葛衛(wèi)京，杜 娟，智紅英，謝汝兵

（太原科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，太原 030024）

CAM系統(tǒng)根據(jù)加工零件的結(jié)構(gòu)特征，結(jié)合工藝決策，生產(chǎn)描述加工過程的刀具軌跡信息文件，即刀位文件CLF（Cut Location File），刀位文件與采用哪一種特定的數(shù)控機(jī)床無關(guān)，是一種中性文件，這一過程被稱為前置處理。由于數(shù)控系統(tǒng)的多樣性，刀位文件還不能做為數(shù)控機(jī)床的控制指令，必須經(jīng)過后置處理器從其提取相關(guān)的信息，最終生成數(shù)控機(jī)床所能直接識(shí)別的NC程序。

由于不同的數(shù)控機(jī)床采用不同的數(shù)控系統(tǒng)，所以不同的機(jī)床能識(shí)別的NC程序格式不同，而且，一般的情況下CAD/CAM軟件系統(tǒng)所配通用后處理器與機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)不匹配，生成的代碼需人工做大量的修改，嚴(yán)重影響了CAM模塊的應(yīng)用效率［1］。

因此，必須充分利用CAD/CAM后置處理軟件的開放性，提高數(shù)控編程的效率。本文以Gpost為平臺(tái)，在選配文件的通用設(shè)置的基礎(chǔ)上，研究了如何利用FIL語言編寫宏程序編寫專用后置處理器，提高了Pro/E后置處理的能力，并為充分發(fā)揮CAD/CAM一體化的作用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 Pro/E后置處理工作過程

Pro/E首先根據(jù)加工對(duì)象的特征，加工參數(shù)和工序設(shè)計(jì)生成加工刀具路徑文件（CL文件），并以此文件做為后置處理輸入文件，然后讀取通過機(jī)床選配文件生成器生成的選配文件（Option文件），最后后置處理程序把刀位文件轉(zhuǎn)化成機(jī)床能識(shí)別的格式，并輸出機(jī)床控制文件（MCD）和處理過程文件（LIST）。

對(duì)于Option文件無法解決的問題，可以利用FIL（Factory Interface Language）語法結(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行二次開發(fā)。

其中選配文件（Option）文件是通過詢問、開關(guān)、選擇的設(shè)定等方式對(duì)Pro/E的后置處理平臺(tái)進(jìn)行相應(yīng)的修改來滿足機(jī)床的NC代碼。主要包括機(jī)床類型定義、文件類型定義、NC程序的開始和結(jié)束的定義等。FIL文件主要針對(duì)的是相應(yīng)數(shù)控機(jī)床格式及數(shù)控輸出方面的控制，使其滿足數(shù)控機(jī)床的正確配置。機(jī)床控制文件（MCD文件）即NC代碼文件，可以直接傳輸?shù)綌?shù)控設(shè)備上，驅(qū)動(dòng)和控制數(shù)控機(jī)床進(jìn)行數(shù)控加工。處理過程文件（LIST文件），我們可以得到后處理過程的幾乎所有信息，其中包括刀具軌跡文件名，采用的后處理選配文件名稱，后處理程序的宏命令，生成的NC代碼的長度，循環(huán)的時(shí)間，和警告的次數(shù)，日期和時(shí)間等［2］。

選配文件的設(shè)置包括基本的準(zhǔn)備工作、選配文件的初始化、參數(shù)文件的設(shè)置三個(gè)過程［3-4］?；镜臏?zhǔn)備工作:收集機(jī)床結(jié)構(gòu)特征和數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)；選配文件的初始化:根據(jù)實(shí)際需要?jiǎng)?chuàng)建新的選配文件；參數(shù)文件的設(shè)置:對(duì)選配文件的參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)置。

圖1 Pro/E后置處理工作過程Fig.1 Post Processing's working process of Pro/E

參數(shù)文件的設(shè)置如下圖所示:

圖2 選配文件參數(shù)設(shè)置Fig.2 Parameter settings of option file

2 后置處理二次開發(fā)基礎(chǔ)

