基于NX的复合机床后处理器开发与应用.pdf

第 8期 2 0 1 0年 8月 机 械 设 计 与 制 造 Ma c hi ne r y De s i g nMa n u f a c t u r e 69 文章编号 1 0 0 1 3 9 9 7 2 0 1 0 0 8 0 0 6 9 0 2 基于 N X的复合机床后处理器开发与应用 夏 爱宏戈迎喜 中航工业西安自动飞行控制研究所 ， 西安 7 1 0 0 6 5 De v e l o p me n t a n d a p p l i c a t i on o f c o mp l e x ma c h i n e p o s t p r o c e s s o r b a s e d o n NX XI A Ai h o n g， GE Yi ng x i A V I C Xi ’ a n F l i g h t A u t o ma t i c C o n t r o l R e s e a r c h I n s t i t u t e ， Xi ’ a n 7 1 0 0 6 5 ， C h i n a ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯- ● ⋯o 0 ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● 【 摘要】 后处理 是将C A M软件生成的刀轨数据转换成特定机床能够 识别 执行的 代码的技术， 是连 接 C A M软件和机床的桥梁。 分析 了复合机床N X后处理的工作原理， 以宝美铣车加工中心为例对复合机 床后处理器开发的关键技术进行 了较深入的分析。 i 关键词 后处理； 复合机床； 宝美； 车铣 i ； 【 A b s t r a c t 】 P o s tp r o c e s s i n g i s 0 t e c h n i q u e w h ic h m a i n l y is t o m a k e t h e c u t t e r lo c a t io n s o u r c e fi l e t h at ； i s c r e a t e d b y C A M t h e a c c e p t a b l e N C c o d e l e f o r s p e c ifie m ach i n e ． I t i s a b r i d g e w h i c h c o n n e c t s C A M 5 w a r e a n d m a c h i n e ． T h e ana l y s i s i s m a d e f o r e w o r k i n g p r i n c ip l e o f N X p o s t p r o c e s s i n g o n c o m p l e x m a c h i n e ． B a s e d o n B U MO T E C mi l l - t u r n mach i n e ， t h e t h o r o u g h r e s e a r c h of s o m ． e k e y t e c h n o l o g i e s i s d o n e i i n b u i l d i n g t h e p o s t p r o c e s s o r ． K e y w o r d s P o s t p r o c e s s i n g ； C o m p le x ； B U MO T E C ； T u r n - m i ll ● ⋯‘ ● ⋯’ ● ⋯’ ● ⋯’ ● ⋯’ ● ⋯‘ ● ⋯’ ● ⋯ ● ⋯’ ● ⋯‘ ● ⋯ ● ⋯‘ ● ⋯‘ ● ⋯‘ ● ⋯‘ ● ⋯。 ● ⋯‘ ● ⋯‘ ● ⋯‘ ● ⋯’ ● ⋯’ ● ⋯‘ ■ ⋯。 ■ ⋯‘ ● ⋯ ■⋯‘■⋯‘ ● ⋯‘ ■ ⋯‘ ● ⋯‘ ■ ⋯‘ ■ ⋯‘■⋯‘■⋯‘ ■⋯‘ ● ⋯‘ ● ⋯‘ ■ ⋯‘ ● ⋯’ ● 中图分类号 T H1 6 ， T P 3 9 1 文献标识码 A 1 引言 后处理是将 C A M软件生成的刀轨数据、 机床控制信息及其 他指令信息转换成特定机床能够识别执行的代码程序 ， 不能用未 经处理的刀轨文件数据直接驱动机床。 必须将刀轨文件转换成特 定机床的可识别的加工程序， 这个过程即称为后处理。 