【正文】 putting 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。 然而 ， 目前國(guó)內(nèi)許多 CAD/CAM 軟件還停留在 CAD 的 層面上，對(duì) CAM 模塊的 技術(shù)掌握及 應(yīng)用效率 并不是很 高，其中非常關(guān)鍵的原因就是后置處理問(wèn)題或者是 CAM 模塊的刀位點(diǎn)數(shù)據(jù) 文件 即 CL文件 （ Cutter Location Source File)不完全透明，使得后置 處理程序開發(fā)技術(shù)難度大、配置復(fù)雜且價(jià)格昂貴。所謂的 后置處理 ， 是將加工刀具路徑文件 （ CL文件） 轉(zhuǎn)換成數(shù)控機(jī)床能夠 操作和 執(zhí)行的數(shù)控程序的過(guò)程，其結(jié)果直接影響到加工產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率 。 同時(shí)， 這 也為不同 結(jié)構(gòu)和型號(hào)的 加工中心的后置 處理 提供了理論 支持 和經(jīng)驗(yàn)借鑒。 Cutter location file。 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 )，從而揭開了數(shù)控加工技術(shù)的序幕。 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。對(duì)于復(fù)雜零件，特別是具有空間曲線、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。 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、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。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。 (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。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型五軸聯(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。 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） 。 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。 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)。好的 CAM軟件，對(duì)于常見數(shù)控機(jī)床，都提供通用的后置處理模塊，但對(duì)于某些數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的特點(diǎn)，則提供了開放式的后置處理自定義功能。并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行不斷的優(yōu)化操作，通過(guò)逆向思維，完善裱花操作過(guò)程中的各種動(dòng)作。 (3)進(jìn)入 Pro/E NC后置處理模塊，按照上述要求進(jìn)行 Post設(shè)置，創(chuàng)建符合要求的后置處理器。 主要研究?jī)?nèi)容 (1)后置處理技術(shù)研究。 (3)對(duì)后置處理的平臺(tái) (Pro/NC)及數(shù)控系統(tǒng)代碼 進(jìn)行 分析 ， 編寫相應(yīng)的 Pro/E后置處理程序 。 2 后置處理技術(shù) 基于蛋糕裱花的數(shù)控加工，本章主要針對(duì) Pro/E后置處理技術(shù)進(jìn)行討論研究，分析了通用后置處理系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)途徑。后置處理的任務(wù)是根據(jù)具體機(jī)床運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)和控制指令格式，將前置處理中計(jì)算的刀位點(diǎn)數(shù)據(jù)變換成機(jī)床各軸的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，并按其控制指令格式轉(zhuǎn)換成為數(shù)控機(jī)床的加工程序。那么要完成從刀位點(diǎn)文件到數(shù)控程序的轉(zhuǎn)換，就必須通過(guò)與數(shù)控機(jī)床相應(yīng)的后置處理程序。利用自動(dòng)編程方法將經(jīng)過(guò)刀位計(jì)算產(chǎn)生的是刀位文件設(shè)法轉(zhuǎn)換成數(shù)控機(jī)床能執(zhí)行的數(shù)控程序，并輸入機(jī)床才能進(jìn)行零件的數(shù)控加工 （龔榮文， 2021） 。