Pro/E的后置處理模塊Pro/NC POST中的機(jī)床后置處理器Gpost由兩個(gè)文件組成（以銑床為例）:uncx01.pnn-機(jī)床的選配文件；uncx01.fnn-針對(duì)機(jī)床做的二次開發(fā)文件，前面所介紹的機(jī)床選配文件的就是uncx01.pnn文件。盡管各數(shù)控系統(tǒng)有它們的共同之處，但是對(duì)于無法通過設(shè)置選配文件進(jìn)行自動(dòng)輸出或者只能通過手工輸出的的特殊指令，可以通過FIL進(jìn)行宏程序編制，以此完成后置處理程序的二次開發(fā)。

開發(fā)后置處理需要具備以下條件:

A.熟悉FIL的邏輯能力；

B.熟悉刀位文件的結(jié)構(gòu)；

C.熟悉FIL的語法結(jié)構(gòu)；

D.閱讀Gpost，F(xiàn)IL后置處理參考手冊；

FIL宏程序是Gpost提供的專業(yè)后置處理程序開發(fā)語言包，尤其適合用戶進(jìn)行定制開發(fā)。通過FIL宏程序來提供完善的數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的后處理程序，包括宏程序完成的基本功能如添加刪除或修改刀位文件功能，控制后處理代碼輸出功能添加或修改APT功能，讀寫或合并文件控制功能及應(yīng)用程序調(diào)用功能［5］。

（1）FIL有自己的語法結(jié)構(gòu)和編程語法，現(xiàn)對(duì)部分語法及功能進(jìn)行分析。詳細(xì)的語法結(jié)構(gòu)見有關(guān)的手冊。

CIMFIL/ON表示執(zhí)行FIL程序，Major_word為主關(guān)鍵字，包括Macro（宏）、MACHIN（后置處理）、LOADTL（刀具）、COOLNT（冷卻）、SPINDAL（主軸）、FEDRAT（進(jìn)給速度）、FINI（結(jié)束）等。Type是任意刀位文件記錄類型，例如3表示圓弧插補(bǔ)，5表示直線插補(bǔ)，9表示多軸聯(lián)動(dòng)，14表示完成。子類型是可選項(xiàng)，可以不使用。在刀位文件后處理器遇到主關(guān)鍵字或TYPE類型關(guān)鍵字時(shí)執(zhí)行FIL程序中相應(yīng)的命令。CIMFIL/OFF表示FIL程序結(jié)束。

下面是一些關(guān)鍵字及其示意:

符合條件的刀位文件:

符合條件的刀位文件:

符合條件的刀位文件:CUTCOM/LEFT（左刀補(bǔ)）

（2）刀位文件記錄格式

刀位文件的記錄格式為每種刀位文件類型分配邏輯地址，為功能函數(shù)POSTF（Post Function）所調(diào)用。

例如刀位文件為 N100 SPINDL/300，CLW［6］，其記錄結(jié)構(gòu)為:

表1 刀位文件記錄結(jié)構(gòu)Tab.1 CL record structure

記錄類型有1000、2000……9000、14000 十種，每種具體含義不同。2000記錄的是后置處理器命令。第三欄記錄的是主關(guān)鍵字SPINDL，其用整數(shù)值1031表示。300、CLW表示其類型及值，其中300用浮點(diǎn)值300.表示，CLW用整數(shù)值60表示。

（3）命令語言

FIL的命令語言做為一種非常強(qiáng)大程序工具，它能十分有效地增強(qiáng)后置處理器的能力，包括:計(jì)算能力、文本處理能力、幾何定義和其他FIL的功能。其語法結(jié)構(gòu)和功能都有它的書寫格式及方法。包括詞匯的定義、名字的定義、參數(shù)的調(diào)用等。例如一個(gè)矩陣乘以一個(gè)向量的表示［6］:

上述聲明表示向量V1乘以矩陣M1，

其中 V1表示向量（1，2，3），

V2表示新的向量。

（4）POSTF函數(shù)

POSTF函數(shù)為FIL語言開發(fā)的基本，通過關(guān)鍵字定位刀位文件后，再使用POSTF函數(shù)對(duì)其特定信息完成后置處理轉(zhuǎn)化。

POSTF函數(shù)總共有31中功能函數(shù)，另有3種未定義。其格式如下:

