標題：基于西門子840D數(shù)控系統(tǒng)的錐齒輪研齒機的人機界面開發(fā)
關(guān)鍵詞：人機界面；西門子840D；語言動態(tài)鏈接庫
錐齒輪因傳動平穩(wěn)可靠、承載能力高等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于車輛、機械等行業(yè)．作為一種局部接觸的不完全共軛齒輪副，其嚙合質(zhì)量至關(guān)重要．研齒是為了降低齒面粗糙度、改善齒面接觸質(zhì)量，使齒輪副在傳動時達到高平穩(wěn)和低噪聲．
為了適應(yīng)個性化市場的需要，錐齒輪的精加工需要使用先進的數(shù)控系統(tǒng)，而西門子公司提供的SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)沒有專門針對錐齒輪研齒機的控制界面，它只提供了開發(fā)軟件OEM，用戶可以通過二次開發(fā)把自己的功能模塊集成到系統(tǒng)中．
1 OEM嵌入過程
本研究選用SINUMERIK 840D系統(tǒng)為開發(fā)平臺，以錐齒輪數(shù)控研齒機為研究對象，在西門子標準界面下，用西門子840D數(shù)控系統(tǒng)提供的標準編程語言編寫用于加工中的程序，并把程序存儲在840D數(shù)控系統(tǒng)中．將開發(fā)軟件OEM安裝在PC機上，在OEM環(huán)境下，利用VB進行人機界面的設(shè)計，利用VC＋＋創(chuàng)建語言動態(tài)鏈接庫，按照OEM的說明把所設(shè)計的界面嵌入840D系統(tǒng)中．語言動態(tài)鏈接庫的作用是實現(xiàn)軟件文本的調(diào)用．軟件內(nèi)容可以從語言動態(tài)鏈接庫中讀取，最后按照OEM的說明，實現(xiàn)人機界面與數(shù)控系統(tǒng)的通訊．將PC機與西門子系統(tǒng)相連，系統(tǒng)再與研齒機相連，進行調(diào)試，最終實現(xiàn)對研齒機的控制．利用所設(shè)計的界面不僅能改變各種參數(shù)，而且可以將機床的運行情況顯示在界面上，以監(jiān)視機床的運行．
開發(fā)軟件OEM提供了順序控制結(jié)構(gòu)，順序結(jié)構(gòu)可以為SINUMERIK的標準程序提供一個框架和兼容的OEM程序．順序控制包括：管理程序（順序）控制（菜單樹由狀態(tài)組成），查詢軟件（垂直和水平），查詢NC專用鍵，顯示軟鍵文本，管理交互式提示行，提供語言支持．用戶需要在順序結(jié)構(gòu)的框架中植入在VB環(huán)境中已經(jīng)設(shè)計好的界面．描述順序控制最核心的元素是狀態(tài)，每一個狀態(tài)有單獨狀態(tài)號碼，可以通過VB把設(shè)計好的窗體加到所在區(qū)域，軟件文本安裝到語言動態(tài)鏈接庫里，水平和垂直軟件的內(nèi)容從語言動態(tài)鏈接庫里讀取．所開發(fā)的操作系統(tǒng)每一個界面對應(yīng)一個狀態(tài)．
應(yīng)用程序OEMBSP20的順序控制包括6個文件，分別是REGIE．INI，MMC．OEMBSP20.INI，OEMBSP20.MDI，OEMBSP20.ZUS，LANGUAGE.DLL.
