基于UG/POST的異型石材數控加工中心SYH4608專用后處理器研究

張 賀，吳玉厚，馮松濤，肖 楠

ZHANG He1, WU Yu-hou1, FENG Song-tao1, XIAO Nan2

（1. 沈陽建筑大學 交通與機械工程學院，沈陽 110168；2. 沈陽工程學院，沈陽 110136）

基于UG/POST的異型石材數控加工中心SYH4608專用后處理器研究

Research of private post-processor of heterotypic stone cnc machining center SYH4608 based on UG/POST

張 賀1，吳玉厚1，馮松濤1，肖 楠2

ZHANG He1, WU Yu-hou1, FENG Song-tao1, XIAO Nan2

（1. 沈陽建筑大學 交通與機械工程學院，沈陽 110168；2. 沈陽工程學院，沈陽 110136）

在對通用后處理器開發的基礎上，采用UG軟件中的POST模塊，建立了基于NC110數控系統和異型石材數控加工中心SYH4608的專用后處理器，并根據用戶需求，采用TCL（Tool Command Language)語言開發了具有針對性的后置處理方式，通過此后處理自動生成NC程序，利用VERICUT對其進行加工仿真，驗證了專用后處理器的可行性。

加工中心；UG；后處理器；NC

0 引言

伴隨著石材制品需求量的日趨增加以及石材制品向著高質量、藝術化、多樣化的方向發展的同時，人們對石材裝備加工性能的要求也越來越高，復雜異型石材制品的自動化加工已成了石材加工不可缺少的一部分。數控加工作為目前CAD/CAPP/CAM系統中最能明顯發揮效益的環節之一，已廣泛引用到各個行業，其核心工作是對工件進行數控編程，生成刀具軌跡，然后將其離散成刀位點，經后置處理產生數控加工程序。

將刀位文件轉換成指定數控機床執行的數控程序的過程稱為后置處理[1]，通常分為通用和專用后置處理兩種方法。一般CAD/CAM集成軟件采用的是通用后置處理方法，如UG通用后置處理UG/POST。由于數控機床結構以及數控系統的不同,通用后置處理生成的加工程序還需要做大量的手工修改才能執行，嚴重地影響了CAM模塊和數控設備的使用效率；采用專用后置處理方法，由于是針對具體的數控機床，所以生成的加工程序無需修改，可直接輸入機床進行加工，而且根據需要，在后處理中加入用戶需求，可以對所產生的NC程序進行方便的檢查和校驗。但是目前開發的專用后置處理程序多數是采用高級語言編寫，因此開發工作量大，編制困難[2]，對設計完成的后置處理程序修改困難，只有專業的后置處理開發人員才能做相應的修改處理。

為提高自動編程效率，充分發揮加工設備優勢，提高UG集成軟件系統后置處理能力，本文在研究了UG/POST通用后置處理的基礎上，開發了異型石材數控加工中心的快速專用后置處理程序，加入用戶需求，并通過VERICUT軟件對代碼進行加工仿真研究驗證。

1 UG/CAM后置處理原理

UG的后處理有兩種方法：一種是利用圖形后處理模塊GPM(Graphics Postprocessor Module)做后處理,另一種是UG/Post后處理方法,加工輸出管理器MOM(Manufac-turing Output Manager)是UG/Post后處理的核心。兩種后處理的結果是一樣的，GPM后處理方法是一種舊式方法,而UG/Post則是一種較新的方法,使用簡單，它直接將刀軌轉換成NC代碼,不用再輸出CLS文件[3]。本文采用UG/Post創建NC110數控系統后處理器的方法。

UG/Post進行后處理的步驟如圖1所示：事件生成器 (Event Generator)用于把事件傳給UG／POST，其中事件是要處理的一個數據集，用來控制機床的一個動作。事件處理器(Event Handler)是一個文件，里面是用Tcl（Tool Command Language）語言寫的處理指令，定義每一類事件的處理萬式。定義文件（Definition file）包含指定機床靜態信息的文件。這兩個文件可以利用UG自帶的工具Post Builder來生成,并將它們加入后置處理模板文件里才能使用,進入UG/Post后置環境中進行后置處理,完成從簡單到復雜機床結構/控制系統的后處理[4]。

