本文分析了數(shù)控加工后置處理技術(shù)的特征、面臨的問題和當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)慌闭，介紹了應(yīng)用通用后置處理器開發(fā)定制專用后置處理器的實(shí)踐别威。
數(shù)控編程是CAM 的重要組成部分。它包括加工刀具路徑文件的生成和機(jī)床數(shù)控代碼指令集的生成驴剔。加工刀具路徑文件可利用CAD/CAM 軟件省古，根據(jù)加工對(duì)象的結(jié)構(gòu)特征、加工環(huán)境特征(其中包括機(jī)床-夾具-刀具-工件所組成的具體工序加工系統(tǒng)的特征)以及加工工藝設(shè)計(jì)的具體特征來生成描述加工過程的刀具路徑文件丧失。通過后置處理器讀取由CAM 系統(tǒng)生成的刀具路徑文件豺妓，從中提取相關(guān)的加工信息，并根據(jù)指定數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及NC 程序格式要求進(jìn)行分析布讹、判斷和處理琳拭，最終生成數(shù)控機(jī)床所能直接識(shí)別的NC 程序，就是數(shù)控加工的后置處理數(shù)控加工后置處理是CAD/CAM 集成系統(tǒng)非常重要的組成部分描验，它直接影響CAD/CAM 軟件的使用效果及零件的加工質(zhì)量白嘁。目前國(guó)內(nèi)許多CAD/CAM 軟件用戶對(duì)軟件的應(yīng)用只停留在CAD 模塊上，對(duì)CAM 模塊的應(yīng)用效率不高帘染，其中一個(gè)非常關(guān)鍵的原因就是沒有配備專用的后置處理器嘀吨，或只配備了通用后置處理器而沒有根據(jù)數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)進(jìn)行必要的二次開發(fā)，由此生成的代碼還需人工做大量的修改耕疟，嚴(yán)重影響了CAM 模塊的應(yīng)用效果淮晓。

　　目前，從技術(shù)上講上互，由于CAD/CAM 系統(tǒng)硬件和軟件的發(fā)展睹揍，對(duì)加工對(duì)象、加工系統(tǒng)建立三維模型匀冈、運(yùn)用圖形交互的方法實(shí)現(xiàn)刀具路徑的生成责某、加工過程仿真和干涉碰撞檢查已經(jīng)是可行的。北京市機(jī)電研究院在工程實(shí)踐中已付諸實(shí)施既感，并取得了良好效果坤搂。而要使生成的刀具路徑文件轉(zhuǎn)換成數(shù)控NC 程序咱缭，驅(qū)動(dòng)和控制機(jī)床實(shí)施加工，還必須以相應(yīng)的后置處理器開發(fā)為條件戒蟆。

　　對(duì)于使用多種CAD/CAM 系統(tǒng)俊戳，配備多種機(jī)床各種類型數(shù)控系統(tǒng)的情況就更為復(fù)雜，這是因?yàn)楹笾锰幚砻媾R如下紛繁的情況：

　　一馆匿、刀具路徑文件格式的多樣性

　　刀具路徑文件采用APT 語言格式抑胎，這種語言接近于英語自然語言，它描述當(dāng)前的機(jī)床狀態(tài)及刀尖的運(yùn)動(dòng)軌跡渐北。它的內(nèi)容和格式不受機(jī)床結(jié)構(gòu)阿逃、數(shù)控系統(tǒng)類型的影響。

　　但不同的CAD/CAM 軟件生成的刀具路徑文件的格式均有所不同,如：“調(diào)用n 號(hào)刀具赃蛛，長(zhǎng)度補(bǔ)償選用a 寄存器中的值”恃锉，表示這一功能的指令在不同的CAM 系統(tǒng)表述格式不同。

　　二呕臂、NC 程序格式的多樣性

　　NC 程序由一系列程序段組成破托，通常每一程序段包含了加工操作的一個(gè)單步命令。程序段通常是由N歧蒋、G土砂、X、Y谜洽、Z糕加、F、S囱叼、T烂多、M．．．．．地址字和相應(yīng)的數(shù)字值組成的。

