NX四轴后处理技术研究与应用
NX四轴后处理技术研究与应用[20200123183353]
日期： 2012年10月29日 【摘要】
由于计算机技术的不断发展和数控机床不断更新，现在很多后处理已经跟不上先进数控机床的需求，所以要根据不同的机床和不同的要求定制一些特定的后处理。本论文定制了Makino A55机床的四轴后处理，阐述了Makino A55机床参数的设置，NC程序自动换刀的设置，对相应的程序头程序尾进行设定。从而可以显示刀具的基本信息以及使每一单条程序结尾处将机床Z反向回零，主轴停转，切削液关闭，进而便于检查工件加工质量。另外，本论文还阐述如何在每一单条程序前加上相关的程序名称和在程序结尾处增加加工时间的显示，便于程序员的检查和计算工时，为进一步给加工工艺提供有利参考数据。从而提高企业的生产效率。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】后处理；参数设置；加工验证。
引言 1
一、概述 2
（一）数控技术 2
（二）多轴加工技术 2
（三）后置处理技术简介 3
二、UG后处理 5
三、定制Makino A55机床四轴后置处理 6
（一）Makino A55机床相关性能说明 6
（二）根据如下要求创建Makino A55机床四轴后处理。 7
四、圆柱凸轮的仿真加工 24
总结 26
参考文献 27
谢辞 28
引言
现代制造业对数控装备提出了越来越多的要求，要求设备能够实现高速、高效、高精和实现复杂零件的加工。四轴联动数控机床作为加工复杂零件的现代化装备，己经得到了越来越广泛的应用。在四轴数控机床的开发和应用过程中，需要解决一系列关键的技术问题，其中很重要的就是如何实现四轴联动数控机床加工程序的编制。目前，四轴联动数控加工程序的编制多数采用计算机自动编程，而自动编程中最为关键的技术就是后置处理技术。由于四轴联动数控机床结构的多样性，使得四轴联动数控机床的后置处理器，尤其是考虑空间位置补偿功能的后置处理器的开发变得非常困难。后置处理问题解决不好，轻则不能发挥加工设备在功能和加工效率上的优势，造成大材小用，重则造成生产事故。本文定制的Makino A55机床四轴后处理能有效的解决各种复杂的数控编程，有效的提高了工作效率，减少了不必要的各种事故。
一、概述
（一）数控技术
数控技术，简称数控（Numerical Control ）即采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。
1.发展现状
数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域，以PC平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列。但是，我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题，特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。在新世纪到来时，如何有效解决这些问题，使我国数控领域沿着可持续发展的道路，从整体上全面迈入世界先进行列，使我们在国际竞争中有举足轻重的地位，将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。 为完成此任务，首先必须确立符合中国国情的发展道路。为此，本文从总体战略和技术路线两个层次及数控系统、功能部件、数控整机等几个具体方面探讨了新世纪的发展途径。
2.发展趋势
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面：1。高速、高精加工技术及装备的新趋势。五轴联动加工和复合加工机床快速发展 3。智能化、开放式、网络化成为 当代数控系统发展的主要趋势4。重视新技术标准、规范的建立
（二）多轴加工技术
多轴数控加工技术正朝着高速、高精、复合、柔性和多功能方向发展，努力达到高质量、高效率的目标。我国多轴数控加工技术研究起步较晚，与发达国家的技术水平还有很大的差距。目前，多轴数控加工中心的关键部件如5轴头、数控系统、电动机，国内企业多采用进口，价格高，成本居高不下。为此，只有自力更生实现自主研发突破关键技术，坚持走技术发展的道路，才能提高企业的利润空间。人们早已认识到多轴数控加工技术的优越性和重要性，但到目前为止，多轴数控加工技术的应用仍然局限于少数资金雄厚的部门，并且仍然存在尚未解决的难题。多轴数控加工由于干涉和刀具在加工空间的位置控制，其数控编程、数控系统和机床结构远比3轴机床复杂得多。目前，多轴数控加工技术存在以下几个问题：
