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簡易（yì）數控磨床編程及 CAM 後處理（lǐ）定製研究

2021-6-11 來源：煙台工程職業技術學院作者：蘇（sū）丹婭

摘要：針對製造業（yè）中微小軸類零件（jiàn）需要外圓磨（mó）床加工而開（kāi）發的簡易（yì）型數控磨床，由於沒有現成的 CAM 後處理程序（xù）與之相適應，所（suǒ）以應用並（bìng）不廣泛，本文通過對該機床的磨削程（chéng）序研究出發，在 Siemens NX10 軟（ruǎn）件的後處理（Postbuild）中（zhōng）構建可以（yǐ）直接應用在該類（lèi）機床上的後處（chù）理器，輸出的程序可（kě）以直接使用在該（gāi）機床（chuáng）的加工中。

關鍵詞：簡易型數控磨床；後處理定製；磨削加工

1 、概（gài）論

隨著製造業技術的不斷提高，零件的加工精度要求也不斷提高（gāo），傳統依靠工人技術水平來保證零件精度的方式，也（yě）逐步轉變成（chéng）依靠機床自動化、智能（néng）化來保證加（jiā）工精度的方式。在小、微（wēi）零件製造中，零件加工的精度要求更高；特別是隨著我國社會中工（gōng）業設備設備升級改造，設備維修、升級更需要將原有設備中（zhōng）的微（wēi）小零件進行替換，高精度的微小軸類零件所（suǒ）占比重較大，它（tā）們結構緊湊（còu），工作部分與軸體由同一毛坯（pī）加工（gōng）出來，它們（men）在傳統加工方式中由儀表車、仿形車、小型車床等設備加工而成，但它（tā）們的尺寸精度一般 IT7~IT8，表（biǎo）麵粗糙度值為 Ra0.8，車削加工不能保證其精度，而外圓磨削床加工由於零件結構限製往往不能順利加工（gōng）。

隨著數控技術的發展，高精度的數（shù）控磨床使得此類零件的加工成為可能。但在（zài）目前的機床市（shì）場中（zhōng），高檔的小型數控磨（mó）床功能強大，主要針對生產規格較大、價格較高（gāo）的零件加工，缺少適合中低用戶選擇的數控磨床。高檔的數控磨床可以使用（yòng）砂輪（磨具）作為切削的刀具進行複雜形狀的工件加工，並在磨（mó）床上增加自動裝夾和修補砂輪機構，具有很高的精度（dù）。

本文研究的是自（zì）製的簡易型數控磨床，針對（duì）加工的工件的材料為 20Cr，熱處理後硬（yìng）度打到 62HRC，該零件（jiàn）為（wéi）某精密機（jī）械的傳動零件，如圖 1 所示。

零件整體為階梯軸結構，不同軸徑（jìng）之間設計有越程（chéng）槽，其上齒輪與階梯軸為一（yī）題結構。各軸頸的外圓尺寸精度 IT5，表（biǎo）麵粗（cū）糙度為（wéi） Ra0.4，需要選（xuǎn）擇磨削作為精加工，零件同軸度要求高，需要（yào）在兩端加工中心孔並采用兩頂尖裝夾方式（shì）加工。手動編寫的（de）磨削程序如下：

手工編寫的程序效率低且容易出錯，不（bú）適（shì）合（hé）大量零件（jiàn）的編程加工，需要在 CAM 軟件上完成。CAM 軟（ruǎn）件編寫磨床程序有利（lì）於對零件進行避讓，減少砂輪與工件的幹涉和碰撞（zhuàng）。本文采用 Siemens NX10 做為零件的編程軟件。

但由於 Siemens NX10 軟件中沒有可以（yǐ）直接（jiē）用來後處理的程（chéng）序，需要自己開發後處理程（chéng）序。Siemens NX10 數控編程的後置器由.def、.pui、.tcl 三個文件（jiàn）組成。pui 文件（jiàn）將刀路（lù）編譯為機床可以識別（bié）的 NC 代碼，程序中包含（hán）機床（chuáng）信（xìn）息、刀具運動（dòng）的加工坐標、準備指（zhǐ）令（G 代碼）以及其他輔助指（zhǐ）令。