　　ISO-1056-1975 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其中的部分準(zhǔn)備代碼功能沟乘、輔助功能代碼的功能作了統(tǒng)一的規(guī)定闻街，如：G00 快速點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)、G01 直線插補(bǔ)忠宙、G02 順時(shí)針圓弧插補(bǔ)、G03 逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)榴烦、G04 駐留杀打。但還有大量的未作統(tǒng)一規(guī)定的‘不指定代碼’，其中不指定的‘G’代碼由數(shù)控系統(tǒng)廠家根據(jù)需要自行制定其代碼功能绝壹。

　　三蕉殴、技術(shù)需求的多樣性

　　隨著技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的進(jìn)展，現(xiàn)在的后置處理技術(shù)已不能停留在僅僅是對(duì)刀具路徑文件的代碼轉(zhuǎn)換判阀，而是增加了從具體的加工需求特征歹嘹、具體的數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)的特征出發(fā)箩绍，賦予后置處理器以更多的功能要求。

　　高速數(shù)控加工的出現(xiàn)不僅對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)和數(shù)控系統(tǒng)提出了新的要求尺上，對(duì)于加工工藝的策劃材蛛、工藝參數(shù)的設(shè)置和加工約束的設(shè)置也提出了新的要求。于是有的廠商開發(fā)了專門支持高速加工的后置處理器怎抛。這種后置處理器對(duì)于配備有高速加工控制器的機(jī)床卑吭，可借助該后置處理器所配置的專家系統(tǒng)工具，描述自己的高速加工需求特征马绝，后置處理器可生成相應(yīng)的代碼豆赏，激活/撤消相應(yīng)的高速加工操作指令，可根據(jù)使用需求進(jìn)行仿真富稻。對(duì)于未配備高速加工控制器的機(jī)床掷邦，該后置處理器還能設(shè)定進(jìn)給速度變化的最大允許增量，根據(jù)允許慣性力設(shè)定允許的最大加/減速椭赋，設(shè)定加速時(shí)間常數(shù)和回路增益時(shí)間常數(shù)抚岗，設(shè)定速度超調(diào)數(shù)據(jù)等。

　　又如各種數(shù)控系統(tǒng)在曲面加工時(shí)纹份，所用的曲面擬合模型不盡相同卫殷，有的用Nurbs 擬合模型，有的用Bezier 擬合模型培幽，有的用Polymial 擬合模型嗡沈，還有的用Spline 擬合模型，后置處理器就面臨支持相應(yīng)的多種曲面擬合模型的問題绎编。

　　在工程實(shí)踐中蔑串，當(dāng)遇到相似加工對(duì)象的相似加工需求時(shí)，常逞菟耄可以用已有的行之有效的NC 加工程序進(jìn)行修改后使用柱涕。然而如何確保修改結(jié)果的正確性則是個(gè)問題，不能都放到機(jī)床上去調(diào)試垛墙，這在單件加工時(shí)尤為重要籍钱。此外，現(xiàn)有的許多CAD/CAM 系統(tǒng)的加工仿真只是以所生成的刀具路徑文件為基礎(chǔ)進(jìn)行加工仿真和干涉檢查携喳，這顯然是不夠的种慕。因此，以NC 代碼指令集及其相應(yīng)參數(shù)設(shè)置為信息源的仿真(包括邏輯仿真和過程仿真)就顯得十分重要巍糯。因此,一個(gè)完善的后置處理器應(yīng)具備以下功能：

