后置处理程序

后置处理程序（精选7篇）

后置处理程序 篇1

0引言

MasterCAM是由美国CNC Software公司研制开发的一套兼有CAD与CAM功能的软件系统, 在当前数控制造业及模具制造业中得到了广泛的应用。用MasterCAM构建图形、编辑刀具路径后, 产生的文件是NCI文件, 而NCI文件并不能直接传输给数控机床, 必须根据不同的控制系统, 将NCI文件转换为相应的NC程序, 才能被不同的数控机床识别, 从而达到控制机床、完成数控加工的目的。这种将刀具路径的NCI文件转换为数控机床能接受的NC程序的过程称为后置处理。MasterCAM软件提供了一定量的国际著名数控系统 (如FANUC、A-B数控系统等) 的标准后置处理器, 但MasterCAM软件所生成的NC程序并不能被SIEMENS 802D数控系统所识别。因此, 必须根据802D数控系统的程序格式、各种功能代码及格式、各种参数初始值和默认值, 来编写MasterCAM的后置处理文件, 以生成802D数控系统能识别的加工程序。

1MasterCAM后置处理的设定

一般的后置处理文件都定义了切削加工参数、NC程序格式、辅助工艺指令等, 分析通用的MPFAN.PST后处理文件, 可知其结构大致由8个部分组成。

(1) 注解。

该部分处理有关注释和信息, 在程序的每一列前有“#”符号, 表示该列为不影响程序执行的文字注解。

(2) 调试。

插入变量“bugl”、“bug2”、“bug3”、“bug4”和“whatno”来调试后置处理器, 并在屏幕上显示相关资料。

(3) 定义变量的数据类型、使用格式和常量赋值。

例如, 规定G代码和M代码是不带小数点的两位整数, 多轴加工中心旋转轴的地址代码是A、B和C, 圆弧长度允许误差为0.002, 系统允许误差为0.000 05, 进给速度最大值为10m/min等。

(4) 定义问题。

定义是否允许钻孔有固定循环功能, 根据802D提供的可实现钻孔固定循环来加以取舍。

(5) 字符串列表。

字符串起始字母为s, 由两个或更多的字符来组成, 可以依照数值选取字符串。如字符串sg17, 表示指定XY加工平面, NC程序中出现的是G17;scc1表示刀具半径左补偿, NC程序中出现的是G41;字符串sccomp代表刀具半径补偿建立或取消。要特别注意文件中提供的相同功能的G代码是否与802D数控系统中所对应的G代码相符合, 否则就要进行修改。

(6) 自定义单节。

可以让使用者将一个或多个NC代码作有组织的排列。自定义单节可以是公式、变量、特殊字符串等。

(7) 预先定义的单节。

使用者可按照数控程序规定的格式将一个或多个NC代码作有组织的排列, 编排成一条程序段。

(8) 系统问答。

后置处理软件提出了5组问题, 供使用者回答, 可按照注解文字、赋值变量、字符串等内容, 根据使用的机床、数控系统进行回答。

2MasterCAM的后置处理文件组成

设计后置处理文件一般是按照NC程序的结构模块来进行。根据NC程序的功能, 后置处理文件分成6个模块。

2.1 文件头

文件头部分设定程序名称和编号, 此外, SIEMENS 802D系统还必须指定NC程序存放路径, 并按照以下格式输出:

“%_n_ (程序名及编号) _ (路径) ”。

NC程序可存放在主程序、子程序和工作程序目录下, 扩展名分别为mpf、spf、wpd。一般放在主程序目录下, 因此经修改的pst文件格式为:

2.2 程序起始

在程序开始, 要完成安全设定、刀具交换、工件坐标系设定、刀具长度补偿、主轴转速控制、冷却液控制等, 并可显示编程者、编程日期、时间等注解。

修改后有刀具号的pst文件开头格式如下:

2.3 刀具交换

在刀具交换执行前, 须返回参考点、主轴停止动作, 然后换刀, 接着完成刀具长度补偿、安全设定、主轴转速控制。

pst文件中用自定义单节ptlchg指代换刀过程, 编辑修改后的程序如下:

2.4 加工过程

这一过程是快速移动、直线插补、圆弧插补、刀具半径补偿等基本加工动作。对于几乎所有的系统, 这些加工动作的程序指令基本相同。需要注意的是:SIEMENS 802D系统的刀具长度补偿值由字母d后加两位数字调用, 不需要g43/g44指令;而半径补偿值则由g41/g42调用, 不需要再接地址代码;用g40取消刀具长度和刀具半径补偿。

2.5 切削循环

MasterCAM软件提供了6种内定的孔加工固定循环方式:一般钻削 (drill/cbore) 、深孔啄钻 (peck drill) 、断屑钻 (chip break) 、右攻丝 (tap) 、精镗孔 (bore#1) 、粗镗孔 (bore #2) 。通过杂项选项 (misc #1/misc #2) 可设定左攻丝、背镗孔、盲孔镗孔、盲孔铰孔等循环, 并采用g73～g89代码来表示。

如对于深孔钻削固定循环, MasterCAM采用的格式为:g83 x_y_z_r_q_f;而SIEMENS 802D系统用cycle83指代深孔钻削循环, 其NC程序要求给出循环加工所有参数, 其输出格式为:

cycle83 (rtp, rfp, sdis, dp, dpr, fdep, fdpr, dam, dtb, dts, frf, vari)

在pst文件中需按SIEMENS 802D系统格式进行定义、修改和编写。

2.6 程序结尾

程序结尾一般情况下是取消刀补、关冷却液、主轴停止、执行回参考点和程序停止等动作。下面是修改后的pst程序结尾:

3加工实例

在一块厚度为10mm的有机玻璃上加工出齿轮的形状 (齿轮齿数z=24, 模数m=2) 。刀具路径分为两部分, 先是用“挖槽”功能铣削出中间轮毂部分, 然后用“外形铣削”加工出齿轮的外形。图1为齿轮的仿真加工。

运用所开发的SIEMENS 802D专用后置处理程序生成如下程序:

4结论

当用MasterCAM进行轮廓加工、挖槽加工、钻削加工以及曲面粗、精加工时, 用本文开发的后置处理程序转换而得到的数控程序均能在802D数控铣床上进行加工。但其缺陷也很明显:后置处理太复杂, 众多的变量、用户自定义后处理块需要使用者在pst文件中逐个寻找、修改或重新设计。目前, Pro/E、CAXA制造工程师等软件后置处理的机床配置文件采用用户交互界面设置方式, 操作比较方便, 这些都值得MasterCAM借鉴。

参考文献

[1]邓奕, 王文格.MasterCAM的后置处理研究与开发[J].湖南工程学院学报, 2002 (12) :37-40.

[2]孙小宁.Mastercam 9实用培训教程[M].北京:清华大学出版社, 2002.

后置处理程序 篇2

后置处理是连接计算机辅助制造 (CAM) 与数字化加工制造的纽带, 尤其是在自动化编程技术在多轴加工中的应用日趋广泛的今天, 后置处理更是成为数字化制造过程中不可或缺的重要组成部分, 如果搭建的不好, 不仅会影响加工质量和效率, 还会引发重大生产事故;由于自动化编程所生成的加工刀具路径是不能被数控机床所识别的, 需要将刀位文件中的刀心坐标和刀轴矢量等信息利用适合特定机床的后置处理算法及程序进行转换, 使其能够生成被特定机床所能识别的数控加工程序, 这种刀位信息的处理过程就是我们通常所说的后置处理;除了对刀位文件中的刀心坐标和刀轴矢量进行特定转换, 优秀的后置处理程序还应该使加工设备的功能优势得到最大的发挥, 减少现场操作时间 (最好生成的数控程序能直接输入数控系统中进行零件的加工而不需要任何辅助性操作) , 提高加工质量和效率等特点, 例如:空间位置与误差补偿, 刀具长度补偿, 运动性能的平稳性与可靠性以及能够针对不同来源的刀位文件进行处理等功能。

针对通用结构的数控机床, 利用通用后置处理软件可以进行搭建, 但是随着数控加工装备的结构复杂化、运动形式多样化、多功能复合集成化等趋势, 针对类似的专用化数控机床, 其后置处理程序还是需要进行专门的定制, 商用CAM通用后置处理有时是无能为力的。

本文主要是针对自主研发的HTM50200异型石材多功能数控车铣复合加工中心的专用后置处理算法及其程序进行研究, 并利用此专用后置处理对三维雕塑 (弥勒佛) 的刀位文件进行处理, 对其处理结果进行仿真和加工, 通过对理论模型与实际模型的对比检测分析, 验证了该后置处理算法及程序的正确性和可行性。

1 HTM50200异型石材车铣加工中心结构特性

HTM50200异型石材车铣加工中心采用动龙门结构, 如图1所示;具有八轴双五联动加工能力, 能实现对复杂异型石材制品的加工;根据加工中心的联动轴数可以将加工中心分为四个模块, 主要包括:三轴加工模块、四轴加工模块 (立式四轴和卧式四轴) 、五轴加工模块 (立式五轴与卧式五轴) 以及车削模块, 其中:车削模块与金属车削是有区别的, 金属车削是通过工件以一定的转速旋转, 刀具固定在刀架上, 通过刀架在平面中对工件的外部轮廓进行两坐标联动插补运动, 最终将工件的轮廓加工出来;而在异型石材回转体车削中, 由于石材的切削工艺与金属切削工艺的不同, 刀具是采用绕刀具轴旋转的金刚石锯片, 而在XOZ平面中对异型石材回转件的轮廓进行两坐标插补运动时, 刀具与工件分别以一定的转速进行相对转动 (其中, 工件转速/刀具转速<1, 且因石材材质不同, 工件与刀具的转速比也不一样) 来实现对石材制件的加工, 各功能模块的组成, 如图2所示。

2 HTM50200专用后置处理算法

本文以五轴加工模块中的卧式五轴为例, 给出HTM50200卧式五轴加工模块专用后置处理算法;通过对复杂石材制品利用CAD/CAM软件进行五轴加工路径编程, 生成刀位文件并对刀位文件中所包含的位置坐标和刀轴矢量坐标按照特定的算法进行坐标信息转化;根据卧式五轴加工模块的结构和运动特性, 工件坐标系、刀具坐标系与机床坐标系的各个坐标轴是平行的, 设工件坐标系原点Ow在机床坐标系中的位置坐标设为 (7) xm, ym, zm (8) , 摆长为L, 刀具偏置为Toset, 工件坐标系中任意位置坐标为 (7) xw, yw, zw (8) , 刀轴矢量为 (7) ax, ay, az (8) , 求解工件坐标系中的刀尖点坐标在刀具绕刀心点旋转角度B, 工件绕C轴旋转角度C之后的刀心点在机床坐标系中的坐标 (7) Xm, Ym, Zm (8) , 其中xm, ym, zm, L, Toset的值根据加工中心各功能模块的实际装配情况进行确定。

