数控加工后置处理技术一提升机

数控加工后置处理技术（一）

数控加工后置处理技术（一） 2011： 本文分析了数控加工后置处理技术的特征、面临的问题和当前的发展趋势，介绍了应用通用后置处理器开发定制专用后置处理器的实践。 数控编程是CAM 的重要组成部分。它包括加工刀具路径文件的生成和机床数控代码指令集的生成。加工刀具路径文件可利用CAD/CAM 软件，根据加工对象的结构特征、加工环境特征(其中包括机床-夹具-刀具-工件所组成的具体工序加工系统的特征)以及加工工艺设计的具体特征来生成描述加工过程的刀具路径文件。通过后置处理器读取由CAM 系统生成的刀具路径文件，从中提取相关的加工信息，并根据指定数控机床的特点及NC 程序格式要求进行分析、判断和处理，最终生成数控机床所能直接识别的NC 程序，就是数控加工的后置处理数控加工后置处理是CAD/CAM 集成系统非常重要的组成部分，它直接影响CAD/CAM 软件的使用效果及零件的加工质量。目前国内许多CAD/CAM 软件用户对软件的应用只停留在CAD 模块上，对CAM 模块的应用效率不高，其中一个非常关键的原因就是没有配备专用的后置处理器，或只配备了通用后置处理器而没有根据数控机床特点进行必要的二次开发，由此生成的代码还需人工做大量的修改，严重影响了CAM 模块的应用效果。 目前，从技术上讲，由于CAD/CAM 系统硬件和软件的发展，对加工对象、加工系统建立三维模型、运用图形交互的方法实现刀具路径的生成、加工过程仿真和干涉碰撞检查已经是可行的。北京市机电研究院在工程实践中已付诸实施，并取得了良好效果。而要使生成的刀具路径文件转换成数控NC 程序，驱动和控制机床实施加工，还必须以相应的后置处理器开发为条件。 对于使用多种CAD/CAM 系统，配备多种机床各种类型数控系统的情况就更为复杂，这是因为后置处理面临如下纷繁的情况： 一、刀具路径文件格式的多样性刀具路径文件采用APT 语言格式，这种语言接近于英语自然语言，它描述当前的机床状态及刀尖的运动轨迹。它的内容和格式不受机床结构、数控系统类型的影响。 但不同的CAD/CAM 软件生成的刀具路径文件的格式均有所不同,如：“调用n 号刀具，长度补偿选用a 寄存器中的值”，表示这一功能的指令在不同的CAM 系统表述格式不同。例如几种CAD/CAM 系统的表述格式如表1 所示。 CAD/CAM系统 表述格式 UG-II LOAD/TOOL, n, ADJUST, a SDRC Master LOADTL/n, l, h Pro ENGINEER LOADTL/n, OSETNO, a CV CADDS LOAD/TOOL, n, OSETNO, a 二、NC 程序格式的多样性NC 程序由一系列程序段组成，通常每一程序段包含了加工操作的一个单步命令。程序段通常是由N、G、X、Y、Z、F、S、T、M．．．．．地址字和相应的数字值组成的。 ISO-1056-1975 标准对其中的部分准备代码功能、辅助功能代码的功能作了统一的规定，如：G00 快速点位运动、G01 直线插补、G02 顺时针圆弧插补、G03 逆时针圆弧插补、G04 驻留。但还有大量的未作统一规定的‘不指定代码’，其中不指定的‘G’代码由数控系统厂家根据需要自行制定其代码功能，如表2 所示。 表 2 根据需要自行制定的‘G’代码功能G码 FANUC-15MA系统 TOSNUC 800-M G10 数据设置 撤销坐标转换 G11 取消数据设置模式 坐标转换 G15 取消极坐标命令 G16 极坐标命令 M87 A.P.C door right open A.P.C右侧门打开 M88 A.P.C door left open A.P.C左侧门打开 M87 A.P.C door close A.P.C门关闭 表 3 东芝数控系统自行定义的G 码功能G码 TOSNUC 800-M ISO G20 参考点返回检查 英制 G21 第2、3、4参考点返回检查 公制 G44 取消长度补偿 刀具偏置-负 G93 局部坐标设定 时间倒数进给率 未做统一规定的‘M’代码由数控机床制造厂根据其机床所具有的附属设备功能制定其代码功能。如日本日立精机公司制造的柔性加工单元HG500，带有16 个托盘(PPL)，托盘可自动交换，实现无人加工。为了控制托盘自动进入主机，它用M87～M89 代码控制A.P.C门的开关： 有些数控系统对部分G 代码的功能并不严守ISO-1056 标准的规定，而是自行定义，如表3 所示。 个别数控系统的NC 程序采用了比较特殊的代码格式，如HEIDENHAIN TNC 426系统，右补偿直线插补语句格式： FL X+10 Y+10 RL，对应于标准代码 ：G01 G42 X10Y10。 三、技术需求的多样性随着技术的发展和应用的进展，现在的后置处理技术已不能停留在仅仅是对刀具路径文件的代码转换，而是增加了从具体的加工需求特征、具体的数控机床和数控系统的特征出发，赋予后置处理器以更多的功能要求。 高速数控加工的出现不仅对机床结构和数控系统提出了新的要求，对于加工工艺的策划、工艺参数的设置和加工约束的设置也提出了新的要求。于是有的厂商开发了专门支持高速加工的后置处理器。这种后置处理器对于配备有高速加工控制器的机床，可借助该后置处理器所配置的专家系统工具，描述自己的高速加工需求特征，后置处理器可生成相

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