NX编程和后处理技术在数控加工的应用

王建波 杜广 李欢 王泰吉 杨奉义

摘 要：NX软件广泛应用在模具，机械等数控加工领域，随着生产力与加工精度的不断提高，数控机床在工业生产中起到了越来越重要的作用，有效提高了机床利用率，传统的人工示教式编程已经不能适应生产的需要，离线编程成为数控机床运用中不可缺少的一部分。离线编程需要先建立零件的CAD模型，并产生其刀位文件。由CAD/CAM软件仿真生成的刀位代码，无法直接用于数控机床，需要进行后置加工处理后，方可成为能够用于数控机床操作的NC代码，因此，后置处理过程直接决定了NC代码的质量与精度，进而影响数控加工的精度，在整个生产过程中关键性的作用。

关键词：NX自动化编程；NX后处理技术；离线编程

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.124

0 引言

目前传统的数控机床加工的程序通过手工编制，需将每路径和加工位置、参数及刀具参数手动输入，编程效率低且容易出错；在现场加工程序调试作业时间长，容易发生碰撞、存在造成加工报废的风险，为了节省成本，零件设计的时候会考虑更多因素，设计也越来越复杂，加工难度越来越大，为了适应数控加工的需求，迫切需要计算机辅助软件参与解决生产中遇到的难题。

1 NX软件介绍

Siemens PLM Software 数字化制造解决方案 NX CAM 正在为世界上顶尖的制造者们所采用。他们通过使用数字化制造解决方案来优化他们的制造过程，帮助他们实现了制造梦想，维护了他们在各自领域的领导地位。NX CAM 帮助制造企业加速其产品上市时间、降低产品成本、 提高了产品质量。NX是美国NXS公司发行的数字化产品开发综合软件。作为NXS公司的旗舰产品，NX集成了行业内集成应用程序，NX集成了CAD、CAE及CAM多种功能于一身，是一种三维参数化软件，该软件功能强大，能够轻松实现各种复杂实体及造型的建构，广泛应用于航空、航天、汽车、制造等领域。基于该公司提供的多级化、集成化、完整的CAD解决方案，NX基于制造过程的产品设计制造环境，实现了产品从设计到加工制造的无缝链接，从而进一步整合、优化了企业产品开发、制造流程。同时，NX软件还具有实体造型模设计、曲面造型设计、虚拟装配模拟等功能，能够轻松实现产品设计中的有限元分析、机构运动分析及运动力学分析等，提高了产品设计与制造过程的的可靠性与有效性。此外，NX集成了二次开发语言NX/OPEN，使用人员可通过简单的培训即可进行二次开发，从而满足特定的使用需求，便于用户开发专用的CAD系统。

2 NX軟件编程研究及模块功能

基于NX CAD模块设计完成的产品三维模型主要包括数控编程必要的完整的产品表面数据信息，NX软件能够针对产品表面信息进行数控加工刀位的自动化运算，从而实现全过程的自动化处理。在整个过程中，信息的处理都是基于统一的数据库与文件传输格式，因此，NX CAD模块设计实现了产品设计信息的全集成与数据共享，大幅度提高了产品设计、加工效率。虽然，借助于NX软件能够实现自动化数控编程，在数控编程前，用户应确定加工工艺分析与规划工作，加工工艺的选择是否恰当将直接影响数控加工质量与效率。加工工艺分析的确定工作应包括：合理选择毛坯工件、规划加工区域、拟定工艺路线、确定加工刀具、确定走刀路线等。当加工工艺确定后，用户可根据自身需求，合理选用NX功能模块，各模块具体功能如下：

2.1 NX入口模块

该模块是NX软件的基本功能模块，主要提供常规操作，包括打开、创建、存储等，可导出文件格式包括：CGM、VRML、TIFF、MPEG、GIF和JPEG等多种格式。同时，用户可借助于NX软件导入CGM、NX/Parasolid等几何数据，并能够通过宏命令自动记录用户操作及播放等功能，有效降低用户学习成本。在用户自定义菜单中，用户可根据自己的操作习惯，设置常用功能或二次开发功能，以提高软件操作效率。

2.2 NX实体建模模块

该模块能够提供产品草图设计、生成曲线、布尔运算、实体模型旋转、非参数模型参数化、编辑变量与表达式等功能。

2.3 NX特征建模模块

该模块基于标准化设计特征的模型，为用户提供个性化模型生成编辑功能，系统中包含了各类孔、键槽、各类形状的凹腔、凸台、圆柱、方块、椎体、球体等模型，便于用户直接进行模型设计、特征编辑、特征引用、特征顺序调整等操作。

