随着零件复杂程度不断增加，产品精度不断提高，CAD/CAM技术的不断发展，自动编程以其自身的优点(计算精度高，出错机会少)将会越来越多地应用到实际加工中。自动编程实际上就是CAD/CAM应用，其工作过程是将CAD设计的模型，通过CAM模块计算出刀位轨迹，再由刀位轨迹生成刀位文件(CLS)，由CLS文件给出切削点数据，还有控制机床的其他信息。但刀位文件并不是数控程序，要获得数控机床加工程序，还需要将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，该过程称为后置处理(Post-Processing)。为了完成后置处理过程，要针对相应机床构建合适的后置处理器，后置处理器通过读取刀位文件，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，最终生成机床可用的数控加工程序，因此编制正确的后置处理器是数控编程与加工的前提条件之一，而5坐标加工中心因其结构的复杂性，其后置处理器更是我们急需解决的技术关键。

对5轴联动机床而言，可概括为3种基本形式：①机床的2个旋转坐标都由刀具摆动实现;②机床的2个旋转坐标都由工作台回转实现;③机床的2个旋转坐标一个由刀具摆动实现，另一个由工作台回转实现。本文以本公司使用的5坐标加工中心STC1000为对象，基于NX/PostBuilder，研究其后置处理器的开发。该5坐标加工中心是由刀具摆动和工作台回转来实现5轴联动加工的。

　　一、机床数据的收集

　　在笔者所在公司，数控加工多采用NX软件进行编程，因为NX不仅是CAD/CAM集成系统，还提供了很好的后置处理器开发工具NX/PostBuilder，这样就可以根据不同的机床开发不同的后置处理器。

　　针对不同数控机床创建其合适的后置处理器，首先要做的就是收集该机床的基本信息，如机床控制系统类型、坐标轴的数量、旋转轴的类型和数控程序的格式等信息。本文要研究的机床是一台带有2个旋转坐标的5轴联动机床，一个旋转轴由刀具摆动实现，为A轴，行程序为-100°~60°，另一个由工作台回转实现，为B轴，可任意角度回转。控制系统为sin840d，以加工汽车叶轮为例，所用的数控加工程序格式如下。

　　;%_N_AS90263_MPF

　　;Rev.-

　　;PATH=F:\zch\pro\123_d.prt

;---------------------------

DEF INT NUM,TIME,TN 定义数据类型

TIME=3 循环加工次数为3

;---------------------------

N03 T=”T_B8” 刀具名称

N04L700 调刀指令

　　D1

　　N05M73

　　N07M21 M53

　　N08G642

　　TRAORI(2) FGROUP(X,Y,Z,A,B) G54

;---------------------------

TRANS B=-1*360/57 B轴初始加工角度

;---------------------------

N09G00

　　N10 G90G0Z800 S2000M03

　　N20 G90G0X0Y100A0B0

　　N11G93

　　N12M11

　　N13M16

;---------------------------

FOR NUM=1 TO TIME 循环加工开始

　　;---------------------------

　　N0040 G0 A9.009 B11.562

　　N0050 G0 X-41.945 Y-39.155

　　N0060 G0 Z460

　　;---------------------

　　N0016 G1 G90 X-41.945 Y-39.155 Z345.632 A9.009

　　B11.562 F7.1 M8

　　N0017 Y-27.959 Z275.014 F34.965

　　N0018 Y-26.714 Z267.167 F44.318

　　……

　　……

　　N4840 Y-29.559 Z273.082 F122.955

　　N4841 Y-41.012 Z345.385 F34.151

;---------------------

N106 G0Z800

　　ATRANS B=-360/57 B轴零点偏移角度 N108 G90

　　ENDFOR 循环加工结束 ATRANS

;---------------------

TRANS

　　N130 G0Z800

　　N140 B0

　　N150 X0Y0M09

　　N0185 TRAFOOF N0186 M5

　　N0187 M30

　　从上面的程序行中我们可以看到，程序头既有注释语句，又有用于循环加工的定义语句，还有零点偏移语句。为了实现循环加工，在利用NX编程时，就要针对所生成的操作添加循环次数(如例中TIME=3中的3)及叶片总数(如例中B=-1*360/57中的57)的用户自定义参数，而且开发后置处理器时，也要定义相应的用户自定义事件，以便生成的数控程序可以自动提取CAM中用户自定义的参数。

