基于Pro/NC的華中數(shù)控系統(tǒng)后置處理程序設(shè)計(jì)

鄧子林

（永州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南永州 425000）

一個完整的CAM系統(tǒng)包括了主處理程序和后置處理程序兩部分。主處理程序一般生成NC加工刀具運(yùn)動軌跡文件；而后置處理程序則可根據(jù)數(shù)控機(jī)床所配置的數(shù)控系統(tǒng)的要求，將主處理程序輸出的刀具軌跡文件轉(zhuǎn)換成數(shù)控機(jī)床能識別的數(shù)控加工程序代碼。由于數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)在沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同的數(shù)控系統(tǒng)對其NC加工程序代碼的規(guī)定各不相同，因此針對不同的數(shù)控系統(tǒng)，CAM系統(tǒng)需要提供不同的后置處理程序。Pro/ENGINEER軟件作為最常用的 CAD/CAE/CAM系統(tǒng)之一，為用戶配置了大部分國際知名數(shù)控系統(tǒng)的后置處理程序，但對于國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)卻基本上沒有提供。針對這種狀況可以采取兩種方法：一是選擇與國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)較相似的后置處理程序來輸出數(shù)控機(jī)床加工代碼，然后對其進(jìn)行修改至完全符合要求；二是用戶自行設(shè)計(jì)符合國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)要求的后置處理程序，這樣可以生成不需修改就可直接使用的數(shù)控機(jī)床加工代碼。為了充分發(fā)揮國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的功能以及提高數(shù)控加工的效率，通常采用第二種方法。在此以采用華中HNC-21M世紀(jì)星銑削數(shù)控系統(tǒng)的XK5032數(shù)控銑床為例說明基于Pro/ENGINEER4.0軟件NC環(huán)境下的后置處理程序設(shè)計(jì)方法與步驟。

1 必要的準(zhǔn)備工作

要創(chuàng)建符合華中數(shù)控系統(tǒng)要求的后置處理程序，首先要能夠詳細(xì)地了解機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的各項(xiàng)要求，以便更好地通過后置處理程序控制機(jī)床的加工過程。一般來說，在創(chuàng)建后置處理程序之前應(yīng)掌握機(jī)床用戶手冊、機(jī)床控制和編程手冊中的相關(guān)資料如：各坐標(biāo)軸的行程、各軸進(jìn)給速度、機(jī)床定位精度、主軸轉(zhuǎn)速范圍、機(jī)床準(zhǔn)備功能代碼和輔助代碼、地址寄存器及其格式、圓弧插補(bǔ)的格式要求等。XK5032數(shù)控銑床及華中HNC-21M世紀(jì)星銑削數(shù)控系統(tǒng)的相關(guān)資料如表1及表2所示。

表1 XK5032數(shù)控銑床主要規(guī)格參數(shù)

另外，華中HNC-21M世紀(jì)星銑削數(shù)控系統(tǒng)對圓弧編程的要求是：當(dāng)圓弧圓心角小于180°時，圓弧半徑R為正值，否則R為負(fù)值；整圓編程時不可以使用R，只能用I、J、K。

表2 華中HNC－21M世紀(jì)星銑削數(shù)控系統(tǒng)指令字符一覽表

2 了解Pro/NC后置處理程序的相關(guān)概念

（1）選配文件

選配文件是由“NC后處理器”所創(chuàng)建的文件。后置處理程序在運(yùn)行期間讀入此文件，并把文件中的字符理解為特定的加工控制信息。這些信息包括機(jī)床配置、機(jī)床控制的相關(guān)要求及數(shù)控系統(tǒng)的格式、代碼及編程要求等。文件內(nèi)容為ASCII格式的文本文件。

（2）選配文件的命名規(guī)則

Pro/ENGINEER4.0的數(shù)控加工機(jī)床類型包括了Lathe（車削加工）、Mill（銑削加工）、Wire EDM（線切割加工）、Laser（激光加工）及Punch（沖裁加工）。其中車削加工與銑削加工的選配文件分別為uncl01.pnn與uncx01.pnn，此處pnn中的nn為選配文件在創(chuàng)建時的數(shù)字標(biāo)識，輸入范圍是01～99。

3 配置后置處理程序設(shè)計(jì)環(huán)境

Pro/NC有兩套不同的后置處理程序。2000i版本以前采用ICAM公司的NCPOST，2000i版本后改用Intercim公司的G_Post。比較而言，G_Post比NCPOST簡單易用，客戶自己修改起來更方便。Pro/NC所使用的后置處理程序可以在配置文件Config.pro里通過參數(shù)ncpost_type進(jìn)行設(shè)置。具體步驟如下：