在世界机床制造和机械加工领域， 复合加工技术正以其独特 的魅力被逐渐认识并应用于实践中。所谓复合加工技术 ， 即是在 一 台设备上完成车、 铣、 钻、 锉、 攻丝、 铰孔、 扩孔等多种加工要求。 与 此相应的复合机床也 应运 而生 ， 其 中， 车铣复合加工中心就是这 一 技术的典型代表。随着该种机床的不断应用及 C A M技术的发 展应用， 针对该种机床的后处理技术也成立急需解决的技术问题。 张海军等口 l 介绍了 U GN X后处理 的基本 知识 ， 杨生 介绍 了螺 旋进刀的处理方法， 赵世田， 葛振红， 燕红波等 讨论了五轴机床后 处理转角及坐标的计算方法。N X提供简单的3轴铣车模板， 而针 对复杂复合机床的后处理器开发， 目 前 国内尚未见相关报道 。 2复合机床的 N X后处理实现原理 对于复合机床， 可以采用将复杂机床分解成简单的机床运动 模式 的思路 ， 针对各个模 式分别建立后 处理器 ， 然后采用链接技 术进行集成 ， 使用户使用时只调用一个主后处理器即可。 比如 ， 五 轴铣车复合加工 中心可分解为五轴铣模式和车模式 ， 立卧转换加 工中心可分解为立铣和卧铣等等。开发流程， 如图 1 所示。 机床运动学分解需要根据实际的机床进行合理的分解， 要便 于实现和使用。对于分解以后的各个机床模式， 其后处理器既可 以手动编程实现，也可以借助 N X提供的辅助工具进行创建 ， 推 荐使用 N X的P o s t b u i l d e r 实现各个机床模式后处理器的创建。 ★来稿 日期 2 0 0 9 1 0 2 2 图 1复合机床后处理器开发流程 后处理器 的集成是 问题 的关键 ，即将各个后处理器进行链 接 ， 并在 N X C A M中进行正确的机床模式调用设置， 最后输出程 序时只需要调用一个主后处理器既可。多后处理器的工作原理， 如 图 2所示。HE A D事件是指 N X C A M 中的机床事件。 图 2多后处理器的工作原理 这就要在后处理器中用到 MO M_ h e a d 命令过程，当在 P o s t B u i l d e r 中选 中 L i n k O t h e r P o s t s t o C u r r e n t P o s t 选项时 ，就会在主 后处理器的事件处理器 ． 【 c 1 中创建 MO M h e a d过程 ， 该过程在 H E A D事件被触发后调用 ，其作用是根据 HE A D事件传递的 m o rn _h e a d_n a me 变量的值 即HE A D的名称 决定要使用哪个后 处理器。m o m _ h e a d _ n a me 的值在后处理器中设置， 在 C A M中使 用 。这里需要注意两个 问题 7 0 夏爱宏等 基于 N X的复合机床后处理器开发与应用 第 8 期 1 后处理只会输 出主后处 理器 的 S t a r t o f P r o g r a m和 E n d o f P r o g r a m事件 ， 不会输出链接的后处理器 的相应事件。 由于要调用 的第一个和最后一个后处理器是不确定的， 这样设置可 以避免对 所有的后处理器进行相同的程序头、 尾设置， 保证操作性。 2 H E A D事件应当定义在组 G r o u p _ L， 不能定义在操作上。 如图2 所示的工作原理存在这样一个问题，当HE A D事件 定义不正确时 ， 后处理会继续使用前一后处理器 ， 这有时会导致 输出错误的程序代码， 所以需要进行改进， 改进后的工作原理， 如 图 3所示。 图 3改进 的多后处理器工作原理 3复合机床后处理器的开发与应用 以 B U M O T E C 8 1 9 2 F T 车复合加工 中心为例 ，介绍复合机 床后处理器的开发。该机床为 5轴 h e a d t a b l e 联动铣车加工中 心， B轴为摆头， c轴为铣模式的回转工作台和车模式的主轴。控 制器为 N U M1 0 5 0 。 3 ． 1后处理器的开发 B U MO T E C S 1 9 2 F 1 “ 铣车复合加工中心可分解为5轴铣模式 和车模式， 所以 1 分别建立这 2种模式的后处理器； 2 将铣后处理器作为主后处理器， 将车后处理器链接到铣 后处理器 ， 如图 4所示 。这时， 铣后处理器就需要按图 3 对 t c l 文 件进行程序修改； 3 在 C A M 中对刀具进行铣和车的 g r o u p ， 在 g r o u p上 定义 H E A D事件， 铣的名称为mi l l ， 车的名称为t u r n 。 