數(shù)控加工后置處理技術(shù)的初探

摘 要：現(xiàn)代工業(yè)需要高端、高效、高柔性的制造系統(tǒng)來(lái)加工高精密的零件，CAD/CAM軟件和高精密CNC數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用提供了可靠的保證，同時(shí)也促進(jìn)了機(jī)械制造業(yè)的飛速發(fā)展。而后置處理器是連接CAD/CAM軟件與加工設(shè)備的橋梁，是高精密零件出爐不可忽視的重要一環(huán)。在制造業(yè)日益專業(yè)化、精細(xì)化的今天，數(shù)控后置處理技術(shù)的發(fā)展將會(huì)成為一門(mén)獨(dú)立的技術(shù)。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工；后置處理；發(fā)展

1 前言

隨著汽車、船舶、航天航空等高精尖機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展， 由各種自由曲面構(gòu)成的復(fù)雜零件愈來(lái)愈多。而要加工這種復(fù)雜、高精密曲面類零件一般都離不開(kāi)先進(jìn)的CNC數(shù)控機(jī)床。但有一個(gè)誤區(qū)，不是只要有了最新的CAD/CAM軟件、配備了國(guó)際先進(jìn)的CNC數(shù)控機(jī)床就一定能夠加工出復(fù)雜的高精密、高質(zhì)量的零件來(lái)。經(jīng)過(guò)改革開(kāi)放30年的發(fā)展，我國(guó)制造業(yè)水平有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但是，我國(guó)企業(yè)在加工尖端、復(fù)雜、高精密零件領(lǐng)域中與國(guó)際知名企業(yè)相比還有差距，還處于中下游水平。其差距在于使用了同樣的CAD/CAM軟件進(jìn)行零件造型設(shè)計(jì)，配備了相同型號(hào)、相同系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，而國(guó)內(nèi)企業(yè)所加工的零件與國(guó)外企業(yè)所加工的零件在尺寸精度、特別是表面粗糙度方面相差較遠(yuǎn)。分析表明，在相同的情況下，造成加工質(zhì)量有所差異的主要原因在于后置處理技術(shù)。

2 后置處理

后置處理是連接CAD/CAM軟件與CNC加工設(shè)備的橋梁，其實(shí)質(zhì)是讀取由CAM系統(tǒng)經(jīng)過(guò)刀具軌跡計(jì)算產(chǎn)生的刀位文件，從中提取相關(guān)的加工信息，并根據(jù)對(duì)應(yīng)數(shù)控機(jī)床的特性參數(shù)、功能代碼及程序格式要求進(jìn)行分析、判斷和處理，最終生成數(shù)控機(jī)床所能執(zhí)行的數(shù)控加工指令程序的過(guò)程，（如圖1）。

即每讀出一行記錄完整的刀位文件，就對(duì)其類型進(jìn)行分析，根據(jù)類型和所選數(shù)控機(jī)床特性進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)求解，確定是進(jìn)行坐標(biāo)變換還是進(jìn)行文件代碼格式轉(zhuǎn)換，并生成一個(gè)完整的NC程序行，然后寫(xiě)到NC程序文件中去，逐行讀寫(xiě)直到讀完刀位文件，形成一個(gè)完整的NC程序。

