数控加工后置处理技术(doc8)gfyw

数控加工工后置处处理技术术本文分析析了数控控加工后后置处理理技术的的特征、面面临的问问题和当当前的发发展趋势势，介绍绍了应用用通用后后置处理理器开发发定制专专用后置置处理器器的实践践。 数控编程程是CAAM 的的重要组组成部分分。它包包括加工工刀具路路径文件件的生成成和机床床数控代代码指令令集的生生成。加加工刀具具路径文文件可利利用CAAD/CCAM 软件，根根据加工工对象的的结构特特征、加加工环境境特征(其中包包括机床床-夹具具-刀具具-工件件所组成成的具体体工序加加工系统统的特征征)以及及加工工工艺设计计的具体体特征来来生成描描述加工工过程的的刀具路路径文件件。通过过后置处处理器读读取由CCAM 系统生生成的刀刀具路径径文件，从从中提取取相关的的加工信信息，并并根据指指定数控控机床的的特点及及NC 程序格格式要求求进行分分析、判判断和处处理，最最终生成成数控机机床所能能直接识识别的NNC 程程序，就就是数控控加工的的后置处处理数控控加工后后置处理理是CAAD/CCAM 集成系系统非常常重要的的组成部部分，它它直接影影响CAAD/CCAM 软件的的使用效效果及零零件的加加工质量量。目前前国内许许多CAAD/CCAM 软件用用户对软软件的应应用只停停留在CCAD 模块上上，对CCAM 模块的的应用效效率不高高，其中中一个非非常关键键的原因因就是没没有配备备专用的的后置处处理器，或或只配备备了通用用后置处处理器而而没有根根据数控控机床特特点进行行必要的的二次开开发，由由此生成成的代码码还需人人工做大大量的修修改，严严重影响响了CAAM 模模块的应应用效果果。 目前，从从技术上上讲，由由于CAAD/CCAM 系统硬硬件和软软件的发发展，对对加工对对象、加加工系统统建立三三维模型型、运用用图形交交互的方方法实现现刀具路路径的生生成、加加工过程程仿真和和干涉碰碰撞检查查已经是是可行的的。北京京市机电电研究院院在工程程实践中中已付诸诸实施，并并取得了了良好效效果。而而要使生生成的刀刀具路径径文件转转换成数数控NCC 程序序，驱动动和控制制机床实实施加工工，还必必须以相相应的后后置处理理器开发发为条件件。 对于使用用多种CCAD/CAMM 系统统，配备备多种机机床各种种类型数数控系统统的情况况就更为为复杂，这这是因为为后置处处理面临临如下纷纷繁的情情况： 一、刀具具路径文文件格式式的多样样性刀具路径径文件采采用APPT 语语言格式式，这种种语言接接近于英英语自然然语言，它它描述当当前的机机床状态态及刀尖尖的运动动轨迹。它它的内容容和格式式不受机机床结构构、数控控系统类类型的影影响。 但不同的的CADD/CAAM 软软件生成成的刀具具路径文文件的格格式均有有所不同同,如：“调用用n 号号刀具，长长度补偿偿选用aa 寄存存器中的的值”，表表示这一一功能的的指令在在不同的的CAMM 系统统表述格格式不同同。例如如几种CCAD/CAMM 系统统的表述述格式如如表1 所示。 表1 CCAD/CAMM系统的的表述格格式CAD/CAMM系统 表述格式式 UG-III LOADD/TOOOL, n, ADDJUSST, a SDRCC Maasteer LOADDTL/n, l, h Pro ENGGINEEER LOADDTL/n, OSEETNOO, aa CV CCADDDS LOADD/TOOOL, n, OSSETNNO, a二、NCC 程序序格式的的多样性性NC 程程序由一一系列程程序段组组成，通通常每一一程序段段包含了了加工操操作的一一个单步步命令。程程序段通通常是由由N、GG、X、YY、Z、FF、S、TT、M地址址字和相相应的数数字值组组成的。 1. ISO-10556-119755 标准准对其中中的部分分准备代代码功能能、辅助助功能代代码的功功能作了了统一的的规定，如如：G000 快快速点位位运动、GG01 直线插插补、GG02 顺时针针圆弧插插补、GG03 逆时针针圆弧插插补、GG04 驻留。但但还有大大量的未未作统一一规定的的不指指定代码码，其其中不指指定的G代代码由数数控系统统厂家根根据需要要自行制制定其代代码功能能，如表表2 所所示。 