基于NX/Post的五軸數控機床后置處理器研究與開發實踐 Research and Development Practice of Post Processor of Five Axis NC Machine Tool Based on NX/Post

胡斌 HU Bin 王文超 WANG Wen-chao

摘要：使用西門子NXPost后置處理構造器，研究后置處理器的開發及實踐方法。認識到五軸數控機床后置處理器使用中存在的問題，旨在結合各項影響因素，細化設備開發及實踐方法，提高 NX/Post的五軸數控機床后置處理器的使用效果，為工業制造的持續運行及高質量發展提供保障。

Abstract： The development and practice of post processor are studied by using Siemens nxpost post processing constructor. Recognizing the problems existing in the use of five axis NC machine tool post processor， this paper aims to refine the equipment development and practice methods in combination with various influencing factors， improve the use effect of NX / post five axis NC machine tool post processor， and provide guarantee for the continuous operation and high-quality development of industrial manufacturing.

關鍵詞：NX/Post;五軸數控機床;后置處理器

Key words： NX / post;five axis CNC machine tool;post processors

中圖分類號：TG659? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）22-0064-03

0? 引言

根據工業產業的運行模式及發展狀況，由于信息技術的不斷深入，不同結構及系統的五聯動數控機床得到了廣泛運用，但是，在五軸數控機床后置處理器使用中，其存在著程序編輯復雜、難度大等問題，這些現象如果不能及時解決，會影響設備的使用效果，無法滿足工業產業的發展需求。結合五軸數控機床后置處理器的使用情況，通過 NX/Post系統的運用，可以在CAD/CAM軟件綜合使用中，逐步完善系統設計方案，及時解決系統開發中存在的編輯復雜問題，實現后置處理器高效使用的目的，并充分滿足行業的可持續化發展需求。

1? NX/Post的五軸數控機床后置處理器及工作特點

1.1 NX/Post的五軸數控機床后置處理器

后置處理器作為數控自動編程技術的使用特點，其作為一種數控編程方案，需要利用刀位軌跡的計算過程確定前置處理方案，之后逐步生成刀位軌跡處理文件。應該注意的是，在不同數控機床控制系統使用中，需要按照程序格式、指令方式等，確定刀位軌跡文件、機床特性等，明確系統轉化要求，充分展現 NX/Post的五軸數控機床后置處理器的使用優勢。而且，在 NX/Post后置處理開發工具中，可以為用戶提供一體化的交互圖形，之后通過機床控制文件的設定，逐步形成時間處理文件、定義文件等，用戶在該種系統操作中，可以利用代碼程序確定輸出及輸入格式，提高 NX/Post的五軸數控機床處理器的操作效果[1]。

1.2 后置處理器的工作特點

通過對后置處理器系統運行情況的分析，在設備使用中其具體的工作特點如下：第一，根據數控技術的使用情況，將其運用在工業產業中，不僅可以提高機床設備的使用效果，而且也可以通過多軸聯動方案的設定，提高設備的使用效果。在NX/Post的五軸數控機床后置處理器使用的情況下，可以根據工藝項目的基本特點，對零件完成一次裝夾，之后通過多方位的加工處理，提高設備的生產效率，同時避免設備誤差，展現零件生產及加工處理的優勢;第二，在三軸加工中，可以確定中心控制方案，之后針對特殊性零件生產情況，提高普通道具的加工及使用效果;第三，簡化夾具生產工藝。在旋轉軸運動的情況下，針對零部件加工工藝，可以在二維平面加工的基礎上，解決后置處理器存在的問題，實現NX/Post的五軸數控機床后置處理器正常使用的目的[2]。

2? 后置處理器研究現狀及存在的問題

2.1 后置處理器研究現狀

結合后置處理器的使用情況，通過軟件使用及商業服務模式的設定，軟件制造商可以根據仿真環境配置相應的后置處理模塊。如，Siemens PLM Software公司利用UG NX系統設置了 NX/Post平臺，通過該平臺及系統的運用，逐步提升了后置處理器的使用效果，而且，在軟件綜合利用中，通過開發平臺設置方案的設定，可以按照機床結構、數控系統等，積極開發后置處理器，及時解決機床結構的復雜性問題。而且，在行業不斷發展中，技術呈現出不斷的創新模式，通過無聯軸聯動數控哦機床及后置處理技術的運用，可以提高數據分析的整體效果，同時也可以展現后置處理模塊的使用價值，之后利用一體化的系統模式，設置數控機床后置處理機制，保證后置處理算法的精準性。在國內的 NX/Post研究中，將其與五軸數控機床后置處理器融合，通過速率計算、后置處理算法的融合，可以逐步提升數據分析的有效性，提高道具使用壽命，實現速度控制及處理的目的[3]。

