V32立式加工中心MasterCAM9. 1的后置处理优化

随着信息技术的不断发展，CAD / CAM 技术被广泛应用于实际生产中，但由于市场上数控机床结构和数控系统的多样性，机床对 NC 代码的格式要求不一样，所以 CAD / CAM 软件自带的后置处理文件生成的
NC 程序不能完全满足要求，还需要做大量的修改工作，严重地影响加工效率。为提高自动编程效率，充分发挥自动编程的优势，作者拟在 MasterCAM9. 1 软件自带后处理文件的基础上进行修改、优化，制定出符合 VM-32SA 立式加工中心的后置处理文件，生成正确的 NC 程序，并通过产品加工验证了该程序的正确性。
1   四轴机床结构和程序格式特点分析及问题提出
1. 1   VM-32SA 加工中心结构特点及相关参数
友嘉 VM-32SA 加工中心为四轴联动数控机床，机床的结构特点及各运动轴参数是后处理内容的核心，而机床的控制系统则决定了输出 NC 程序中 G 代码的格式。因此，在进行机床后处理程序构建之前，必须充分了解机床的结构参数和控制系统，才能保证运行后处理程序时，能满足机床安全性及符合系统兼容性的要求。
VM-32SA 加工中心配 FANUC 数控系统，采用三轴直线机床加第四轴数控回转台的形式，工作行程 X 轴为 800 mm、Y 轴 520 mm、Z 轴为 505 mm; A 轴为－ 99 999. 999° ～ 99 999. 999°; 工作台面 520 mm× 950mm; 主轴转速 60 ～ 8 000 r / min; 功率 11 kW; 刀库容量 22 把刀。
1.2 程序及程序格式特点
( 1) 程序格式包括程序名、程序起始、刀具交换、加工过程、切削循环和程序结尾。FANUC 数控系统的程序名以%开头，程序名为以 O 开头后面带 4位整数，如 O1234。( 2) 四轴功能: 手动或手轮方式下控制第四轴旋转，在自动和 MDI 的方式下，用程序控制第四轴旋转，M25、M26 指令控制旋转控制台的夹紧与放松，并且旋转台松开才能旋转。即在 NC 程序中 A 角度出现前要有 M26 出现，A 角度出现后要有 M25 出现，对工件夹紧了才可以加工。 ( 3 ) 一个 NC 程序里面只允许出现一个坐标系。( 4) 换刀返回参考点时，返回第二参考点即 G30 Z0，G30
X0，Y0。
1.3   问题的提出
MasterCAM 是美国数控软件公司所开发的 CAD /
CAM 系统软件，由于其卓越的加工功能，在世界上有众多的忠实用户，广泛应用于武器、航空、船舶、模具等机械领域。其可靠的刀具路径效验功能使MasterCAM 可模拟零件加工的整个过程，模拟中不但能显示刀具和夹具，还能检查出刀具和夹具与被加工零件的干涉、碰撞情况，真实反映加工过程中的实际情况，不愧为一优秀的 CAD / CAM 软件［1－2］。但在实际生产中，NC 程序的自动生成受到软件的后处理文件功能的控制，MasterCAM9. 1 自带后处理文件是针对 FANUC 数控系统的要求开发的。用户需要根据机床数控系统、机床特点、加工操作者习惯等对 Mas- terCAM9. 1 软件自带的 Pst 文件进行编辑修改，以满足选定的数控系统的需要［3］。例如: ( 1) VM-32SA 加工中心在进行四轴旋转定面加工时，NC 程序只需要一个坐标系 G54，但 MasterCAM9. 1 软件自带的 Pst 文件处理出来的 NC 程序会出现 G55、G56、G57、G58、G59、G54. 1p1、……、G54. 1p18 等多个坐标系，而且每增加一个旋转定面，后置出来的 NC 程序中就会增加一个坐标系，如图 1 所示。

图 1   自带后处理文件后置 NC 程序图
( 2) VM-32SA 加工中心在自动和MDI 的方式下，用程序控制第四轴旋转，M25、M26 指令控制旋转控制台的夹紧与放松，并且旋转台松开才能旋转，如果没有 M26、M25 指令机床就会报警，停止运行。但MasterCAM9. 1 自带后处理文件处理出来的NC 程序没有 M26、M25 指令，它不能满足 VM-32SA 加工中心的实际加工。 ( 3) VM-32SA 加工中心自动换刀返回参考点是第二参考点，即 G30 Z0，G30 X0，Y0，而MasterCAM9. 1 自带后处理文件处理出来的NC 程序自动换刀返回参考点是第一参考点，即 G28 Z0，G28
X0，Y0，也不能满足 VM-32SA 加工中心的实际加工。因此，有必要针对该机床开发专用的后置处理程序，以满足教学、实际生产加工的需要，发挥 Mas- terCAM9. 1 软件 CAM 模块的最佳效果，从而提高生产效益。
作者经过大量的探索尝试，对 MasterCAM 自带的后处理文件作一些修改、优化，使后置出来的 NC 程序不需要人工处理，便可使用于 VM-32SA 加工中心上。下面是作者结合现有 VM-32SA 加工中心，对MasterCAM9. 1 后处理文件所做的修改、优化。
2   问题解决方案
2.1   出现多坐标系问题分析及解决方案
在四轴加工中，当一个工件几个面的加工内容相同时，例如加工搓接鼓零件，因为孔圆周均匀分布，所以只需做一个孔加工的刀具路径，通过路径转换里面的旋转刀路来实现对其余各孔的加工，如图 2 所示。但在旋转定面刀具路径后，后置出来的 NC 程序中会随着旋转定面次数的增加坐标系递增。一个加工 24 个孔的刀具路径，后置出来的 NC 程序坐标系会递增，坐标系从 G54 递增到 G54. 1P18。在实际加工中，容易造成事故。解决上述问题的方案如下: 通过修改和优化 MasterCAM9. 1 后处理文件，在文件中找到程序块名 pwcs 的源代码，并做修改，如表 1 所示。

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结束语
作者经过反复修改与调试，成功地开发出了适合V32 机床应用的 MasterCAM 9. 1 后处理程序文件。通过实践检验，成功地解决了实际教学和实际生产中的问题。后置出来的 NC 程序不用手动修改，就可以直接上传到机床加工，大大缩短了程序的修改及加工时间，提高了生产效率。

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