2.1 旋转角度的计算

设矢量OA为工件坐标系中任意加工点的自由单位刀轴矢量, 由于其在空间坐标系中沿坐标轴方向的线性移动不影响转角的具体计算, 故为了计算方便, 将其移动到工件坐标系原点位置, 如图3;这样转角的计算就转化成将任意刀轴矢量如何进行旋转变换使其最终的矢量方向与虽然上述转换方式可以将工件坐标系中的任意单位刀轴矢量进行适当的旋转变换后能够生成加工中心所需要的角度信息, 但是在后置处理中却发现, 在针对不连续的刀具路径 (例如:简单的四轴、五轴、钻孔等程序) , 采用四象限后置处理算法是可行的, 可是在针对连续的刀具路径 (例如:路径的起始位置刀轴矢量处在第一象限经过旋转一周后刀轴矢量又回到了第一象限) , C角在过象限以及在空间中共用一个空间区域, 这样就不能够具体确定C角的输出角度究竟是哪一个角度值, 也就是说C角在机床坐标系中的角度值存在不确定性或未知性, 为了解决这个问题, 分别对空间坐标系中的各个空间区域进行了具体的分析, 针对具有不同特性的刀具路径 (旋转方向、起始位置等) 进行角度规划, 为了解决刀轴矢量在空间区域旋转运动过程中角度不确定的问题, 这里我们采用五象限制来对路径中角度不确定的情况进行角度规划并通过采用标记的手段来确定究竟使用哪个角度值作为输出数控程序中的旋转角度值, 为了能够更好的对角度规划进行介绍, 针对各空间区域的具体位置作了一些规定, 具体如图4所示;下面我们假设初始刀轴矢量方向在第二象限中且初始 (35) C (27) 0, 具体角度规划算法如下:

算法实现过程:假如刀轴矢量处于第二象限中, 且刀具路径的初始旋转方向为顺时针 (实际卧式工作台旋转方向为逆时针) , 即: (35) C (27) 0, 规定处于第二象限中的初始刀轴矢量转换成机床角度坐标为负值;路径继续顺时针旋转, 当路径旋转到第一象限时, 对刀具路径进行标记, 标记的主要目的是当刀轴矢量处于第一象限时, 如果其再次旋转至第二象限, 就输出负值, 即:规定C角输出值为-q, 当刀轴矢量处于第三象限时, 如果继续旋转至第二象限, 则规定C角输出正值360-q, 其他情况以此类推;

B角的计算如下:

2.2 线性坐标的计算

根据卧式五轴加工模块的结构和运动特性, 在工件坐标系中的刀心点坐标经过卧式工作台和刀具分别绕其各自的旋转中心 (工作台绕其轴线、刀具绕其刀心点) 旋转之后, 工件坐标系中任意刀心点在机床坐标系下的机床坐标的转换过程如下。

设刀具摆动中心在刀具坐标系中的坐标为 (7) , 0, 0L (10) Toset (8) , 线性运动坐标转换, 如图5所示。

1) 将工件绕旋转C角, 其坐标变换矩阵为:

2) 在刀具坐标系中, 刀具摆动中心绕旋转B角, 坐标变换矩阵为:

3) 将刀具摆动中心转换到工件坐标系中刀心点坐标的坐标变换矩阵为:

4) 将工件坐标系中的坐标转换到机床坐标系中的坐标变换矩阵为:

根据矢量关系, 得到经过工作台与刀具绕旋转中心进行旋转变换后的机床坐标系中的坐标与工件坐标系中坐标的转换向量关系式为:

对上述表达式进行展开化简可得实际加工中机床坐标系中的坐标:

3 HTM50200异型石材数控加工中心后置处理功能及框架结构

HTM50200异型石材数控加工中心后置处理功能主要包括:1) 处理不同来源的CLSF文件功能;2) 后置处理参数设置;3) 后置处理算法判断功能;4) 刀长补偿功能;5) RTCP功能;6) 数据转换功能;7) 非线性误差处理校核与处理功能;8) 进给速度校核与处理功能;9) 数据显示与存储功能;10) 其他功能;其中后置处理判断功能是根据刀位信息中刀轴矢量所在象限判断采用哪一种角度规划算法, 后置处理参数设置是根据加工中心的实际情况进行原点偏置设置, 刀具偏置设置, 刀具磨损量设置等, 目的是为了能够使处理出来的数控加工程序在输入加工中心后不需要进行额外的操作, 减少操作员的工作量, 提高加工效率, 保证加工质量;加工中心专用后置处理的框架结构, 如图6所示。后置处理过程采用对刀位文件中的每一段刀位信息进行读取, 然后根据具体的算法进行坐标转换、标识辅助指令信息处理、格式转换等, 直到读取刀位文件信息结束, 将数控程序进行显示并存储在数控程序库中;采用C++面向对象的编程技术编制HTM50200专用后置处理程序, 实现CAD/CAM软件编写出来的刀位文件与HTM50200异型石材数控加工中心及数控程序之间的无缝连接与转换。

另外, 采用面向对象编程技术使得对HTM50200专用后处理程序中的功能完善非常有利, 同时, 对于具有其他机械结构的机床改变算法就可很好的适应之。

4 HTM50200专用后置处理算法实例验证

通过使用CAD/CAM软件对立体雕塑 (弥勒佛) 进行刀具路径编程, 生成刀位文件 (CLSF) , 并通过上述专用后置处理程序进行处理, 获得适合HTM50200数控加工中心的数控程序如表1所示, 并通过专用仿真软件进行计算机虚拟仿真验证, 其仿真结果满足理论要求, 没有碰撞和过切等现象发生, 如图7所示, 同时又针对处理出来的数控加工程序, 利用HTM50200异型石材数控加工中心进行试验切削, 并对理论模型与实际模型进行对比检测分析如表2所示, 得出试验切削效果与仿真结果一致, 达到了加工的预期目标, 加工质量良好, 如图8所示。