　　二、NX/PostBuilder参数定义

　　采用NX/PostBuilder构建后置处理器，系统会产生3个文件，一个是事件定义文件(.def)，一个是事件处理文件(.tcl)，还有一个后处理用户界面文件(.pui)。使用NX/PostBuilder构建后置处理器主要就是在界面文件(.pui)中进行所需参数的定义。

　　打开界面文件，包括5项基本参数页，MachineTool(机床)、ProgramandToolPath(程序和刀轨)、NCDataDefinition(数据格式)、ListingFile&OutputControl(列表文件和输出控制)和FilesPreview(文件预览)，在每页主参数里有许多子项参数设定。根据机床所用的数控程序格式，常会对机床参数页、程序和刀轨参数页和数据格式参数页进行设置。

　　1.机床参数设定

新建一个机床的后置处理器，如图1所示是以STC1000机床为例，要根据收集到的机床数据进行机床基本信息的选择，如输出单位、机床类型和控制系统等选择。完成机床类型的选择后，就可以根据收集到的数据资料在PostBuilder中进行更深入的设置，如坐标轴行程极限、圆弧刀轨输出和直线插补最小分辨率等，图2就是在对STC1000进行的机床参数设定。

http://www.idnovo.com.cn/uploadfile/magazine/uploadfile/201108/20110829121002657.jpg

　　2.程序和刀轨参数的设置

在程序和刀轨参数页，包括了多个子项参数页，如数控程序(program)、G代码(GCodes)、M代码(MCodes)和用户命令等参数页，如图3所示。在这里，可以进行程序头尾、操作头尾和刀轨等设置。

http://www.idnovo.com.cn/uploadfile/magazine/uploadfile/201108/20110829121012118.jpg

　　图3程序和刀轨参数的设置

　　(1)程序头尾的定义。数控程序头尾中，经常会包含许多文本格式的说明性语言，如上例中的“;%_N_AS90263_MPF和;Rev.-”。当数控程序中有注释或说明性语言时，建议以用户命令的形式定义，不要直接在程序头尾中添加“NewBlock”中的Text字地址。定义程序头尾的用户命令是用TCL语言写的程序，由事件来处理执行。本例中，程序头的用户命令是在用户命令参数页下新建一个“PB_CMD_Program_header”命令，再将此命令添加到程序页下的“StartofProgram”标记中，即可完成程序头的定义。用户命令定义的操作步骤如图4所示，定义程序尾的操作和定义程序头的相同，此处不再详述。

http://www.idnovo.com.cn/uploadfile/magazine/uploadfile/201108/20110829121042786.jpg

　　图4程序头的定义

　　(2)操作头尾的定义。

;---------------------------

DEF INT NUM,TIME,TN

　　TIME=3

　　;---------------------------

上述程序中的这段语言是在后置处理操作头中定义的，其内容是在“PB_CMD_start_of_operation_force_addresses”命令中所写的TCL语言。其方法同程序头的定义。而其中的“TIME=3”中的常数“3”是在NX中添加的用户自定义参数，为了后置处理可识别在NX中定义的循环次数及叶片总数的用户自定义参数，在操作头尾增加了”PB_CMD_Repeat”及”PB_CMD_Blade”2个用户命令，其定义方法如上述“PB_CMD_Program_header”用户命令的定义步骤。TCL语言内容如图5。然后将3个用户命令添加到“Operation StartSequence”下的“StartofPath”标记中，如图6所示。

http://www.idnovo.com.cn/uploadfile/magazine/uploadfile/201108/20110829121056239.jpg

图5循环次数及叶片总数的用户命令

http://www.idnovo.com.cn/uploadfile/magazine/uploadfile/201108/20110829121109484.jpg

图6操作头的定义

　　操作尾的定义同操作头的定义，同时，需要在操作尾输出的内容用TCL语言写到“PB_CMD_operation_end”命令中，再将此命令添加到“OperationEndSequence”下的“EndofPath”标记中，即完成了操作尾的定义。

　　如上述程序头尾、操作头尾的定义，在构建后置处理器时，可利用用户命令生成符合机床控制系统的数据格式，以便NX/PostBuilder能够生成符合机床控制系统要求的NC程序。这些用户命令可以放在任何标记和事件中，且能够以文件形式输出，以便为其他类似后置处理器引用。