表 2 根据需要自行制定的G代码功能G码 FANUC-15MA系统 TOSNUC 800-M G10 数据设置 撤销坐标转换 G11 取消数据设置模式 坐标转换 G15 取消极坐标命令 G16 极坐标命令M87 A.P.C door right open A.P.C右侧门打开 M88 A.P.C door left open A.P.C左侧门打开 M87 A.P.C door close A.P.C门关闭表 3 东芝数控系统自行定义的G 码功能G码 TOSNUC 800-M ISO G20 参考点返回检查 英制 G21 第2、3、4参考点返回检查 公制 G44 取消长度补偿 刀具偏置-负 G93 局部坐标设定 时间倒数进给率2. 未做统一一规定的的M代码由由数控机机床制造造厂根据据其机床床所具有有的附属属设备功功能制定定其代码码功能。如如日本日日立精机机公司制制造的柔柔性加工工单元HHG5000，带带有166 个托托盘(PPPL)，托盘盘可自动动交换，实实现无人人加工。为为了控制制托盘自自动进入入主机，它它用M887MM89 代码控控制A.P.CC门的开开关： 3. 有些数控控系统对对部分GG 代码码的功能能并不严严守ISSO-110566 标准准的规定定，而是是自行定定义，如如表3 所示。 4. 个别数控控系统的的NC 程序采采用了比比较特殊殊的代码码格式，如如HEIIDENNHAIIN TTNC 4266系统，右右补偿直直线插补补语句格格式： FL X 110 YY 100 RLL，对应应于标准准代码 ：G001 GG42 X100Y100。三、技术术需求的的多样性性随着技术术的发展展和应用用的进展展，现在在的后置置处理技技术已不不能停留留在仅仅仅是对刀刀具路径径文件的的代码转转换，而而是增加加了从具具体的加加工需求求特征、具具体的数数控机床床和数控控系统的的特征出出发，赋赋予后置置处理器器以更多多的功能能要求。 高速数控控加工的的出现不不仅对机机床结构构和数控控系统提提出了新新的要求求，对于于加工工工艺的策策划、工工艺参数数的设置置和加工工约束的的设置也也提出了了新的要要求。于于是有的的厂商开开发了专专门支持持高速加加工的后后置处理理器。这这种后置置处理器器对于配配备有高高速加工工控制器器的机床床，可借借助该后后置处理理器所配配置的专专家系统统工具，描描述自己己的高速速加工需需求特征征，后置置处理器器可生成成相应的的代码，激激活/撤撤消相应应的高速速加工操操作指令令，可根根据使用用需求进进行仿真真。对于于未配备备高速加加工控制制器的机机床，该该后置处处理器还还能设定定进给速速度变化化的最大大允许增增量，根根据允许许惯性力力设定允允许的最最大加/减速，设设定加速速时间常常数和回回路增益益时间常常数，设设定速度度超调数数据等。 又如各种种数控系系统在曲曲面加工工时，所所用的曲曲面拟合合模型不不尽相同同，有的的用Nuurbss 拟合合模型，有有的用BBeziier 拟合模模型，有有的用PPolyymiaal 拟拟合模型型，还有有的用SSpliine 拟合模模型，后后置处理理器就面面临支持持相应的的多种曲曲面拟合合模型的的问题。 在工程实实践中，当当遇到相相似加工工对象的的相似加加工需求求时，常常常可以以用已有有的行之之有效的的NC 加工程程序进行行修改后后使用。然然而如何何确保修修改结果果的正确确性则是是个问题题，不能能都放到到机床上上去调试试，这在在单件加加工时尤尤为重要要。此外外，现有有的许多多CADD/CAAM 系系统的加加工仿真真只是以以所生成成的刀具具路径文文件为基基础进行行加工仿仿真和干干涉检查查，这显显然是不不够的。因因此，以以NC 代码指指令集及及其相应应参数设设置为信信息源的的仿真(包括逻逻辑仿真真和过程程仿真)就显得得十分重重要。因因此,一一个完善善的后置置处理器器应具备备以下功功能： 1、接口口功能：后置处处理器能能自动地地识别、读读取不同同的CAAD/CCAM 软件所所生成的的刀具路路径文件件。 2、NCC 程序序生成功功能：数数控机床床具有直直线插补补、圆弧弧插补、自自动换刀刀、夹具具偏置、冷冷却等一一系列的的功能，功功能的实实现是通通过一系系列的代代码组合合实现的的。代码码的结构构、顺序序由数控控机床规规定的NNC 格格式决定定。当前前世界上上一些著著名的后后置处理理器公司司开发出出通用后后置处理理器，它它提供一一种功能能数据库库模型，用用户根据据数控机机床的具具体情况况回答它它所提出出的问题题，通过过问题回回答生成成用户指指定的数数控机床床的专用用后置处处理器。用用户只需需要具有有机床操操作知识识和NCC编程知知识，就就能编出出满意的的专用后后置处理理器。