基于C語言數(shù)控機(jī)床智能后置處理程序的制作

陳德存

(溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系，浙江溫州 325035)

UG后處理操作是UGCAM數(shù)控加工工作中一個重要環(huán)節(jié)，主要任務(wù)是把在UG加工環(huán)境下生成的加工刀位文件轉(zhuǎn)換成機(jī)床可接受的數(shù)控代碼文件。UG本身提供了強(qiáng)大的Post Builder后處理構(gòu)建器，但是從實踐使用來看，普遍存在后處理過程緩慢，后處理不能夠智能，調(diào)整不靈活等弊端。這主要是因為，對應(yīng)不同的加工方式，所要求的刀位文件格式不一樣，這就要求編程者，針對每一個操作根據(jù)不同的加工方式，選擇不同的后處理模板，操作非常繁瑣，容易出錯。很多使用UG軟件做數(shù)控編程的企業(yè)，或多或少的都存在這樣的問題。另外，在構(gòu)建后處理工具時，后處理構(gòu)建者大多只考慮后處理的刀位文件格式能否被機(jī)床認(rèn)可，而很少有人考慮融入業(yè)務(wù)邏輯的智能處理和智能檢查功能，后處理工序的智能化還沒有受到普遍的重視。

1 后處理程序制作

在UG加工環(huán)境下編制好的加工程序，可以整組輸出為CLS文件。充分分析CLS文件，我們可以利用這個文件的特點來開發(fā)附帶業(yè)務(wù)規(guī)則的后處理工具。為了更好地進(jìn)行介紹，首先準(zhǔn)備好一個CLS文件，并分析其特點:選中一組編制好的加工操作，這組加工程序包含兩個加工操作，P50－A和P30－B。它們的刀軌分別如圖1和圖2。

CLS文件已經(jīng)準(zhǔn)備妥當(dāng)，現(xiàn)在開始詳細(xì)介紹。

1.1 CLS文件的簡單分析

下面是UG后置出來的一段CLS文件:

第1行RAPID代表快速進(jìn)給，它將影響下一行的走刀方式。第2行GOTO語句，后面跟的是點的坐標(biāo)，前三位為X，Y，Z坐標(biāo)，后三位為刀軸的方向矢量，由于上一行有RAPID指令，所以這一句處理成NC代碼就應(yīng)該為G00 X－13.0000 Y5.7446 Z3.0000，如果是五軸設(shè)備，則應(yīng)該處理成G00 X－13.0000 Y5.7446 Z3.0000 A0.000 B0.000或G00 X－13.0000 Y5.7446 Z3.0000 A0.000 C0.000等。第3行是著色語句，只對UG自身起作用，不用也不能轉(zhuǎn)化為NC。第4行為FEDRAT/MMPM，250.000，這一行是給定進(jìn)給速度。第6行CIRCLE開頭，表明即將走一段圓弧，前三位－17.0000，0.0000，0.0000 是圓心坐標(biāo)，接下來三位0.0000000，0.0000000，－1.0000000 表明圓弧的矢量方向，可以決定圓弧所在的平面和圓弧走刀的方向，后面的幾位數(shù)字是刀具信息和精度等相關(guān)信息，我們在這里可以忽略。

1.2 自動判斷輸出格式

利用操作名稱可以幫助定義后處理的過程。以圖1、圖2兩個操作的操作名稱分別以“A”和“B”作為后綴。我們可以在CLS文件中提出每一個操作名稱的后綴，然后根據(jù)后綴的不同，安排不同的后處理格式。比如，我們約定“A”代表著直頭仿形銑操作，后處理格式要求如下:X300.000 Y180.000 Z250.000;而“B”代表平面輪廓操作，后處理格式要求如下:X300.000 Y180.000。下面我們就可以根據(jù)操作名稱后綴的不同，來讓后處理自動判斷輸出為對應(yīng)的格式。

首先打開CLS文件，然后通過循環(huán)讀取CLS文件的每一行。通過關(guān)鍵字篩選獲得操作名的字符串，并根據(jù)操作名后綴來決定后處理格式。

基本代碼如下:

代碼調(diào)試環(huán)境:在WinXP操作系統(tǒng)上，使用VC++調(diào)試工具完成，也可用C語言環(huán)境完成。調(diào)試運行這個程序前，請首先保證在目錄C:Lizi下面已經(jīng)存放了UG剛剛導(dǎo)出的Lizi.CLS文件。并在C:目錄下創(chuàng)建名為“NC”的文件夾。調(diào)試運行程序結(jié)果如圖3。

后處理的NC文件存放在C:Lizi下，其格式如圖4所示。

上面的介紹，只是利用操作名的一個簡單的方法，利用操作名我們還可以加入更多的業(yè)務(wù)規(guī)則。如果深入一步，還可以增加輸出數(shù)控加工程序單等功能。

