數(shù)控自動編程分為以自動編程語言和以計算機繪圖為基礎(chǔ)的自動編程方法，兩種方式都是經(jīng)過刀位計算產(chǎn)生加工刀具路徑文件，而不是數(shù)控程序。從加工刀具路徑文件中提取相關(guān)的加工信息，并根據(jù)指定數(shù)控機床的特點及數(shù)控程序格式要求進行分析、判斷和處理，最終形成數(shù)控機床能直接識別的數(shù)控程序，就是數(shù)控加工的后置處理（post processing）。
mastercam是美國cnc 公司開發(fā)的基于微機平臺的cad/cam軟件，側(cè)重于數(shù)控加工，其曲線、曲面設(shè)計主要針對數(shù)控加工編程，它能完成2~5軸數(shù)控銑削加工編程、線切割加工編程和車削編程加工，在模具制造業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛。該系統(tǒng)分為主處理程序和后置處理程序兩大部分。主處理程序針對加工對象、加工系統(tǒng)建立三維模型，用圖形交互的方法計算刀具運動軌跡，生成加工刀具路徑文件（稱為nci文件）。nci文件是一個用ascii碼編寫的文件，包含產(chǎn)生nc程序的全部資料。該系統(tǒng)后置處理程序內(nèi)定成適應(yīng)日本fanuc控制器的通用格式，如fanuc 3m、fanuc 6m、fanuc 0—mc控制器等。
mv-610加工中心配置的數(shù)控系統(tǒng)是德國西門子sinumerik 810d，mastercam軟件生成的nc代碼不能直接應(yīng)用，還需人工做大量的修改，既不方便又易出差錯。因此，有必要對mv-610加工中心開發(fā)專用的后置處理程序，發(fā)揮軟件的cam模塊最佳效果。
本文根據(jù)mastercam7.2c的通用后置處理程序，結(jié)合mv-610加工中心和sinumerik 810d系統(tǒng)的特點，設(shè)計出專用的后置處理程序，以便mastercam生成的nc程序能直接用于加工生產(chǎn)。
二、 mastercam系統(tǒng)通用后置處理程序
mastercam系統(tǒng)配置的是適應(yīng)單一類型控制系統(tǒng)的通用后置處理，該后置處理提供了一種功能數(shù)據(jù)庫模型，用戶根據(jù)數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)的具體情況，可以對其數(shù)據(jù)庫進行修改和編譯，定制出適應(yīng)某一數(shù)控機床的專用后置處理程序。
mastercam系統(tǒng)后置處理文件的擴展名為pst，稱為pst文件，它定義了切削加工參數(shù)、nc程序格式、輔助工藝指令，設(shè)置了接口功能參數(shù)等，其結(jié)構(gòu)由八個部分組成：
1． 注解
程序每一列前有“#”符號表示該列為不影響程序執(zhí)行的文字注解。如：
# mi2-absolute, or incremental positioning
0=absolute
1=incremental
表示mi2定義編程時數(shù)值給定方式，若mi=0為絕對值編程，mi=1為增量值編程。
在這一部分里，定義了數(shù)控系統(tǒng)編程的所有準(zhǔn)備功能g代碼格式和輔助功能m代碼格式。
2． 程序糾錯
程序中可以插入文字提示來幫助糾錯，并顯示在屏幕上。如：
# error messages （錯誤信息）
psuberror # arc output not allowed
"error-wrong axis used in axis substitution", e
如果展開圖形卷成旋轉(zhuǎn)軸時，軸替換出錯，則在程序中會出現(xiàn)上面引號中的錯誤提示。
3． 定義變量的數(shù)據(jù)類型、使用格式和常量賦值
如規(guī)定g代碼和m代碼是不帶小數(shù)點的兩位整數(shù)，多軸加工中心的旋轉(zhuǎn)軸的地址代碼是a、b和c，圓弧長度允許誤差為0.002，系統(tǒng)允許誤差為0.00005，進給速度最大值為10m/min等。
4． 定義問題
可以根據(jù)機床加工需要，插入一個問題給后置處理程序執(zhí)行。
如定義nc程序的目錄，定義啟動和退出后置處理程序時的c-hook程序名。
5． 字符串列表
字符串起始字母為s，可以依照數(shù)值選取字符串，字符串可以由兩個或更多的字符來組成。
