第５期（总第１９２期）
２０１５年１０月
机械工程与自动化
ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ
Ｎｏ．５Ｏｃｔ．
文章编号：１６７２‐６４１３（２０１５）０５‐０１８５‐０２
陆龙福１，付天翼２
（１．黄冈职业技术学院，湖北 黄冈 ４３８００２；２．黄冈技师学院，湖北 黄冈 ４３８０００）
摘要：通过ＮＸ应用软件，基于中华数控８１８系统四轴机床平台，对编程后置处理程序进行分析研究。将前期推导出的四轴联动数控机床运动理论公式应用于后处理程序的参数研究和设置，开发出可 稀土硅铁合金供中华数控８１８系统四轴识别的机床代码，使机床能够根据生成的程序代码进行实际产品的切削加工。关键词：后置处理；参数设置；程序代码生成中图分类号：ＴＧ６５９ 文献标识码：Ａ 黄冈职业技术学院科学研究计划项目（２０１３Ｃ２０２２１０７）收稿日期：２０１４‐１０‐２７；修订日期：２０１５‐０７‐２８
气象风向标
作者简介：陆龙福（１９７８‐），男，贵州独山人，工程师，硕士，研究方向：模具设计及制造。
１ 基于ＮＸ的华中数控８１８系统四轴机床后处理开发
通过ＮＸ／ＰｏｓｔＢｕｉｌｄｅｒ的创建，系统会产生ＥｖｅｎｔＨａｎｄｌｅｒ．ｔｃｌ（事件处理）、ＤｅｆｉｎｉｔｉｏｎＦｉｌｅ．ｄｅｆ（事件定义）和ＰｏｓｔＢｕｉｌｄｅｒ．ｐｕｉ（处理器记忆文件）３个文件。通过修改设置ＮＸ／ＰｏｓｔＢｕｉｌｄｅｒ的ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ（机床参数）、Ｐｒｏｇｒａｍ＆ＴｏｏｌＰａｔｈ（程序和刀轨参数）、Ｎ／ＣＤａｔａＤｅｆｉｎｉｔｉｏｎｓ（定义Ｎ／Ｃ数据代码）、ＯｕｔｐｕｔＳｅｔ‐ｔｉｎｇｓ（输出设置）和ＶｉｒｔｕａｌＮ／ＣＣｏｎｔｒｏｌ（计算机Ｎ／Ｃ模拟）５个基本参数以产生正确的ＥｖｅｎｔＨａｎｄｌｅｒ．ｔｃｌ和ＤｅｆｉｎｉｔｉｏｎＦｉｌｅ．ｄｅｆ文件。
在执行具体的四轴联动数控加工时，ＮＸ／Ｐｏｓｔ‐Ｂｕｉｌｄｅｒ将会根据机床的型号、控制系统
的不同等而构建出不同的后处理文件。本文以华中数控８１８系统四轴机床为例，介绍该系统四轴联动数控机床基于ＮＸ的后置处理研究及程序生成过程。
ＨＮＣ‐８１８华中数控机床如图１所示。ＨＮＣ‐８１８机床各项参数如下：
Ｘ轴工作行程（ｍｍ）： ６００；Ｙ轴工作行程（ｍｍ）：４００；Ｚ轴工作行程（ｍｍ）：５１０；Ａ轴转角（°）：０～３６０（连续）；连续工作台尺寸（ｍｍ）：３００×３００；主轴转速（ｒ／ｍｉｎ）：１００～１００００；快速进给（ｍｍ／ｍｉｎ）：８０００；功率（ｋＷ）：３０。
２ 机床基本参数（ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ）的开发及设置
机床的基本参数开发及设置是后置处理的核心内容，主要有机床初始化、机床参数研究设置、程序格式和刀轨参数研究设置以及ＮＣ代码仿真验证和案例实验。２．１ 机床初始化创建
本文所用软件版本为ＮＸ８．５，首先进入ＮＸ／
ＰｏｓｔＢｕｉｌｄｅｒ初始化界面，点击“新建”图标命令，弹出
如图２所示的后处理对话框，分别按序号①～⑥设置后处理文件名称为４Ａ＿ｐｏｓｔ、常规后处理、单位为公制、文件可编辑、机床四轴Ａ轴转动和机床类型ＨＮＣ‐８１８。
图１ ＨＮＣ‐８１８华中数控机床
图２ 创建后处理过程对话框
２．２ 机床参数研究设置
（１）设置机床“ＯｕｔｐｕｔＣｉｒｃｕｌａｒＲｅｃｏｒｄ（圆弧走刀）”选项，“Ｙｅｓ”表示圆弧输出为Ｇ０２或Ｇ０３格式，若为“Ｎｏ”表示圆弧输出为Ｇ０１逼近，有时在粗加工中，为了使刀路程序量少，可以使圆弧输出为Ｇ０１逼近，但精加工时为了保证精度，不能选“Ｎｏ”。
（２）设置机床“ＬｉｎｅａｒＡｘｉｓＴｒａｖｅｌＬｉｍｉｔｓ（平动轴
行程极限）”，将机床参数代入参考文献［１］中的相关计算公式，并结合机床实际行程，分别设置Ｘ、Ｙ、Ｚ三轴的行程为６００ｍｍ、４００ｍｍ、５１０ｍｍ。
（３）设置机床“ＬｉｎｅａｒＭｏｔｉｏｎＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎ（线性公差）”为０．００１ｍｍ。
２．３ 设置机床第四轴参数及配置
（１）将机床第四轴转角行程代入参考文献［１］中的相关公式，计算出其转角行程０°～３６０°。
（２）设置第四轴回转台为Ａ轴，回转平面为ＹＺ平面；修改第五轴回转台为Ｃ轴，回转平面为ＸＹ平面。