3 后置處理器

后置處理器一般可分為專用后置處理器和通用后置處理器兩種。專用后置處理器生成的NC程序穩(wěn)定性強(qiáng)、可靠性好但只能適應(yīng)相對(duì)應(yīng)的數(shù)控系統(tǒng)比較單一化。而通用后置處理器是當(dāng)前絕大部分圖形交互式CAD/CAM自動(dòng)編程軟件都自帶的，能對(duì)不同類型的數(shù)控系統(tǒng)生成NC程序，但生成的NC程序與專用后置處理器生成的NC程序相比穩(wěn)定性差、有的時(shí)候還要人工做大量的優(yōu)化處理。目前真正能夠做到完全通用又能達(dá)到專用后置處理器的效果幾乎沒(méi)有，就國(guó)外相對(duì)成熟、功能強(qiáng)大、企業(yè)流行的UG軟件，他提供的是一個(gè)通用后置處理器――UG/Post Builder，可以以圖形方式創(chuàng)建從二軸到五軸的后置處理程序。其后置處理器主要由事件生成器、事件處理器和定義文件三部分組成，它們一起將刀具路徑轉(zhuǎn)換成為一系列數(shù)控機(jī)床能夠直接讀取和執(zhí)行的數(shù)控程序[1]。而美國(guó)CNC SOFTWARE公司研制開(kāi)發(fā)的MasterCAM軟件采用的是專用后置處理器，MPFAN.PST是MasterCAM軟件默認(rèn)的后處理程序，該處理程序的開(kāi)發(fā)幾乎只針對(duì)日本的FANUC數(shù)控系統(tǒng)，如果要應(yīng)用于其他數(shù)控系統(tǒng)，用戶就必須根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的程序格式、功能代碼以及各種參數(shù)值在MPFAN.PST基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，從而定制出適合該特定CNC機(jī)床系統(tǒng)所謂的專用后置處理器[2]。

4 總結(jié)

在國(guó)內(nèi)，北京航空航天大學(xué)開(kāi)發(fā)的CAXA-ME自動(dòng)編程軟件比較成熟、穩(wěn)定、兼容，也是我國(guó)在大力推廣國(guó)產(chǎn)化、支持國(guó)產(chǎn)化下各職業(yè)院校國(guó)家級(jí)數(shù)控技能大賽唯一指定的軟件。該軟件的實(shí)體曲面混合造型功能強(qiáng)大，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的3D產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)，但對(duì)CAM模塊的應(yīng)用效率不高，沒(méi)有配備專用的后置處理器是其中一個(gè)非常關(guān)鍵的原因，生成的NC代碼還需人工做適量的修改和優(yōu)化，對(duì)CAM模塊的應(yīng)用效果影響嚴(yán)重。雖為用戶提供了多種數(shù)控系統(tǒng)的后置處理格式，可以二次開(kāi)發(fā)自定義專用數(shù)控系統(tǒng)后置處理器，但只適用于一般的銑削加工，如果零件中涉及到孔的加工，就需要修改坐標(biāo)系、刀位、加切削液指令等而不能只接生成相應(yīng)的程序代碼。

由此可見(jiàn)，CAM后置處理技術(shù)是一門(mén)獨(dú)立技術(shù)，系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)勢(shì)在必行。我國(guó)的科技開(kāi)發(fā)人才在CAM后置處理技術(shù)領(lǐng)域已由不成熟走向了相對(duì)成熟，但是，真正通用且又能達(dá)到專用較果的后置處理器目前還沒(méi)有。主要是通用后置處理器的程序開(kāi)發(fā)技術(shù)難度大、配置復(fù)雜，數(shù)控系統(tǒng)類型繁多，而且各系統(tǒng)的刀具路徑文件格式、NC程序格式不同，加之CAM 模塊的刀位原文件不完全透明所致。我想在現(xiàn)有欠發(fā)達(dá)通用后置處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，研究一種能夠處理不同CAM系統(tǒng)產(chǎn)生的刀位文件，又能自動(dòng)優(yōu)化生成且不需要人工做二次修改的NC程序來(lái)適應(yīng)不同類型的CNC機(jī)床加工不同類型的零件的后置處理器是當(dāng)今的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]張磊.UG NX6后處理技術(shù)培訓(xùn)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[2]王衛(wèi)兵.MasterCAM數(shù)控編程實(shí)用教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011.

作者簡(jiǎn)介：黃干斌（1978-），男，湖南汨羅人，本科，講師，碩士研究生，研究方向：數(shù)控技術(shù)。endprint