【正文】 achine Abstract: Pro/E has its own post processing capabilities, which can finish automatic programming of NC program. The socalled post processing is a procession that cutter location file is transformed into the NC(Number Control) programme carried out on the NC machine, it directly affects machining quality and manufacture , lots of CAD/CAM are stagnated the CAD, the apply efficiency of the CAM is , the key to the question is problem of Post processing or the opacity of a few CAMcutter location source files, which cause the developing Post processing programme is difficulty on technology,disposition is plex and the price is high. This paper explicitly introduces the math theory and developing process of post processing technology, and analyzes the function characters of Pro/E, also including the developing platform of post processing in Pro/E, pares the differences of the CNC programming instructions in the two main systems of Germany SIEMENS and Japan FANUC, also analyzes the relationship between the NC program and the cutter location file in the corresponding parameters, and then develops to meet the requirements of the Post processors, which can be used to generate CNC machining programs identified. Finally,establishing a numerical control processing module model, using the Pro/E NC simulation system es with Vericut for simulation, outputting the NC program. In the same time, it also provides the theoretical support and experience for different structures and models of Post processing machining center. Key words: CNC machine tool。 Post processing。 Pro/E。 Cutter location file。 NC program 二軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控裱花機(jī)自動(dòng)編程系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 1 緒論 選題的背景 數(shù)控加工技術(shù)是為適應(yīng)復(fù)雜外形零件的加工而發(fā)展起來(lái)的一種自動(dòng)化加工技術(shù)，它是集機(jī)械制造、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、自動(dòng)化控制以及自動(dòng)檢測(cè)于一體的綜合性技術(shù)。數(shù)控技術(shù)的研究起源于飛機(jī)制造業(yè)，美國(guó)密西根 Traverse City Parsons公司的 John Parsons開(kāi)始嘗試?yán)幂S曲率數(shù)據(jù)來(lái)控制機(jī)器的動(dòng)作，用于切削加工復(fù)雜的飛機(jī)機(jī)身零件 (直升機(jī)的螺旋槳回轉(zhuǎn)翼 )。后來(lái)，他還利用數(shù)學(xué)運(yùn)算法為空軍成功地示范刀具路徑切削。 1952年由美國(guó)空軍與麻省理工學(xué)院 (MIT)等合作研制 而成的世界上第一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床 (CincinnatiHydrotel立式數(shù)控銑床 )，從而揭開(kāi)了數(shù)控加工技術(shù)的序幕。隨后日本、德國(guó)、意大利等國(guó)家也先后出現(xiàn)自己的數(shù)控機(jī)床，我國(guó)也在 1958年就開(kāi)始數(shù)控的序幕，但發(fā)展步伐不快 （馬海濤， 2021） 。 近年來(lái)，隨著我國(guó)航天航空事業(yè)的飛躍發(fā)展，更多的新型研制產(chǎn)品層出不窮，從而使得傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)與制造方式發(fā)生著根本性的變化，特別是現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，采用計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控編程，大大地縮短了產(chǎn)品的制造周期，加速了產(chǎn)品的更新?lián)Q代，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和競(jìng)爭(zhēng)力，因而創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì) 效益，為企業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間。數(shù)控技術(shù)已是一個(gè)機(jī)械制造企業(yè)技術(shù)水平的重要標(biāo)志，并且成為現(xiàn)代制造業(yè)的核心和發(fā)展軍事工業(yè)的重要戰(zhàn)略技術(shù)，更是衡量一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造工業(yè)水平的重要標(biāo)志 （李?lèi)?ài)紅， 2021） 。 后置處理是把加工刀具路徑文件轉(zhuǎn)換成某數(shù)控機(jī)床能直接執(zhí)行的數(shù)控程序的過(guò)程。