　　接口功能：后置處理器能自動(dòng)地識(shí)別啸驯、讀取不同的CAD/CAM 軟件所生成的刀具路徑文件。

　　NC 程序生成功能：數(shù)控機(jī)床具有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)罚斗、自動(dòng)換刀徙鱼、夾具偏置、冷卻等一系列的功能针姿，功能的實(shí)現(xiàn)是通過一系列的代碼組合實(shí)現(xiàn)的袱吆。代碼的結(jié)構(gòu)、順序由數(shù)控機(jī)床規(guī)定的NC 格式?jīng)Q定搓幌。當(dāng)前世界上一些著名的后置處理器公司開發(fā)出通用后置處理器杆故，它提供一種功能數(shù)據(jù)庫(kù)模型，用戶根據(jù)數(shù)控機(jī)床的具體情況回答它所提出的問題溉愁，通過問題回答生成用戶指定的數(shù)控機(jī)床的專用后置處理器处铛。用戶只需要具有機(jī)床操作知識(shí)和NC編程知識(shí)，就能編出滿意的專用后置處理器拐揭。當(dāng)所提供的數(shù)據(jù)庫(kù)不能滿足用戶的要求時(shí)撤蟆，它提供的開發(fā)器允許用戶進(jìn)行修改和編譯。因此可以按照數(shù)控機(jī)床的功能建立一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)愧陈，每個(gè)功能如何實(shí)現(xiàn)登凿，由用戶根據(jù)機(jī)床的結(jié)構(gòu)、使用的數(shù)控系統(tǒng)指定控制的代碼及代碼結(jié)構(gòu)煮啡。

　　專家系統(tǒng)功能：后置處理器不只是對(duì)刀具路徑文件進(jìn)行處理隘匙、轉(zhuǎn)換，還要能加入一定的工藝知識(shí)馁祈。如高速加工的處理恕臣、加工絲杠時(shí)切削參數(shù)的選擇等。

　　反向仿真功能：以NC 代碼指令集及其相應(yīng)參數(shù)設(shè)置為信息源的仿真银薪。它包括兩部分：

　　NC 程序的主體結(jié)構(gòu)檢查和NC 程序語法結(jié)構(gòu)檢查靴亩；數(shù)控加工過程仿真。以NC 程序?yàn)榛A(chǔ)夫石，模擬仿真加工過程伪睬，判斷運(yùn)動(dòng)軌跡的正確性及加工參數(shù)的合理性。

　　不同結(jié)構(gòu)的機(jī)床鸭僧、不同的數(shù)控系統(tǒng)口溃、不同的編程習(xí)慣，其NC 程序的結(jié)構(gòu)和格式千差萬別旷偿。因此彻磁，反向仿真難度非常大。目前狸捅，尚未有較成熟的商品性軟件。

　　綜上所述累提，要使所生成的數(shù)控程序不經(jīng)手工修改尘喝，直接應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床加工磁浇，則必須針對(duì)每一臺(tái)數(shù)控機(jī)床定制專用的后置處理器。這就要求開發(fā)人員熟悉所用的CAM 系統(tǒng)及所生成的刀具路徑文件的格式朽褪、熟悉所用數(shù)控機(jī)床及其數(shù)控系統(tǒng)代碼功能及其表述格式置吓，而這一工作是智力密集和勞動(dòng)密集兼而有之的過程。當(dāng)面臨的CAM 系統(tǒng)眾多缔赠，機(jī)床及其數(shù)控系統(tǒng)眾多的情況下衍锚，從頭開發(fā)專用后置處理器的工作就顯得相當(dāng)繁重。因此嗤堰，近年來出現(xiàn)了以開發(fā)通用后置處理器為基礎(chǔ)戴质，應(yīng)用數(shù)控代碼導(dǎo)向等相關(guān)技術(shù)定制數(shù)控機(jī)床專用后置處理器的做法，用通用后置處理器解決共性問題卒抖，用定制后置處理器解決個(gè)性問題氏腐。實(shí)踐表明，這是一種有效的方法栏葬。該院應(yīng)用這一方法從1996 年起冻哈，陸續(xù)開發(fā)定制了包括龍門式五面加工中心、龍門式立式加工中心抚言、臥式柔性加工單元优隔、立式加工中心、數(shù)控車床芦槽、車削中心等多種類型機(jī)床的十種專用后置處理器棋少，數(shù)控系統(tǒng)包括FANUC、TOSNUC详不、MITSUBISH蚯氯、A2100、A850妖救、MAZAK 等橄浓，覆蓋了該院的產(chǎn)品和使用的數(shù)控設(shè)備，并在工程應(yīng)用中取得了良好的效果亮航。其中荸实，對(duì)三軸帶回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的臥式加工中心、五面加工中心的專用后置處理器的開發(fā)缴淋，建立了該類結(jié)構(gòu)機(jī)床的后置處理結(jié)構(gòu)模型准给，積累了開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)。