5 结论

1) 针对HTM50200异型石材数控加工中心, 根据其各个功能模块的机械结构及其运动关系, 研究其后置处理算法, 为后续的专用后置处理程序的编制作了理论基础;2) 通过对过象限及旋转角度输出不确定性问题进行研究, 提出采用五象限制法对旋转角度进行合理规划, 解决了旋转角度值的输出不确定性问题;3) 采用C++面向对象的编程技术, 编写HTM50200异型石材数控加工中心专用后置处理程序, 并利用其对标准的APT刀位文件 (CLSF) 进行处理, 获得符合HTM50200数控加工中心控制系统要求的数控加工程序, 通过对NC程序进行计算机虚拟仿真验证、试验切削验证及对理论模型与实际模型的对比检测分析, 结果表明此后置处理算法是有效可行的, 样件加工质量满足加工要求。

参考文献

[1]刘雄伟, 张定华, 王增强, 等.数控加工理论与编程技术[M].北京:机械工业出版社, 2000.

[2]张贺, 吴玉厚, 冯松涛, 等.基于UG/POST的异型石材数控加工中心SYH4608专用后处理器研究[J].制造业自动化, 2010, 32 (10) :20-23.

[3]葛振红, 姚振强, 赵国伟.非正交五轴联动数控机床后置处理算法[J].机械设计与研究, 2006, 22 (2) :79-81.

[4]Tung, Chieh, Tso, Pei-Lum.A generalized cutting locationexpression and postprocessors for multi-axis machinecenters with tool compensation, International Journalof Advanced Manufacturing Technology, 2010, 50 (9-12) :1113-1123.

[5]丁勇, 耿小强, 陈刚.一种特殊结构的五轴数控机床的后置处理算法与软件实现[J].CAD/CAM与制造业信息化, 2005, (1) :77-78.

[7]Barbara Johnston著, 曾葆青, 等, 译.现代C++程序设计[M].北京:清华大学出版社, 2005.

[8]Y.H.Jung, D.W.Lee, J.s.Kim, H.S.Mok.N Cpost-processor for 5-axismill ingmachine of table-rotating/tilting type[J], Journal of Materials ProcessingTechnology, 2002, (130-131) :641-646.

[9]R.S.L e e, C.H.She.Developingapostproces sor for three types of five-axis machine tools[J].TheInternational Journal of Advanced ManufacturingTechnology, 1997, 13 (9) :658-665.

后置处理程序 篇3

1代码后置技术的实现原理

传统的B/S构架项目通常抽象为三层结构:用户界面层、程序代码层和数据层。根据用户需求,程序员通常使用网页设计软件(Dreamweaver等)设计用户界面,通过编写程序代码来实现对数据层的访问和操作,同时也是通过程序代码将更新过的数据显示在用户界面上,这样一个三层的B/S构架主要核心都是依赖程序代码层。

基于服务器端的网页技术无论是ASP、PHP还是JSP,程序代码与网页代码(HTML)都是混杂在一起的,虽然这些技术都有其优势和特点,但是随着网络应用需求的不断更新和改变,问题和劣势日趋明显,而ASP.NET的优势越来越明显。 构建一个完整的B/S应用程序,随着需求复杂度增加,软件的构架工作也随着复杂化,程序代码量也必然随之增加,HTML代码与其混杂,让程序的开发产生混杂感,让人无法很好的识别功能代码和页面代码的真正构架,并且复杂度的增加也会使页面的出错率变大,而运用代码后置技术经过抽象,增加户界面模块和程序逻辑模块,使用代码后置(code—behind)可解决这些问题。

.NET技术中的ASP.NET是专门为B/S构架应用程序设计的,对B/S构架软件提供了丰富的服务器控件、优良的网页设计方法、人性化的代码编辑环境等技术支持,而代码后置更是很好的突出了ASP. NET在B/S构架软件设计中的优势。代码后置主要是将页面设计代码放在网页设计文件(Webform.aspx)中完成,而页面逻辑设计在窗口设计器(webform.vb)和源代码设计器中完成,使用.NET特有的技术优势分别解决不同的设计和功能需求,如图2所示。虽然窗口设计器比起使用html语言页面控制感差些,但经过经验积累, 也是可以很熟练的,当然通过ASP.NET的 元素体 的方法来设计页面也很方便。ASP.NET页面的程序代码设计真正体现出了代码后置的优势。

2代码后置技术的实现方式

代码后置,是将业务逻辑代码与显示逻辑分开,在B/S构架设计中,页面设计与逻辑程序设计分别将其ASPX页面设计存放在不同的文件中,以实现不同功能的设计独立性。通常来说,页面设计存放在文件格式为.aspx的文件中,逻辑程序设计则是将页面程序存放在文件格式为.vb或.cs等文件中。例如,首先在源代码内编写页面设计代码,将其 做如下定义,其他设计方法和以前一样,但不插入脚本(Java Script或VBScript):

Src属性设定事件处理的文件, Inherits属性则设定需要引入的类名。

然后,在代码设计其中首先引入相关命名空间 :

接着定义一个新类(和声明一些页面上的控件):

最后写上监听事件代码,基本和脚本内容一样。使用Code—behind技术后, 虽然需要多写一些代码,比如声明服务器控件属性等,但主程序的可读性大大增加了,特别是在复杂的页面设计中优势更为明显。

3小结

三坐标数控铣后置处理技术 篇4

关键词：三坐标数控铣,后置处理,数控编程,CAD/CAM

在数控加工中,刀具轨迹经过处理转换成特定机床控制器能够接受的特定格式的数控程序,这样的处理过程叫做后置处理,它包括刀具轨迹文件生成和数控(NC)程序文件生成两部分。随着计算机CAM/CAM技术的发展,数控铣削加工后置处理技术越来越向智能化、多元化方向发展,数控生产厂家可以依据自身资源选择合适的后置处理方式。对于普通的三坐标数控铣加工,常见的后置处理方式有以下两种:

1 编制专用的后置处理程序

利用C, C++等计算机语言,按数控机床的运动方式和控制系统的编程规范,归纳出计算空间点坐标的数学公式,通过编制专用的后置处理程序并生成可执行文件,定义数控机床的后置处理。

要获得刀具运动轨迹坐标的数学公式,需按照特定的数据离散方法即插补原理来进行计算。常用的数据插补方法有:逐点比较法、数字积分法、数据采样法、二次曲线插补法等。对于直线、圆、圆弧等较简单的曲线,利用插补方法很容易获得刀具轨迹的坐标值点,而对于抛物线、椭圆、双曲线等二次曲线,计算方法较为复杂。下面利用二次曲线插补法来分析二次曲线的数据离散过程。

任意二次曲线的方程可以写成:P/2+Qx+y2/2+C=0,当P,Q,C为不同值时,可得各种二次曲线(图1)。曲线上任一点A(x,y)到坐标原点O之间的距离为R,不在曲线上的任一点B(x+xi,y+yi)到坐标原点O的距离用R″表示,曲线上与点B相对应的点B′(x+xi,y)到原点O的距离以R′表示。由图1知:

R″2=(x+xi)2+(y+yi)2,

R′2=(1-P)(x+xi)2-2Q(x+xi)-2C;

B点对B′的偏差判别式Fn=R″2-R′2;

当Fn>0,表示点B在曲线外,向-x方向进给1步;

当Fn=0,表示点B在曲线上,向-x方向进给1步;

当Fn<0,表示点B在曲线内,向+y方向进给1步;

确定进给方向后,计算新的F值,以此类推,完成曲线插补过程。获得判别公式及判别进给方向后,可使用C, C++等编程语言编写程序,可生成所有离散后的点的坐标值。

这种后置处理方法能够满足机床对程序格式的各种特殊要求,针对性强,能够完全保证数控操作设计与NC程序的符合性,适用于三坐标同系列不同尺寸零件的加工,如在罗茨鼓风机叶轮端面铣削中,可以通过改变输入参数实现系列化的加工;缺点是需编写后置处理的计算机程序,第一次开发工作量大,需软件开发人员和数控编程人员共同完成。

2 利用软件的后置处理功能

利用CAD/CAM软件提供的机床标准控制系统,定义某一类型或某台数控机床的后置处理,如CATIA的PPBUILD模块,UG的UGPOST模块,CAXA制造工程师的后置设置模块等;由零件造型生成刀具轨迹,利用软件后置处理功能生成加工程序。

图2为CAXA制造工程师实现数控加工流程图。

a) 零件造型:使用软件对零件需数控加工部分进行造型,类型有:线架造型、曲面造型、实体造型。图3为利用CAXA制造工程师完成吊钩曲面造型。

b) 后置设置:在软件的后置设置中配置好机床系统及输出程序某些指令格式等,这是正确输出程序的关键,因为不同系统的数控机床所需的程序格式是不同的。图4为CAXA制造工程师的后置设置模块。

c) 生成刀具走刀轨迹及G代码(即加工程序):根据加工部位加工需求设置加工参数,选择合适的加工方法生成刀具粗加工、半精加工和精加工刀具轨迹,仿真无误后可生成加工程序。图5为吊钩精加工刀具轨迹,图6为根据刀具轨迹生成的G代码。

d) 利用DNC装置将程序传输至机床,完成加工。

由此可见,利用CAD/CAM软件可以轻易实现零件的后置处理,但不同类型的机床、不同类型的系统、不同类型的零件的加工需求对CAD/CAM软件要求是不同的,生产厂家可以根据需求选择合适的CAD/CAM软件,使之满足从零件造型到程序生成的要求。

计算机及软件业的发展推动着数控加工的不断改进。在以上两种后置处理方法中,编程人员无论选择哪一种,都要注意保证加工程序的正确性,尽量使操作高速化、简单化、易修改,保证数控加工正确完成。

参考文献

[1]胡松林.CAXA制造工程师V2/XP实例教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2001.

后置处理程序 篇5

1 CAXA制造工程师的后置处理

CAXA制造工程师的后置处理其实是相当复杂的, 我们必须在掌握该数控机床用户手册、机床原点和各坐标轴的行程、各轴进给速度、主轴转速范围、数控系统编程操作手册等情况的基础上, 才能编写后处理器文件。同时制造工程师中后置处理的设置又是非常灵活的, 它可以通过对后置设置参数表的修改而生成适应多种数控机床的加工代码, 直接输入数控机床或加工中心进行加工。根据需要增加的机床后置文件能够存储为用户自己定义的后置格式, 编程人员通过修改程序的起始符号、结束符号、程序说明、程序头、程序尾、换刀段等输出代码格式, 就可以定义适合自己机床的后置格式。

2 CAXA制造工程师机床格式配置

机床格式配置也就是对G代码各程序段格式进行设置。即对程序起始符号、程序结束符号、程序说明、程序头、换刀、程序尾等代码格式进行相应设置。

CAXA制造工程师系统提供的宏指令串及其含义

3 程序说明

程序说明部分是对程序的名称, 与此程序对应的零件名称编号, 编制日期和时间等有关信息的记录。程序说明部分是为了管理的需要而设置的。有了这个功能项目, 用户可以很方便地进行管理。比如要加工某个零件, 只需要从管理程序中找到对应的程序编号即可, 而不需要从复杂的程序中去一个一个地寻找。如程序头设置为 (N126-60231, $POST_NAME, $POST_DATE, $POST_TIME) 时, 在生成的后置程序中的程序说明部分输出如下说明: (N126-60231, O1261, 2008, 10, 12, 15:30:30) 。

