1　數(shù)控編程軟件與后處理技術

1. 1　數(shù)控編程軟件

隨著計算機技術及數(shù)控技術的發(fā)展, 產(chǎn)生了一些高效、 實用、 優(yōu)秀的CAD/CAM 軟件系統(tǒng), 將手工編程提升到計算機編程, 把煩瑣的刀路軌跡計算交給計算機來運算, 大大提高了編程效率和準確度.實踐中常見的CAD/CAM 軟件有CAXA -ME 、MasterCAM 、 Pro/ENGIN EER 、 UG 等[ 1]

1. 2　后處理技術

經(jīng)過自動編程刀具軌跡計算產(chǎn)生的是刀位數(shù)據(jù)( Cut ter location date) 文件, 而不是數(shù)控程序.因此,這時需要設法把刀位數(shù)據(jù)文件轉變成數(shù)控機床能執(zhí)行的數(shù)控程序, 然后采用通信的方式或 DNC 方式輸入數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng), 才能進行零件的數(shù)控加工.把刀位數(shù)據(jù)文件轉換成數(shù)控機床能執(zhí)行的數(shù)控程序的過程就稱為后置處理.刀位數(shù)據(jù)文件必須經(jīng)過后置處理轉換成數(shù)控機床各軸的運動信息后, 才能驅動數(shù)控機床加工出設計的零件.后處理程序是在設計完成的待加工零件模型基礎上, 對已安排好的加工方式、 刀具選擇、 下刀方式、 刀路安排及切削參數(shù)等工藝參數(shù)進行運算, 并編譯生成機床能識別的G 代碼.這一步的代碼處理準確與否, 直接關系到零件的加工質量及數(shù)控機床的安全.

在安裝數(shù)控編程軟件 ( CAD/CAM)時系統(tǒng)會自動設置好一些后置處理程序, 當編程者采用的數(shù)控系統(tǒng)與之相對應, 就可以直接選擇相對應的后置處理程序, 而實際加工時選擇的后置處理程序也應與編程者的數(shù)控系統(tǒng)相一致, 所以在利用編程軟件進行數(shù)控編程時, 必須對后處理器進行必要的設定和修改, 以符合編程格式和數(shù)控系統(tǒng)的要求.若編程人員在數(shù)控編程時不了解數(shù)控系統(tǒng)的基本要求, 沒有對后處理程序進行設置, 結果生成的數(shù)控代碼中就會有很多錯誤或多余的指令格式.這就要求在程序傳入數(shù)控機床前,必須對NC 程序進行手動增加或刪減, 如果沒有修改正確, 極易造成事故[ 2]

下面介紹實施方案及驗證方法:

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2　實施方案

數(shù)控程序是保證加工產(chǎn)品精度要求的重要因素, 而后置處理器的作用就是處理刀路軌跡、 生成數(shù)控程序, 下面介紹幾種常見CAD/CAM 軟件設置后處理器的方法:

2. 1　Pro/ E 軟件

Pro/ENGINEER 加工模塊 ( Pro/NC)是一種功能十分強大的自動化CAM 加工模塊.在利用 Pro/E軟件設計數(shù)控加工的后處理程序時, 一般按照 NC 程序格式的特點, 對 PST 文件的結構模塊進行設計.Pro/ E 本身已配置了當今世界上度較高的數(shù)控廠商的后置處理文件, 但這僅僅只能滿足部分用戶的需要[ 3]為了使一般數(shù)控機床能夠處理 Pro/NC 的加工工藝文件, Pro/ E 所帶的后置處理模塊通過設置機床配置文件的方式, 擴充后置處理的功能.Pro/ NC 可以生成通用的刀位數(shù)據(jù)文件 ( CLData File), 這個文件包含著以 ASC Ⅱ碼格式存儲的刀具運動軌跡和加工工藝參數(shù)等重要數(shù)據(jù)信息.Pro/ E 軟件是以NC/ POS T 為開發(fā)平臺, 對其后置處理器進行二次開發(fā), 開發(fā)了KND100M 數(shù)控系統(tǒng)的后置處理器,并且設置后置處理器的選配文件為 UNCX01. p02.配置文件的各參數(shù), 這些參數(shù)包括:機床類型, 如選擇機床 MILL WIT HO UT TOTA RY AXES ;定義選配文件的格式, 如定義名稱為 KND100M CNCKXK7250;定義程序開始和結束的一般選項, 在此可添加程序頭代碼 ( G54 G40 G90 G17), 程序尾代碼( G00 Z50. M30);定義程序段標號的選項;設置與機床運動有關的選項, 直線插補 ( G01)與圓弧插補( G02 G03);機床加工代碼的描述 ( G M S 等指令)等.此后置處理器較好地應用于 KXK7250 加工中心, 提高了Pro/E 的自動編程能力.