　　以下簡(jiǎn)要介紹該院應(yīng)用通用后置處理器定制開發(fā)用于HC800/FANUC-15MA 的專用后處理器的方法：

　　使用的定制開發(fā)軟件 Pro/E的NCPOST 模塊重抖。該模塊為加拿大ICAM 技術(shù)公司生產(chǎn)的ICAM 通用后置處理開發(fā)器露氮。

　　使用的CAM 軟件 Pro/E 的CAM 模塊。應(yīng)用Pro/E 的CAM 模塊，設(shè)計(jì)加工環(huán)境畔规，進(jìn)行模擬加工仿真局扶，生成刀具路徑文件。

　　NC程序應(yīng)用對(duì)象 臥式加工中心HC800叁扫。該機(jī)床為日本日立精機(jī)公司制造生產(chǎn)三妈，配備‘X’、‘Y’莫绣、‘Z’三條直線軸策见，一個(gè)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，一個(gè)容量為120 把刀的鏈狀刀庫(kù)妆浅，六個(gè)交換托盤蒜材；控制系統(tǒng)為FANUC-15MA 主要用于箱體類零件的加工。

　　首先了解機(jī)床的結(jié)構(gòu)押逾、機(jī)床配備的附屬設(shè)備果派、機(jī)床具備的功能及功能實(shí)現(xiàn)的方式(手動(dòng)還是自動(dòng))。

　　機(jī)床配備的數(shù)控系統(tǒng)眶洗，熟悉該系統(tǒng)的NC 編程包括功能代碼的組成蟀披、含義，是否有不同于ISO-1056-1975 標(biāo)準(zhǔn)的代碼格式堤网。

　　應(yīng)用通用后置處理器導(dǎo)向模板巫碍，根據(jù)以上掌握的知識(shí)，逐條回答模板提出的問題贫肌，定制專用后置處理器禀舰。通用后置處理器根據(jù)外界輸入的信息，調(diào)用其內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)模型怔匣，經(jīng)判斷握联、排列、組合后每瞒，生成用戶要求的專用后置處理器金闽。

　　應(yīng)用按此方法定制的HC800/FANUC-15MA 專用后置處理器處理刀具路徑文件，生成的NC 程序約80%可用剿骨，還有20%需作進(jìn)一步開發(fā)代芜。

　　當(dāng)通用后置處理器提供的數(shù)據(jù)模型不能全部滿足用戶的要求，或者用戶需要優(yōu)化處理NC 程序時(shí)浓利，則應(yīng)用開發(fā)軟件修改數(shù)據(jù)庫(kù)模型挤庇。這就需要開發(fā)人員掌握CAM 模塊的使用方法，掌握刀具路徑文件的格式贷掖，并具備軟件開發(fā)和加工工藝方面的經(jīng)驗(yàn)嫡秕。

　　本專用后置處理器應(yīng)用的機(jī)床為配備一個(gè)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的三軸臥式加工中心渴语，工作臺(tái)回轉(zhuǎn)不能參與切削運(yùn)動(dòng)。機(jī)床配備六個(gè)交換托盤淘菩，可實(shí)現(xiàn)托盤的自動(dòng)交換遵班。刀庫(kù)為鏈狀結(jié)構(gòu)，容量為120 把刀的茧音，在加工的同時(shí)可預(yù)選下一把刀具。在Pro/E 的CAM 模塊和NCPOST 模塊中均無此類機(jī)床的數(shù)據(jù)庫(kù)模型发凹。為完善該專用后置處理器盘嘉，使其自動(dòng)生成的NC 程序不再需要人工做修改，可對(duì)CAM 模塊的加工環(huán)境參數(shù)進(jìn)行特定的設(shè)置衍康，并用NCPOST 模塊的開發(fā)語言進(jìn)行宏程序編制蹲京，建立此類機(jī)床的數(shù)據(jù)模型。為優(yōu)化生成的NC 程序鞍票，用宏程序修改通用后置處理器內(nèi)部數(shù)據(jù)輸出結(jié)構(gòu)蚊牌。如：NC 程序中用到的所有工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的數(shù)值關(guān)系，可在NC 程序開頭自動(dòng)設(shè)置岖佛，數(shù)控機(jī)床可直接辯識(shí)诀虹，不需手工輸入；工作臺(tái)回轉(zhuǎn)前用虚，主軸頭退回最遠(yuǎn)晌颅；換刀前輸出刀具名稱等。