由於數控磨床與數控車床（chuáng）的運（yùn）動形式和指令係統相似，所以在 Siemens NX10 中（zhōng）采用在數控車後處（chù）理器的（de）基礎上進行修改，後處理界麵如圖 2 所示。

圖 2Siemens NX10 後處理器

采用在數（shù）控車後處理器的基礎（chǔ）上進行（háng）簡易型數（shù）控磨床後處理器的構建（jiàn），能夠快速構建起數控（kòng）磨床的數控磨床（chuáng）後處（chù）理器（qì），數控車床與數控磨床同屬 2D 加工，在（zài）程序上具有很大程度上的相似性，其（qí） CAM 刀具路（lù）徑也非常相似。CAM 編程（chéng）形成的刀（dāo）具路徑又稱為刀位文件（CLSF），CLSF 文件（jiàn）記錄刀具加工過程中的運（yùn）動（dòng）軌跡、刀具的轉速、進給量等信息，數控外圓磨床加工時（shí）的主軸與工件均旋轉，而原始的後處理中並不能輸出砂輪的轉（zhuǎn）速，需要在Siemens NX10 的後處（chù）理中（zhōng）添加砂輪主軸（zhóu）並設置其輸出旋轉運動（dòng），如圖 3 所示。

這些設計好的模塊會與數控機（jī）床的NC 程序指令對應輸出，當 CLSF 文件中有觸發模塊的（de）事件存在，就會讀取模塊內設置的指令集（jí）輸出（chū）合適的 NC程序。

圖 3 增加砂輪主軸旋轉輸出（chū）

CLSF 文件的數據需要進行編譯成為符合使用的數控係統的 NC 代碼（mǎ），本文簡易（yì）數控磨床的控製係（xì）統為 mach3軟件，其控製程序與 fanuc 係統兼容，後處理修改時將磨床的砂輪旋轉指令編寫（xiě）成 MOM 事件，相當於將指令集編寫成“模塊”與 NC 程序中的換刀指令對應，實現簡易數控磨床的主軸功能。

在簡易（yì）型數控磨床後（hòu）處理器中的（de）定製中，需要對該磨床的常（cháng）用參數設置正確，防止 NC 程序中存在的刀具路徑超出機床運（yùn）行範圍，數控磨（mó）床需要設置 2 個方向的極限行程以及砂輪（lún）主軸的極限轉速,在 postbuild 中（zhōng）定義的選項為Linear Motion Resolution 參數，用以確定磨床最小移動距離的大小為 0.001mm，機床實際能夠達到的運（yùn）動精度為0.01mm。此外還需要修改輸出的 NC 程序的格式，在 Program& Tool Path 選項中修改後處理出的 NC 程序的指（zhǐ）令格式，使其默認輸出的程序格式為 TXT 文本格式，便於控製係統識別。

作為藍本的數控車後（hòu）處理中會有本機床無（wú）法識別或使用的指令，可以通過（guò）篩選屏蔽（bì）掉不需要的指令，修改位置在 N/C Data Definitions 選單中，如圖 4 所示。

圖 4 刪除無用指令

在構建（jiàn）簡易型數控磨床後處理的過程（chéng）中，需要（yào）反複對零件的 CLSF 編程刀路輸出 nc 程序，並進（jìn）行模擬加工，檢查程（chéng）序的正（zhèng）確（què）性，直到最終滿足機床需要。本文修改的符合要求後（hòu）處理（lǐ）處理出的實際程序如下：

2 、結論

在 Siemens NX10 中定製的簡易數控磨床後處理，可以在編製 CAM 程序後正確輸出符合 Mach3 係統的數（shù）控程序，達到高（gāo）效使用該磨床進行微小零件編程加工的目的。

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