基于MasterCAM的后置處理程序在SIMENS系統(tǒng)中的應(yīng)用

時(shí)間:2011-03-01 09:39:15 來(lái)源:

　　隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展、數(shù)控設(shè)備不斷地更新以及數(shù)控系統(tǒng)不斷地變化，而且隨著實(shí)際產(chǎn)品零件的復(fù)雜程度與難度的增大、產(chǎn)品精度不斷提高以及數(shù)控編程的難度不斷增加，傳統(tǒng)的手工編程已無(wú)法滿足現(xiàn)有加工需求，Master CAM軟件的使用能將編程人員從大量繁瑣的、容易出錯(cuò)的手工編程工作中解脫出來(lái)，提高了計(jì)算精度，實(shí)現(xiàn)編程的規(guī)范化和優(yōu)化，提高效率，減少出錯(cuò)機(jī)會(huì)，并可以進(jìn)行適時(shí)的修改。

　　MasterCAM是美國(guó)CNC Software公司開(kāi)發(fā)的一套CAD/CAM 數(shù)控系統(tǒng)，側(cè)重于數(shù)控加工。采用MasterCAM進(jìn)行數(shù)控編程加工時(shí)，首先根據(jù)圖形信息和加工信息生成NCI文件，但NCI文件不能直接傳送給數(shù)控?cái)?shù)控機(jī)床，還必須通過(guò)各數(shù)控系統(tǒng)專(zhuān)用的后置處理程序，將NCI文件轉(zhuǎn)化成數(shù)控系統(tǒng)可以接受和識(shí)別的NC文件，才能控制數(shù)控機(jī)床正常工作。雖然MasterCAM內(nèi)部自帶有許多后置處理程序，但主要是根據(jù)日本FANUC控制器開(kāi)發(fā)的。對(duì)于我公司目前所使用的DMC63V立式加工中心采用的是SINMERIK 810D數(shù)控系統(tǒng)，在MasterCAM內(nèi)部找不到完全相應(yīng)的后處理程序，必須根據(jù)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)的編程序格式和通信接口的要求，對(duì)MasterCAM默認(rèn)的后置處理程序MPFAN.PST進(jìn)行必要的修改和重新設(shè)置，以滿足數(shù)控加工的需要。

　　一、后置處理技術(shù)

　　1.后置處理原理

　　在后置處理中，系統(tǒng)要完成機(jī)床運(yùn)動(dòng)變換和非線性運(yùn)動(dòng)誤差校驗(yàn)，以及進(jìn)給速度校驗(yàn)和加工程序生成等任務(wù)。后置處理過(guò)程原則上是解釋執(zhí)行，即每讀出刀位文件中的一個(gè)完整的記錄(行)，便分析該記錄的類(lèi)型，根據(jù)記錄類(lèi)型確定是進(jìn)行坐標(biāo)變換還是進(jìn)行文件代碼轉(zhuǎn)換，然后根據(jù)所選的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換或文件代碼轉(zhuǎn)換，生成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)程序段，并寫(xiě)到數(shù)控程序文件中去，直到刀位原文件結(jié)束。后置處理流程如圖1所示。

　　2.后置處理系統(tǒng)設(shè)定的前提條件

　　雖然不同類(lèi)型的數(shù)控系統(tǒng)之間和不同類(lèi)型的數(shù)控機(jī)床之間的指令和程序段格式不盡相同，彼此之間有一定的差異，但它們之間具有一些共同特性，如數(shù)控程序皆由意義基本相同的地址符組成，并采用標(biāo)準(zhǔn)化的準(zhǔn)備功能G代碼和輔助功能M代碼等，這些共同特性是通用后置處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的前提條件。

　　3.后置處理的主要任務(wù)

　　后置處理的主要任務(wù)就是把刀位原文件轉(zhuǎn)換成指定數(shù)控機(jī)床能執(zhí)行的數(shù)控程序。通常后置處理是根據(jù)具體機(jī)床運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)和其數(shù)控系統(tǒng)能夠接受的控制指令格式，將前置處理中計(jì)算的刀位數(shù)據(jù)變成機(jī)床的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，并按其控制指令轉(zhuǎn)換成為數(shù)控機(jī)床的加工程序。