圖1 后置處理流程

2 創建NC110后處理器

2.1 異型石材數控加工中心SYH4608

專用后置處理器的開發必須在充分掌握數控機床的結構信息、控制系統、機床編程規則等方面的基礎上才能進行，是一個相當復雜的過程。UG/Post Builder可以創建與機床和數控系統相匹配的通用后置處理器的大體框架，然后由用戶自主添加自定義后置處理命令，開發符合設備使用要求的專用后置處理器。本文要建立一個五軸聯動專用后置處理器，數控系統采用NC110，加工中心主要技術參數如表1。根據用戶要求，對所產生程序提出具體的修改建議。用戶需求如表2所示。

表1 加工中心主要技術參數

表2 用戶需求

2.2 新建SYH4608數控系統后處理器

進入UG/POST，創建一個SYH4608后處理，選擇5軸聯動，一擺頭一擺臺機床（注意單位選擇mm），如圖2所示。

圖2 機床選擇

2.3 機床參數設置

機床基本參數按照表1所示進行設置，包括進給軸最大行程，旋轉軸最大角度等，點擊左側列表，進入Fourth Axis頁面，對機床旋轉軸旋轉平面進行設置。圖4為機床簡單結構圖。

圖3 機床參數設置

圖4 機床結構簡圖

2.4 程序和刀軌參數設置

根據機床編程手冊修改程序格式，包括程序頭，程序尾，操作頭，操作尾及刀軌等。如圖5所示。

為了實際需求，對程序以及刀軌做如下修改：

1）程序前顯示文件名

在進行后處理時，系統可以自動針對NC文件生成日期、零件名和NC文件名顯示在程序頭，可以方便程序員對NC程序進行確認以及檢查。

圖5 程序頭程序尾設置

選中Program，在左側樹形形狀窗口中選擇Program Start Sequence項，為了滿足NC110數控系統要求，刪除MOM_set_seq_off項，刪除G40 G17 G90 G17項，之后建立一個用戶自定義命令，進入輸入以下內容：

2）自動換刀設置，顯示刀具信息

在左側樹形結構窗口中選擇Operation Start Sequence，在右側窗口的Start of Path中添加新的Block，名稱改為tool_info，在文本框中輸入以下內容。

該設置用于在后處理中將每個操作的刀具信息都顯示出來，便于程序的檢查和分段執行。

3）修改程序結尾,將主軸Z方向回零,主軸停轉,冷卻關閉

在左側結構窗口中選擇Operation End Sequence, 對于冷卻關閉的操作，需要添加一個New block到End of Path節點中,在新窗口中選擇上方下拉窗口中More→M_coolant→M09,點擊“Add Word”將其拖至對話框中,單擊OK,退出窗口。對于主軸停轉操作,同樣采用添加New block的方式，按照New block→More→M_Spindle→M05順序,再加入New block→More→M→M01。對于在程序結束，主軸Z方向回零，參考點返回，采用G28及G91代碼,將右側下拉窗口中New block添加到End of Path節點中M05和M01之間,在彈出新窗口中選擇上方下拉窗口中G_mode→G91加入,選擇上方下拉窗口中G→G28加入,再選擇上方下拉窗口中Z_Zero加入,在彈出對話框Expression Entry中輸入0,單擊OK。通過如此修改滿足數控系統要求，并在程序結束后使主軸停轉，冷卻液關閉。