当当所提供供的数据据库不能能满足用用户的要要求时，它它提供的的开发器器允许用用户进行行修改和和编译。因因此可以以按照数数控机床床的功能能建立一一个关系系数据库库，每个个功能如如何实现现，由用用户根据据机床的的结构、使使用的数数控系统统指定控控制的代代码及代代码结构构。 3、专家家系统功功能：后后置处理理器不只只是对刀刀具路径径文件进进行处理理、转换换，还要要能加入入一定的的工艺知知识。如如高速加加工的处处理、加加工丝杠杠时切削削参数的的选择等等。 4、反向向仿真功功能：以以NC 代码指指令集及及其相应应参数设设置为信信息源的的仿真。它它包括两两部分： NC 程程序的主主体结构构检查和和NC 程序语语法结构构检查；数控加加工过程程仿真。以以NC 程序为为基础，模模拟仿真真加工过过程，判判断运动动轨迹的的正确性性及加工工参数的的合理性性。 不同结构构的机床床、不同同的数控控系统、不不同的编编程习惯惯，其NNC 程程序的结结构和格格式千差差万别。因因此，反反向仿真真难度非非常大。目目前，尚尚未有较较成熟的的商品性性软件。 综上所述述，要使使所生成成的数控控程序不不经手工工修改，直直接应用用于数控控机床加加工，则则必须针针对每一一台数控控机床定定制专用用的后置置处理器器。这就就要求开开发人员员熟悉所所用的CCAM 系统及及所生成成的刀具具路径文文件的格格式、熟熟悉所用用数控机机床及其其数控系系统代码码功能及及其表述述格式，而而这一工工作是智智力密集集和劳动动密集兼兼而有之之的过程程。当面面临的CCAM 系统众众多，机机床及其其数控系系统众多多的情况况下，从从头开发发专用后后置处理理器的工工作就显显得相当当繁重。因因此，近近年来出出现了以以开发通通用后置置处理器器为基础础，应用用数控代代码导向向等相关关技术定定制数控控机床专专用后置置处理器器的做法法，用通通用后置置处理器器解决共共性问题题，用定定制后置置处理器器解决个个性问题题。实践践表明，这这是一种种有效的的方法。该该院应用用这一方方法从119966 年起起，陆续续开发定定制了包包括龙门门式五面面加工中中心、龙龙门式立立式加工工中心、卧卧式柔性性加工单单元、立立式加工工中心、数数控车床床、车削削中心等等多种类类型机床床的十种种专用后后置处理理器，数数控系统统包括FFANUUC、TTOSNNUC、MMITSSUBIISH、AA21000、AA8500、MAAZAKK 等，覆覆盖了该该院的产产品和使使用的数数控设备备，并在在工程应应用中取取得了良良好的效效果。其其中，对对三轴带带回转工工作台的的卧式加加工中心心、五面面加工中中心的专专用后置置处理器器的开发发，建立立了该类类结构机机床的后后置处理理结构模模型，积积累了开开发的经经验。 以下简要要介绍该该院应用用通用后后置处理理器定制制开发用用于HCC8000/FAANUCC-155MA 的专用用后处理理器的方方法： 使用的定定制开发发软件 Proo/E的的NCPPOSTT 模块块。该模模块为加加拿大IICAMM 技术术公司生生产的IICAMM 通用用后置处处理开发发器。 使用的CCAM 软件 Proo/E 的CAAM 模模块。应应用Prro/EE 的CCAM 模块，设设计加工工环境，进进行模拟拟加工仿仿真，生生成刀具具路径文文件。 NC程序序应用对对象 卧卧式加工工中心HHC8000。该该机床为为日本日日立精机机公司制制造生产产，配备备X、YY、Z三三条直线线轴，一一个回转转工作台台，一个个容量为为1200 把刀刀的链状状刀库，六六个交换换托盘；控制系系统为FFANUUC-115MAA 主要要用于箱箱体类零零件的加加工。1. 首先了解解机床的的结构、机机床配备备的附属属设备、机机床具备备的功能能及功能能实现的的方式(手动还还是自动动)。 2. 机床配备备的数控控系统，熟熟悉该系系统的NNC 编编程包括括功能代代码的组组成、含含义，是是否有不不同于IISO-10556-119755 标准准的代码码格式。 3. 应用通用用后置处处理器导导向模板板，根据据以上掌掌握的知知识，逐逐条回答答模板提提出的问问题，定定制专用用后置处处理器。通通用后置置处理器器根据外外界输入入的信息息，调用用其内部部数据库库模型，经经判断、排排列、组组合后，生生成用户户要求的的专用后后置处理理器。 