4 程序头

程序头是针对特定的数控机床而言的, 其数控程序开头部分都是相对固定的, 包括一些机床信息, 如机床回零, 工件零点设置, 主轴启动, 以及冷却液开启等。例如:若快速移动指令内容为G00, 那么, $G0的输出结果为G00, 同样$COOL_ON的输出结果为M07, $PRO_STOP为M30。

5 换刀

此项功能只针对加工中心而设, 具有换刀功能的加工中心, 一定要注意刀具长度补偿数据的调入, 否则, 自动生成的程序将会出现错误。

6 后置处理

后置处理设置包含输出文件最大长度、行号设置、坐标输出格式设置、圆弧控制设置、整圆输出角度限制、圆弧输出为直线、后置文件扩展名和后置程序号等几个方面的设置。

7 CAXA制造工程师应用于法纳克数控铣床后置处理程序参数设置格式

说明: ($POST_NAME, $POST_DATE, $POST_TIME)

程序头:$@G91G28Z0 $@G90 $WCOORD $SPN_CW $SPN_F $SPN_SPEED $G0 $LCMP_LEN $ H $TOOL_NO $COORD_Z@$COOL_ON

程序尾:

G28G91Y0@$SPN_OFF@$PRO_STOP

8 CAXA制造工程师应用于发那克数控加工中心后置处理程序参数设置格式

程序说明: ($POST_NAME, $POST_DATE, $POST_TIME)

程序头:$@G91G28Z0@M6T $TOOL_NO $@G90 $WCOORD $SPN_CW $SPN_F $SPN_SPEED $G0 $LCMP_LEN $ H $TOOL_NO $COORD_Z@$COOL_ON

换刀:$SPN_OFF $@G91G28Z0@M6T $TOOL_NO $SPN_CW $SPN_F $SPN_SPEED $@G90 $WCOORD $G0 $LCMP_LEN $ H $TOOL_NO $COORD_Z@$COOL_ON

程序尾:

G28G91Y0@$SPN_OFF@$PRO_STOP

9 结语

数控机床自动编程软件CAXA制造工程师为了适用不同数控铣削系统的需要, 其后置设置格式会有所不同, 但按照机床系统的要求, 每一种机床的程序说明、程序头、换刀、程序尾又是相对固定不变, 所以可以参照论文第9、1 两项格式对相应项目进行设置, 设置完成后利用软件生成的程序就可以满足机床的要求。

摘要：文章结合西安铁路职业技术学院数控实训中心数控机床计算机编程的经验, 总结了“CAXA制造工程师后置设置格式”适应于法那克数控系统的通用设置模式, 提高了数控编程的效率。

关键词：CAXA制造工程师,软件后置设置,数控编程

参考文献

[1]CAXA制造工程师[M].2008用户手册.2007.

[2]北航CAXA培训中心.CAXA制造工程师[M].XP数控加工编程标准教程, 2003, 3.

后置处理程序 篇6

近几年国产五轴数控机床的市场占有率逐渐增大, 与其配套的相关技术亦随之发展, 后置处理定制作为五轴编程的关键技术成为了研究的重点。对于五轴数控机床而言, 不同的控制系统在自动编制NC程序时需要不同的后置处理[1,2,3]。因此采用CAM软件自动编制NC程序首先需要定制相应控制系统的专用后置处理。针对天津大学研制的TSNC-A1M控制系统五轴数控机床的特点, 基于Delcam软件的PMPost模块定制了该类五轴机床的后置处理器, 并以整体叶轮为例进行了自动编程, 通过Vericut软件对NC代码进行了加工仿真, 且在五轴机床上进行了实际切削, 验证了该后置处理的正确性。本文的研究对于如何编制、验证、仿真五轴机床程序和解决后置处理定制问题具有一定的实际意义。

1 TSNC-A1M控制系统五轴数控机床后置处理定制

1.1 后置处理流程图建立

后置处理是将CAM软件生成的刀具位置数据转换成数控机床可执行的NC程序的过程[1,2,3]。不同的CAM软件, 后置处理定制的方式不尽相同。定制后置处理器首先需要建立后置处理流程, 图1 所示为基于PM-Post和Power Mill定制后置处理器的流程图。图中CLDATA文件为刀具位置数据文件。采用PMPost进行后置处理一般有两种方式: 一种需要向PM - Post内输入一个* . cut刀具位置数据文件;另一种则将PM-Post定制的后置处理文件保存为*.pmopt格式, 供Power Mill生产NC程序时直接调用。图1所示流程图适用于两种后置处理方式。

1.2 机床运动参数测量与运动特性设置

数控机床及控制系统不同, 所用的程序格式与机床运动参数亦不相同[1,2,3,4]。进行后置处理器定制前, 应确定控制系统的指令格式和机床参数。TSNC- A1M控制系统采用了通用性G代码和M代码, 不需要单独对程序代码及格式进行定制。然而对于国产机床而言机床运动参数测量及运动特性设置则非常重要。五轴数控机床包含X、Y、Z三个线性轴和A、B、C中任意2 个回转轴, 与机床运动特性相关的轴参数中, 2 个回转轴的偏置距离需要通过实际测量的方式得到。图2 所示为双转台回转轴偏置关系, 式 (1) 、式 (2) 是偏置距离求解公式。