由于后置處理系統(tǒng)與具體的數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)有關(guān)，因此，一般的 CAD/CAM系統(tǒng)配置了一些后置處理程序供用戶(hù)選擇使用 。 但是，多數(shù)后置處理系統(tǒng)對(duì)多軸或是一些特殊的指令沒(méi)有配置后置程序，直接影響到 CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)用，因而，后置處理程序成為了 CAD/CAM系統(tǒng)發(fā)展 的 必然趨勢(shì)和要求 （詹友剛， 2021） 。 數(shù)控技術(shù)研究與發(fā)展?fàn)顩r 數(shù)控加工技術(shù)涉及數(shù)控機(jī)床和數(shù)控編程技術(shù)兩方面，數(shù)控編程是目前CAD/CAM系統(tǒng)中最能明顯發(fā)揮效益的環(huán)節(jié)之一。對(duì)于復(fù)雜零件，特別是具有空間曲線(xiàn)、曲面的零件，如葉片、葉輪、復(fù)雜模具等，或者程序量很大的零件，數(shù)控編程通常采用自動(dòng)編程系統(tǒng)，尤其在實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)加工自動(dòng)化、提高加工精度和加工質(zhì)量、縮短產(chǎn)品研制周期等方面發(fā)揮著重要作用。 1954年，第一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床研制成功之后，美國(guó)麻省理工學(xué)院 (MIT)就致力于 NC(NumberControl)程序的計(jì)算機(jī)化，研制出“程序自動(dòng)編輯工具” （沈兵， 2021） 。 數(shù)控系統(tǒng)也隨著計(jì)算機(jī)軟硬件的發(fā)展而被更為廣泛地應(yīng)用。如日本發(fā)那科公司的 FANUC系統(tǒng)、德國(guó) 西門(mén)子 公司的 SIEMENS系統(tǒng)、西班牙 發(fā)格 公司的 FACTOR系統(tǒng)、法國(guó) NUM公司的 NUM系統(tǒng)、日本三菱電機(jī)公司的 MELDASM3/L3系統(tǒng)及中國(guó)上海開(kāi)通公司的 MTCT系統(tǒng)、中國(guó)南京大方公司的 JWK系統(tǒng)等等，數(shù)控廠(chǎng)家不計(jì)其數(shù)，型號(hào)千差萬(wàn)別， 各種特定功能的機(jī)床也應(yīng)運(yùn)而生，這就使得后置處理系統(tǒng)成為了數(shù)控加工技術(shù)發(fā)展的 “瓶頸” （ 郭旭偉 ， 2021） 。 國(guó)外的研究動(dòng)態(tài)及發(fā)展趨勢(shì) 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 2 的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，它對(duì)關(guān)系國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè) (IT、汽車(chē)、輕工、醫(yī)療等 )的發(fā)展也起著越來(lái)越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì)。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看，其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面： (1)高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢(shì) 效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔 次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。為此日本先端技術(shù)研究會(huì)將其列為 5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì) (CIRP)也將其確定為 21世紀(jì)的中心研究方向之一。 從發(fā)展趨勢(shì)的情況來(lái)看，高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá) 80m/min，甚至更高，空運(yùn)行速度可達(dá) 100m/min左右。目前世界上許多汽車(chē)廠(chǎng)，包括我國(guó)的上海通用汽車(chē)公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線(xiàn)部分替代組合機(jī)床。美國(guó) CINCINNATI公司的 HyperMach機(jī)床進(jìn)給速度最大達(dá) 60m/min，快速為 100m/min，加速度達(dá) 2g，主軸轉(zhuǎn)速已達(dá) 60000r/min。德國(guó) DMG公司的雙主軸車(chē)床的主軸速度及加速度分別達(dá)120210r/min和 lg。在加工精度方面，近十年來(lái)，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由 10181。m提高到 5181。m，精密級(jí)加工中心則從 3～ 5181。m，提高到 l～ ，并且超精密加工精度已開(kāi)始進(jìn)入納米級(jí) ()。 (2)軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展 采用 5軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，一臺(tái)五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等效于兩臺(tái)三軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高 速銑削淬硬鋼零件時(shí)，五軸聯(lián)動(dòng)加工可比三軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。但過(guò)去因五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價(jià)格要比三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展。當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，其制 造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類(lèi)型五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床 (含五面加工機(jī)床 )的發(fā)展。 新日本工機(jī)的五面加工機(jī)床采用復(fù)合主軸頭，可實(shí)現(xiàn)四個(gè)垂直平面的加工和任意角度的加工，使得五面加工和五軸加工可在同一臺(tái)機(jī)床上 實(shí)現(xiàn)，此外，還可實(shí)現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。