（1）.多轴数控编程抽象、操作困难。 这是每一个传统数控编程人员都深感头疼的问题。3轴机床只有直线坐标轴，而5轴数控机床结构形式多样；同一段NC代码可以在不同的3轴数控机床上获得同样的加工效果，但某一种5轴机床的NC代码却不能适用于所有类型的5轴机床。数控编程除了直线运动之外，还要协调旋转运动的相关计算，如旋转角度行程检验、非线性误差校核、刀具旋转运动计算等，处理的信息量很大，数控编程极其抽象。多轴数控加工的操作和编程技能密切相关，如果用户为机床增添了特殊功能，则编程和操作会更复杂。只有反复实践，编程及操作人员才能掌握必备的知识和技能。经验丰富的编程与操作人员的缺乏，是多轴数控加工技术普及的大阻力。
（2）.刀具半径补偿困难。 在5轴联动NC程序中，刀具长度补偿功能仍然有效，而刀具半径补偿却失效了。以圆柱铣刀进行接触成形铣削时，需要对不同直径的刀具编制不同的程序。目前流行的CNC系统尚无法完成刀具半径补偿，因为ISO文件中没有提供足够的数据对刀具位置进行重新计算。用户在进行数控加工时需要频繁换刀或调整刀具的确切尺寸，按照正常的处理程序，刀具轨迹应送回CAM系统重新进行计算，从而导致整个加工过程效率不高。对这个问题的最终解决方案，有赖于新一代CNC控制系统，该系统能够识别通用格式的工件模型文件（如STEP等）或CAD系统文件。
（3）.购置机床需要大量投资。 多轴数控加工机床和3轴数控加工机床之间的价格悬殊很大。多轴数控加工除了机床本身的投资之外，还必须对CAD/CAM系统软件和后置处理器进行升级，使之适应多轴数控加工的要求，以及对校验程序进行升级，使之能够对整个机床进行仿真处理。
（三）后置处理技术简介
数控自动编程中，刀位轨迹计算过程为前置处理(Pre一Processing)，前置处理产生刀位原文件CLF，将刀位原文件与具体的机床特性文件相结合，转换成适合于机床能够识别的加工程序的过程即为后置处理。后置处理的任务主要有机床运动变换、非线性运动误差校验、进给速度校验、数控加工程序生成等。不同的数控机床或加工中心，对于相同的加工，代码格式也各不相同，这就要求CAM软件能够提供不同机床的后置处理。通用后置处理系统一般是指后置处理程序功能的通用化，能针对不同的数控系统对刀位源文件进行后置处理，输出数控程序。好的CAM软件，对于常见数控机床，都提供专门的后置处理模块，但对于一些很少见的机床，则提供了开放式的后置处理自定义功能。如 UGHCAD/CAM系统，采取问答的方式，帮助用户定义特殊的后置处理功能，使用户能非常方便地完成复杂的后置处理自定义过程。
1.后置处理技术的发展
自从20世纪50年代由麻省理工学院设计APT数控语言后，后置处理就成为自动编程的重要组成部分。在APT中，后置处理采用批处理方式，在编辑状态下，利用汇编语言，将前置处理语句与数控输出程序字或程序段一一对应。对于不同的数控系统，需要编写不同的后置处理程序。由一于数控系统种类繁多，机床配置不尽相同，代码差异大，因此必须为每种数控机床配置专用后置处理程序。APT的专用后置处理程序达上千种，但需要由数控软件厂家提供，用户不易修改。1980年IBM公司为解决APT刀位源文件的处理推出了ＤＡｐｐ系统，系统提供给用户生成后置处理系统所需的一些程序和文件，如输入模块、输出模块、数据处理模块等。该系统将一些计算、分析模块公共化、标准化，使后置处理系统向通用化发展迈进了一步。但它采用高级语言编写描述机床运转的程序，要求用户既熟悉数控知识，又具备较丰富的软件编程经验，因此给程序编写、修改和维护带来一定困难。随着计算机技术的发展，编程系统向 CAD/CAM一体化迅速发展，目前应用较为广泛的自动编程软件系统有:法国达索飞机公司研制的CATLA、美国参数技术公司(PTC)的 Pro/Engineer等。各种 CAD/CAM系统，功能有强有弱，但其cAM部分都由五个基木模块组成:交互工艺参数输入模块、刀位轨迹计算模块、刀位轨迹编辑模块、三维加工动态仿真模块和后置处理模块，其中后置处理模块是 CAD/CAM系统的一个重要部分。