其中rslt是函數(shù)值，function_type為函數(shù)類型，arg1，arg2，arg3，argn為函數(shù)參數(shù)。不同的函數(shù)能實(shí)現(xiàn)不同的功能，用1～34不同的整數(shù)表示，具體功能號(hào)如下:獲取刀位信息05、06、07、08、28、29；加載刀位文件信息09、10、12、13、20、21；設(shè)置操作 COMMON 值01、02、03、04、19、22、23、25；定位刀位文件 14、15、26、30；調(diào)試后置處理程序24、27、34；輸出宏31；大容量數(shù)組中存儲(chǔ)/檢索數(shù)據(jù)32、33；16、17、18 未定義。

3 創(chuàng)建FANUIC_Oi_Mate后置處理器

3.1 具體要求

本案例建立一個(gè)三軸數(shù)控銑床后置處理器（FANUIC_OM系統(tǒng)），實(shí)現(xiàn)具體的要求如下:

1）程序號(hào)用O加上數(shù)字表示；

2）刪除程序頭和程序尾“%”；

3）數(shù)控代碼前加上刀位數(shù)據(jù)名稱、加工零件名稱，方便程序員檢查和管理；

4）加上一段安全程序段“G90 G80 G40”；

5）冷卻液由操作員來控制。

3.2 具體操作過程

進(jìn)入Pro/E Gpost模塊，建立一個(gè)FANUIC_OM系統(tǒng)的銑床，機(jī)床特征參數(shù)和數(shù)控系統(tǒng)指令根據(jù)實(shí)際機(jī)床結(jié)構(gòu)和編程手冊進(jìn)行設(shè)置，下面介紹如何針對(duì)以上要求進(jìn)行設(shè)置。

3.2.1 程序號(hào)用“O”加上數(shù)字，刪除程序頭和程序尾“%”.

這兩條任務(wù)可以通過在參數(shù)設(shè)置面板添加字母“O”和取消“%”顯示功能來實(shí)現(xiàn)。

3.2.2 數(shù)控代碼前加上刀位數(shù)據(jù)名稱、加工零件名稱；加上一段安全程序段“G90 G80 G40”；冷卻液由操作員來控制。

這三條任務(wù)可以通過編寫FIL來實(shí)現(xiàn)，輸入頁面如下:

源代碼如下:

圖3 FIL界面圖Fig.3 Interface diagram of FIL

3.2.3 實(shí)例驗(yàn)證

三維零件圖如下:

圖4 實(shí)例驗(yàn)證Fig.4 Sample verification

利用上述后置處理程序完成對(duì)零件的刀位文件的后置處理，以下為原NC程序與定制NC程序?qū)Ρ?

通用NC程序:

定制NC程序:

上述程序已經(jīng)經(jīng)過了編輯、校對(duì)等操作，沒有語法錯(cuò)誤，能準(zhǔn)確的產(chǎn)生目標(biāo)數(shù)控程序。

4 結(jié)語

Pro/E后置處理是Pro/E_CAM應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一，充分研究其后置處理技術(shù)有著必要的現(xiàn)實(shí)意義與重大的經(jīng)濟(jì)效益。本文簡述了創(chuàng)建Pro/E后置處理程序的一般步驟，在此基礎(chǔ)上，用戶可以根據(jù)機(jī)床的特定結(jié)構(gòu)和數(shù)控程序的特殊要求，利用GPOST的高級(jí)功能FIL來創(chuàng)建后置處理二次開發(fā)文件，處理后的程序符合要求，不用進(jìn)行手工改寫，極大的提高了后置處理的效率。另外，五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床由于在三個(gè)平動(dòng)軸的基礎(chǔ)上增加了兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，運(yùn)動(dòng)形式復(fù)雜，基于Pro/E Gpost的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的后置處理程序是下一步需要研究的工作。

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［4］AUSTIN N C Inc.G-PostTM Reference Manual Version 6.3［M］.USA:Austin N C Inc，2009.

［5］王華僑，王德躍，費(fèi)久燦，等.基于Pro/E五坐標(biāo)數(shù)控銑削編程后處理開發(fā)應(yīng)用研究［J］.金屬加工:冷加工，2009（17），62-65.

［6］AUSTIN N C，Inc.Factory Interface Language（FIL）TM Manual Version 6.3［M］.USA:Austin N.C.，Inc，2009.