數控加工后置處理技術的初探

摘 要：現代工業需要高端、高效、高柔性的制造系統來加工高精密的零件，CAD/CAM軟件和高精密CNC數控機床的廣泛應用提供了可靠的保證，同時也促進了機械制造業的飛速發展。而后置處理器是連接CAD/CAM軟件與加工設備的橋梁，是高精密零件出爐不可忽視的重要一環。在制造業日益專業化、精細化的今天，數控后置處理技術的發展將會成為一門獨立的技術。

關鍵詞：數控加工；后置處理；發展

1 前言

隨著汽車、船舶、航天航空等高精尖機械工業產品的發展， 由各種自由曲面構成的復雜零件愈來愈多。而要加工這種復雜、高精密曲面類零件一般都離不開先進的CNC數控機床。但有一個誤區，不是只要有了最新的CAD/CAM軟件、配備了國際先進的CNC數控機床就一定能夠加工出復雜的高精密、高質量的零件來。經過改革開放30年的發展，我國制造業水平有了長足的進步，但是，我國企業在加工尖端、復雜、高精密零件領域中與國際知名企業相比還有差距，還處于中下游水平。其差距在于使用了同樣的CAD/CAM軟件進行零件造型設計，配備了相同型號、相同系統的數控機床，而國內企業所加工的零件與國外企業所加工的零件在尺寸精度、特別是表面粗糙度方面相差較遠。分析表明，在相同的情況下，造成加工質量有所差異的主要原因在于后置處理技術。

2 后置處理

后置處理是連接CAD/CAM軟件與CNC加工設備的橋梁，其實質是讀取由CAM系統經過刀具軌跡計算產生的刀位文件，從中提取相關的加工信息，并根據對應數控機床的特性參數、功能代碼及程序格式要求進行分析、判斷和處理，最終生成數控機床所能執行的數控加工指令程序的過程，（如圖1）。

即每讀出一行記錄完整的刀位文件，就對其類型進行分析，根據類型和所選數控機床特性進行運動學求解，確定是進行坐標變換還是進行文件代碼格式轉換，并生成一個完整的NC程序行，然后寫到NC程序文件中去，逐行讀寫直到讀完刀位文件，形成一個完整的NC程序。

3 后置處理器

后置處理器一般可分為專用后置處理器和通用后置處理器兩種。專用后置處理器生成的NC程序穩定性強、可靠性好但只能適應相對應的數控系統比較單一化。而通用后置處理器是當前絕大部分圖形交互式CAD/CAM自動編程軟件都自帶的，能對不同類型的數控系統生成NC程序，但生成的NC程序與專用后置處理器生成的NC程序相比穩定性差、有的時候還要人工做大量的優化處理。目前真正能夠做到完全通用又能達到專用后置處理器的效果幾乎沒有，就國外相對成熟、功能強大、企業流行的UG軟件，他提供的是一個通用后置處理器――UG/Post Builder，可以以圖形方式創建從二軸到五軸的后置處理程序。其后置處理器主要由事件生成器、事件處理器和定義文件三部分組成，它們一起將刀具路徑轉換成為一系列數控機床能夠直接讀取和執行的數控程序[1]。而美國CNC SOFTWARE公司研制開發的MasterCAM軟件采用的是專用后置處理器，MPFAN.PST是MasterCAM軟件默認的后處理程序，該處理程序的開發幾乎只針對日本的FANUC數控系統，如果要應用于其他數控系統，用戶就必須根據數控系統的程序格式、功能代碼以及各種參數值在MPFAN.PST基礎上進行二次開發，從而定制出適合該特定CNC機床系統所謂的專用后置處理器[2]。

4 總結

在國內，北京航空航天大學開發的CAXA-ME自動編程軟件比較成熟、穩定、兼容，也是我國在大力推廣國產化、支持國產化下各職業院校國家級數控技能大賽唯一指定的軟件。該軟件的實體曲面混合造型功能強大，能夠實現復雜的3D產品造型設計，但對CAM模塊的應用效率不高，沒有配備專用的后置處理器是其中一個非常關鍵的原因，生成的NC代碼還需人工做適量的修改和優化，對CAM模塊的應用效果影響嚴重。雖為用戶提供了多種數控系統的后置處理格式，可以二次開發自定義專用數控系統后置處理器，但只適用于一般的銑削加工，如果零件中涉及到孔的加工，就需要修改坐標系、刀位、加切削液指令等而不能只接生成相應的程序代碼。

由此可見，CAM后置處理技術是一門獨立技術，系統的開發勢在必行。我國的科技開發人才在CAM后置處理技術領域已由不成熟走向了相對成熟，但是，真正通用且又能達到專用較果的后置處理器目前還沒有。主要是通用后置處理器的程序開發技術難度大、配置復雜，數控系統類型繁多，而且各系統的刀具路徑文件格式、NC程序格式不同，加之CAM 模塊的刀位原文件不完全透明所致。我想在現有欠發達通用后置處理技術的基礎上，研究一種能夠處理不同CAM系統產生的刀位文件，又能自動優化生成且不需要人工做二次修改的NC程序來適應不同類型的CNC機床加工不同類型的零件的后置處理器是當今的發展方向。

參考文獻：

[1]張磊.UG NX6后處理技術培訓教程[M].北京：清華大學出版社，2009.

[2]王衛兵.MasterCAM數控編程實用教程[M].北京：清華大學出版社，2011.

作者簡介：黃干斌（1978-），男，湖南汨羅人，本科，講師，碩士研究生，研究方向：數控技術。endprint