REGIE.INI是程序管理器文件，MMC.INI是全局初始化文件．OEMBSP20.INI是本工程的初始化文件，是用記事本編輯的，內(nèi)容為：
MDIList是子窗口的列表，所有的子窗口列表都在文件OEMBSP20.MDI中，ControFile表示控制的文件，如狀態(tài)和動作都位于文件OEMBSP20.ZUS中．
OEMBSP20.MDI是子窗口列表所在文件，它是用寫字板編輯的，它的主要內(nèi)容為：
所開發(fā)的操作系統(tǒng)的1個界面只包含1個窗體，由于窗體較多，這里只列出了其中一部分，OEM1是第1個窗體，后面的序號1表示一種窗體類型．當點擊其他軟件時，這種類型的窗體，可以被刪除，其上的數(shù)據(jù)被刪除，當再次啟動后，上次的數(shù)據(jù)無效．這種窗體的load事件在每次啟動時被重新調(diào)用．
OEMBSP20.ZUS文件中存放著所有的狀態(tài)矩陣，它也是用寫字板編輯的，狀態(tài)矩陣主要描述狀態(tài)中的軟件如何分配任務(wù)，下面以其中1個狀態(tài)為例加以解釋說明．
此狀態(tài)對應(yīng)的狀態(tài)矩陣為：
這是第2個狀態(tài)的狀態(tài)矩陣，第1行中的[2]表示狀態(tài)的號碼，16表示水平軟鍵的起始地址，如要給每個界面上的軟鍵寫入文本，就要知道給哪個鍵寫入文本，這就要求給每個軟鍵編一個號；17表示垂直軟鍵的起始地址；“OEM2”表示狀態(tài)，顯示的哪個界面；“0”表示返回值；0表示標志符．第2行中的0表示第1個水平軟鍵，0～7表示水平方向的8個軟鍵，8～15表示垂直的8個軟鍵；最后1列的參數(shù)0表示按下第1個水平軟鍵時將會顯示第0個狀態(tài)．下列幾行的參數(shù)同第1行。
LANGUAGE.DLL是語言動態(tài)鏈接庫文件，它是用VC＋＋編輯的，語言動態(tài)鏈接庫文件主要用來存儲軟件文本．順序控制提供了很多標準的模塊和窗體．用戶只能把實現(xiàn)自己程序的窗體和模塊嵌入到西門子提供的標準順序控制中，從而實現(xiàn)特殊功能．
2 錐齒輪數(shù)控研齒機的界面設(shè)計
圖1為基于西門子840D數(shù)控系統(tǒng)的研齒機主界面，從主界面的各種按鍵分別進入到研齒機需要的專用加工界面．
圖2為錐齒輪研齒加工的參數(shù)輸入界面，可以看到其中包括小輪的旋向，小輪、大輪的齒數(shù)，小輪、大輪的直徑，并且基于更加人性化和可操作性的理念，對單位也可以做出選擇，操作者可以選擇使用英制（英寸）和美制（毫米）單位．
從主界面可以清楚的看到水平軟鍵和豎直軟鍵的自定義按鈕（由于目前設(shè)計的界面數(shù)還不錯暫時沒有定義豎直軟件的內(nèi)容），按下第3個水平軟鍵“研磨界面”就能進入錐齒輪研磨設(shè)定界面，如圖3所示．
目前的研磨方式有２種模式選擇，一種為從錐齒輪齒頂?shù)烬X根的單軌跡研磨方式（圖３a）,這種方式為最簡單的研磨方式，對于數(shù)控程序的設(shè)計和編寫都比較容易，實現(xiàn)起來比較簡單；一種為齒面的橢圓軌跡研磨方式（圖3b），這種方式綜合了從齒根到齒頂，錐齒輪大端到小端的V/H調(diào)整方面．對于這２種研磨方式都可以通過手動輸人數(shù)據(jù)來實現(xiàn)操作，可以對具體的齒面位置研磨時間進行設(shè)定，針對齒面接觸區(qū)不良的位置進行專門研磨，達到更佳研磨效果．
３結(jié)束語
利用OEM軟件提供的順序控制，用VB把設(shè)計的人機界面嵌人到西門子系統(tǒng)，并且利用VC＋＋環(huán)境中建立的語言動態(tài)鏈接庫實現(xiàn)軟件文本內(nèi)容的讀取，最終把特有的功能模塊集成到西門子系統(tǒng)中，形成了適合于錐齒輪研齒機的操作系統(tǒng)．操作人員可以很方便地選擇加工程序，并進行參數(shù)的編輯，無須修改工件加工程序，還可以隨時得到加工過程中的各種狀態(tài)信息，實現(xiàn)數(shù)控機床的監(jiān)控和操作．這樣，不僅擴展了數(shù)控系統(tǒng)的使用范圍，簡化了操作，提高了勞動生產(chǎn)率，而且還可以為機床的維護提供大量有價值的