其過(guò)程如圖 。 后置處理的數(shù)學(xué)理論 數(shù)控機(jī)床一般用 3個(gè)相互垂直的軸所形成的直角坐標(biāo)系 (滿足右手定則 )來(lái)定義刀具的運(yùn)動(dòng)軸向。空間一點(diǎn) (x， y， z)在 X、 Y、 Z軸三個(gè)方向的放大或者縮小比例 s，其變化 結(jié)果為： ? ? ? ? ? ?? ?zsysxs ssszyxTzyxZYX 1 0 0 00 0 00 0 00 0 0 1 1 ????????????????? () 坐標(biāo)旋轉(zhuǎn) 三維旋轉(zhuǎn)變換指空間立體繞某一軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，一般繞坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn) α 角。 目前已經(jīng)發(fā)布了 Pro/ENGINEER 。 Pro/NC 功能分析 Pro/E系統(tǒng)功能強(qiáng)大，其中 CAM是其亮點(diǎn)之一，其工作流程如圖 ，主要包括建模、加工數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、加工工藝安排、 CL數(shù)據(jù)文件生成、后置處理、 NC數(shù)據(jù)程序的生成等 （鄒樹國(guó)， 2021） 。 Pro/NC中的文件格式繁多，其部分常見文件格式 如 表 ，了解這些文件格式的擴(kuò)展名，熟悉文件類型，有利于進(jìn)行文件的后續(xù)管理，并為后置處理開發(fā)提供參數(shù)調(diào)用 （ 劉日良，張承瑞，宋現(xiàn)春 ， 2021） 。 常見 CAD/CAM系統(tǒng)的刀位點(diǎn)文件格式大都采用 APT語(yǔ)言格式，這種語(yǔ)言接近于英語(yǔ)自然語(yǔ)言，其語(yǔ)句格式可分為 刀具運(yùn)動(dòng)語(yǔ)句、幾何定義語(yǔ)句等。 $$* Pro/CLfile Version Wildfire C000 $$ MFGNO / BIAOHUAJI PARTNO / BIAOHUAJI $$ FEATNO / 114 MACHIN / UNCX01, 1 $$ CUTCOM_GEOMETRY_TYPE / OUTPUT_ON_CENTER UNITS / MM LOADTL / 2 $$ CUTTER / $$ CSYS / , , , , $ , , , , $ , , , SPINDL / RPM, , CLW COOLNT / TAP RAPID GOTO / , , CYCLE / DRILL, DEPTH, , MMPM, , CLEAR, GOTO / , , GOTO / , , GOTO / , , GOTO / , , CYCLE / OFF RAPID GOTO / , , COOLNT / OFF SPINDL / OFF $$ END / FINI 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 12 表 CL 文件參數(shù)說(shuō)明 Table The description of CL parameter CL 文件 參數(shù) 說(shuō)明 MFGNO、 PARTNO 加工操作名 MACHIN 工步名 UNITS 尺寸單位 LOADTL 刀具號(hào) CUTTER 刀具 直徑 CSYS 工件坐標(biāo)系 SPINDL 主軸格式 COOLNT 冷卻液控制 RAPID 快速移動(dòng) CYCLE 循環(huán)指令 FINI 結(jié)束標(biāo)志 Pro/NC 后置處理功能分析 后置處理就是根據(jù)具體機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的特征輸出適合它的程序指令。 要對(duì)上述指令格式進(jìn)行定義，就須對(duì) Pro/NC 的后置處理功能進(jìn)行分析，了解指令格式的定義方式和操作步驟。其中 MCD文件可以查看和定義地址寄存器及其格式； List文件可以設(shè)置警示信息、打印格式、紙帶及其他的一些信息；程序段標(biāo)號(hào)（ Squence Numbers）可以 設(shè)置程序段編號(hào)、程序標(biāo)號(hào)及其操作信息等。 (3)程序頭尾格式定義 程序頭尾格式對(duì) 所有程序 的特性進(jìn)行定義，包括程序加工平面的選擇、加工單位的設(shè)定，機(jī)床裝卡工件的位置等；是否選擇程序名、程序員、加工的材料、編程的時(shí)間以及默認(rèn)預(yù)備代碼、程序開始及程序結(jié)束等選項(xiàng)。 圖 Pro/NC運(yùn)動(dòng)格式定義 Pro/NC motion format definition (5)機(jī)床代碼格式定義 機(jī)床代碼格式的定義主要是對(duì)上述沒(méi)有定義完的格式進(jìn)行定義，包括 G代碼、 M代碼、刀具補(bǔ)償、冷卻液、進(jìn)給速率、刀具更換、主軸、暫停參數(shù) 等， 如 圖 。