论针对CNC编程软件后置处理器存在的问题

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　摘　要:针对数控编程软件后置处理器存在的问题, 论述几种常见数控编程软件后置处理程序的设定方

法.通过数控仿真软件和加工中心 ( KXK7250)的验证, 符合精度要求.同时这种方法也适合于开发其他数控系统的后处理器, 在实际生产中得到广泛应用.

关键词:数控编程;后处理;仿真软件

1　数控编程软件与后处理技术

1. 1　数控编程软件

随着计算机技术及数控技术的发展, 产生了一些高效、 实用、 优秀的CAD/CAM 软件系统, 将手工编程提升到计算机编程, 把烦琐的刀路轨迹计算交给计算机来运算, 大大提高了编程效率和准确度.实践中常见的CAD/CAM 软件有CAXA -ME 、MasterCAM 、 Pro/ENGIN EER 、 UG 等[ 1]

1. 2　后处理技术

经过自动编程刀具轨迹计算产生的是刀位数据( Cut ter location date) 文件, 而不是数控程序.因此,这时需要设法把刀位数据文件转变成指定数控机床能执行的数控程序, 然后采用通信的方式或 DNC 方式输入数控机床的数控系统, 才能进行零件的数控加工.把刀位数据文件转换成指定数控机床能执行的数控程序的过程就称为后置处理.刀位数据文件必须经过后置处理转换成数控机床各轴的运动信息后, 才能驱动数控机床加工出设计的零件.后处理程序是在设计完成的待加工零件模型基础上, 对已安排好的加工方式、 刀具选择、 下刀方式、 刀路安排及切削参数等工艺参数进行运算, 并编译生成机床能识别的G 代码.这一步的代码处理准确与否, 直接关系到零件的加工质量及数控机床的安全.

在安装数控编程软件 ( CAD/CAM)时系统会自动设置好一些后置处理程序, 当编程者采用的数控系统与之相对应, 就可以直接选择相对应的后置处理程序, 而实际加工时选择的后置处理程序也应与编程者的数控系统相一致, 所以在利用编程软件进行数控编程时, 必须对后处理器进行必要的设定和修改, 以符合编程格式和数控系统的要求.若编程人员在数控编程时不了解数控系统的基本要求, 没有对后处理程序进行设置, 结果生成的数控代码中就会有很多错误或多余的指令格式.这就要求在程序传入数控机床前,必须对NC 程序进行手动增加或删减, 如果没有修改正确, 极易造成事故[ 2]

下面介绍实施方案及验证方法:

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2　实施方案

数控程序是保证加工产品精度要求的重要因素, 而后置处理器的作用就是处理刀路轨迹、 生成数控程序, 下面介绍几种常见CAD/CAM 软件设置后处理器的方法:

2. 1　Pro/ E 软件

Pro/ENGINEER 加工模块 ( Pro/NC)是一种功能十分强大的自动化CAM 加工模块.在利用 Pro/E软件设计数控加工的后处理程序时, 一般按照 NC 程序格式的特点, 对 PST 文件的结构模块进行设计.Pro/ E 本身已配置了当今世界上知名度较高的数控厂商的后置处理文件, 但这仅仅只能满足部分用户的需要[ 3]为了使一般数控机床能够处理 Pro/NC 的加工工艺文件, Pro/ E 所带的后置处理模块通过设置机床配置文件的方式, 扩充后置处理的功能.Pro/ NC 可以生成通用的刀位数据文件 ( CLData File), 这个文件包含着以 ASC Ⅱ码格式存储的刀具运动轨迹和加工工艺参数等重要数据信息.Pro/ E 软件是以NC/ POS T 为开发平台, 对其后置处理器进行二次开发, 开发了KND100M 数控系统的专用后置处理器,并且设置后置处理器的选配文件为 UNCX01. p02.配置文件的各参数, 这些参数包括:机床类型, 如选择机床 MILL WIT HO UT TOTA RY AXES ;定义选配文件的格式, 如定义名称为 KND100M CNCKXK7250;定义程序开始和结束的一般选项, 在此可添加程序头代码 ( G54 G40 G90 G17), 程序尾代码( G00 Z50. M30);定义程序段标号的选项;设置与机床运动有关的选项, 直线插补 ( G01)与圆弧插补( G02 G03);机床加工代码的描述 ( G  M  S 等指令)等.此后置处理器较好地应用于 KXK7250 加工中心, 提高了Pro/E 的自动编程能力.