（３）设置“ＡｘｉｓＬｉｍｉｔＶｉｏｌａｔｉｏｎＨａｎｄｌｉｎｇ（回转轴超程事件处理）”，由于Ａ轴行程为０°～＋３６０°，因此此处超程处理是针对Ａ回转轴的处理。根据运动矢量求解公式设置为“Ｒｅｔｒａｃｔ／Ｒｅ‐Ｅｎｇａｇｅ”，即当Ａ轴回转超程时，主轴沿刀轴方向先抬刀，将Ａ轴回转到下一个Ａ轴在此行程内的点，主轴刀具再下降进刀，继续加工，配置结果如图３所示。经过试验发现，该方法容易在进退刀的地方产生接刀痕，故不能用在精加工中。目前的解决办法是通过修改ＮＸ／ＣＡＭ编程模块修改程序刀轴矢量的控制，使程序角度在回转轴Ａ轴范围内，实际精加工中需要人为再次修改程序刀轴矢量的控制。
图３ 根据运动求解推导公式设置机床参数
３ 程序格式及刀轨参数（Ｐｒｏｇｒａｍ＆ＴｏｏｌＰａｔｈ）设置Ｐｒｏｇｒａｍ＆ＴｏｏｌＰａｔｈ（程序及刀轨参数）选项为后处理程序的主要事件处理部分，主要包含Ｐｒｏｇｒａｍ（程序头、程序尾以及程序格式等的制定）、ＧＣｏｄｅ（Ｇ代码制定）、ＭＣｏｄｅｓ（Ｍ指令制定）、ＷｏｒｄＳｅｑｕｅｎｃｉｎｇ（定义程序各指令字的地址顺序）、ＷｏｒｄＳｕｍｍａｒｙ（定义程序各指令字的地址格式）、ＣｕｓｔｏｍＣｏｍｍａｎｄｓ（用户通过ＴＣＬ语言增加机床新指令）和ＬｉｎｋｅｄＰｏｓｔｓ（链接后处理文件）７部分。
水情监测
（１）定义程序头、操作序列和刀轨运动：①通过Ａｄｄｂｌｏｃｋ（添加指令块）分别设置程序名输出单位信
息、机床指令Ｍ０３；②设置机床刀具、机床指令，启动最小角度转动功能、刀尖跟随功能、公差几个部分，在ＣｕｓｔｏｍＣｏｍｍａｎｄｓ对话框中，通过ＴＣＬ语言编写公差程序。
（２）定义刀轨移动。
分度机构（３）定义程序尾操作序列和程序结束指令。
４ ＮＣ代码仿真验证及试切实验
后置处理文件创建完成后，需要把相应的文件添加到ＮＸ相应的安装目录里面，并进行相关文件配置，才能使创建的刀路轨迹生成可供机床识别的ＮＣ代码，并通过ＮＸ软件仿真来验证后置处理文件的正确性，最后将通过验证后正确的ＮＣ代码传输到数控机床进行加工。
４．１ 后处理文件的配置
图４为后置处理文件的配置。拷贝４Ａ＿ｐｏｓｔ．ｄｅｆ和４Ａ＿ｐｏｓｔ．ｔｃｌ至ＮＸ安装目录ｐｏｓｔｐｒｏｃｅｓｓｏｒ中，在ｔｅｍｐｌａｔｅ＿ｐｏｓｔ．ｄａｔ文件中通过ＴＣＬ语言
编写如下语句：４Ａ＿ｐｏｓｔ，＄｛ＵＧＩＩ＿ＣＡＭ＿ＰＯＳＴ＿ＤＩＲ４Ａ＿ｐｏｓｔ．ｔｃｌ，＄｛ＵＧＩＩ＿ＣＡＭ＿ＰＯＳＴ＿ＤＩＲ｝４Ａ＿ｐｏｓｔ．ｄｅｆ。
图４ 后置处理文件的配置
４．２ ＮＣ代码生成
通过本文开发的后处理文件生成ＮＣ代码，如图５所示。其中，①区域为程序头；②区域为程序主体；
③区域为程序尾。
图５ ＮＣ数控程序生成
４．３ 实例验证
以整体式多叶轮加工为例，进行ＮＣ代码仿真验证及其试切实验。通过ＮＸ软件验证ＮＣ代码并仿真加工，再在华中数控四轴数控机床上试切，如图６所示。利用本文研究的ＮＣ代码加工的整体式多叶轮与开发程序前加工的整体式多叶轮数据进行对比，见表１。由表１可知，开发后处理文件改进后，产品的加工精度、质量均有提高，加工时间减少，生产效率增加。
图６ 产品仿真及试切实验效果
表１ 整体式多叶轮常规后处理与开发后处理试切实验数据对比加工经济度指标对比常规后处理经开发后处理
表面粗糙度（μｍ）０．８～１．６０．４～０．８
尺寸精度（ｍｍ）０．０１～０．０２０．００２～０．０１时间（ｈ）４．５３
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·机械工程与自动化 ２０１５年第５期
造技术的应用特点、典型快速成型制造方法的原理和制造工艺。 （３）相关专业学生（３６学时）。要求学生掌握快速成型的基本理论，了解快速成型工艺过程及特点，了解几种典型的快速成型工艺，掌握三维建模软件以及快速成型设备操作方法并完成自己设计零
件的加工。
对于一般工程训练的学生，由于实习时间短，项目多，只能演示ＦＤＭ的工作过程，制作演示件。而对于相关专业的学生则需要详细学习三维建模软件和三维打印机的使用方法。在实训之前，需对学生进行快速成型原理知识的讲解以及Ｃｕｒａ软件和三维打印机的使用方法，使大家对本内容有一个大概的了解。在此基础上指导教师进行现场演示。随后，每位同学发挥想象力设计自己想要打印的ＣＡＤ模型，在Ｓｏｌｉｄ‐Ｗｏｒｋｓ中设计出来，然后使用Ｃｕｒａ软件进行处理，最后打印成型。通过此过程能使学生对产品设计—制作—工艺要求有全面的了解，学到更多的知识。
但是在教学过程中发现还存在以下问题：①由于学校没有开设快速成型的相关课程，学生接受起来有一定的困难，尤其是对非机械类的学生；②课时短，因为现有的打印机打印速度慢，打印一个很小的产品也
需要很长的时间，学生不能完整地打印完一个产品；③
由于目前三维打印机还没有遇到险情自动关闭的功能，因此在打印过程中学生必须在现场，以免有突发情况时关闭电源。４ 结束语
