1 前言后置处理是数控加工自动编程过程中一个重要组成部分。自动编程经过刀具轨迹计算产生的不是数控程序 ,而是刀位数据文件 ,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称为后置处理。UG软件提供了自己特有的后置处理工具GPM (GraphicsPostprocessingModule)模块 ,用户通过运行一个生成数控系统数据文件的交互式对话程序 ,依次回答其中的问题 ,便能生成一个所需数控机床的数控系统数据文件MDF(MachineDateFile)。只要将用户的机床数据文件和刀位文件结合在一起 ,经处理后即可产生用于该机床的NC加工代码。但是 ,经过UG自身后置处理的数控程序不能直接控制数控机床 ,用户必须进行适当的修改 ,至少应根据机床的数控系统 (FUNAC、SIEMENS、FIDIA等 )对经过后置的数控程序添加数控系统所需要的程序头和尾。另外 ,UG自身后置不能适应不同数控机床和数控系统的多坐标(四坐标或五坐标 )数控加工。后置处理系统分为通用后置处理系统和专用后置处理系统。通用后置处理系统一般是指后置处理程序功能的通用化 ,要求针对不同类型的数控系统对刀位文件 (CutterLocationSourcefile ,简称CLS)进行后置处理 ,输出数控程序。专用后置处理系统 ,通常直接读取刀位文件中的刀位数据 ,根据特定的数控机床指令集及代码格式将其转换成数控程序输出 ,机床特性一般直接编入后置处理程序中。本文针对UG刀位文件研究适应特定数控机床 (SAJO12 0 0 0P、MAHO60 0E、XH716、VMC -85 0 )的专用数控加工后置处理系统。2 系统的总体思想及实现方案2 .1 总体思想UG的刀位文件经过本专用数控加工后置处理系统所生成的数控程序 ,不需要任何修改能在五轴五联动加工中心SAJO12 0 0 0P、四轴四联动立卧转换加工中心MAHO60 0E、四轴四联动加工中心XH716或三坐标数控铣床VMC -85 0上使用 ;针对SAJO12 0 0 0P、MAHO60 0E和XH716三个加工中心能进行多坐标后置处理。本数控加工后置处理系统针对四种数控机床的。VMC -85 0是台湾生产的三坐标数控铣床 ,垂直轴是Z轴 ,数控系统是FUNAC ;XH716是青海机床厂生产的四坐标加工中心 ,垂直轴是Z轴 ,旋转轴是A轴 ,数控系统是FUNAC ;MAHO60 0E是德国生产的立卧转换四坐标加工中心 ,垂直轴是Y轴 ,旋转轴是B轴 ,数控系统是PHLLIPS ;SAJO12 0 0 0P是瑞典生产、刀具可摆动的五坐标加工中心 ,垂直轴是Y轴 ,旋转轴是A轴和B轴 ,数控系统是SIEMENS。2 .2 实现方案后置处理过程原则上是解释执行 ,即每读出刀位文件中的一个完整的记录 (行 ) ,便分析该记录的类型 ,根据记录类型确定是进行运算还是进行文件代码转换 ,然后根据所选数控机床进行转换 ,生成一个完整的NC代码 ,并写到数控程序文件中去 ,直到刀位文件结束。本系统用VC语言编写而成 ,程序流程如图 1所示。2 .3 专家系统本数控加工后置处理系统具有专家系统功能 ,主要对编程中由于编程员的疏忽所造成的错误进行判别。( 1)刀具参数的正确性进行判别。假如在编程时把Ф10球头刀定义为Ф10平底端铣刀 ;把Ф10球头刀的球头半径定义为4mm ,等等 ,该专家系统能指出刀具参数定义有问题 ;( 2 )刀位文件中是否有干涉警告。UG输出的刀位文件当有干涉警告时 ,输出字符串“＄＄” ,专家系统根据此字符串判断并输出干涉警告信息 ;( 3 )对编程时是否设置走刀速度进行判断 ;( 4 )对界面的选择错误进行提示警告。比如刀位是五坐标 ,而在界面选择时如果选择的机床是VMC -85 0 ,专家系统给出错误警告。2 .4 后置处理算法图 1 程序流程图 ( 1)钻镗铰扩孔处理 :根据刀位文件给出的信息和选择的数控机床 ,按照数控系统所要求的格式输出数控程序 ;( 2 )三坐标处理 :对于直线走刀 ,根据“GOTO”给出的X、Y、Z值 ,直接输出数控程序。对于圆弧走刀 ,根据含有“CIRCLE”字符串的记录获取圆弧的圆心坐标或半径 ,以及圆弧的走向 ,即是逆时针还是顺时针圆弧。根据含有“CIRCLE”字符串记录的前一个记录中“GOTO”给出的X、Y、Z获取圆弧的起点坐标 ,根据后一个记录中“GOTO”给出的X、Y、Z获取圆弧的终点坐标。按照FUNAC、SIEMENS、PHLLIPS数控系统所要求的格式输出G2、G3指令。另外 ,UG只产生圆心角小于 180°的圆弧刀位。( 3 )四坐标处理对于三坐标 ,“GOTO”后仅给出x、y、z值 ,对于四坐标和五坐标“GOTO”不但给出的x、y、z值 ,而且给出刀轴方向矢量 ,其中四坐标刀轴方向矢量的一个分量为 0。