張 賀，吳玉厚，馮松濤，肖 楠

ZHANG He1, WU Yu-hou1, FENG Song-tao1, XIAO Nan2

（1. 沈陽建筑大學 交通與機械工程學院，沈陽 110168；2. 沈陽工程學院，沈陽 110136）

基于UG/POST的異型石材數(shù)控加工中心SYH4608專用后處理器研究

Research of private post-processor of heterotypic stone cnc machining center SYH4608 based on UG/POST

張 賀1，吳玉厚1，馮松濤1，肖 楠2

ZHANG He1, WU Yu-hou1, FENG Song-tao1, XIAO Nan2

（1. 沈陽建筑大學 交通與機械工程學院，沈陽 110168；2. 沈陽工程學院，沈陽 110136）

在對通用后處理器開發(fā)的基礎上，采用UG軟件中的POST模塊，建立了基于NC110數(shù)控系統(tǒng)和異型石材數(shù)控加工中心SYH4608的專用后處理器，并根據(jù)用戶需求，采用TCL（Tool Command Language)語言開發(fā)了具有針對性的后置處理方式，通過此后處理自動生成NC程序，利用VERICUT對其進行加工仿真，驗證了專用后處理器的可行性。

加工中心；UG；后處理器；NC

0 引言

伴隨著石材制品需求量的日趨增加以及石材制品向著高質量、藝術化、多樣化的方向發(fā)展的同時，人們對石材裝備加工性能的要求也越來越高，復雜異型石材制品的自動化加工已成了石材加工不可缺少的一部分。數(shù)控加工作為目前CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)中最能明顯發(fā)揮效益的環(huán)節(jié)之一，已廣泛引用到各個行業(yè)，其核心工作是對工件進行數(shù)控編程，生成刀具軌跡，然后將其離散成刀位點，經后置處理產生數(shù)控加工程序。

將刀位文件轉換成指定數(shù)控機床執(zhí)行的數(shù)控程序的過程稱為后置處理[1]，通常分為通用和專用后置處理兩種方法。一般CAD/CAM集成軟件采用的是通用后置處理方法，如UG通用后置處理UG/POST。由于數(shù)控機床結構以及數(shù)控系統(tǒng)的不同,通用后置處理生成的加工程序還需要做大量的手工修改才能執(zhí)行，嚴重地影響了CAM模塊和數(shù)控設備的使用效率；采用專用后置處理方法，由于是針對具體的數(shù)控機床，所以生成的加工程序無需修改，可直接輸入機床進行加工，而且根據(jù)需要，在后處理中加入用戶需求，可以對所產生的NC程序進行方便的檢查和校驗。但是目前開發(fā)的專用后置處理程序多數(shù)是采用高級語言編寫，因此開發(fā)工作量大，編制困難[2]，對設計完成的后置處理程序修改困難，只有專業(yè)的后置處理開發(fā)人員才能做相應的修改處理。

為提高自動編程效率，充分發(fā)揮加工設備優(yōu)勢，提高UG集成軟件系統(tǒng)后置處理能力，本文在研究了UG/POST通用后置處理的基礎上，開發(fā)了異型石材數(shù)控加工中心的快速專用后置處理程序，加入用戶需求，并通過VERICUT軟件對代碼進行加工仿真研究驗證。

1 UG/CAM后置處理原理

UG的后處理有兩種方法：一種是利用圖形后處理模塊GPM(Graphics Postprocessor Module)做后處理,另一種是UG/Post后處理方法,加工輸出管理器MOM(Manufac-turing Output Manager)是UG/Post后處理的核心。兩種后處理的結果是一樣的，GPM后處理方法是一種舊式方法,而UG/Post則是一種較新的方法,使用簡單，它直接將刀軌轉換成NC代碼,不用再輸出CLS文件[3]。本文采用UG/Post創(chuàng)建NC110數(shù)控系統(tǒng)后處理器的方法。

UG/Post進行后處理的步驟如圖1所示：事件生成器 (Event Generator)用于把事件傳給UG／POST，其中事件是要處理的一個數(shù)據(jù)集，用來控制機床的一個動作。事件處理器(Event Handler)是一個文件，里面是用Tcl（Tool Command Language）語言寫的處理指令，定義每一類事件的處理萬式。定義文件（Definition file）包含指定機床靜態(tài)信息的文件。這兩個文件可以利用UG自帶的工具Post Builder來生成,并將它們加入后置處理模板文件里才能使用,進入UG/Post后置環(huán)境中進行后置處理,完成從簡單到復雜機床結構/控制系統(tǒng)的后處理[4]。

