基于CimatronE的四轴后置处理软件开发

0 引言

    后置处理是数控加工自动编程中需要考虑的一个重要问题。将原刀位数据文件转变成指定机床能执行的数控程序的过程称为后置处理。实践证明，直接利用Cimatron、NX、CATIA等通用后置处理器生成的NC代码一般都要经过大量的修改才能用于数控机床加工，这就严重影响了生产效率。况且在修改过程中避免不了存在漏改或者错误等情况，这样会导致数控加工不能安全、可靠地进行。为提高自动编程效率，充分发挥加工设备优势，本文在Cimatron通用后置处理器的基础上，用VB6.0编程语言针对XH715D四轴加工中心和配置的HNC-22M数控系统开发了专用后置处理程序，并通过产品加工验证了该程序的正确性。

1 后置处理软件的开发思路

    本软件的功能定位在将CimatronE自动编程模块前置处理生成的APT刀位数据文件转换为HNC-22M系统的G代码，适用于加工中心XH715D的数控加工。

    软件的设计指标：

    (1)兼容CimatronE版生成的APT文件，支持CimatronE文件的检测，并能对3轴和4轴APT文件进行识别及后处理；

    (2)实现基本的后置功能，除支持直线插补外，还支持圆弧插补运动，包括整圆输出；

    (3)支持程序的整体偏移和旋转；

    (4)支持自动换刀以及动态速度F的实现；

    (5)在VB6.0环境下开发，采用WINDOWS通用界面，操作简单；

    (6)支持钻空循环指令的输出。

2 后置处理算法的数学基础

    在图形显示过程中，一般来说，需要对图形进行平移、放大缩小、旋转等基本的几何变换操作。图形的平移、放大缩小、旋转从数学上看都是几何性质的“变换”，故又称之为图形的几何变换。这一类变换主要是通过矩阵代数中的齐次变换矩阵方法得以实现的。这里简要介绍下平移和旋转变换。

    2.1 平移变换

    平移变换是指立体在空间沿X、Y、Z三个方向移动一个位置，而立体本身的大小和形状并不改变。齐次变换矩阵为：

    空间一点(X Y Z)在X、Y、Z三个方向的平移量分别为l、m、n，其平移变化结果为：

    2.2 旋转变换

    三维旋转变换指空间立体绕某一轴旋转一个角度θ(=A，B，C)。θ角度的正负按右手法则确定：右手大拇指指向旋转轴的正向，其余4个手指的指向即为θ角度的正向。

    (1)绕X轴旋转A角

    (2)绕Y轴旋转B角

    (3)绕Z轴旋转C角

    以上简单介绍了后置处理算法中所要用到的数学基础，特别是三维基本变换矩阵的组合，它是推导四坐标数控加工后置处理算法的关键所在。