4）在程序尾加入加工時間

一般我們都希望知道自己編制的程序實際需要多長時間完成加工，以便有針對性的進行改進，提高加工效率，也便于計算工時。

首先建立一個用戶自定義命令，輸入以下內容：

將用戶命令加到Program End Sequence節點中。

5）修改程序輸出格式為.mcd

圖6 文件輸出格式定義

Listing File Elements(列表文件)控制列表文件是否輸出和輸入內容。輸出的項目有X、Y、Z坐標值，第四、第五軸角度值，還有轉速和進給。也可以定義打印頁的長、寬和頁頭、及文件后綴。本文所產生NC代碼需要加載到VERICUT軟件中進行仿真加工，故在此把輸出文件格式定義為.mcd。如圖6所示。其中Generate Group Output用于操作分組輸出，生成幾個NC程序。本文只生產一段程序，所以設置時OFF； Output Warning Messages用于在后處理過程中顯示詳細錯誤信息；Display Verbose Error Messages用于在后處理過程中顯示詳細錯誤信息；Activate Review Tool用于打開Review Tool,用于debugging后處理。

2.5 添加后處理文件

后處理全部建立完畢以后，保存后處理。保存后的后處理不會直接顯示在UG軟件下，需要對后處理模版文件進行編輯。在Post Builder中，選擇Utilities Edit Template Post Data File命令，進入后處理模版文件，在最后一行點擊新建，選擇剛剛建立好的PUI文件，并將${UGII_CAM_POST_DIR}的內容改為用戶目錄，保存，則5軸加工中心后處理建立完畢。

3 后處理所產生的NC程序

通過本文所建立的后處理器，對產生的NC程序進行校驗，如圖7所示。

圖7 NC程序

通過對NC程序進行分析，可以發現程序前顯示了程序所在位置以及生成時間，在換刀過程中顯示刀具信息，在程序結尾，實現了將主軸Z方向回零,主軸停轉,冷卻關閉，并在最后顯示了加工時間。

4 加工仿真

機床仿真屬于后置仿真，可以模擬檢測在實際加工過程中是否有刀具碰撞，工件加工不合理等情況，減少了實際加工中試切的情況，提高了生產效率、降低成本。本文通過對VERICUT軟件建立SYH4608數控機床，對后處理所產生的NC程序進行仿真，驗證了后處理的正確性。加工仿真如圖8所示。

圖8 加工仿真

5 結論

通過UG/Post Builder創建的專用后置處理器和加工仿真驗證,可得出如下結論：

1）實現了在通用后置處理基礎上快速有效地開發數控機床的專用后置處理器，解決了用高級計算機語言從頭編寫專用后置處理器的繁瑣過程。

2）針對用戶需求，采用UG后處理器編程語言TCL語言進行編程，建立具有針對性的專用后處理器，可以充分滿足程序員后續對程序的檢查以及修改。

3）充分發揮了UG集成系統軟件的CAM功能，從而使加工中心的強大功能得到了充分發揮。

[1] 劉雄偉,張定華,王增強,等.數控加工理論與編程技術[M].北京：機械工業出版社,2000.

[2] 黃國權,呂金麗.數控加工的后置處理技術[J].應用技術,2001,28(11)：7-9.

[3] 劉鏑時.用UGPosl創建AB-8400MP數控系統后處理文件[J].CAD/CAM與制造業信息化,2006, (11)：76-77.

[4] 張繼紅,高佑芳,王恩俊等.基于CAM的數控加工后置處理方法的研究與實踐[J].機電產品開發與創新,2007,(1)：188-189.

[5] 趙德宏.異型石材加工中心方案設計與運動仿真[D].沈陽：沈陽建筑大學,2007.

[6] 吳玉厚,趙德宏,陸峰,張珂.異型石材制品加工技術與設備發展概述.石材.2007,8.

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[8] 周立波,李厚佳.基于UG的加工仿真及后置處理器的開發[J].制造業自動化.

TP273

A

1009-0134(2010)10(下)-0020-04

10.3969/j.issn.1009-0134.2010.10(下).06

2010-02-05

“十一五”國家科技支撐計劃項目（2006BAJ12B07）；遼寧省教育廳創新團隊計劃項目（2007T146.2007T147）

張賀（1984 -），男，碩士研究生，研究方向為數控技術與裝備。