（1）打開Pro/ENGINEER4.0軟件，選擇“工具/選項(xiàng)”命令，系統(tǒng)彈出“選項(xiàng)”對話框。

（2）在“選項(xiàng)”一欄中輸入?yún)?shù) ncpost_type，在“值”一欄中選擇“gpost”。

（3）單擊“添加/更改”及“應(yīng)用”按鈕，完成后置處理程序設(shè)計(jì)環(huán)境的配置。

4 創(chuàng)建選配文件

（1）打開Pro/ENGINEER4.0軟件的“制造”模塊，選擇“應(yīng)用程序/NC后處理器”命令，系統(tǒng)自動進(jìn)入選配文件生成器界面。

（2）選擇“文件/新建”命令，系統(tǒng)啟動定義機(jī)床類型對話框，在此選擇“Mill”，點(diǎn)擊“Next”按鈕，給定選配文件的標(biāo)識號，本例將標(biāo)識號定為01。注意不要與已有選配文件標(biāo)識號相同，以免將已存在文件覆蓋。完成后單擊“Next”按鈕進(jìn)入下一步驟。

（3）選擇以何種方式初始化選配文件，在此有三個選項(xiàng)：!使用缺省的后處理選項(xiàng)；"使用系統(tǒng)提供的缺省選配文件模板；#使用已存在的選配文件為模板。在此我們采用第二個選項(xiàng)，并且選擇第4個FANUC 0M CONTROL作為模板。

（4）指定選配文件的名稱為：HNC-21M，并單擊“Finish”按鈕，完成選配文件的創(chuàng)建。接下來要對選配文件的每一項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，從而使其完全符合華中HNC-21M世紀(jì)星銑削數(shù)控系統(tǒng)的要求。

5 設(shè)置選配文件各項(xiàng)目的參數(shù)

在選配文件生成器的初始界面，左邊是系統(tǒng)的主菜單，每一項(xiàng)都是要設(shè)置的主項(xiàng)，右邊則為具體的設(shè)置內(nèi)容。由于其內(nèi)容較多，下面說明一些主要的項(xiàng)目：

（1）Machine Type（機(jī)床類型）

XK5032是沒有回轉(zhuǎn)軸的三坐標(biāo)數(shù)控銑床，因此可選擇“Mills without Rotary Axes”。

（2）Specs（運(yùn)動代碼屬性）

運(yùn)動代碼屬性是機(jī)床的基本參數(shù)，可參考表1及表2進(jìn)行設(shè)置。其中Max.Departure選項(xiàng)用于設(shè)定一行代碼中最大的運(yùn)動距離為99999.999。而Linear Resolution與Rotary Resolution選項(xiàng)用于設(shè)定機(jī)床的線性及回轉(zhuǎn)運(yùn)動精度為0.01。其它選項(xiàng)可使用缺省值。

（3）Axes（軸）

此項(xiàng)目用于設(shè)定是否檢查各軸極限位置，如果希望后置處理器在遇到各運(yùn)動軸的運(yùn)動超出了規(guī)定的極限值時給出報警信息，則可以選擇第二項(xiàng)：Perform limit checking，并將機(jī)床參考點(diǎn)坐標(biāo)值及X、Y、Z軸運(yùn)動極限值輸入。

（4）MCD File Format（MCD文件格式）

在此項(xiàng)目中可指定數(shù)控加工代碼地址寄存器的順序及格式。改變地址寄存器位置的方法是：單擊要更改對象的DESCRIPTION（描述欄），然后用鼠標(biāo)將它拖放到新的位置即可。如果要對其內(nèi)容進(jìn)行編輯，則可單擊其ADDR（地址欄），在彈出的對話框中對其進(jìn)行設(shè)置。此外，由于XK5032數(shù)控銑床不帶刀庫，不具備自動換刀功能，因此可將T功能地址刪除。

（5）General Address Output（一般地址輸出）

此項(xiàng)目用于指定地址輸出的格式，一共有3個選項(xiàng)。以輸出X12功能字為例，選擇第一項(xiàng)“Default”時輸出X12.；選擇第二項(xiàng)“Output decimal only if need”時輸出X12；選擇第三項(xiàng)“Output at least one zero”時則輸出X12.0。華中HNC-21M系統(tǒng)可選擇第二項(xiàng)。

（6）Sequence Numbers（程序段標(biāo)號）

在此項(xiàng)目中可以指定Maximum Sequence Nbr（最大程序段編號）、Start Sequence Nbr（程序開始段編號）、Sequence Nbr Increment（程序段編號增量）及每隔幾行輸出程序段編號的n值。