应用按此此方法定定制的HHC8000/FFANUUC-115MAA 专用用后置处处理器处处理刀具具路径文文件，生生成的NNC 程程序约880%可可用，还还有200%需作作进一步步开发。 4. 当通用后后置处理理器提供供的数据据模型不不能全部部满足用用户的要要求，或或者用户户需要优优化处理理NC 程序时时，则应应用开发发软件修修改数据据库模型型。这就就需要开开发人员员掌握CCAM 模块的的使用方方法，掌掌握刀具具路径文文件的格格式，并并具备软软件开发发和加工工工艺方方面的经经验。本专用后后置处理理器应用用的机床床为配备备一个回回转工作作台的三三轴卧式式加工中中心，工工作台回回转不能能参与切切削运动动。机床床配备六六个交换换托盘，可可实现托托盘的自自动交换换。刀库库为链状状结构，容容量为1120 把刀的的，在加加工的同同时可预预选下一一把刀具具。在PPro/E 的的CAMM 模块块和NCCPOSST 模模块中均均无此类类机床的的数据库库模型。为为完善该该专用后后置处理理器，使使其自动动生成的的NC 程序不不再需要要人工做做修改，可可对CAAM 模模块的加加工环境境参数进进行特定定的设置置，并用用NCPPOSTT 模块块的开发发语言进进行宏程程序编制制，建立立此类机机床的数数据模型型。为优优化生成成的NCC 程序序，用宏宏程序修修改通用用后置处处理器内内部数据据输出结结构。如如：NCC 程序序中用到到的所有有工件坐坐标系与与机床坐坐标系的的数值关关系，可可在NCC 程序序开头自自动设置置，数控控机床可可直接辩辩识，不不需手工工输入；工作台台回转前前，主轴轴头退回回最远；换刀前前输出刀刀具名称称等。 经过上述述工作所所定制的的专用后后置处理理器生成成的NCC 程序序已用于于该院的的主导产产品VMMC7550B301101 主轴箱箱体的加加工，加加工出的的零件全全部满足足图纸要要求。此此外，他他们在PPro/E的CCAD/CAMM 集成成软件环环境下，可可以实现现“反向向仿真功功能”。 目前商品品化的通通用后置置处理器器，加拿拿大ICCAM 公司的的CAMM-POOST 软件具具有典型型性。该该软件可可以覆盖盖国内外外流行的的90%以上的的CADD/CAAM 软软件和990%以以上的NNC 系系统，功功能较强强。它可可以读取取所覆盖盖的CAAD/CCAM 软件所所生成的的刀具路路径文件件，定制制所覆盖盖的NCC 系统统的专用用后置处处理器，它它主要分分为如下下两部分分： 1. QUESST:数数据库模模板系统统。 数据库模模板中包包含各种种类型的的机床及及控制系系统可能能遇到的的问题及及解决的的方法。用用户根据据需要，回回答问题题，得到到专用的的数据库库。当数数据库模模板不能能满足用用户的要要求时，可可用Poost-proocesssorr Deevellopmmentt 编制制宏程序序，进行行二次开开发。 2. GENEER：应应用QUUESTT 产生生数据库库，把由由CAMM 系统统产生的的刀具路路径文件件转换成成数控机机床所能能直接识识别的NNC 程程序。 ICAMM 公司司新推出出的CAAM-PPOSTTV-112 具具有高速速加工所所要求的的处理功功能，能能支持BBeziier、NNURBBS、PPolyynommiall 和SSpliine 四种曲曲面拟和和模型，在在QUEEST 中设置置了专家家系统工工具等，使使软件的的功能又又大有扩扩展。 近年来，计计算机硬硬件技术术飞跃发发展，使使微机的的性能价价格比不不断提高高。目前前世界上上许多知知名的CCAD/CAMM 软件件公司已已着手开开发了基基于微机机的CAAD/CCAM 软件，使使原来只只能在工工作站上上运行的的软件，在在微机上上同样可可以运行行。硬件件成本的的大幅度度降低，使使CADD/CAAM 能能够得以以广泛应应用。 现代工业业正在逐逐渐向多多品种、小小批量的的方向发发展，需需要高效效、快速速、高度度柔性的的制造系系统，CCAD/CAMM 的广广泛应用用为其提提供了可可能，并并且促进进了这种种发展。后后置处理理器的定定制是联联结CAAD/CCAM 软件与与加工设设备的关关键技术术，它直直接影响响到CAAD/CCAM 的集成成。 能够处理理不同类类型格式式的刀具具路径文文件，并并做优化化处理，以以适应不不同类型型的机床床、不同同类型的的系统、不不同类型型的零件件的加工工需求，生生成的NNC 程程序不需需人工做做二次修修改，而而直接应应用于机机床是后后置处理理器技术术的发展展方向。