1.3 檢查刀具是否正確

一般在定義刀具名稱的時候我們都會附加一定的含義。比如比較復(fù)雜的刀具命名“T15_D6_CR2_0.1_S8000”表示直徑6 mm，刀具圓角半徑2 mm，留量0.1 mm，主軸轉(zhuǎn)速8 000 mm;簡單的刀具命名有“BALL_50”表示直徑為50 mm的球刀，“MILL_20”表示直徑20 mm的端銑刀等。但是在創(chuàng)建刀具時，往往會出現(xiàn)編程人員疏忽導(dǎo)致的刀具名稱和刀具參數(shù)不對應(yīng)的情況發(fā)生。這是很危險的。因為這會造成編程員主觀選擇了認(rèn)為正確的刀具，而實際卻使用錯誤參數(shù)的刀具進(jìn)行編程，這種錯誤一般不易察覺，可能會造成被加工工件報廢的情況發(fā)生，后果比較嚴(yán)重?，F(xiàn)在應(yīng)用UG做數(shù)控編程普遍采用編程模板，模板里包含了參數(shù)正確的刀庫，可以有效避免這樣的情況發(fā)生。還沒有使用模板的編程者，應(yīng)當(dāng)考慮在后處理中增加自動檢查環(huán)節(jié)。將刀具名稱與刀具參數(shù)進(jìn)行對比。如果不一致，中斷后處理，并提示錯誤信息。這樣可以徹底屏蔽刀具名稱和刀具參數(shù)不一致的情況發(fā)生，明顯提升數(shù)控加工程序的可靠性。具體方法是:在CLS文件里分別抽取刀具名稱和刀具參數(shù)。進(jìn)行對比。如不一致中斷后處理工作，并報錯。報錯界面如圖5。

基本代碼如下:

在上面的例子中，我們只檢查了一個刀具參數(shù)。如果刀具命名十分講究的話，還可檢查其他參數(shù)。甚至結(jié)合操作名，檢查操作是否使用了合適的刀具等等。

1.4 檢查主軸軸向參數(shù)

對于一個復(fù)雜的待加工工件。可能需要編制30°頭、90°頭、五軸加工程序。一般在UGCAM環(huán)境下編制一個非直頭程序，需要指定刀軸矢量，如果不小心指定錯誤(例如30°指定成了35°)往往不易被發(fā)現(xiàn)。那么我們可以在后處理時，利用主軸軸向參數(shù)檢查刀軸矢量(主軸軸向)是否正確，從而保證加工程序刀軸矢量的正確性。具體方法是:在CLS文件里抽取主軸軸向參數(shù)。如軸向參數(shù)不正確，中斷后處理工作并報錯。以3 0°頭為例，主軸軸向參數(shù)的K值一定等于0.866 025 4，如圖 6。

如果在處理30°頭程序的時候，其軸向參數(shù)如果不等于0.866 025 4，那么就報錯(圖7)。

在上面的例子中，我們只檢查了30°頭的刀軸矢量。稍作變化我們就可以檢查直頭、90°頭的刀軸矢量。結(jié)合操作名，我們可以進(jìn)行對應(yīng)檢查。例如我們約定以數(shù)字“3”為后綴的操作名表示30°頭操作，那么可以在后處理操作名后綴為“3”的操作時進(jìn)行刀軸矢量檢查，如果K值不等于0.866 025 4就報錯。(直頭K=1.000 000 0;90°頭K=0.000 000 0)。如果深入利用主軸軸向參數(shù)，我們還可通過I、J、K值來得到五軸加工操作的A、C值或B、C值等，并將它們輸出到NC文件和加工程序單中，這里由于篇幅關(guān)系就不詳述了。

2 結(jié)語

充分利用UG CLS文件中的信息，多重組和這些信息，再結(jié)合實際的業(yè)務(wù)要求，我們可以實現(xiàn)加工操作打包，自動換刀，智能判斷后處理格式，加工余量(留量)檢查，組合對應(yīng)檢查，計算加工時間，多功能程序單，G00代碼設(shè)置等等功能。智能后處理工具，不但明顯簡化了后處理工作的復(fù)雜性，提升了后處理的效率，還對加工操作又增加了一道智能檢查環(huán)節(jié)，全面提升了加工程序的可靠性，使絕大部分的編程錯誤在后處理過程中都予以避免，可以為企業(yè)減少非?？捎^加工損失。

［1］安杰，鄒昱章.UG后處理技術(shù)［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2003.

［2］譚浩強(qiáng).C 程序設(shè)計［M］.北京:清華大學(xué)出版社，1991.