圖1 后置處理流程

2 創(chuàng)建NC110后處理器

2.1 異型石材數(shù)控加工中心SYH4608

專用后置處理器的開發(fā)必須在充分掌握數(shù)控機床的結構信息、控制系統(tǒng)、機床編程規(guī)則等方面的基礎上才能進行，是一個相當復雜的過程。UG/Post Builder可以創(chuàng)建與機床和數(shù)控系統(tǒng)相匹配的通用后置處理器的大體框架，然后由用戶自主添加自定義后置處理命令，開發(fā)符合設備使用要求的專用后置處理器。本文要建立一個五軸聯(lián)動專用后置處理器，數(shù)控系統(tǒng)采用NC110，加工中心主要技術參數(shù)如表1。根據(jù)用戶要求，對所產生程序提出具體的修改建議。用戶需求如表2所示。

表1 加工中心主要技術參數(shù)

表2 用戶需求

2.2 新建SYH4608數(shù)控系統(tǒng)后處理器

進入UG/POST，創(chuàng)建一個SYH4608后處理，選擇5軸聯(lián)動，一擺頭一擺臺機床（注意單位選擇mm），如圖2所示。

圖2 機床選擇

2.3 機床參數(shù)設置

機床基本參數(shù)按照表1所示進行設置，包括進給軸最大行程，旋轉軸最大角度等，點擊左側列表，進入Fourth Axis頁面，對機床旋轉軸旋轉平面進行設置。圖4為機床簡單結構圖。

圖3 機床參數(shù)設置

圖4 機床結構簡圖

2.4 程序和刀軌參數(shù)設置

根據(jù)機床編程手冊修改程序格式，包括程序頭，程序尾，操作頭，操作尾及刀軌等。如圖5所示。

為了實際需求，對程序以及刀軌做如下修改：

1）程序前顯示文件名

在進行后處理時，系統(tǒng)可以自動針對NC文件生成日期、零件名和NC文件名顯示在程序頭，可以方便程序員對NC程序進行確認以及檢查。

圖5 程序頭程序尾設置

選中Program，在左側樹形形狀窗口中選擇Program Start Sequence項，為了滿足NC110數(shù)控系統(tǒng)要求，刪除MOM_set_seq_off項，刪除G40 G17 G90 G17項，之后建立一個用戶自定義命令，進入輸入以下內容：

2）自動換刀設置，顯示刀具信息

在左側樹形結構窗口中選擇Operation Start Sequence，在右側窗口的Start of Path中添加新的Block，名稱改為tool_info，在文本框中輸入以下內容。

該設置用于在后處理中將每個操作的刀具信息都顯示出來，便于程序的檢查和分段執(zhí)行。

3）修改程序結尾,將主軸Z方向回零,主軸停轉,冷卻關閉

在左側結構窗口中選擇Operation End Sequence, 對于冷卻關閉的操作，需要添加一個New block到End of Path節(jié)點中,在新窗口中選擇上方下拉窗口中More→M_coolant→M09,點擊“Add Word”將其拖至對話框中,單擊OK,退出窗口。對于主軸停轉操作,同樣采用添加New block的方式，按照New block→More→M_Spindle→M05順序,再加入New block→More→M→M01。對于在程序結束，主軸Z方向回零，參考點返回，采用G28及G91代碼,將右側下拉窗口中New block添加到End of Path節(jié)點中M05和M01之間,在彈出新窗口中選擇上方下拉窗口中G_mode→G91加入,選擇上方下拉窗口中G→G28加入,再選擇上方下拉窗口中Z_Zero加入,在彈出對話框Expression Entry中輸入0,單擊OK。通過如此修改滿足數(shù)控系統(tǒng)要求，并在程序結束后使主軸停轉，冷卻液關閉。