建立一个铣 车 C A M模板更方便实用。 图 4后处理器链接方法 这样 ， 通过调用铣后处理器就可以正确调用铣车加工中心的 后处理器生成加工程序。 3 ． 2多参数孔加工循环指令的实现 对于孔加工循环 ， P o s t B u i l d e r 中默认 只有加工开始位置 R 和步进值 Q 两个参数， 而 B U MO T E C S 1 9 2 F T有多个参数， 为了 实现这种指令 ， 不仅要在构建后处理器时进行设置 ， 而且在 N X 中的具体操作中要进行合理的设置， 才能保证输出的正确性。在 构建后处理器时应明白后处理器和 N X是紧密联系的。 现以啄孔 钻 G 8 3 指令为例进行说明， 该指令格式为 G 8 3 [ X ． ． ， ． ] z． [ E R ．． 3 E E H ． ． 3 E P ． ． ] ／ [ E S ． ． Ⅱ ． ] [ E P ． ． ] [ F ． ] [ E F ． ． ] 其 中， E R加工轴上的回退平 面； E l i 进给平面 ； P 第一 次啄进值； 一啄进次数； Q 一最后一次啄进值； E P 每次啄进 后退值 缺省 l m m ； P 进给率； 卜 每次啄进后的延时。 这里主要要用 到 MO M变量。 E R、 E H、 P和 在 P o s t B u i l d e r 中都有相应参数 ，只需更改名称 即可 ，这里着重说明 E S 、 Q和 在 U G的啄孑 L 钻和断削钻操作的循环参数中有多达 7 个步进 值定义， 如图 5 所示。 MO M变量中有三个变量与前三个步进值对 应 ， 分 别 为 m o rn _ c y c l e s t e p l 、 mo rn _ c y c l e s t e p 2和 m o m _ c y e l e _s t e p 3 第一个变量已用于定义第一次啄进值 P ， 所以， 用第二 个变量定义 p，第三个变量定义 ，在后处理器中建立相应参 数， 并将其加入啄孑 L 钻循环块中。 图 5循环参数设置方法 为了输出 值， 可以考虑将它设置在图5的C A M参数中， 因 为在异殳 中其他地方没有用到该参数， 所以可用它来设置E P值， M O M变量为no n c y c l e c a m， 这样就得到G 8 3 格式， 如图6 所示。 图 6 G8 3输出格式 对于自定义参数 ， 不仅要合理设置， 同时要保证其正确输出。 在 U G中设置 S t e p V a l u e s 时， 系统遇到第一个为零的值时输出将 终止， 后面的值即使设置了也不会输出。同时也要保证未设置的 参数不输出， 即避免出现“ P a Q 0 ． E S 0 ． ” 的情况。为了保证输出的 正确性， 应该在 G 8 3 块前增加一 自定义过程， 对输出进行控制。 这就要用到 T e l 语言， T C L语言是一种解释型的计算机语言[6 1 ， 以 其小巧 、 灵活、 功能强大、 易于扩展 、 易于集成而闻名 。 4总结 后处理技术是 C A M应用的关键技术之一，随 N X系统提供 的后处理器一般不能适应各企业机床的多样性和复杂性， 因此开 发和维护符合自己企业实际机床的N X后处理器是 N X ／ C A M用 户必须做的事情， 也是 N X ／ C A M走向应用的关键。复合机床后处 理器开发与应用的实现， 解决了复杂机床数字化制造推进过程中 的瓶颈问题 。此外 ， 熟练应用 T C L语言 ， 也是开发优秀的后处理 器的重要手段 。 参考文献 1 张海军 ，金永福． 基于 U C d P o s t 创建数控系统后处理器 ． 现代机械 ， 2 0 0 8 3 7 8 ～ 8 0 2 杨生 基于U G的H e i d e n h a i n 控制系统后处理优化技术． 组合机床与自动 化加工技术 ， 2 0 0 8 9 5 2 - 5 5 3 赵世田， 孙殿住， 孙肖霞． 基于 U G ／ P O S T五轴联动加工 中心专用后置处理 器的研发． 组合机床与 自动化加工技术 ， 2 0 0 6 1 2 6 - 2 8 4葛振红， 姚振强 ， 赵国伟． 非正交五轴联动数控机床后置处理算法． 机械设 计与研究 ， 2 0 0 6 ， 2 2 2 7 9 8 1 5燕红波， 杨庆东， 刘芳． 五轴联动 师， 2 o o 7 5 1 2 0 --- 1 2 2 机械工程 6 B r e n t RWe l c h ． T e l／ Y K组合教程 第二版 ． 北京 电子工业出版社， 2 0 0 1