2. 2　MasterCAM 软件

MasterCAM 软件是基于微机平台最经济、 最有效的CAD/CAM 集成软件, 侧重于数控加工, 在零件加工和模具制造中应用非常广泛.MasterCAM 具有很强的数控自动编程能力, 应用软件本身内嵌的后置处理器可实现简单及复杂模型的自动编程, 针对不同的数控系统不同的加工模块 ( 如车削、 铣削、 线切割等)都具有相对应的后置处理文件[ 4 ].MasterCAM 铣削模块系统缺省的后处理文件为MPFAN. PS T , 适用于FANUC 系统数控代码的控制器.在利用KXK7250 加工中心 ( 数控系统为北京KND100M)进行实际加工时,也应该选择相应的后处理程序, 用缺省的后处理程序时, 输出的NC 文件不能直接用于加工.所以需要对MPFAN. PS T 文件进行修改, 使之适合于KXK7250 加工中心的后置处理程序.图1 为风筒模型Master-CAM软件仿真加工图形.

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2. 3　UG软件

UG 软件是利用 UG/POST 加工后处理模块建立加工后置处理程序的, 该模块适用于目前世界上几乎所有主流NC 机床和加工中心[ 5 ]UG/POS T 的后处理过程是先将 UG 的刀轨作为输入, 它需要两个文件, 一个是 Event Handle r , 扩展名为. tcl , 包含一系列指令用来处理不同的事件类型;另一个是Defini tion File , 扩展名为. def , 包含一系列机床、 刀具的静态信息.这两个文件可以利用 UG 自带的工具Po st Builde r来生成, 并将它们加入后置环境中进行后置处理, 完成从简单到复杂机床结构、 控制系统的处理.通过PostBuilde r开发后置处理器主要涉及到以下四项: ( 1)机床参数项;( 2)程序和刀轨参数项;( 3)NC 数据定义项; ( 4)后置处理文件列表项.基于 KXK7250 加工中心 ( 数控系统为北京KND100M)的特点, 利用Post Builder 工具进行修改, 从而建立专用的后置处理程序.

3　NC 代码的验证

任何新开发的后置处理器都必须经过验证, 才能应用于实际数控加工.后置处理器的验证主要是在数控编程时, 对加工工序的刀位文件进行处理.通过虚拟或实际零件的切削加工, 检查其输出NC 程序的正确性.对于KXK7250加工中心, 后置处理器为北京凯恩帝公司的 KND100M , 通过对加工零件工序的刀位文件的后置处理, 生成的数控程序不需手工修改, 可直接传入加工, 从而提高编程效率、 缩短零件的生产周期.NC 代码验证的方法有虚拟加工和实际加工两种, 虚拟加工验证是采用数控加工仿真软件进行验证, 实际加工验证是利用实际机床 KXK7250 进行加工, 观察其加工结果的正确性.

3. 1　数控加工仿真软件验证

数控仿真软件是通过计算机的编程和建模, 结合机床厂家实际加工制造经验将加工过程用三维图形或者二维图形的方式演示出来的一种虚拟仿真软件.目前比较流行的软件有上海宇龙、 南京宇航、 斯沃数控仿真软件等, 它们都可以在计算机上模拟数控实际操作的大部分过程.通过上海宇龙数控加工仿真软件的验证, 调用新开发的专用后置处理器 ( KND100M)处理的 NC 程序, 经过仿真加工满足要求.图2 为利用上海宇龙数控加工仿真软件仿真风筒模型图形.

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3. 2　数控机床实际加工验证

经过仿真软件的加工可以简单地验证加工图形的轮廓、 形状, 但对于精度及表面质量等要求还不能保证, 所以必须经实际机床加工才能进一步证实代码的正确性.利用微机 DNC 功能将专用后处理器生成的数控程序输入到数控机床 KXK7250 , 实际加工出的零件满足要求.图 3为风筒模型实际加工图形.

4　结语

通过以上几种软件创建的专用后置处理器 ( KND100M), 在进行数控编程处理刀具轨迹时, 先调用相应的后置处理器, 由此生成的数控程序不需要手工修改, 从而缩短了所生成数控程序后续修改的时间,使工作效率和编程效率得到提高, 同时也充分发挥 CAD/CAM 在模具制造及零件加工中的重要作用.这种开发方法也适合于其他数控机床后置处理器的开发 ( 如数控车床、 数控加工中心等), 对数控加工具有重要意义.

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