基于NX的五坐标数控编程后处理程序开发应用

1 引言

　　数控编程后置处理程序开发，是将CAM软件生成的刀位轨迹转化为适合数控系统加工的NC程序，通过读取刀位文件，根据机床运动结构及控制指令格式，进行坐标运动变换和指令格式转换。它包含机床坐标运动变换、非线性运动误差校验、进给速度校验、数控程序格式变换及数控程序输出等方面的内容。只有采用正确的后置处理系统才能将刀位轨迹输出为相应数控系统机床能正确进行加工的数控程序，因此编制正确的后置处理程序是数控编程与加工的前提条件之一。后处理程序的开发可大量节省数控程序编制时间，减少数控程序的错误，在提高数控程序的编制效率和程序质量的同时，提高产品的生产效率和产品质量。

2 UGNX/PostBuilder后处理模式

　　 2.1 UGNX/PostBuilder后处理开发基础

　　 UGNX/PostBuilder后处理编辑器的设置及在UGNX环境下的调试如图1所示。UGⅡ/Post Execute和UGⅡ/Post Builder共同组成了UGⅡ加工模块的后置处理。UGⅡ的加工后置处理模块使用户可方便地建立自己的加工后置处理程序，该模块适用于目前世界上几乎所有主流数控加工中心机床系统，该模块在多年的应用实践中已被证明适用于2～5轴或更多轴的铣削加工、2～4轴的车削加工和电火花线切割。利用UGⅡ/Post Builder进行后处理新建、编辑修改时，生成机床控制系统的功能和格式的定义文件(*.def)、用TCl语言编写控制机床运动事件处理文件(*.tcl)和用户界面文件(*.pui)。后置处理程序将CAM系统通过机床的CNC系统与机床数控加工紧密结合起来。

    图1 PostBuilder设置及其调试

　　PostBuilder是UG系统为用户提供的后处理器开发工具。使用它用户只需要根据自己机床的特点，在GUI环境下进行一系列的设置即可完成后处理器的开发。其核心是使用TCL，TCL是一个交互式解释性编程语言，由变量、指令、函数、流程条件判断(if/else/for/while/switch)、过程、子程序构成，在UGⅡ中多用于UGPOST后处理、制造过程辅助(Processor Assisan CAM)、车间工艺文档(Shop Documentation)、刀位文件生成(CLSF)、POSTBUILDER后处理用户界面等。PostBuilder后处理开发包括通过建立机床控制系统匹配的两个文件——事件处理文件(EventHandler*.tcl) 与机床定义文件(Definitionfile*.def)。用户可以直接修改这两个文件，实现复杂的事件处理。UGNX/Postbuilder系统除提供Heidenhane、Fanuc、Siemens、Fidia、Maho等数控系统外，用户可直接定义自己的数控系统。

　　 2.2 UGNX/PostBuiIder后处理结构

　　 UG/post主要由事件生成器、事件处理器、定义文件等组成。图2为UGNX/PostBuilder后处理结构流程，其核心是通过TCL来处理其MOM。TCL语言使用通过宏程序来提供完善的数控机床系统的后处理程序。TCL程序通过用户变量定义、条件判断(when)、逻辑控制(if then/else)、循环控制(for/loop)、跳转控制(jump)等功能完成添加、删除或修改刀位文件功能、控制后处理代码输出功能、应用程序调用功能。MOM(Manufacturing Output Manager)加工输出管理器是UG提供的一种事件驱动工具，UG/CAM模块的输出均由它来管理，其作用是从存储在UG/CAM内的数据中提取数据来生成输出。UG/Post就是这种工具的一个具体运用。MOM是UG/post后处理器的核心，UG/post使用MOM来启动解释程序，向解释程序提供功能和数据，并加载事件处理器(Event Handler)和定义文件(Definition File)。用户可以自行开发后处理程序对UG的刀位文件数据，根据机床的运动关系进行数值处理输出。

    图2 UGNX/PostBuilder后处理结构流程

　　 后处理中的定义文件主要包含与特定机床相关的静态信息。使用定义文件中的信息来格式化NC指令。正如事件处理器一样，也是由TCL语言来实现的。定义文件包含内容有：

　　 (1)一般的机床信息，如机床是铣床还是车床，是三轴还是五轴等；

　　 (2)机床支持的地址及其属性，如X、Y、Z、A、B、C、T、M等；

　　 (3)系列模块，它们描述多个地址如何组合在一起来完成一个机床动作，如程序头尾和进退刀动作。

　　 事件生成器从UG文件(Pan)中提取刀轨数据，并把它们作为事件和参数传送给MOM。每一特定事件在机床运行时将导致一些特别的机床动作，存储在与这个事件相关的参数中的信息用来进一步确定这些特别的机床动作。如“Linear-Move”事件将导致机床驱动刀具沿相应X、Y、Z坐标参数直线移动。事件处理器是为特定机床及其控制系统开发的一套程序。每个事件的处理函数必须包含一系列指令去处理用户希望UC/Post处理的事件，这些指令将定义刀轨数据如何被处理，以及每个事件在机床上如何被执行。对于用户希望UG/Post去处理的每个事件，必须有一个TCL过程与之对应。事件生成器触发一个事件时，MOM将调用与之对应的TCL过程去处理该事件，并把与此事件相关的参数作为全局(Global)变量传送给处理它的TCL过程。处理事件的TCL过程名必须与事件生成器触发的事件名统一，如采用TCL过程MOM_tool_change处理Tool change(换刀)事件，使用MOM_Linear_Move处理直线运动事件。UGNX五大类事件主要包括设置事件(Settingup-event)、机床控制事件(Machine Control event)、运动事件(Move event)、固定循环事件(Cycle event)、用户定义事件(User Defined event)等。