　　三、用户自定义事件的设置

　　用户自定义事件(UserDefinedEvents)允许用户自行定义机床控制事件结构，一旦用户自定义被建立，它们就像标准的机床控制事件一样，可以被使用在“StartofPath”、“EndofPath”和“InPath”等任何位置。所有用户自定义参数都是在相应的事件对话框中设置。上述程序段中，有2个需在CAM环境中用事件对话框设置的用户自定义参数：即“TIME=3”中的“3”和“B=-360/57”中的“57”。

　　UDEs的所有定义和说明都被保存在系统安装目录下的“ude.cdl”文件中，同时在加工配置文件中，也指定该文件为默认的用户自定义文件。

在CAM环境中就可以实现用户自定义参数的设置，为了在CAM中实现上述两个参数的定义，要在“ude.cdl”文件中进行循环次数及叶片总数的定义。在用户自定义事件“ude.cdl”文件中的名称及参数等信息如图7所示。

http://www.idnovo.com.cn/uploadfile/magazine/uploadfile/201108/20110829121121377.jpg

　　图7循环次数及叶片总数用户自定义事件

　　四、后置处理在NX中的验证

　　后置处理器及“ude.cdl”文件构建完成后，就可以通过汽车叶轮为例来验证其正确性。在CAM环境下，以精铣叶身型面的刀具轨迹(图8)为例，生成NC程序，为了在程序头就能够读取Repeat及Blade事件所定义的内容，需选择程序节点来定义用户事件。

因为每一个用户自定义事件输出顺序是固定不变的，在构建后置处理器时，为了满足数控程序的格式需求，我们将UDEs事件放在了程序头的节点，这样我们在CAM环境下就必须选择程序节点来定义用户事件。定义循环次数参数的操作步骤如图9，定义叶片总数参数的过程重复步骤4～7即可。

http://www.idnovo.com.cn/uploadfile/magazine/uploadfile/201108/20110829121133113.jpg

　　将所需的参数定义完成后，就可以用所构建的后置处理器，即选择STC1000.pui文件生成NC程序，查看是否满足机床控制系统的数据格式。生成的数控程序代码如下。

　　;%_N_PROGRAM_MPF

　　;Rev.-

　　;PATH=F:\zch\ pro\ 123_d.prt

;-------------------------

DEF INT NUM,TIME,TN

　　TIME=3

;-------------------------

N0008 T=”BM12”

　　N0009 L700

　　N0010 M73

　　N0011 D1

　　N0015 M21 M53

　　N0016 G642

　　TRAORI(2) FGROUP(X,Y,Z,A,B) G54

;-------------------------

TRANS B=-0*360/57

;-------------------------

N0017 G00

　　N0018 G90G0Z800 S0 M03

　　N0019 G90G0X0Y100A0B0

　　N0020 G93

　　N0021 M11

　　N0022 M16

;-------------------------

FOR NUM=0 TO TIME

;-------------------------

N0023 G0 A-1.032 B2.560

　　N0024 G0 X-37.785 Y13.120

　　N0025 G0 Z460

　　;-------------------------

　　N0026 G90 G64 X-37.785 Y13.12 Z349.327 A-1.032

　　B2.56

　　N0027 G64 Y12.688 Z325.331

　　N0028 G1 X-37.697 Y12.785 Z324.162 F212.528

　　N0029 X-37.477 Y13.065 Z323.041 F212.549

　　…………………………………………

　　…………………………………………

　　N0997 X-19.204 Y24.035 Z293.728 F212.555

　　N0998 G0 G64 Y26.67 Z317.583

;-------------------------

N0999 G0Z800

　　ATRANS B=-360/57

　　N1000 G90

　　ENDFOR ATRANS

;-------------------------

TRANS

　　N1001 G0Z800

　　N1002 B0

　　N1003 X0Y0M09

　　N1004 TRAFOOF N1005 M5

　　N1006 M30

　　;-------------------------

　　;Total Machine Time: 18.2 Min

　　经仿真验证及实际加工验证，该后置处理能够完成叶轮叶身型面铣加工的处理工作。

　　五、结束语

　　后置处理是数控编程中非常重要的环节，后置处理质量的好坏直接影响数控程序的质量。通过本文研究，实现了该加工中心加工叶轮的后置处理器，也为构建其他机床的后置处理器提供了经验。