本文详细介绍了熔融沉积技术从建模到打印的详细过程，且针对不同专业的学生安排了不同的教学方
案。但是，快速成型技术在实践过程中还是存在一些问题，这些问题需要在实践中解决，以便更好地提高教学质量，使学生更好地了解、应用快速成型技术。
参考文献：
［１］ ＪｏｕｎｉＨａｎｎｉｎｅｎ．Ｄｉｒｅｃｔｍｅｔａｌｌａｓｅｒｓｉｎｔｅｒｉｎｇ［Ｊ］．Ａｄ‐
ｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，２０００（２）：３３．［２］ 张国玲，吴涛，张功国．快速成型训练项目的建设与实践
［Ｊ］，实验室研究与探索，２０１１（３）：３１４‐３１６．［３］ 段康荣，张立红．快速成型技术在工程训练教学中的应用
研究［Ｊ］．机械工程与自动化，２０１４（３）：１６６‐１６７．［４］ 朱建军，张夷，冷星环．快速成型加工实验室建设的实践
与探索［Ｊ］．产业与科技论坛，２０１２（１８）：９２‐９４．［５］ 宋丹路，周红燕，马德毅．熔融沉积快速成型的翘曲变形
分析和解决方法［Ｊ］，组合机床与自动化加工技术，２００４（３）：１０６‐１０８．
ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＲａｐｉｄＰｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｒａｃｔｉｃｅ
ＬＩＱｉｎｇ，ＬＩＨｏｎｇ‐ｂｉｎ，ＬＩＰｅｎｇ‐ｌｉｎ，ＪＩＨｏｎｇ‐ｗｕ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒａｃｔｉｃｅｓｐｌａｙａｖｉｔａｌｒｏｌｅｉｎｃｕｌｔｉｖａｔｉｎｇｓｔｕｄｅｎｔｓ’ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｏｆｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｋｎｏｗｌｅｄｇｅａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌａｂｉｌｉｔｙ．
Ｒａｐｉｄｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｓａｍｕｌｔｉｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙｃｒｏｓｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｍｅｔａｌｗｏｒｋｉｎｇｐｒａｃｔｉｃｅ，ｎｏｔｏｎｌｙｃａｎｃｕｌｔｉｖａｔｅｓｔｕｄｅｎｔｓ’ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅａｂｉｌｉｔｙ，ｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅａｂｉｌｉｔｙ，ｂｕｔａｌｓｏｃａｎｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｓｔｕｄｅｎｔｓ’ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｏｆｔｈｅｍｏｄｅｒｎｔｅｃｈ‐ｎｏｌｏｇｙａｎｄｓｏｃｉａｌａｄａｐｔａｔｉｏｎａｂｉｌｉｔｙ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎｇ，ｔｈｅｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌ
ａｎｄｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｆｕｓｅｄｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｔｕｄｅｎｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍａｊｏｒｓ，ｔｈｅａｕｔｈｏｒｍａｋｅｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅａｃｈｉｎｇｐｌａｎｓｒｅｌｅｖａｎｔｌｙｔｏｍａｋｅｓｔｕｄｅｎｔｓｂｅｔｔｅｒｕｎｄｅｒｓｔａｎｄａｎｄｍａｓｔｅｒｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒａｃｔｉｃｅ；ｒａｐｉｄｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ；ｍｏｄｅｌｉｎｇ；ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ
（上接第１８６页）５ 小结
圆极化天线以典型华中数控轴联动机床为例进行机床各后置处理参数的研究、设置及开发。通过ＮＸ软件对生成的ＮＣ代码程序进行验证仿真、试切加工，完成整个产品的实验加工全过程。并用开发出的后处理程序与开发前程序进行工艺对比，其产品加工的质量、尺寸精度和效率都有较大的提高，获得了良好的经济效益。
参考文献：［１］ 陆龙福．基于ＮＸ的华中数控８１８系统四轴后处理研究
［Ｊ］．机械工程与自动化，２０１５（４）：１５０‐１５１．［２］ 章永年．四轴数控加工中无碰刀具轨迹生成算法的研究
［Ｄ］．南京：南京航空航天大学，２０１２：３０‐３５．［３］ 陈晨．数控加工通用后置处理系统的开发及其关键技术
PELOPHYLAX NIGROMACULATUS研究［Ｄ］．武汉：华中科技大学，２００３：１２‐１９．［４］ 张亚明．基于设计计算的三维ＣＡＤ二次开发技术研究
［Ｄ］．太原：华北工学院，２００３：１４‐１７．［５］ 章永年．四轴数控加工中无碰刀具轨迹生成算法的研究
［Ｄ］．南京：南京航空航天大学，２０１２：２０‐２１．
ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＨｕａｚｈｏｎｇＳｙｓｔｅｍ４‐ａｘｉｓＣＮＣＰｏｓｔ‐ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
ＰｒｏｇｒａｍＢａｓｅｄｏｎＮＸ
ＬＵＬｏｎｇ‐ｆｕ１，ＦＵＴｉａｎ‐ｙｉ２
（１．ＨｕａｎｇｇａｎｇＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＣｏｌｌｅｇｅ，Ｈｕａｎｇｇａｎｇ４３８００２，Ｃｈｉｎａ；２．ＨｕａｎｇｇａｎｇＴｅｃｈｎｉｃｉａｎＣｏｌｌｅｇｅ，Ｈｕａｎｇｇａｎｇ４３８０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢｙｕｓｅｏｆＮＸｓｏｆｔｗａｒｅ，ｂａｓｅｄｏｎＨｕａｚｈｏｎｇｆｏｕｒ‐ａｘｉｓＣＮＣｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｐｌａｔｆｏｒｍ，ｔｈｅｐｏｓｔ‐ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｐｒｏｇｒａｍｉｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｄｅｒｉｖｅｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｍｏｖｅｍｅｎｔｆｏｒｍｕｌａｏｆ４‐ａｘｉｓＮＣｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｐａｒａｍｅｔｅｒｓｅｔｔｉｎｇｏｆｐｏｓｔ‐ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅｐｒｏ‐ｇｒａｍｃｏｄｅｃａｎｂｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｂｙＨｕａｚｈｏｎｇＣＮＣｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ｓｏｔｈａｔｔｈｅｍａｃｈｉｎｅｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｃｕｔｔｈｅａｃｔｕａｌｐｒｏｄｕｃｔａｃｃｏｒｄ‐ｉｎｇｔｏｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｅｄｃｏｄｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｓｔ‐ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｅｔｔｉｎｇ；ｃｏｄｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ
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９８１·２０１５年第５期 机械工程与自动化
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