2. 2　MasterCAM 軟件

MasterCAM 軟件是基于微機平臺、 效的CAD/CAM 集成軟件, 側重于數(shù)控加工, 在零件加工和模具制造中應用非常廣泛.MasterCAM 具有很強的數(shù)控自動編程能力, 應用軟件本身內(nèi)嵌的后置處理器可實現(xiàn)簡單及復雜模型的自動編程, 針對不同的數(shù)控系統(tǒng)不同的加工模塊 ( 如車削、 銑削、 線切割等)都具有相對應的后置處理文件[ 4 ].MasterCAM 銑削模塊系統(tǒng)缺省的后處理文件為MPFAN. PS T , 適用于FANUC 系統(tǒng)數(shù)控代碼的控制器.在利用KXK7250 加工中心 ( 數(shù)控系統(tǒng)為北京KND100M)進行實際加工時,也應該選擇相應的后處理程序, 用缺省的后處理程序時, 輸出的NC 文件不能直接用于加工.所以需要對MPFAN. PS T 文件進行修改, 使之適合于KXK7250 加工中心的后置處理程序.圖1 為風筒模型Master-CAM軟件仿真加工圖形

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2. 3　UG軟件

UG 軟件是利用 UG/POST 加工后處理模塊建立加工后置處理程序的, 該模塊適用于目前世界上幾乎所有主流NC 機床和加工中心[ 5 ]UG/POS T 的后處理過程是先將 UG 的刀軌作為輸入, 它需要兩個文件, 一個是 Event Handle r , 擴展名為. tcl , 包含一系列指令用來處理不同的事件類型;另一個是Defini tion File , 擴展名為. def , 包含一系列機床、 刀具的靜態(tài)信息.這兩個文件可以利用 UG 自帶的工具Po st Builde r來生成, 并將它們加入后置環(huán)境中進行后置處理, 完成從簡單到復雜機床結構、 控制系統(tǒng)的處理.通過PostBuilde r開發(fā)后置處理器主要涉及到以下四項: ( 1)機床參數(shù)項;( 2)程序和刀軌參數(shù)項;( 3)NC 數(shù)據(jù)定義項; ( 4)后置處理文件列表項.基于 KXK7250 加工中心 ( 數(shù)控系統(tǒng)為北京KND100M)的特點, 利用Post Builder 工具進行修改, 從而建立的后置處理程序.

3　NC 代碼的驗證

任何新開發(fā)的后置處理器都必須經(jīng)過驗證, 才能應用于實際數(shù)控加工.后置處理器的驗證主要是在數(shù)控編程時, 對加工工序的刀位文件進行處理.通過虛擬或實際零件的切削加工, 檢查其輸出NC 程序的正確性.對于KXK7250加工中心, 后置處理器為北京凱恩帝公司的 KND100M , 通過對加工零件工序的刀位文件的后置處理, 生成的數(shù)控程序不需手工修改, 可直接傳入加工, 從而提高編程效率、 縮短零件的生產(chǎn)周期.NC 代碼驗證的方法有虛擬加工和實際加工兩種, 虛擬加工驗證是采用數(shù)控加工仿真軟件進行驗證, 實際加工驗證是利用實際機床 KXK7250 進行加工, 觀察其加工結果的正確性.

3. 1　數(shù)控加工仿真軟件驗證

數(shù)控仿真軟件是通過計算機的編程和建模, 結合機床廠家實際加工制造經(jīng)驗將加工過程用三維圖形或者二維圖形的方式演示出來的一種虛擬仿真軟件.目前比較流行的軟件有上海宇龍、 南京宇航、 斯沃數(shù)控仿真軟件等, 它們都可以在計算機上模擬數(shù)控實際操作的大部分過程.通過上海宇龍數(shù)控加工仿真軟件的驗證, 調用新開發(fā)的后置處理器 ( KND100M)處理的 NC 程序, 經(jīng)過仿真加工滿足要求.圖2 為利用上海宇龍數(shù)控加工仿真軟件仿真風筒模型圖形.

3. 2　數(shù)控機床實際加工驗證

經(jīng)過仿真軟件的加工可以簡單地驗證加工圖形的輪廓、 形狀, 但對于精度及表面質量等要求還不能保證, 所以必須經(jīng)實際機床加工才能進一步證實代碼的正確性.利用微機 DNC 功能將后處理器生成的數(shù)控程序輸入到數(shù)控機床 KXK7250 , 實際加工出的零件滿足要求.圖 3為風筒模型實際加工圖形.

4　結語

通過以上幾種軟件創(chuàng)建的后置處理器 ( KND100M), 在進行數(shù)控編程處理刀具軌跡時, 先調用相應的后置處理器, 由此生成的數(shù)控程序不需要手工修改, 從而縮短了所生成數(shù)控程序后續(xù)修改的時間,使工作效率和編程效率得到提高, 同時也充分發(fā)揮 CAD/CAM 在模具制造及零件加工中的重要作用.這種開發(fā)方法也適合于其他數(shù)控機床后置處理器的開發(fā) ( 如數(shù)控車床、 數(shù)控加工中心等), 對數(shù)控加工具有重要意義.

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