2.4 NX自由曲面建模模块

该模块包含丰富的曲面建模工具，能够提供直纹面、扫描面、自由曲面、类正交曲线的自由曲面、曲线广义扫掠、标准二次曲线方法放样等进行裁减、编辑和生成操作。

2.5 NX工程绘图模块

工程绘图模块提供了自动视图布置、剖视图、局部放大图、手动尺寸、公差和粗糙度标注，支持汉字输入、视图手工编辑、装配图剖视及自动生成明细表等操作。

2.6 NX加工基础模块

该模块提供的功能包括：用户可在图形模式下观察刀具的运动轨迹；点位编辑功能，用户可根据自身需求，对钻孔、攻丝或镗孔加工进行修改或剪裁操作；用户可根据标准化刀具库和加工部该工艺参数样板库进行自定义操作，从而满足用户个性化需求，降低软件学习成本，缩短培训时间，提高产品模型设计、调整效率。

2.7 NX后处理与加工后置处理

NX后处理模块广泛应用于主流的NC机床和加工中心，在2～5轴及以上铣削加工、2～4轴车削加工及点火花线切割中具有显著的应用优势。

2.8 NX型芯、型腔铣削模块

该模块能够去除粗加工的单个、多个型腔或任意形状的模型余量，并实现对复杂刀具运动轨迹的模拟与计算，帮助用户确定加工刀具走刀的方式。同时，基于NX软件容差型铣削加工的方式能够加工设计精度要求低、曲面有间隙或重叠的模型。当型腔曲面较多且存在异常时，型腔铣削模块能够实现自动调整，在用户允许的公差范围内加工出型腔，从而降低了型腔加工的错误率，提高了产品设计的可靠性。

2.9 NX平面铣削模块

该模块能够提供Z字形走刀铣削、走刀轮廓铣、仿形内腔铣、确定内部移动安全余量、型腔分层切削等功能，能够实现对加工边界和毛料形状的自定义操作，并模拟现实未切削区域的边界，提供部分机场辅助运动制指令，能够实现机床冷却、刀具补偿或夹紧等操作。

2.10 NX定轴铣削模块

该模块主要是对3轴联动加工刀具路径、加工区域进行选择，并可提供多种驱动和走刀方式，并能够自动识别前道工序未加工完成的区域，以便于用户进一步调整、优化加工操作。通过该模块生成的刀位文件，用户能够进行压缩、传输和存储操作，并可根据需求进行导入、调整和重新计算。

2.11 NX自动清根模块

该模块能够根据用户设定自动找出待加工零件满足加工条件的区域。通常情况下，待加工区域是型腔中的根区或拐角位置，用户可通过直接选定加工刀具，借助自动清根模块和选定的刀具，以刀具“双向切条件”区域为驱动几何，生成一次或多次走刀清根程序。该模块尤其适用于复杂型腔、型芯的加工，能够有效降低精加工或半精加工的工作量。

2.12 NX顺序铣模块

顺序铣模块能够控制刀具每一步骤操作，支持2～5轴及以上铣削编程，用户可通过该模块实现度刀具路径的自动化、交互式控制，允许用户在图形界面下对刀具路径进行编辑和调整，确保刀具路径的满足加工要求。当用户仅提供某曲面两端的刀具路径时，该模块能够自动补充中间的步骤，实现刀具路径的自动化处理。在NX数控加工中，NX顺序铣模块的功能与自动清根功能相似的特有模块，主要面向于较高难度的数控程序编制。

通过NX软件各模块的应用，能够满足各行业、领域产品设计、加工要求，基本上满足现代化零件的生成需求。

2.13 NX后处理技术

NX后处理出来的NC程序就是通过NX的后处理器产生出来的，NX的后处理器主要由三个文件组成，*.pui，*.def，*.tcl，NX后处理程序时最直接用到的是*.def和*.tcl这两个文件，这些文件可以使用拷贝复制的方法获得，也可以从无到有利用NX软件自带的后处理构造器生成制作出来。根据不同的机床参数开发专用后处理，满足生产需要。

3 结论

通过NX后置处理技术研发开发和自动编程研发，可解决现阶段加工机床加工侧程序通过手工编制，不能进行离线编程和调试作业存在风险的问题，实现类加工机床加工离线编程、模拟仿真、自动程序输出，可大幅提高编程效率及程序的可靠性和加工产品品质，解決了实际加工过程中容易发生碰撞、存在造成加工报废的风险等问题。

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