基于Pro/NC的華中數控系統后置處理程序設計

鄧子林

（永州職業技術學院，湖南永州 425000）

一個完整的CAM系統包括了主處理程序和后置處理程序兩部分。主處理程序一般生成NC加工刀具運動軌跡文件；而后置處理程序則可根據數控機床所配置的數控系統的要求，將主處理程序輸出的刀具軌跡文件轉換成數控機床能識別的數控加工程序代碼。由于數控系統現在沒有統一的標準，不同的數控系統對其NC加工程序代碼的規定各不相同，因此針對不同的數控系統，CAM系統需要提供不同的后置處理程序。Pro/ENGINEER軟件作為最常用的 CAD/CAE/CAM系統之一，為用戶配置了大部分國際知名數控系統的后置處理程序，但對于國產數控系統卻基本上沒有提供。針對這種狀況可以采取兩種方法：一是選擇與國產數控系統較相似的后置處理程序來輸出數控機床加工代碼，然后對其進行修改至完全符合要求；二是用戶自行設計符合國產數控系統要求的后置處理程序，這樣可以生成不需修改就可直接使用的數控機床加工代碼。為了充分發揮國產數控系統的功能以及提高數控加工的效率，通常采用第二種方法。在此以采用華中HNC-21M世紀星銑削數控系統的XK5032數控銑床為例說明基于Pro/ENGINEER4.0軟件NC環境下的后置處理程序設計方法與步驟。

1 必要的準備工作

要創建符合華中數控系統要求的后置處理程序，首先要能夠詳細地了解機床數控系統的各項要求，以便更好地通過后置處理程序控制機床的加工過程。一般來說，在創建后置處理程序之前應掌握機床用戶手冊、機床控制和編程手冊中的相關資料如：各坐標軸的行程、各軸進給速度、機床定位精度、主軸轉速范圍、機床準備功能代碼和輔助代碼、地址寄存器及其格式、圓弧插補的格式要求等。XK5032數控銑床及華中HNC-21M世紀星銑削數控系統的相關資料如表1及表2所示。

表1 XK5032數控銑床主要規格參數

另外，華中HNC-21M世紀星銑削數控系統對圓弧編程的要求是：當圓弧圓心角小于180°時，圓弧半徑R為正值，否則R為負值；整圓編程時不可以使用R，只能用I、J、K。

表2 華中HNC－21M世紀星銑削數控系統指令字符一覽表

2 了解Pro/NC后置處理程序的相關概念

（1）選配文件

選配文件是由“NC后處理器”所創建的文件。后置處理程序在運行期間讀入此文件，并把文件中的字符理解為特定的加工控制信息。這些信息包括機床配置、機床控制的相關要求及數控系統的格式、代碼及編程要求等。文件內容為ASCII格式的文本文件。

（2）選配文件的命名規則

Pro/ENGINEER4.0的數控加工機床類型包括了Lathe（車削加工）、Mill（銑削加工）、Wire EDM（線切割加工）、Laser（激光加工）及Punch（沖裁加工）。其中車削加工與銑削加工的選配文件分別為uncl01.pnn與uncx01.pnn，此處pnn中的nn為選配文件在創建時的數字標識，輸入范圍是01～99。

3 配置后置處理程序設計環境

Pro/NC有兩套不同的后置處理程序。2000i版本以前采用ICAM公司的NCPOST，2000i版本后改用Intercim公司的G_Post。比較而言，G_Post比NCPOST簡單易用，客戶自己修改起來更方便。Pro/NC所使用的后置處理程序可以在配置文件Config.pro里通過參數ncpost_type進行設置。具體步驟如下：

（1）打開Pro/ENGINEER4.0軟件，選擇“工具/選項”命令，系統彈出“選項”對話框。

（2）在“選項”一欄中輸入參數 ncpost_type，在“值”一欄中選擇“gpost”。

（3）單擊“添加/更改”及“應用”按鈕，完成后置處理程序設計環境的配置。

4 創建選配文件

（1）打開Pro/ENGINEER4.0軟件的“制造”模塊，選擇“應用程序/NC后處理器”命令，系統自動進入選配文件生成器界面。

（2）選擇“文件/新建”命令，系統啟動定義機床類型對話框，在此選擇“Mill”，點擊“Next”按鈕，給定選配文件的標識號，本例將標識號定為01。注意不要與已有選配文件標識號相同，以免將已存在文件覆蓋。完成后單擊“Next”按鈕進入下一步驟。

（3）選擇以何種方式初始化選配文件，在此有三個選項：!使用缺省的后處理選項；"使用系統提供的缺省選配文件模板；#使用已存在的選配文件為模板。在此我們采用第二個選項，并且選擇第4個FANUC 0M CONTROL作為模板。

（4）指定選配文件的名稱為：HNC-21M，并單擊“Finish”按鈕，完成選配文件的創建。接下來要對選配文件的每一項參數進行設置，從而使其完全符合華中HNC-21M世紀星銑削數控系統的要求。

5 設置選配文件各項目的參數

在選配文件生成器的初始界面，左邊是系統的主菜單，每一項都是要設置的主項，右邊則為具體的設置內容。由于其內容較多，下面說明一些主要的項目：

（1）Machine Type（機床類型）

XK5032是沒有回轉軸的三坐標數控銑床，因此可選擇“Mills without Rotary Axes”。

（2）Specs（運動代碼屬性）

運動代碼屬性是機床的基本參數，可參考表1及表2進行設置。其中Max.Departure選項用于設定一行代碼中最大的運動距離為99999.999。而Linear Resolution與Rotary Resolution選項用于設定機床的線性及回轉運動精度為0.01。其它選項可使用缺省值。