日期： 2012年10月29日 【摘要】
由于计算机技术的不断发展和数控机床不断更新，现在很多后处理已经跟不上先进数控机床的需求，所以要根据不同的机床和不同的要求定制一些特定的后处理。本论文定制了Makino A55机床的四轴后处理，阐述了Makino A55机床参数的设置，NC程序自动换刀的设置，对相应的程序头程序尾进行设定。从而可以显示刀具的基本信息以及使每一单条程序结尾处将机床Z反向回零，主轴停转，切削液关闭，进而便于检查工件加工质量。另外，本论文还阐述如何在每一单条程序前加上相关的程序名称和在程序结尾处增加加工时间的显示，便于程序员的检查和计算工时，为进一步给加工工艺提供有利参考数据。从而提高企业的生产效率。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】后处理；参数设置；加工验证。
引言 1
一、概述 2
（一）数控技术 2
（二）多轴加工技术 2
（三）后置处理技术简介 3
二、UG后处理 5
三、定制Makino A55机床四轴后置处理 6
（一）Makino A55机床相关性能说明 6
（二）根据如下要求创建Makino A55机床四轴后处理。 7
四、圆柱凸轮的仿真加工 24
总结 26
参考文献 27
谢辞 28
引言
现代制造业对数控装备提出了越来越多的要求，要求设备能够实现高速、高效、高精和实现复杂零件的加工。四轴联动数控机床作为加工复杂零件的现代化装备，己经得到了越来越广泛的应用。在四轴数控机床的开发和应用过程中，需要解决一系列关键的技术问题，其中很重要的就是如何实现四轴联动数控机床加工程序的编制。目前，四轴联动数控加工程序的编制多数采用计算机自动编程，而自动编程中最为关键的技术就是后置处理技术。由于四轴联动数控机床结构的多样性，使得四轴联动数控机床的后置处理器，尤其是考虑空间位置补偿功能的后置处理器的开发变得非常困难。后置处理问题解决不好，轻则不能发挥加工设备在功能和加工效率上的优势，造成大材小用，重则造成生产事故。本文定制的Makino A55机床四轴后处理能有效的解决各种复杂的数控编程，有效的提高了工作效率，减少了不必要的各种事故。
一、概述
（一）数控技术
数控技术，简称数控（Numerical Control ）即采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。
1.发展现状
数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域，以PC平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列。但是，我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题，特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。在新世纪到来时，如何有效解决这些问题，使我国数控领域沿着可持续发展的道路，从整体上全面迈入世界先进行列，使我们在国际竞争中有举足轻重的地位，将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。 为完成此任务，首先必须确立符合中国国情的发展道路。为此，本文从总体战略和技术路线两个层次及数控系统、功能部件、数控整机等几个具体方面探讨了新世纪的发展途径。
2.发展趋势
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面：1。高速、高精加工技术及装备的新趋势。五轴联动加工和复合加工机床快速发展 3。智能化、开放式、网络化成为 当代数控系统发展的主要趋势4。重视新技术标准、规范的建立
（二）多轴加工技术
多轴数控加工技术正朝着高速、高精、复合、柔性和多功能方向发展，努力达到高质量、高效率的目标。我国多轴数控加工技术研究起步较晚，与发达国家的技术水平还有很大的差距。目前，多轴数控加工中心的关键部件如5轴头、数控系统、电动机，国内企业多采用进口，价格高，成本居高不下。为此，只有自力更生实现自主研发突破关键技术，坚持走技术发展的道路，才能提高企业的利润空间。人们早已认识到多轴数控加工技术的优越性和重要性，但到目前为止，多轴数控加工技术的应用仍然局限于少数资金雄厚的部门，并且仍然存在尚未解决的难题。多轴数控加工由于干涉和刀具在加工空间的位置控制，其数控编程、数控系统和机床结构远比3轴机床复杂得多。目前，多轴数控加工技术存在以下几个问题：