　　經(jīng)過上述工作所定制的專用后置處理器生成的NC 程序已用于該院的主導(dǎo)產(chǎn)品VMC750B－30101 主軸箱體的加工粤蝎，加工出的零件全部滿足圖紙要求真仲。此外，他們?cè)赑ro/E的CAD/CAM 集成軟件環(huán)境下初澎，可以實(shí)現(xiàn)“反向仿真功能”秸应。

　　目前商品化的通用后置處理器，加拿大ICAM 公司的CAM-POST 軟件具有典型性碑宴。該軟件可以覆蓋國(guó)內(nèi)外流行的90%以上的CAD/CAM 軟件和90%以上的NC 系統(tǒng)软啼，功能較強(qiáng)。它可以讀取所覆蓋的CAD/CAM 軟件所生成的刀具路徑文件墓懂，定制所覆蓋的NC 系統(tǒng)的專用后置處理器焰宣，它主要分為如下兩部分：

　　QUEST:數(shù)據(jù)庫(kù)模板系統(tǒng)。

　　數(shù)據(jù)庫(kù)模板中包含各種類型的機(jī)床及控制系統(tǒng)可能遇到的問題及解決的方法捕仔。用戶根據(jù)需要匕积，回答問題，得到專用的數(shù)據(jù)庫(kù)榜跌。當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)模板不能滿足用戶的要求時(shí)闪唆，可用Post-processor Development 編制宏程序盅粪，進(jìn)行二次開發(fā)。

　　GENER：應(yīng)用QUEST 產(chǎn)生數(shù)據(jù)庫(kù)擅很，把由CAM 系統(tǒng)產(chǎn)生的刀具路徑文件轉(zhuǎn)換成數(shù)控機(jī)床所能直接識(shí)別的NC 程序像得。

　　ICAM 公司新推出的CAM-POSTV-12 具有高速加工所要求的處理功能，能支持Bezier鹅甚、NURBS轨醒、Polynomial 和Spline 四種曲面擬和模型，在QUEST 中設(shè)置了專家系統(tǒng)工具等夸截，使軟件的功能又大有擴(kuò)展佃逆。

　　近年來，計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)飛躍發(fā)展儒淌，使微機(jī)的性能價(jià)格比不斷提高雷昵。目前世界上許多知名的CAD/CAM 軟件公司已著手開發(fā)了基于微機(jī)的CAD/CAM 軟件，使原來只能在工作站上運(yùn)行的軟件品客，在微機(jī)上同樣可以運(yùn)行榴弧。硬件成本的大幅度降低，使CAD/CAM 能夠得以廣泛應(yīng)用粟翔。
現(xiàn)代工業(yè)正在逐漸向多品種桅狠、小批量的方向發(fā)展，需要高效宵晚、快速垂攘、高度柔性的制造系統(tǒng)，CAD/CAM 的廣泛應(yīng)用為其提供了可能淤刃，并且促進(jìn)了這種發(fā)展晒他。后置處理器的定制是聯(lián)結(jié)CAD/CAM 軟件與加工設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)，它直接影響到CAD/CAM 的集成逸贾。

　　能夠處理不同類型格式的刀具路徑文件陨仅，并做優(yōu)化處理，以適應(yīng)不同類型的機(jī)床铝侵、不同類型的系統(tǒng)灼伤、不同類型的零件的加工需求，生成的NC 程序不需人工做二次修改咪鲜，而直接應(yīng)用于機(jī)床是后置處理器技術(shù)的發(fā)展方向狐赡。

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