（7）Start/End of Program（程序開始/結(jié)束）

此項(xiàng)目用于指定數(shù)控加工程序代碼的開始與結(jié)束部分，有多個屬性頁需要定義，屬性頁的多少與第一項(xiàng)General（一般）選擇的參數(shù)有關(guān)。

①在General（一般）屬性頁中勾選“DNC format（DNC格式）”、“Program number（程序編號）”、“Output user defined startup blocks（用戶自定義程序開始代碼）”及“Output user defined end of program blocks（用戶自定義程序結(jié)束代碼）”，并將其它選項(xiàng)取消勾選。此時增加了“End Prog”與“Prog#”兩個屬性頁。

②在“Default Prep Codes（缺省準(zhǔn)備功能代碼）”屬性頁中指定系統(tǒng)默認(rèn)的公/英制方式、絕對/相對坐標(biāo)方式、進(jìn)給速度方式與圓弧插補(bǔ)的平面四種準(zhǔn)備功能代碼。同時還可指定后置處理程序默認(rèn)使用的單位。

③在“Start Prog（程序開始）”屬性頁中先指定用戶自定義的程序開始代碼的行數(shù)，然后輸入指定代碼程序代碼。本例給定程序開始代碼的行數(shù)為1，并輸入代碼：G54 G90 G94，則在每次生成數(shù)控加工程序時，其開始部分均為這一段程序。

④在“End Prog（程序結(jié)束）”屬性頁中指定程序結(jié)束代碼的行數(shù)為2，并輸入以下兩行代碼：

G28 G49 G40 M09

M30

與上一步驟類似，每次生成數(shù)控加工程序時，其結(jié)束部分均為這兩段程序。

⑤在“Prog#（程序編號）”屬性頁中的 Prefix（前綴）欄中輸入符號“%”，其余使用默認(rèn)選項(xiàng)。

（8）Motion（運(yùn)動）

該項(xiàng)目中共有6個子項(xiàng)，最主要的是通過“Circular（圓）”子項(xiàng)中的“General（一般）”屬性修改圓弧插補(bǔ)的格式要求，其它可以選擇系統(tǒng)默認(rèn)的選項(xiàng)。根據(jù)華中HNC-21M世紀(jì)星銑削數(shù)控系統(tǒng)圓弧編程的要求，在“Circle Center Output（圓弧中心輸出）”選項(xiàng)中選擇“Output+R if angle＜180；-R when＞180；IJK when=360”，同時勾選“XYZ codes modal（XYZ代碼為模態(tài)）”。

（9）Machine Codes（機(jī)床加工代碼）

在機(jī)床加工代碼項(xiàng)目中共包括了9個子項(xiàng)，描述了數(shù)控系統(tǒng)主要的機(jī)床準(zhǔn)備功能代碼和輔助代碼。在此可根據(jù)華中HNC-21M世紀(jì)星銑削數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)定對其一一進(jìn)行修改。主要修改內(nèi)容包括：公/英制準(zhǔn)備代碼G21/G20、每轉(zhuǎn)進(jìn)給準(zhǔn)備代碼G95、取消自動換刀代碼M06等，其余基本上可以采用系統(tǒng)默認(rèn)的參數(shù)。

通過上述操作，基本上完成了華中HNC-21M世紀(jì)星銑削數(shù)控系統(tǒng)選配文件的各參數(shù)的設(shè)置，此時可單擊“File/Save”命令將選配文件保存待用。

6 后置處理程序的應(yīng)用與修改

（1）在Pro/NC模塊中完成了刀具運(yùn)動軌跡文件的創(chuàng)建后，即可進(jìn)行后置處理的操作，選擇“UCX01.P01”后置處理程序，輸入程序編號，即可自動生成數(shù)控加工程序。

（2）檢查自動生成的數(shù)控加工程序，與華中HNC-21M世紀(jì)星銑削數(shù)控系統(tǒng)的要求進(jìn)行比較，如果有不符合之處，再進(jìn)入Pro/ENGINEER4.0的NC后置處理器對其選配文件進(jìn)行相應(yīng)的修改。

7 結(jié)語

后置處理程序是CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一，通過后置處理程序的設(shè)計(jì)，我們可以充分利用各種不同數(shù)控系統(tǒng)完成CAM加工，在生產(chǎn)中有著極大的應(yīng)用價值。

［1］趙德永，劉學(xué)江，王會剛.Pro/ENGINNEER數(shù)控加工［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2002：147-185.

［2］孫江宏，劉秀梅.Pro/ENGINNEER2001數(shù)控加工教程［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2003：314-335.

［3］任東.數(shù)控機(jī)床與編程［M］.長沙：中南大學(xué)出版社，2008：205-211.