2.2 后置處理器使用中面臨的問題

根據后置處理器的使用狀況，由于機床的結構形式相對復雜，在系統與運用中，所涉及到的自動編程軟件、機床操作系統等存在著多樣化的特點，所以，在實際的系統運用中，會遇到自動編程刀軌數據格式不統一、數據加工代碼格式不規范等問題，這些現象不僅會影響系統的運行效果，也會增加設備的使用難度，最終影響系統的操作效果，增加后置處理器的使用難度。而且，在當前是數控機床利用中，受到技術及標準的限制，后置處理需要建立在標準的刀位源文件之上，之后設定統一的NC代碼指令，并按照系統指令及操作方案，細化自動編程的設計方案。但是，在復雜的工件編程中，后期處理所得到的NC代碼相對較大，在五軸加工中，會出現非線性誤差現象。因此，在行業運行及持續發展中，應該將數控操作技術的使用作為核心，并利用數控機床結構形式更新信息分析速度，從而發揮系統優勢，實現后置處理器綜合運用的目的[4]。

3? NX/Post的五軸數控機床后置處理器的開發

3.1 NX/Post的五軸數控機床后置處理的框架構造

根據NX/Post系統的使用情況，在與五軸數控機床后置處理融合中，需要結合設備使用情況及運用特點，設置規范性的操作方案。第一，在PUI后處理用戶界面的文件設置中，其核心作用是進入到后處理構造器，之后通過系統參數的設定，分析設備后處理中存在的問題，之后通過文件處理、文件修改等項目的分析，提高數據處理及多余文件的處理效果，對于該種后處理器而言，只能使用TCL、DEF文件進行編輯處理。第二，在TCL文件設置中，其作為一種工具命令語言，需要精準定義文件，之后通過各項規定、時間處理方式的確定等，確定換刀事件、線行運動事件等，在科學化框架結構設定中，可以提高機床動作的處理效果，實現文件精準表達的目的。一般情況下，需要將TCL文件運用在虛擬仿真模擬系統之中;第三，DEF文件生成中，其核心作用是規范、確定后置處理程序，一般情況下，后置處理器的內部工作原理如圖1所示;第四，CDL文件主要運用在啟動UDE編輯器生成文件之中，之后按照用戶的定義需求，分析不同文件處理之后的影響因素，逐步提升設備系統的使用效果，滿足行業的高質量、持續化發展需求[5]。

3.2 生成刀位文件

結合NX/Post的五軸數控機床后置處理器的使用情況，在設備運用及系統開發中，應該根據設備的運用情況，細化生成刀位的文件，一般情況下，生成刀位文件的技術形式體現在以下方面：第一，分析葉輪的幾何體特征。通過對整體葉輪使用情況的分析，在透平機械動力系統運用中，需要結合汽車、航空航天等系統的使用情況，確定整體葉輪葉片的狀態，病通過葉片數量、葉片之間空間大小的確定，規范刀位文件的生成方案。如，針對不具有葉輪加工模塊的CAD/CAM軟件，系統開發人員應該結合自動曲面變刀軸的使用情況，確定葉輪模塊加工方式，之后確定葉輪的特征、加工參數等，成功分滿足智能葉輪的技術化使用需求。而且，在NX加工背景下，應該利用WORKPIECE中的子選項，通過葉片幾何體的編輯，設定葉輪的幾何特征， 為之后的系統開發提供參數支持。第二，葉輪刀位軌跡規劃。在葉輪刀位軌跡規劃中，需要結合系統需求，確定粗加工及細加工工藝。如，在粗加工工藝中，其核心目的是快速轉移包覆面之間的毛坯余量，之后結合工藝項目的特點，提高設備加工質量。而且，在五軸加工工藝中的生成刀路工藝中，應該根據光滑、連續曲面的公差情況，設置一系列的平面裝置，在公差值越低的情況下，離散的微小平面也就越多，因此，設備維護人員應該認識到，在設備加工中，如果機床連續、頻繁的運行，當出現增加減速的問題，會在一定程度上降低系統的工作效率。而且，在NX/Post的五軸數控機床后置處理器使用中，為了防止欠切問題的發生，一定要增加銑削刀路的長度，之后按照驅動方法逐步延長道具直徑，展現葉輪粗加工工藝的整體優勢。又如，在葉片精加工情況下，通過小余量切削方案使用中，需要結合設備工藝，精準的確定葉片的尺寸要求，當切削參數余量的數據設置為0mm時，內公差、外公差的距離要設置為0.003mm，主軸的轉速應該保持在8000r/min的狀態，通過這種精確定工藝方法的確定，可以更好的改善葉輪的加工質量，有效避免欠切問題的出現[6]。