　　后置處理過(guò)程原則上是解釋執(zhí)行，即每讀出刀位源文件中的一個(gè)完整記錄(行)，便分析該記錄類(lèi)型，根據(jù)記錄類(lèi)型確定是進(jìn)行坐標(biāo)變換還是進(jìn)行文件代碼轉(zhuǎn)換，然后根據(jù)所選數(shù)控機(jī)床進(jìn)行坐標(biāo)變換或者文件代碼轉(zhuǎn)換，生成一個(gè)完整的數(shù)控程序段，并寫(xiě)到數(shù)控程序中去，直到刀位源文件結(jié)束。

　　二、DMG63V加工中心及NC編程的特點(diǎn)

　　DMG63V加工中心是瑞士生產(chǎn)的立式加工中心，刀庫(kù)容量為24把，采用盤(pán)式自動(dòng)換刀裝置，刀庫(kù)只需作左右移動(dòng)，以刀座編碼方式選刀。系統(tǒng)對(duì)刀庫(kù)中每個(gè)刀具編碼，換刀時(shí)，在換刀點(diǎn)先將主軸上的刀具取下，放到原來(lái)的刀座中，再取出程序指定的刀號(hào)，選刀動(dòng)作與換刀動(dòng)作是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程。但810D系統(tǒng)仍要求將選刀程序和換刀程序放在兩個(gè)程序段中：

　　Na T12

　　Na+1 M06

　　該加工中心通電后，必須先返回參考點(diǎn)，才能開(kāi)始其他動(dòng)作，之后不必每次返回參考點(diǎn)。但該機(jī)床是半閉環(huán)控制，機(jī)床主軸上下運(yùn)動(dòng)及工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)處在控制環(huán)之外，隨著加工過(guò)程的持續(xù)進(jìn)行，機(jī)床主軸及工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)發(fā)生誤差積累，而機(jī)床主軸又必須返回指定位置才能換刀，因此有必要在每道工序完成后返回參考點(diǎn)。

　　在編制返回參考點(diǎn)后置處理時(shí)，還需考慮工藝性問(wèn)題，Z軸應(yīng)先返回參考點(diǎn)，X軸和Y軸再同時(shí)回參考點(diǎn)，以避免碰刀。810D系統(tǒng)回參考點(diǎn)指令代碼為G74，輸出程序段為：

　　N_G74 Z1=0

　　Z_G74 X1=0 Y1=0

　　DMG63V加工中心的數(shù)控系統(tǒng)是德國(guó)西門(mén)子公司的SINUMERIK810D。SINUMERIK810D/840D是目前主要的數(shù)控系統(tǒng)之一，其編程指令與FANUC等系統(tǒng)相比有較大的差別：除G00~G99、M00~M99指令外，其中部分G、M代碼未指定功能，還增加了G110~G112、G820~G829和G500~G599等三位數(shù)字表示的G指令。

　　三、810D的DMC63V立式加工中心后置處理程序的設(shè)計(jì)

　　對(duì)特定的數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床定制后置處理是相當(dāng)復(fù)雜的，必須先了解機(jī)床用戶手冊(cè)、機(jī)床原點(diǎn)和各坐標(biāo)軸的行程、各軸進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速范圍、機(jī)床控制和編程手冊(cè)、機(jī)床M代碼和G代碼、地址寄存器及其格式要求等情況的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　1.需要修改的部分

　　(1)對(duì)功能相同，符號(hào)不一致的代碼進(jìn)行修改。①將“#Address string definitions”中的“Srad "R"”修改為“Srad "CR"”;將“Srminus "R-"”修改為“Srminus"CR=-"”。②將“#Select English/Metric Code”中的“Sg20 G20”修改為“Sg20 G70”;將“Sg21 G21”修改為“Sg21 G71”。③將“#Select reference return code”中的“Sg28 G28”修改為“Sg28 G77”。④將“#Toolchange/NC Output Variable Formats”中的“Fmt P 11 Dwell”修改為“Fmt F 11 Dwell”。⑤將“#Start of Fine and Toolchange Setup”中的“"M01"”修改為“"M0"”;將“"M30"” 修改為“"M2"”。