假定记录的格式为 :GOTO/x ,y ,z ,ax,ay,az,输出的数控程序格式为 :G1XYZAN GLE。处理过程就是根据刀位文件给出的GOTO/x ,y ,z,ax,ay,az计算出X、Y、Z、ANGLE。1)MAHO60 0E旋转轴是B轴 ,刀轴方向矢量中分量ay=0。B角计算如下 :az=0时B =90°ax 0 ,az>0时B =arcty|axaz|ax>0 ,az<0时B =180° -arctg|axaz|ax 0 ,az<0时B =180° +arctg|axaz|ax<0 ,az>0时B =3 60° -arctg|axaz|( 1)X、Y、Z计算如下 :X =x·cos(B) -z·sin(B)Y =yZ =x·sin(B) +z·cos(B) ( 2 )2 )XH716旋转轴是A轴 ,刀轴方向矢量中分量ax=0。A角计算如下 :az=0时A =90°ay 0 ,az>0时A =arctg|ayaz|ay<0 ,az<0时A =180° -arctg|ayaz|ay 0 ,az<0时A =180° +arctg|ayaz|ay>0 ,az>0时A =3 60° -arctg|ayaz|( 3 )X、Y、Z计算如下 :X =xX =y·cos(A) +z·sin(A)Z =-y·sin(A) +z·cos(A) ( 4 )( 4 )五坐标处理对于SAJO五坐标数控机床 ,SIEMENS数控系统根据加工刀具的长度、刀位文件中的x ,y ,z值以及A角和B角可以计算出机床在五坐标加工状态下所需要的坐标值 ,这样在后置处理时只需计算A角和B角。假定记录的格式为 :,输出的数控程序格式为 :G1XYZAB。其中 :X =x ,Y =y ,Z =z。A角的计算 :A =-arctg(ay/a2 x+a2 z) ( 5 )B角的计算 :az=0时B =90°ax 0 ,az>0时B =arctg|axaz|ax>0 ,az<0时B =180° -arctg|axaz|ax 0 ,az<0时B =180° +arctg|axaz|ax<0 ,az>0时B =-arctg|axaz2 .5 系统界面用VC编写的系统界面如图 2所示。( 1)文件名称和路径刀位文件和数控程序文件的路径和名称可以直接输入 ,也可以通过按“选择”按钮找到刀位文件的路径和名称 ,相应的数控程序文件的路径和名称就确定了 ,其路径和文件名称与刀位文件相同 ,只是文件名的后缀改变为PTP。( 2 )“程序分开”由于采用的数控系统不同 ,其存储程序字节的多少也不一样。VMC -85 0存储 3 0K字节程序 ,XH716和MAHO60 0E存储13 0K字节 ,而SAJO12 0 0 0P则没有限制。选择“程序分开” ,就是把后置好的数控程序按机床的最大限定值自动分开 ,不但给分开的数控程序加上了程序头和尾 ,而且每个都可以在数控机床上直接使用。( 3 )“后置该目录下所有刀位文件”一个零件的加工完成大多时候不是由一个数控程序完成的 ,有时候需要几个甚至几十个 ,这样就要输出许多刀位文件。如果逐一进行后置处理很麻烦 ,为了操作更简单 ,节省时间 ,设置了“后置该目录下所有刀位文件”选项。把所有要后置的刀位文件输出到一个目录中 ,后置时选择该选项 ,就可以把该目录下所有刀位文件一次后置。3 结论该数控加工后置处理系统已在实际中使用。通过实践检验其有一下特点 :( 1)经过本专用数控加工后置处理系统处理的数控程序不需任何修改能在SAJO12 0 0 0P、MAHO60 0E、XH716或VMC -85 0上使用 ;( 2 )可以针对SAJO12 0 0 0P、MAHO60 0E和XH716进行多坐标后置处理 ;( 3 )可以根据机床存储程序的限定值对后置的数控程序自动分开 ;( 4 )可以对多个刀位文件进行一次后置处理 ;( 5 )具有专家系统 ,能够对由于数控编程人员的疏忽造成的错误进行判断并提示 ;( 6)本系统是在Windows环境下 ,以VisualC ++6为开发工具 ,延承Windows风格 ,是新一代面向对象编程 ,具有操作界面友好直观、操作简单易学的优点数控加工后置处理系统@蔺小军$西北工业大学现代设计与集成制造教育部重点实验室!陕西西安710072
@任军学$西北工业大学现代设计与集成制造教育部重点实验室!陕西西安710072
@汪文虎$西北工业大学现代设计与集成制造教育部重点实验室!陕西西安710072
@刘维伟$西北工业大学现代设计与集成制造教育部重点实验室!陕西西安710072
@田荣鑫$西北工业大学现代设计与集成制造教育部重点实验室!陕
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