3.3 NX后處理構造器

在NX后處理構造器使用中，一般要做到以下內容：第一，設定機床參數。在刀位文件的后置處理中，應該利用NX/Post平臺，設置專門性的后置程序處理方案，之后通過數據處理模塊的設定，明確界面輸入及管理方案，逐步提升參數分析的使用效果，并按照五軸帶轉頭、裝臺類型機床等，選擇機床操作系統，之后利用線行軸行程限制、回零位置等，確定設備調試參數，實現設備正常使用及高質量運用的目的。第二，程序及刀軌的設置，在NX/Post程序及刀軌設置中，應該在起初程序序列、工序結束序列設定中，對各項順序組成分方案進行分析，精準設定NX程序，提高系統程序設定及格式調整的效果。第三，在程序起初序列設定中，應該結合系統的運行狀況，添加程序名稱，之后通過程序的調整、管理等，提高NX處理器的使用狀況，增強坐標系統程序段的誰動效果，實現系統循環利用的目的，充分保障機床加工及處理的安全性。第四，操作起初序列設定中，應該在自動換刀之后添加命令程序，之后在于系統融合的情況下，保證程度設定的精準性。

4? 后置處理器的驗證

根據葉輪自動編程加工技術的使用特點，開發DMU 60 monoBLOCK五軸聯動數控機床后處理器生成葉輪的數控程序。第一，在UG軟件使用中，通過葉輪自動編程專用模塊的設定，可以形成刀具路徑，基本路徑如圖2所示的粗加工刀具路徑;第二，在刀位文件設定及分析中，通過UG軟件的開發，DMU 60 monoBLOCK后置處理器會生成五軸聯動數控機床的識別控制程序，數據代碼為G;第三，結合NC程序加載及仿真工程使用情況，在初步檢驗中，通過后處理器生成葉輪數控程序的確定，可以保證參數設計的精準性，同時也可以實現五軸聯動數控機床數據控制的目的;第四，根據DMU 60 monoBLOCK后置處理器五軸聯動數控機床的使用狀況，在葉輪的實際加工中，利用三坐標測量機可以對各項數據進行精準確定，可以充分展現后處理器開發的精準性。因此可以發現，在葉輪驗證及分析中，通過生成葉輪加工刀具路徑的設置，可以使用后處理器生成葉輪NC程序，之后通過仿真模擬方案的設置，可以實現設備參數的精準分析，也就是說，在五軸聯動數控機床使用中，其存在著一定的參考性。

5? 結束語

總之，在 NX/Post的五軸數控機床后置處理器研究及開發中，為了逐步提升設備的使用系效率，滿足行業的高質量發展需求，應該結合行業的運行特點及相關設備的使用情況，確定NX/Post的生產工藝，之后將NX/Post與五軸數控機床后置處理器進行融合，結合設備使用情況及設備工藝的基本特點，細化五軸數控機床后置處理器的整理方案，逐步提升系統的運行效率，滿足行業的高質量、持續化發展需求。

參考文獻：

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[7]高峰，朱延炎，解瑞東，周飛，李艷.基于等弓高誤差法的雙回轉臺五軸數控加工后置處理器開發[J].計算機集成制造系統，2017，23（06）：1296-1301