字符串sg17，表示指定xy加工平面，nc程序中出現(xiàn)的是g17，scc1表示刀具半徑左補償，nc程序中出現(xiàn)的是g41，字符串sccomp代表刀具半徑補償建立或取消。
6． 自定義單節(jié)
可以讓使用者將一個或多個nc碼作有組織的排列。
自定義單可以是公式、變量、特殊字符串等：
pwcs # g54+ coordinate setting at toolchange
if mil >1, pwcs_g54
表示用pwcs單節(jié)指代#g54+在換刀時坐標(biāo)設(shè)定值，mil定義為工件坐標(biāo)系（g54~g59）
7． 預(yù)先定義的單節(jié)
使用者可按照數(shù)控程序規(guī)定的格式將一個或多個nc代碼作有組織的排列，編排成一條程序段。
8． 系統(tǒng)問答
后置處理軟件提出了五組問題，供使用者回答，可按照注解文字、賦值變量、字符串等內(nèi)容，根據(jù)使用的機床、數(shù)控系統(tǒng)進行回答。
三、mv-610加工中心及nc編程特點
1、mv-610加工中心的特殊
mv-610加工中心為四軸聯(lián)動立式加工中心（目前只裝有三軸），刀庫容量為20把刀，采用斗笠式自動換刀裝置，刀庫只需作左右移動。以刀座編碼方式選刀，系統(tǒng)對刀庫中每個刀座編碼，同時也對每把刀具編碼，刀具須放到與其號碼相符的刀座中。換刀時，在換刀點將主軸上的刀具取下，先放到原來的刀座中，再取出數(shù)控程序指定的下一把刀，選刀動作與換刀動作是一個連續(xù)的過程。
該加工中心具有常規(guī)冷卻和主軸中心出水（內(nèi)冷）的功能。主軸中心功能出水在深孔加工時，能提高刀具壽命和加工精度。兩種方式由不同的m指令（m7、m8）控制。
該加工中心通電后，必須先完成返回參考點，才能執(zhí)行其它的動作，之后可不必每次返回參考點。但該機床是半閉環(huán)控制，工作臺處在控制環(huán)之外，隨著加工過程的持續(xù)進行，工作臺會發(fā)生誤差積累，而機床又必須返回到參考點后才能換刀。因此，有必要在每道工序完成后返回參考點。
2、mv-610加工中心數(shù)控系統(tǒng)nc編程特點
fanuc0-mc系統(tǒng)和sinumerik 810d系統(tǒng)在nc編程上有較大的差別。前者的g、m指令都只有兩位數(shù)，即g00~g99，m00~m99，其中部分g、m代碼未指定功能。而后者除了以上指令，還采用了g110~g112、g820~g829、g500~g599等三位數(shù)字表示的g指令；此外，縮寫的英文單詞，如：trans/atrans（零點平移）、rot/arot（坐標(biāo)選擇）、mirror/amirror（鏡像）、norm/kont（接近和退出輪廓）等也成為重要的編程指令，使得sinumerik 810d系統(tǒng)程序更加復(fù)雜。
四、mv-610加工中心專用后置處理文件的設(shè)計
設(shè)計后置處理文件，一般是按照nc程序的結(jié)構(gòu)模塊來進行。根據(jù)nc程序的功能，mastercam7.2c系統(tǒng)的后置處理文件分成六個模塊如下：
1． 文件頭
文件頭部分設(shè)定程序名稱和編號，此外，sinumerik 810d系統(tǒng)還必須指定nc程序存放路徑，并按照以下格式輸出：
“%_n_（程序名及編號）_（路徑）”。
nc程序可存放在主程序、子程序和工作程序目錄下，擴展名分別為：mpf、spf、wpd，一般放在工作程序目錄下。因此經(jīng)修改的pst文件格式為：
pheader # start of file
" %_n_", progname, "_wpd" （程序名、存放目錄）
2． 程序起始
在程序開始，要完成安全設(shè)定、刀具交換、工件坐標(biāo)系的設(shè)定、刀具長度補償、主軸轉(zhuǎn)速控制、冷卻液控制等，并可顯示編程者、編程日期、時間等注解。
修改后的有刀具號pst文件開頭格式如下：
# start of file for non-zero tool number
......
pspindle （主軸轉(zhuǎn)速計算）
pcom_movbtl （移動設(shè)備）
ptoolcomment （刀具參數(shù)注解）
......
pbld, n, *sgcode, *sgplane, "g40", "g80", *sgabsinc
（快進、xy加工平面、取消刀補、取消固定循環(huán)、絕對方式編程）
if mil <=one, pg92_rtrnz, pg92_rtrn, pg92_g92 （返回參考點）
......