數(shù)控系統(tǒng)種類繁多，如 FANUC系統(tǒng)、 MITSUBISHI系統(tǒng)、 SIEMENS系統(tǒng)、海德漢系統(tǒng)等。 SIEMENS系統(tǒng)的文件名主要指定程序是主程序、工件程序還是子程序，并分別用 MPF、 WDP和 SPF表示。依據(jù) IS0I0561975E國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)制訂了 JB320883部頒標(biāo)準(zhǔn) （ 黃翔，李迎光 ， 2021） ，都規(guī) 定了部分 G代碼的統(tǒng)一功能，如 G00快速點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)、 G01直線插補(bǔ)、G02順時(shí)針圓等，只有部分 G功能在某數(shù)控機(jī)床上有其特有意義， 如下表 。 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) 17 表 SIEMENS 810D 和 FANUC 16iM 系統(tǒng)部分功能比較 Table Comparison of partial function between SIEMENS 810D and FANUC 16iM 循環(huán)格式 SIEMENS 系統(tǒng) FANUC 系統(tǒng) 循環(huán)調(diào)用 MCALL 無(wú) 循環(huán)停止 MCALL G80 鉆孔循環(huán) CYCLE81 G81 锪孔循環(huán) CYCLE82 G82 深孔鉆循環(huán) CYCLE83 G83 攻絲循環(huán) CYCLE84 G84 鏜孔循環(huán) CYCLE85 G85 SIEMENS系統(tǒng)和 FANUC系統(tǒng)的參數(shù)意義比較如圖 。下面就這三個(gè)部分 的操作過(guò)程進(jìn)行 初步 的分析。 體積塊 銑削在上一章表 。 (3)刻模操作，即蛋糕刻字操作。 蛋糕整體制作 蛋糕整體制作利用體積塊銑削進(jìn)行完成 ： (1)蛋糕加工模型創(chuàng)建 打開 Pro/E， 新建【零件】 /【實(shí)體】模型， 點(diǎn)擊拉伸按鈕 ， 在 Top 平面上繪制 400mm400mm 的矩形， 輸入拉伸深度 200mm， 點(diǎn)擊完成 。其數(shù)據(jù)庫(kù)預(yù)先定義主要包括工作機(jī)床設(shè)置、刀具設(shè)置和操作參數(shù)設(shè)置，具體設(shè)置過(guò)程如下。 圖 工作機(jī)床參數(shù)設(shè)置 The setting of working machine parameters 定義操作名稱 加工零點(diǎn)定義，通過(guò)選擇或建立坐標(biāo)系定義 退刀平面定義，所建立的退刀平面在所選坐標(biāo)系的 Z 軸正方向 定義機(jī)床的名稱 選擇機(jī)床的類型和軸數(shù)，體積塊銑削選擇 3 軸銑床 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 20 刀具的設(shè)置操作 在【制造設(shè)置】菜單中選擇【刀具】命令，在彈出的【刀具設(shè)定】對(duì)話框中對(duì)體積塊銑削加工相關(guān)的各參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。 圖 NC 序列參數(shù)設(shè)置 The setting of NC sequence parameters 設(shè)定 /修改刀具參數(shù) 設(shè)定 /修改操作 參數(shù) 選擇體積塊加工方式 輸入刀具名稱 設(shè)置刀具 類型 設(shè)置刀具尺寸 淡粉色背景表示銑削塊序列參數(shù)的必填項(xiàng) 主要參數(shù)設(shè)置 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) 21 (3)確定加工范圍 要進(jìn)行數(shù)控加工，必須確定加工范圍，即明確需要加工的區(qū)域。 Pro/E NC 可進(jìn)行演示軌跡、NC 檢測(cè)，以便查看和修改，生成滿意的刀具路徑。 圖 NC 檢測(cè)操作 NC detection operation 蛋糕局部裱花 蛋糕局部裱花利用打孔操作進(jìn)行完成： (1)加工 模型創(chuàng)建 在圖 ，點(diǎn)擊拉伸按鈕 ，以中間的凹槽面為參照面，繪制 4個(gè)環(huán)繞蛋糕中心直徑為 30mm的孔，點(diǎn)擊切除按鈕 ，切除深度為 40mm，操作如圖 。 圖 孔加工范圍選取 The selection of hole’s range (4)打孔銑削加工過(guò)程仿真 完成刀具路徑規(guī)劃后，可生成相應(yīng)的刀具路徑和 CL 數(shù)據(jù)。 圖 打孔銑削屏幕演示 Hole Milling screen presentation 圖 Vericut 模擬仿真 Vericut s