　　(2)程序開(kāi)始、結(jié)束和自動(dòng)換刀格式的修改。該部分的修改內(nèi)容在“#Start of File anf Toolchange Setup”中進(jìn)行。①將文件開(kāi)頭部分“"%"，e”修改為“"%_N_1"，sprogname，"_WPF"，e;”;$PATH=/N_MPF_DIR”，e”。②刪除NC文件的程序名、加工日期和時(shí)間。將810D中不能識(shí)別的“* Progno，e”、“"(PROGRAM MAME"，Sprogname")"，e”、“"(DATE=DD-MM-YY-"，Date，"TIME=HH：MM-"，Time，")"，e”;“Ptoolcomment”、“Pbld，N，"G43"，*Tlngno，Pfzout，Scoolant，Next_tool，e”、Pfbld，N，"G92"，*xh，*yh，*zh，E”及第二個(gè)“"%"，e”前面加“#”號(hào)(以“#”號(hào)開(kāi)頭為注解，不影響程序程序執(zhí)行)。③第一程序段格式制定。將“Pbld，n，*Sgcode，*Sgplane，“G40”，“G49”，“G80”，*Sbabsinc，e”修改為“Pbld，n，*Sbabsinc，“G54”，“G64”，E”。④810D 操作編程要求換刀指令“M6”必須單獨(dú)上一個(gè)程序段，所以應(yīng)將“Pbld，N，*T，"M6"，e”分兩行寫(xiě)為“Pbld，N，*T、“N”， "M6"，e”即輸出占兩個(gè)程序段。⑤刪除重設(shè)項(xiàng)*Sgabsinc。將“Pcanl，Pbld，N，*Sgcode，*Sgabsinc，Pwcs，Pfxout，Pfyout，Pfcout，*Speed，*Spindle，Pgear，Strcantext，e”中的重設(shè)項(xiàng)“*Sgabsinc”刪除。⑥在我國(guó)，公制單位一般是默認(rèn)設(shè)置，可以在“Pbld，n，*Smetric，e”前面加“#”號(hào)。

　　2.重新設(shè)置的部分

　　(1)坐標(biāo)軸的設(shè)置。DMG63V立式加工中心是三軸聯(lián)動(dòng)，沒(méi)有裝旋轉(zhuǎn)軸，找到旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置部分“#Rotary Axis Settings”，把“Rot_On_X:1”改為“Rot_On_X:0”或找到“#Numbered questions for Mill”提問(wèn)項(xiàng)，將“164.Enable Rotary Axis Button? Y”改為“164.Enable Rotary Axis Button? N”，即可關(guān)閉四軸。

　　(2)圓弧插補(bǔ)方式的設(shè)置。Mpfan后處理程序可以設(shè)置三種插補(bǔ)方式，對(duì)于SINUMERIK 810D數(shù)控系統(tǒng)三種圓弧插補(bǔ)方式都支持。①維持“#General Output Settings”中的“Arcoutput:1”不變，或設(shè)置為“Arcoutput:2”。后者則必須同時(shí)將“#Address String Definitions”中“Srad" R"”改為“Srad"Cr"”;“Srminus"R-"”改為“Srminus"Cr=-"”，因?yàn)樵谳敵鯪C程序中涉及到半徑。② 將“#General Output Settings”中的“Arcoutput:1”設(shè)置為“Arco-utput:0”

　　(3)孔加工固定循環(huán)開(kāi)關(guān)的設(shè)置。由于810D系統(tǒng)的孔加工固定循環(huán)的指令代碼和輸出格式與MPFAN后置處理程序完成不同，所以最好的處理方法是將“#Enable Canned Dril Cycle Switches”中的功能開(kāi)關(guān)全部關(guān)閉，即關(guān)閉“Usecandrill：No”、“Use-canpeck：No”、“Usecanchip：No”、“Usecantap：No”、“Usecanbore1： No”、“Usecanbore2：No”、“Usecanmisc1：No”和“Usecanmisc2：No”。這樣，利用Master CAM孔加工菜單做孔加工時(shí)，將生成由“G0”、“G1”、“G4”和暫留時(shí)間“F”組成的孔加工固定循環(huán)程序。

　　(4)MasterCAM與810D數(shù)控系統(tǒng)之間的通訊。810D數(shù)控系統(tǒng)除了可采用專(zhuān)用PCIN軟件進(jìn)行數(shù)控程序的傳輸外，也可通過(guò)MasterCAM自帶的通訊方式進(jìn)行傳輸，在主菜單中依次選擇Fine→Nextmenu→Communic選項(xiàng)，系統(tǒng)彈出如圖2所示“Communic”對(duì)話框。

　　按圖2設(shè)置好參數(shù)后，單擊Send按鈕，彈出“Specify File Name to Read”對(duì)話框，選取一個(gè)設(shè)置好的NC文件，單擊打開(kāi)按鈕即可發(fā)送到機(jī)床，進(jìn)行加工。