式中:dz、dy为偏置距离;Δz为A轴0°时回转台上表面到A轴-90°回转台基准孔下母线间的距离;Δy为A轴0°时回转台基准孔上母线到A轴-90°回转台表面间的距离;R为C轴回转台基准孔半径。

图2 (b) 所示为AC结构双转台机床运动特性简图, AC轴基准轴线间存在偏置距离, 在加工中偏置距离会影响五轴机床的联动精度及定向加工的回转轴定向精度。通过图2 (a) 可得到图2 (b) 所示回转轴偏置关系简图。简图描述了偏置距离测量过程中的两个特殊位置, 在两个位置上可分别测得 Δy与 Δz, 然后通过式 (1) 、式 (2) 进行计算, 得到后置处理所需的回转轴偏置距离dy与dz。通过实际测量及查询可得到如表1 所示机床参数。

1.3 多轴参数设置

完成机床参数的测量后, 将相应的机床参数写入到后置处理中。由于TSNC-A1M系统采用了通用性代码, 因此, 首先在PM-Post中打开软件提供的Fanuc.pmopt模板后置选项文件作为框架文件, 在该框架文件基础上进行机床运动参数设置即可完成该后置处理定制。将后置处理中的“机床运动特性”设为“双转台结构”。分别定义X、Y、Z三个线性轴参数, 和A、C两个回转轴的参数。对于不具备RTCP (刀尖点控制) 功能的数控系统, 必须将测量得到的dz、dy两个回转轴偏置距离依照实际测量值进行设置。

多轴参数设置主要进行多轴移动线性化设置及刀尖点控制两个参数的设定。五轴数控系统如果不具备刀尖点控制功能, 则需要将多轴参数设置中的刀RTCP[4] (尖点自动控制) 参数关闭, 且将坐标移动线性化参数打开。

机床特性与多轴参数设置完后, 将选项文件另存为“TSNC-A1M.pmopt”专用后置处理文件, 后置处理文件被保存到Delcam安装目录下的PMPost4501/ file /Generic中, 该后置处理文件可以与Power mill软件进行集成, 作为其后置处理选项文件。其亦可以作为PM-Post的后置处理器, 将输入到PM -Post中的刀具位置数据文件进行后置处理, 并生成控制系统可以识别的NC程序。

2 后置处理器的正确性验证

2.1 整体叶轮五轴编程

为验证后置处理器的正确性, 以整体叶轮为对象进行五轴编程。采用Power mill的叶轮加工策略[5]进行整体叶轮自动编程, 生成如图3 所示加工轨迹。整体叶轮加工主要进行开粗、叶片加工、轮毂加工三部分内容。实际加工中需要对叶片和轮毂进行反复精加工才能达到理想精度。后置处理时将Power Mill后置选项文件选定为TSNC-A1M.pmopt, 并生成NC程序。

2.2 整体叶轮的切削仿真与实际加工

采用Vericut软件进行切削仿真, 验证NC程序的正确性, 从而确定后置处理器是否正确。Vericut是美国CGTech公司开发的程序验证、机床模拟、程序优化软件。能够真实反映加工过程中遇到的各种问题, 包括加工编程的刀具运动轨迹、工件过切情况和刀具、夹具运动干涉等错误[6,7]。将生成的NC程序输入到如图4 (a) 所示, 按照五轴机床参数建立的仿真项目中进行切削仿真, 得到图4 (b) 所示叶轮仿真切削实体。然后将验证正确的NC程序传输到五轴数控机床中进行实际加工, 可得到图4 (c) 所示叶轮零件。

3 结论

1) 建立了双转台结构五轴机床回转轴偏置关系图, 并建立了偏置距离求解公式, 机床参数的测量方法和相应参数的设置方式可推广到此类五轴机床的后置处理器定制中。

2) 解决了双转台结构五轴机床运动特性与多轴参数的设置问题, 实现了Delcam软件编程、后置处理的有效集成, 对于Delcam软件在国产五轴控制系统中的应用具有参考价值。

3) 通过整体叶轮实际加工, 验证了TSNC-A1M五轴控制系统在定向加工与五轴联动加工情况下的有效性及可靠性。

参考文献

[1]黄云林, 袁军堂, 汪振华.基于Power Mill的整体叶轮五轴联动高速加工后置处理的研究[J].机床与液压, 2012, 40 (17) :12-14.

[2]吴新腾.基于UG NX_Postbuilder HASS四轴加工中心专用后置处理器的研发[J].煤矿机械, 2013, 34 (4) :166-167.

[3]仇振安, 刘东晓, 张成立, 等.Heidenhain i TNC530控制系统机床五轴加工的后置处理及仿真验证[J].电光与控制, 2012, 19 (9) :90-93.

[4]刘东晓, 司晓梅.Heidenhain Millplus控制系统五轴机床后置处理与加工仿真技术初探[J].航空精密制造技术, 2012, 48 (6) :50-53.

[5]邢济收, 王宏志, 杨庆东.整体叶轮五轴数控加工的研究[J].机械设计与制造, 2014 (8) :155-157.

[6]吴陈燕.正交型五轴虚拟机床NC刀具路径仿真加工研究[J].煤矿机械, 2013, 34 (1) :151-153.