（1）.多轴数控编程抽象、操作困难。 这是每一个传统数控编程人员都深感头疼的问题。3轴机床只有直线坐标轴，而5轴数控机床结构形式多样；同一段NC代码可以在不同的3轴数控机床上获得同样的加工效果，但某一种5轴机床的NC代码却不能适用于所有类型的5轴机床。数控编程除了直线运动之外，还要协调旋转运动的相关计算，如旋转角度行程检验、非线性误差校核、刀具旋转运动计算等，处理的信息量很大，数控编程极其抽象。多轴数控加工的操作和编程技能密切相关，如果用户为机床增添了特殊功能，则编程和操作会更复杂。只有反复实践，编程及操作人员才能掌握必备的知识和技能。经验丰富的编程与操作人员的缺乏，是多轴数控加工技术普及的大阻力。
（2）.刀具半径补偿困难。 在5轴联动NC程序中，刀具长度补偿功能仍然有效，而刀具半径补偿却失效了。以圆柱铣刀进行接触成形铣削时，需要对不同直径的刀具编制不同的程序。目前流行的CNC系统尚无法完成刀具半径补偿，因为ISO文件中没有提供足够的数据对刀具位置进行重新计算。用户在进行数控加工时需要频繁换刀或调整刀具的确切尺寸，按照正常的处理程序，刀具轨迹应送回CAM系统重新进行计算，从而导致整个加工过程效率不高。对这个问题的最终解决方案，有赖于新一代CNC控制系统，该系统能够识别通用格式的工件模型文件（如STEP等）或CAD系统文件。
（3）.购置机床需要大量投资。 多轴数控加工机床和3轴数控加工机床之间的价格悬殊很大。多轴数控加工除了机床本身的投资之外，还必须对CAD/CAM系统软件和后置处理器进行升级，使之适应多轴数控加工的要求，以及对校验程序进行升级，使之能够对整个机床进行仿真处理。
（三）后置处理技术简介
数控自动编程中，刀位轨迹计算过程为前置处理(Pre一Processing)，前置处理产生刀位原文件CLF，将刀位原文件与具体的机床特性文件相结合，转换成适合于机床能够识别的加工程序的过程即为后置处理。后置处理的任务主要有机床运动变换、非线性运动误差校验、进给速度校验、数控加工程序生成等。不同的数控机床或加工中心，对于相同的加工，代码格式也各不相同，这就要求CAM软件能够提供不同机床的后置处理。通用后置处理系统一般是指后置处理程序功能的通用化，能针对不同的数控系统对刀位源文件进行后置处理，输出数控程序。好的CAM软件，对于常见数控机床，都提供专门的后置处理模块，但对于一些很少见的机床，则提供了开放式的后置处理自定义功能。如 UGHCAD/CAM系统，采取问答的方式，帮助用户定义特殊的后置处理功能，使用户能非常方便地完成复杂的后置处理自定义过程。
1.后置处理技术的发展
自从20世纪50年代由麻省理工学院设计APT数控语言后，后置处理就成为自动编程的重要组成部分。在APT中，后置处理采用批处理方式，在编辑状态下，利用汇编语言，将前置处理语句与数控输出程序字或程序段一一对应。对于不同的数控系统，需要编写不同的后置处理程序。由一于数控系统种类繁多，机床配置不尽相同，代码差异大，因此必须为每种数控机床配置专用后置处理程序。APT的专用后置处理程序达上千种，但需要由数控软件厂家提供，用户不易修改。1980年IBM公司为解决APT刀位源文件的处理推出了ＤＡｐｐ系统，系统提供给用户生成后置处理系统所需的一些程序和文件，如输入模块、输出模块、数据处理模块等。该系统将一些计算、分析模块公共化、标准化，使后置处理系统向通用化发展迈进了一步。但它采用高级语言编写描述机床运转的程序，要求用户既熟悉数控知识，又具备较丰富的软件编程经验，因此给程序编写、修改和维护带来一定困难。随着计算机技术的发展，编程系统向 CAD/CAM一体化迅速发展，目前应用较为广泛的自动编程软件系统有:法国达索飞机公司研制的CATLA、美国参数技术公司(PTC)的 Pro/Engineer等。各种 CAD/CAM系统，功能有强有弱，但其cAM部分都由五个基木模块组成:交互工艺参数输入模块、刀位轨迹计算模块、刀位轨迹编辑模块、三维加工动态仿真模块和后置处理模块，其中后置处理模块是 CAD/CAM系统的一个重要部分。
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