4）在程序尾加入加工時間

一般我們都希望知道自己編制的程序實際需要多長時間完成加工，以便有針對性的進行改進，提高加工效率，也便于計算工時。

首先建立一個用戶自定義命令，輸入以下內容：

將用戶命令加到Program End Sequence節(jié)點中。

5）修改程序輸出格式為.mcd

圖6 文件輸出格式定義

Listing File Elements(列表文件)控制列表文件是否輸出和輸入內容。輸出的項目有X、Y、Z坐標值，第四、第五軸角度值，還有轉速和進給。也可以定義打印頁的長、寬和頁頭、及文件后綴。本文所產生NC代碼需要加載到VERICUT軟件中進行仿真加工，故在此把輸出文件格式定義為.mcd。如圖6所示。其中Generate Group Output用于操作分組輸出，生成幾個NC程序。本文只生產一段程序，所以設置時OFF； Output Warning Messages用于在后處理過程中顯示詳細錯誤信息；Display Verbose Error Messages用于在后處理過程中顯示詳細錯誤信息；Activate Review Tool用于打開Review Tool,用于debugging后處理。

2.5 添加后處理文件

后處理全部建立完畢以后，保存后處理。保存后的后處理不會直接顯示在UG軟件下，需要對后處理模版文件進行編輯。在Post Builder中，選擇Utilities Edit Template Post Data File命令，進入后處理模版文件，在最后一行點擊新建，選擇剛剛建立好的PUI文件，并將${UGII_CAM_POST_DIR}的內容改為用戶目錄，保存，則5軸加工中心后處理建立完畢。

3 后處理所產生的NC程序

通過本文所建立的后處理器，對產生的NC程序進行校驗，如圖7所示。

圖7 NC程序

通過對NC程序進行分析，可以發(fā)現(xiàn)程序前顯示了程序所在位置以及生成時間，在換刀過程中顯示刀具信息，在程序結尾，實現(xiàn)了將主軸Z方向回零,主軸停轉,冷卻關閉，并在最后顯示了加工時間。

4 加工仿真

機床仿真屬于后置仿真，可以模擬檢測在實際加工過程中是否有刀具碰撞，工件加工不合理等情況，減少了實際加工中試切的情況，提高了生產效率、降低成本。本文通過對VERICUT軟件建立SYH4608數(shù)控機床，對后處理所產生的NC程序進行仿真，驗證了后處理的正確性。加工仿真如圖8所示。

圖8 加工仿真

5 結論

通過UG/Post Builder創(chuàng)建的專用后置處理器和加工仿真驗證,可得出如下結論：

1）實現(xiàn)了在通用后置處理基礎上快速有效地開發(fā)數(shù)控機床的專用后置處理器，解決了用高級計算機語言從頭編寫專用后置處理器的繁瑣過程。

2）針對用戶需求，采用UG后處理器編程語言TCL語言進行編程，建立具有針對性的專用后處理器，可以充分滿足程序員后續(xù)對程序的檢查以及修改。

3）充分發(fā)揮了UG集成系統(tǒng)軟件的CAM功能，從而使加工中心的強大功能得到了充分發(fā)揮。

[1] 劉雄偉,張定華,王增強,等.數(shù)控加工理論與編程技術[M].北京：機械工業(yè)出版社,2000.

[2] 黃國權,呂金麗.數(shù)控加工的后置處理技術[J].應用技術,2001,28(11)：7-9.

[3] 劉鏑時.用UGPosl創(chuàng)建AB-8400MP數(shù)控系統(tǒng)后處理文件[J].CAD/CAM與制造業(yè)信息化,2006, (11)：76-77.

[4] 張繼紅,高佑芳,王恩俊等.基于CAM的數(shù)控加工后置處理方法的研究與實踐[J].機電產品開發(fā)與創(chuàng)新,2007,(1)：188-189.

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[6] 吳玉厚,趙德宏,陸峰,張珂.異型石材制品加工技術與設備發(fā)展概述.石材.2007,8.

[7] 周立波,李厚佳,沈永紅,吳昊.基于UG的數(shù)控機床加工仿真與編程系統(tǒng)的研究[J].機床與液壓,2009,37(6).

[8] 周立波,李厚佳.基于UG的加工仿真及后置處理器的開發(fā)[J].制造業(yè)自動化.

TP273

A

1009-0134(2010)10(下)-0020-04

10.3969/j.issn.1009-0134.2010.10(下).06

2010-02-05

“十一五”國家科技支撐計劃項目（2006BAJ12B07）；遼寧省教育廳創(chuàng)新團隊計劃項目（2007T146.2007T147）

張賀（1984 -），男，碩士研究生，研究方向為數(shù)控技術與裝備。