数控加工后置处理技术的初探

摘 要：现代工业需要高端、高效、高柔性的制造系统来加工高精密的零件，CAD/CAM软件和高精密CNC数控机床的广泛应用提供了可靠的保证，同时也促进了机械制造业的飞速发展。而后置处理器是连接CAD/CAM软件与加工设备的桥梁，是高精密零件出炉不可忽视的重要一环。在制造业日益专业化、精细化的今天，数控后置处理技术的发展将会成为一门独立的技术。

关键词：数控加工；后置处理；发展

1 前言

随着汽车、船舶、航天航空等高精尖机械工业产品的发展， 由各种自由曲面构成的复杂零件愈来愈多。而要加工这种复杂、高精密曲面类零件一般都离不开先进的CNC数控机床。但有一个误区，不是只要有了最新的CAD/CAM软件、配备了国际先进的CNC数控机床就一定能够加工出复杂的高精密、高质量的零件来。经过改革开放30年的发展，我国制造业水平有了长足的进步，但是，我国企业在加工尖端、复杂、高精密零件领域中与国际知名企业相比还有差距，还处于中下游水平。其差距在于使用了同样的CAD/CAM软件进行零件造型设计，配备了相同型号、相同系统的数控机床，而国内企业所加工的零件与国外企业所加工的零件在尺寸精度、特别是表面粗糙度方面相差较远。分析表明，在相同的情况下，造成加工质量有所差异的主要原因在于后置处理技术。

2 后置处理

后置处理是连接CAD/CAM软件与CNC加工设备的桥梁，其实质是读取由CAM系统经过刀具轨迹计算产生的刀位文件，从中提取相关的加工信息，并根据对应数控机床的特性参数、功能代码及程序格式要求进行分析、判断和处理，最终生成数控机床所能执行的数控加工指令程序的过程，（如图1）。

即每读出一行记录完整的刀位文件，就对其类型进行分析，根据类型和所选数控机床特性进行运动学求解，确定是进行坐标变换还是进行文件代码格式转换，并生成一个完整的NC程序行，然后写到NC程序文件中去，逐行读写直到读完刀位文件，形成一个完整的NC程序。

3 后置处理器

后置处理器一般可分为专用后置处理器和通用后置处理器两种。专用后置处理器生成的NC程序稳定性强、可靠性好但只能适应相对应的数控系统比较单一化。而通用后置处理器是当前绝大部分图形交互式CAD/CAM自动编程软件都自带的，能对不同类型的数控系统生成NC程序，但生成的NC程序与专用后置处理器生成的NC程序相比稳定性差、有的时候还要人工做大量的优化处理。目前真正能够做到完全通用又能达到专用后置处理器的效果几乎没有，就国外相对成熟、功能强大、企业流行的UG软件，他提供的是一个通用后置处理器――UG/Post Builder，可以以图形方式创建从二轴到五轴的后置处理程序。其后置处理器主要由事件生成器、事件处理器和定义文件三部分组成，它们一起将刀具路径转换成为一系列数控机床能够直接读取和执行的数控程序[1]。而美国CNC SOFTWARE公司研制开发的MasterCAM软件采用的是专用后置处理器，MPFAN.PST是MasterCAM软件默认的后处理程序，该处理程序的开发几乎只针对日本的FANUC数控系统，如果要应用于其他数控系统，用户就必须根据数控系统的程序格式、功能代码以及各种参数值在MPFAN.PST基础上进行二次开发，从而定制出适合该特定CNC机床系统所谓的专用后置处理器[2]。

4 总结

在国内，北京航空航天大学开发的CAXA-ME自动编程软件比较成熟、稳定、兼容，也是我国在大力推广国产化、支持国产化下各职业院校国家级数控技能大赛唯一指定的软件。该软件的实体曲面混合造型功能强大，能够实现复杂的3D产品造型设计，但对CAM模块的应用效率不高，没有配备专用的后置处理器是其中一个非常关键的原因，生成的NC代码还需人工做适量的修改和优化，对CAM模块的应用效果影响严重。虽为用户提供了多种数控系统的后置处理格式，可以二次开发自定义专用数控系统后置处理器，但只适用于一般的铣削加工，如果零件中涉及到孔的加工，就需要修改坐标系、刀位、加切削液指令等而不能只接生成相应的程序代码。

由此可见，CAM后置处理技术是一门独立技术，系统的开发势在必行。我国的科技开发人才在CAM后置处理技术领域已由不成熟走向了相对成熟，但是，真正通用且又能达到专用较果的后置处理器目前还没有。主要是通用后置处理器的程序开发技术难度大、配置复杂，数控系统类型繁多，而且各系统的刀具路径文件格式、NC程序格式不同，加之CAM 模块的刀位原文件不完全透明所致。我想在现有欠发达通用后置处理技术的基础上，研究一种能够处理不同CAM系统产生的刀位文件，又能自动优化生成且不需要人工做二次修改的NC程序来适应不同类型的CNC机床加工不同类型的零件的后置处理器是当今的发展方向。

参考文献：

[1]张磊.UG NX6后处理技术培训教程[M].北京：清华大学出版社，2009.

[2]王卫兵.MasterCAM数控编程实用教程[M].北京：清华大学出版社，2011.

作者简介：黄干斌（1978-），男，湖南汨罗人，本科，讲师，硕士研究生，研究方向：数控技术。endprint