后置处理程序 篇7

将刀具轨迹转化生成机床可用的数控程序, 通常可以分成通用和专用后置处理器两种方法。由于数控机床的型号及数控系统的不同, 通用后置处理器生成的数控程序往往不能满足用户的需求。采用专用后置处理器, 由于针对具体的数控机床和数控系统, 生成的数控程序无需修改, 可以直接用于数控机床进行零件的加工[1]。

为提高加工效率与产品质量, 充分发挥数控设备的优势, 笔者通过NURBS插补技术, 利用UG POST后置处理器, 生成了VHP800-5AXIS五轴数控加工中心加工吹塑模具的专用数控程序, 并且通过VERICUT软件对数控程序进行加工仿真[2]。

1 吹塑模型工艺分析

在加工零件之前对加工工艺编写数控程序是必要工作, 分析工艺时必须充分了解零件加工后的使用要求和工艺特点, 才能合理编写出优质的数控程序, 提高加工效率和工件的表面加工质量[3]。本文所述吹塑模塑加工形面复杂, 所以分为粗加工与精加工两个过程。粗加工是为了尽快去除多余的材料, 得到叶轮的大致轮廓, 为精加工做准备;精加工是为了获得设计的加工精度和表面质量。吹塑模型的加工工序见表1。

2 NX8.0后处理器生成专用的曲面插补数控程序

NX后处理模板MILL-5-AXIS默认生成的五轴数控程序都是XYZAB, 但考虑到普通处理器模板没有针对特定的机床, 且B轴的回转半径会因为机床的型号不同而改变, 影响数控程序的可用性与通用性, 从而严重影响了数控设备的使用效率。专用后置处理器针对具体数控机床并且加入了用户的具体要求, 所以生成的数控程序可以直接用于机床进行加工[4]。本文特别通过NX加工工具下的“后处理构造器”生成VHP800-5AX五轴联动加工中心专用的数控程序。具有操作过程为:第一, 启动NX后置处理器, 创建后处理程序。第二, 创建后处理文件VHP800-5AXIS, 后处理输出单位选择毫米, 机床设置为5轴带双转盘, 控制器选择一般。第三, 在“机床”选项旋转轴分别设置为A轴和B轴, 之后根据VHP800-5AX五轴联动加工中心设定具体参数 (见表2) 。在“程序和刀轨”选项中设置“程序起始序列”下的“开始”, 删除G17和G71。第四, 通过后处理VHP800-5AXIS生成数控程序。

下面是某零件经过后置处理器输出的数控加工程序的一段:

3 曲线插补程序在VERICUT平台中的验证

3.1 构建吹塑模型的虚拟加工仿真平台

1) 定义机床运动结构和添加几何模型。为了方便在VERICUT软件中找到刀具到毛坯的偏置距离, 在另存为之前以毛坯底部圆心为原点, XYZ方向和机床坐标方向一致, 建立新的坐标, 把用PROE建立的机床模型和零件模型分别按机体、X轴、Y轴、Z轴、A轴、C轴、夹具、毛坯、主轴以上建立的坐标为参考坐标, 另存为STL格式[5]。

新建项目树文件, 在机床机构树下定义机床部件结构树, 分成两个传动链依次添加建立的机床模块:Base→Z→Spindle→Tool;Base→X→Y→A→C→Fixture→Stock, 最后建立完整的虚拟仿真机床模型。

2) 机床参数设置。机床建模后还要对机床的参数进行设置, 包括机床干涉检查设置, 在VERI-CUT机床设定中和碰撞检测窗口中, 把有可能发生碰撞的部件填成一组;初始化位置设置, 分别设定数控系统、刀具偏置;机床行程设置, 在机床行程极限中分别填入机床的行程参数, 设置XYZAC五个轴的最大行程[6]。

3.2 刀具库建立

按照刀具参数, 依次添加Ф12 mm, Ф6 mm, Ф8 mm, Ф6R3 mm, Ф4R2 mm, Ф2R1 mm, Ф12mm, Ф10 mm, Ф8 mm, Ф4R2 mm, Ф2R1 mm整体合金刀。

3.3 调入数控程序

在VERICUT要使用的数控程序中依次添加NX生成的数控文件, 然后在数控程序中的拟合方式里选NURBS。

3.4 吹塑模型在VERICUT平台中的虚拟加工仿真

在VERICUT主窗口中, 点击Reset按钮使各运动部件和数控程序复位[7], 然后点击Play to End按钮, 开始吹塑模具, 数控加工过程仿真见图1。仿真结果验证了NX后置处理器生成程序的可用性, 在加工过程中没有出现过切与干涉。

4 结束语

文章利用NX加工模块生成吹塑模型的加工刀具轨迹, 经后置处理器生成专用的五轴 (XYZAC) NURBS曲面插补数控程序, 然后基于VERICUT构建了VHP800-5AX五轴联动加工中心仿真环境, 通过模拟数控机床的实际加工过程, 减少实际的切削验证, 解决了刀具、工件与机床部件和夹具的碰撞问题, 验证了后处理器生成的数控程序的正确性, 提高了数控程序的适用性与通用性。NURBS曲面插补技术在模具加工中的应用会越来越广泛。

参考文献

[1]孔德英, 崇凯, 王霄.基于UG/CAM和VERICUT的数控加工仿真与优化[J].机床与液压, 2011 (12) :147-149.

[2]姜海林, 刘海涛, 程学进.基于UG的专用后处理器的配置[J].机床与液压, 2011 (9) :34-36.

[3]阮晓光, 王寅晨, 张党飞.基于UG与VERICUT的数控加工仿真[J].煤矿机械, 2012 (3) :126-127.

[4]吴昊, 王凌云, 曹永洁.基于NX6和VERICUT的吹塑模型五轴车铣复合加工技术研究[J].复合机床及相关技术, 2012 (4) :35-38.

[5]陈文涛, 夏芳臣, 涂海宁.基于UG&VERICUT整体式吹塑模型五轴数控加工与仿真[J].组合机床与自动化加工技术, 2012 (2) :102-104.

[6]曾强, 张志森, 肖辉进.基于VERICUT五轴联动数控加工仿真研究[J].科学技术与工程, 2012 (2) :914-916.