（3）Axes（軸）

此項目用于設定是否檢查各軸極限位置，如果希望后置處理器在遇到各運動軸的運動超出了規定的極限值時給出報警信息，則可以選擇第二項：Perform limit checking，并將機床參考點坐標值及X、Y、Z軸運動極限值輸入。

（4）MCD File Format（MCD文件格式）

在此項目中可指定數控加工代碼地址寄存器的順序及格式。改變地址寄存器位置的方法是：單擊要更改對象的DESCRIPTION（描述欄），然后用鼠標將它拖放到新的位置即可。如果要對其內容進行編輯，則可單擊其ADDR（地址欄），在彈出的對話框中對其進行設置。此外，由于XK5032數控銑床不帶刀庫，不具備自動換刀功能，因此可將T功能地址刪除。

（5）General Address Output（一般地址輸出）

此項目用于指定地址輸出的格式，一共有3個選項。以輸出X12功能字為例，選擇第一項“Default”時輸出X12.；選擇第二項“Output decimal only if need”時輸出X12；選擇第三項“Output at least one zero”時則輸出X12.0。華中HNC-21M系統可選擇第二項。

（6）Sequence Numbers（程序段標號）

在此項目中可以指定Maximum Sequence Nbr（最大程序段編號）、Start Sequence Nbr（程序開始段編號）、Sequence Nbr Increment（程序段編號增量）及每隔幾行輸出程序段編號的n值。

（7）Start/End of Program（程序開始/結束）

此項目用于指定數控加工程序代碼的開始與結束部分，有多個屬性頁需要定義，屬性頁的多少與第一項General（一般）選擇的參數有關。

①在General（一般）屬性頁中勾選“DNC format（DNC格式）”、“Program number（程序編號）”、“Output user defined startup blocks（用戶自定義程序開始代碼）”及“Output user defined end of program blocks（用戶自定義程序結束代碼）”，并將其它選項取消勾選。此時增加了“End Prog”與“Prog#”兩個屬性頁。

②在“Default Prep Codes（缺省準備功能代碼）”屬性頁中指定系統默認的公/英制方式、絕對/相對坐標方式、進給速度方式與圓弧插補的平面四種準備功能代碼。同時還可指定后置處理程序默認使用的單位。

③在“Start Prog（程序開始）”屬性頁中先指定用戶自定義的程序開始代碼的行數，然后輸入指定代碼程序代碼。本例給定程序開始代碼的行數為1，并輸入代碼：G54 G90 G94，則在每次生成數控加工程序時，其開始部分均為這一段程序。

④在“End Prog（程序結束）”屬性頁中指定程序結束代碼的行數為2，并輸入以下兩行代碼：

G28 G49 G40 M09

M30

與上一步驟類似，每次生成數控加工程序時，其結束部分均為這兩段程序。

⑤在“Prog#（程序編號）”屬性頁中的 Prefix（前綴）欄中輸入符號“%”，其余使用默認選項。

（8）Motion（運動）

該項目中共有6個子項，最主要的是通過“Circular（圓）”子項中的“General（一般）”屬性修改圓弧插補的格式要求，其它可以選擇系統默認的選項。根據華中HNC-21M世紀星銑削數控系統圓弧編程的要求，在“Circle Center Output（圓弧中心輸出）”選項中選擇“Output+R if angle＜180；-R when＞180；IJK when=360”，同時勾選“XYZ codes modal（XYZ代碼為模態）”。

（9）Machine Codes（機床加工代碼）

在機床加工代碼項目中共包括了9個子項，描述了數控系統主要的機床準備功能代碼和輔助代碼。在此可根據華中HNC-21M世紀星銑削數控系統的規定對其一一進行修改。主要修改內容包括：公/英制準備代碼G21/G20、每轉進給準備代碼G95、取消自動換刀代碼M06等，其余基本上可以采用系統默認的參數。

通過上述操作，基本上完成了華中HNC-21M世紀星銑削數控系統選配文件的各參數的設置，此時可單擊“File/Save”命令將選配文件保存待用。

6 后置處理程序的應用與修改

（1）在Pro/NC模塊中完成了刀具運動軌跡文件的創建后，即可進行后置處理的操作，選擇“UCX01.P01”后置處理程序，輸入程序編號，即可自動生成數控加工程序。

（2）檢查自動生成的數控加工程序，與華中HNC-21M世紀星銑削數控系統的要求進行比較，如果有不符合之處，再進入Pro/ENGINEER4.0的NC后置處理器對其選配文件進行相應的修改。

7 結語

后置處理程序是CAM的關鍵技術之一，通過后置處理程序的設計，我們可以充分利用各種不同數控系統完成CAM加工，在生產中有著極大的應用價值。

［1］趙德永，劉學江，王會剛.Pro/ENGINNEER數控加工［M］.北京：清華大學出版社，2002：147-185.

［2］孫江宏，劉秀梅.Pro/ENGINNEER2001數控加工教程［M］.北京：清華大學出版社，2003：314-335.

［3］任東.數控機床與編程［M］.長沙：中南大學出版社，2008：205-211.