德國(guó) DMG公司展出 DMUVoution系列加工中心，可在 CNC系統(tǒng)控制或 CAD/CAM直接或間接控制下，一次裝夾實(shí)現(xiàn)五面加工和五軸聯(lián)動(dòng)加工。 (3)智能化、開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì) 2l世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過(guò)程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型 、自整定等； 為 簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)編程、智能化的人機(jī)界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。 總之，新一代數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)水平的大大提高，促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床性能向高精度、高速度、智能化、開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò)化方向的發(fā)展，使得柔性自動(dòng)化加工技術(shù)的水平不斷提高 （ 申麗國(guó)，張昆，黃征 ， 1996） 。 二軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控裱花機(jī)自動(dòng)編程系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 國(guó)內(nèi)的研究動(dòng)態(tài)及發(fā)展趨勢(shì) 多年來(lái)，國(guó)內(nèi)對(duì)后置處理理論與技術(shù)也進(jìn)行了 較為 深入 的 研究，取得了一定的研究成果。針對(duì)自行開(kāi)發(fā)的 CAD/CAM系統(tǒng)，張利波等提出了一種基于配置文件的開(kāi)放式數(shù)控編程通用后置處理模型，定義了配置文件的語(yǔ)法規(guī)則，給出了配置文件的 BNF語(yǔ)言描述及相應(yīng)的解釋算法，并在 HUSTCADM系統(tǒng)中給予實(shí)現(xiàn) 。程筱勝等對(duì)南京航空航天大學(xué)的超人 CAD/CAM系統(tǒng)的通用后置處理系統(tǒng)進(jìn)行了研究，開(kāi)發(fā)了具有交互式圖形系統(tǒng)用 戶(hù)界面的通用后置處理程序。 盡管該后置處理系統(tǒng)具有很好的可靠性和較強(qiáng)的通用性，但超人 CAD/CAM系統(tǒng)和 HUSTCADM系統(tǒng)一樣都沒(méi)能走向商品化。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的商品化 CAD/CAM系統(tǒng)中， CAXAME(制造工程師 )是目前應(yīng)用最廣泛的系統(tǒng)，通過(guò)后置處理設(shè)置，能解 決常見(jiàn)數(shù)控機(jī)床的后置處理問(wèn)題。但 CAXAME有很大的局限性，只適用于一般銑削加工，在解決 Sodick類(lèi)型機(jī)床的數(shù)控代碼時(shí)，如果零件中涉及到孔的加工，它將不能生成相關(guān)后置代碼。對(duì)于三維曲面多坐標(biāo)數(shù)控加工及其編程技術(shù)，劉雄偉等探索了其后置處理的算法，韓向利等對(duì)五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床的后置處理算法原理和后置處理配置文件參數(shù)進(jìn)行了探索和設(shè)計(jì) 。 近幾年來(lái)，我國(guó)數(shù)控技術(shù)產(chǎn)業(yè)在技術(shù)上己有多個(gè)方面的跨越。 (1)有了自主研制的 CAD/CAM系統(tǒng)（如北航海爾公司的 CAXAME系統(tǒng) )； (2)可供應(yīng)集成化、柔性化的制造裝備 (如北京 機(jī)電院等開(kāi)發(fā)的多臺(tái)數(shù)控幾床聯(lián)成的局域網(wǎng)，可在服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)加工對(duì)象的實(shí)體造型，并將加工程序通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，自動(dòng)地傳送到各臺(tái)數(shù)控機(jī)床 )； (3)向無(wú)圖加工領(lǐng)域邁上了一個(gè)新臺(tái)階 (某航天研究所已完成整個(gè)系統(tǒng)的研究 )； (4)多軸連動(dòng)的機(jī)床已國(guó)產(chǎn)化 (常州機(jī)床總廠(chǎng)研制的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床 )； (5)高速加工已開(kāi)始國(guó)產(chǎn)化； (6)并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床研究成功。 在高精尖裝備研發(fā)方面，要強(qiáng)調(diào)產(chǎn)、學(xué)、研以及最終用戶(hù)的緊密結(jié)合，以“做得出、用得上、賣(mài)得掉”為目標(biāo)，按國(guó)家意志實(shí)施攻關(guān)，以解決國(guó)家之急需。 在數(shù)控技術(shù)方面，強(qiáng)調(diào)研究開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí) 產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，為我國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)、裝備制造業(yè)乃至整個(gè)制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ) （龔榮文， 2021） 。 課題研究的意義 在數(shù)控自動(dòng)編程中，刀位軌跡計(jì)算過(guò)程為前置處理，前置處理產(chǎn)生刀位文件 即CL文件 (Cutter Lotion File)。而將刀位文件與具體的機(jī)床特性文件相結(jié)合，轉(zhuǎn)換 成適合于機(jī)床能夠識(shí)別的加工程序的過(guò)程即為后置處理 。 對(duì)于相同的加工，不同的數(shù)控機(jī)床或加工中心 ，代碼格式也各不相同，這就要求 CAM軟件能夠提供不同機(jī)床的后置處理。而通用后置處理系統(tǒng)一般是指后置處理程序功能的通用化，要針對(duì)不同的 數(shù)控系統(tǒng)對(duì)刀位文件進(jìn)行后置處理，輸出