pbld, n, *sgcode, *sgabsinc, pwcs, pfxout, pfyout, pfcout, *speed, *spindle, pgear, pcan1
（快進至某位置、坐標(biāo)系編置、主軸轉(zhuǎn)速等）
pbld, n, pfzout, *tlngno, scoolant, [ if stagetool=one, *next_tool]
（安全高度、刀長補償、開冷卻液）
pcom_movea （加工過程）
3． 刀具交換
刀具交換執(zhí)行前，須完成返回參考點、主軸停止動作，然后換刀，接著完成刀具長度補償、安全設(shè)定、主軸轉(zhuǎn)速控制。
pst文件中用自定義單節(jié)ptlchg指代換刀過程，編輯修改后的程序如下：
ptlchg # tool change
......
ptoolcomment （新刀參數(shù)注解）
comment （插入注解）
if stagetool <> two, pbld, n, *t, e （判斷、選刀）
n, "m6" （換刀）
pindex （輸出地址）
pbld, n, *sgcode, *sgabsinc, pwcs, pfxout, pfyout, pfcout, *speed, *spindle, pgear, pcan1
（快進至某位置、坐標(biāo)系偏置、主軸轉(zhuǎn)速等）
pbld, n, pfzout, *tlngno, "m7", [if stagetool=one, *next_tool]
(安全高度、刀長補償號、開冷卻液)
pcom_movea （加工過程）
4． 加工過程
這一過程是快速移動、直線插補、圓弧插補、刀具半徑補償?shù)然炯庸幼鳌?BR>對于幾乎所有系統(tǒng)，這些加工動作的程序指令基本相同。只是注意sinumerik 810d系統(tǒng)的刀具長度補償值由字母d后加兩位數(shù)字調(diào)用，不需要g43/g44指令；而半徑補償值則由g41/g42調(diào)用，不需要再接地址代碼。用g40取消刀具長度和刀具半徑補償。
5． 切削循環(huán)
mastercam軟件提供了6種內(nèi)定的孔加工固定循環(huán)方式：一般鉆削（drill/cbore）、深孔啄鉆（peck drill）、斷屑鉆（chip break）、右攻絲（tap）、精鏜孔（bore#1）、粗鏜孔（bore #2），通過雜項選項（misc #1/misc #2）可設(shè)定左攻絲、背鏜孔、盲孔鏜孔、盲孔鉸孔等循環(huán)，并采用g73~g89代碼來表示。
如對于深孔鉆削固定循環(huán)，mastercam采用的格式為：g83 x_y_z_r_q_f；而sinumerik 810d系統(tǒng)用cycle83指代深孔鉆削循環(huán)，其nc程序要求給出循環(huán)加工所有參數(shù)，輸出格式為：
cycle83（rtp，rfp，sdis，dp，dpr，fdep，fdpr，dam，dtb，dts，frf，vari）
在pst文件中需按sinumerik 810d系統(tǒng)格式進行定義、修改和編寫。
6． 程序結(jié)尾
程序結(jié)尾一般情況下是取消刀補、關(guān)冷卻液、主軸停止、執(zhí)行回參考點，程序停止等動作。下面是修改后的pst程序結(jié)尾：
ptoolend_t #end of tool path, toolchange
......
pbld, n, sccomp, "m5", *scoolant, e （取消刀補、主軸停止、關(guān)冷卻液）
pbld, n, *sg74, "z1=0. x1=0. y1=0.", e （返回參考點）
if mi2=one, pbld, n, *sg74, "x1=0.", "y1=0.", protretinc, e
else, protretabs （程序結(jié)束）
在設(shè)計后置處理程序過程中，對于與fanuc0-mc系統(tǒng)有不同代碼但功能相同的指令，直接替換即可，如用sinumerik 810d系統(tǒng)的公、英制指令g71/g70替代g21/g20，g74/g75替換g28/g29等。對于功能相同，格式和代碼相異的指令，要注意嚴(yán)格按格式要求修改，如返回參考點，前者輸出格式為：
na g91 g28 z0;
na+1 g28 x0 y0;
后者則為：g71 z1=0. x1=0. y1=0.
針對后置處理較困難的指令：rot/arot（坐標(biāo)選擇）、mirror/amirror（鏡像）norm/kont（接近和退出輪廓）等，則在mastercam主處理程序中以圖形變換和處理的方式予以處理，nc程序中不出現(xiàn)這些指令。
五、使用效果
使用按照上述方法設(shè)計的專用后置處理程序所生成的nc程序，能夠處理輪廓、內(nèi)槽、曲線的曲面的刀具路徑文件，并不需人工再做二次處理，可在裝配sinumerik 810d系統(tǒng)的mv610加工中心上直接應(yīng)用，加工各種類型的零件。對于其它數(shù)控系統(tǒng)，可參照此方法，對mastercam的后置處理程序修改，以滿足數(shù)控加工的需要。
（轉(zhuǎn)載）
