问綄a(chǎn)品的設(shè)計信息與制造信息聯(lián)系起來。STEP-NC定義了一個新的STEP應(yīng)用協(xié)議(AP-238，尚在完善中)作為CAM與CNC之間的數(shù)據(jù)交換規(guī)范。AP-238涵蓋了產(chǎn)品從概念到成品(零件)全過程所需的全部信息，其中包括三維幾何信息(AP-214)、工藝信息(如銑、車、放電加工等)、檢測信息(AP-219)等。目前STEP-NC標(biāo)準(zhǔn)草案(ISO-DIS-14694)已經(jīng)形成。有關(guān)基本規(guī)則與銑削加工的標(biāo)準(zhǔn)(草案)已完成，包括基本概念和規(guī)則(Part 1)、通用標(biāo)準(zhǔn)(Part 10)、數(shù)控銑削加工工藝(Part 11)、銑削刀具(Part 111)等。正在制訂的STEP-NC標(biāo)準(zhǔn)有：數(shù)控
車削加工(Part 12)、放電加工(Part 13)、木材和
玻璃加工(Part 14)、檢測(Part 15)等。如通用數(shù)據(jù)的一個簡化模型，包括工件和工作計劃兩部分。其中工件指最終的成品，工件上需要去除材料的區(qū)域由一系列加工特征定義。工作計劃包括若干工作步驟(如平面、復(fù)雜曲面、孔等)與具體操作聯(lián)系起來。這里操作本身也是ISO-14649中定義的概念，設(shè)計加工方法、刀具、導(dǎo)軌、工藝策略等。
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x]oQl^ F 基于STEP-NC的數(shù)控程序廢棄了傳統(tǒng)的數(shù)控程序中直接對坐標(biāo)軸和刀具動作進(jìn)行編程的做法，采用了ISO-10303數(shù)據(jù)格式和面向特征的編程原則。它以工作步驟作為加工流程的基本單位，將特征與技術(shù)信息聯(lián)系到一起。每個工作步驟只定義一種操作(“干什么”、“如何干”等，但只能用一種刀具和一種策略)。
{*<C!Qg aA`q!s.%A 程序本身也采用ISO-10303規(guī)定的文件格式，從結(jié)構(gòu)上可分為兩部分：文件頭和數(shù)據(jù)段。文件頭以“HEADER”為標(biāo)記，主要說明文件名、編程者、日期以及注釋等。數(shù)據(jù)段以“DATA”開始，包含了加工零件所需的所有信息和操作任務(wù)。根據(jù)規(guī)定，它首先要一個PROJECT語句，其后的內(nèi)容可分為三部分：工作計劃與可執(zhí)行語句(Executable,包括工作步驟、一般NC功能如信息顯示等、以及流程的控制)、技術(shù)描述(刀具、機床功能、加工策論等)、幾何描述(幾何數(shù)據(jù)、加工特征等)。
hD1AK+y (;&?B.<\: STEP-NC為CNC提供的發(fā)展空間
!yX<v%>_0 %j">&U.[ STEP-NC的發(fā)展設(shè)計使得STEP標(biāo)準(zhǔn)延伸到了自動化加工的底層設(shè)備，建立了一條整制造網(wǎng)的高速公路。可以預(yù)見，將來CNC系統(tǒng)將從結(jié)構(gòu)、功能、在制造系統(tǒng)中的地位各方面發(fā)生了根本的變化，同時這種變化必然會影響到相關(guān)的CAX技術(shù)(如CAD、CAPP、CAM、
CAE、PED、ERP等)、刀具、機床本體和夾具等的發(fā)展以及先進(jìn)生產(chǎn)模式的事實等。僅就目前的研究成果而言，可以預(yù)見的比較直接的影響主要由以下幾個方面：
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