後置處理

數控編程是CAM的重要組成部分。它包括加工刀具路徑文件的生成和機床數控代碼指令集的生成。加工刀具路徑文件可利用CAD/CAM軟體，根據加工對象的結構特徵、加工環境特徵（其中包括機床-夾具-刀具-工件所組成的具體工序加工系統的特徵）以及加工工藝設計的具體特徵來生成描述加工過程的刀具路徑文件。通過後置處理器讀取由CAM系統生成的刀具路徑文件，從中提取相關的加工信息，並根據指定數控機床的特點及NC程序格式要求進行分析、判斷和處理，最終生成數控機床所能直接識別的NC程序，就是數控加工的後置處理數控加工後置處理是CAD/CAM集成系統非常重要的組成部分，它直接影響CAD/CAM軟體的使用效果及零件的加工質量。目前國內許多CAD/CAM軟體用戶對軟體的應用只停留在CAD模塊上，對CAM模塊的應用效率不高，其中一個非常關鍵的原因就是沒有配備專用的後置處理器，或只配備了通用後置處理器而沒有根據數控機床特點進行必要的二次開發，由此生成的代碼還需人工做大量的修改，嚴重影響了CAM模塊的應用效果。

後置處理是數控編程技術的關鍵技術之一，作為CAD/CAM 系統與機械製造連接的紐帶，後置處理直接影響自動編程系統的使用效果和零件的加工質量、效率以及機床的可靠運行。配置和開發有效的後置處理程序對解決從設計到製造過程存在的瓶頸、提高編程效率和加工的可靠性的重要意義。

一、後置處理技術的概況介紹

CAM後置處理技術是目前機械製造業中最新發展起來的一中先進技術。對於21世紀的加工行業，數控機床等設備已經起到了越來越重要的作用。國際上CAD，CAM等的發展，趨勢了CAM後置處理技術的誕生和發展。

而到目前為止，具體的CAM後置處理技術還很難有一個具體的定義，在各種資料上以及網際網路上也沒有一個固定的對其進行解釋的定義出現。不過普遍的資料上對CAM後置處理技術是這樣解釋的“後置處理是數控編程技術的關鍵技術之一，作CAD/CAM 系統與機械製造連接的紐帶，通過後置處理器讀取由CAM系統生成的刀具路徑文件，從中提取相關的加工信息，並根據指定數控機床的特點及NC程序格式要求進行分析、判斷和處理，最終生 成數控機床所能直接識別的NC程序”。

目前，從技術上講，由於CAD/CAM系統硬體和軟體的發展，對加工對象、加工系統建立三維模型、運用圖形交 互的方法實現刀具路徑的生成、加工過程模擬和干涉碰撞檢查已經是可行的。北京市機電研究院在工程實踐中已付諸實施，並取得了良好效果。而要使生成的刀具路 徑文件轉換成數控NC程序，驅動和控制機床實施加工，還必須以相應的後置處理器開發為條件。

二、CAM後置處理技術的發展和現狀

1、後置處理技術起步 自從20 世紀50 年代由MIT（麻省理工學院）設計APT數控語言后，後置處理就成為自動編程的重要組成部分。對於不同的數控系統，編寫不同的後置處理程序，由於數控系統種類繁多，機床配置不盡相同，代碼差異大，必須為每種數控機床配置專用後置處理程序.APT 的專用後置處理程序達上千種，但需由數控軟體廠家提供，用戶不易修改。1980年IBM 公司為解決APT 刀位原文件的處理推出了DAPP系統，系統提供給用戶生成後置處理系統所需的一些程序和文件，如輸入模塊、輸出模塊、數據處理模塊等. 該系統將一些計算、分析模塊公共化、標準化的方法使後置處理系統向通用化發展邁進了一步。

目前應用較為廣泛的國外自動編程軟體系統有美國SDRC 公司的I - DEAS MasterSeries、法國達索飛機公司研製的CATIA等等。而在國內華中科技大學開發的開目CAD、北航海爾公司的CAXA- ME 系統也有一定的應用. 各種CAD/ CAM模塊組成：交互工藝參數輸入模塊、刀位軌跡計算模置處理模塊，其中後置處理模塊是CAD/ CAM 系統的一個重要部分。

2、CAM後置處理技術的現狀 隨著現代科技的發展，CAM後置處理技術的發展也越趨於更加完善化，在國內、外都對後置處理技術有足夠的重視。各CAD/CAM 軟體廠家都研究開發了各自的後置處理系統。從各中資料上可以看出，目前關於後置處理技術的的處理系統呈現多種的形態。個廠家也都推出了自己的系統。如UG - II 採用了UG/ POST、Pro / Engineer 系統採用Pro /NC POST、MasterCAM 系統採用pst 等。隨著技術的發展和應用的進展，現在的後置處理技術已不能停留在僅僅是對刀具路徑文件的代碼轉換，而是增加了從具體的加工需求特徵、具體的數控機床和數控系統的特徵出發，賦予後置處理器以更多的功能要求。

近年來國內開發的商品化的CAD/ CAM 系統中，CAXA - ME（製造工程師）是目前應用最廣泛的系統，其後置處理功能模塊解決了常見數控機床的後置處理，但有較大的局限性，只適用於一般的銑削加工，在解決Sodick 類型機床的數控代碼時，如果零件中涉及到孔的加工，將不能生成相應的程序代碼。

對於三維曲面多坐標數控加工及其編程技術，劉雄偉探索了其後置處理的演演算法，韓向利等對五坐標數控機床的後置處理演演算法原理和後置處理配置文件參數進行了探索和設計；劉日良等研究解決了五坐標數控機床轉動軸與主軸成45o角情況下的後置處理。機床運動求解一般採用基於機床結構分類的無誤差處理方法，周艷紅等提出通過後置處理實現數控機床幾何誤差軟體補償的原理和演演算法在數控編程加工領域，國外CAD/ CAM 系統出現得較早，開發和應用的時間也較長，發展比較成熟，佔據絕大多數數控自動編程市場. 因此，國內對現役主要CAD/ CAM 系統進行後置處理研究，探索其與數控系統及數控機床的結合，解決數控加工的矛盾，具有較大的工程應用價值和意義. 明興祖分析了MasterCAM 後置處理系統的基本組成和結構，探索對其開發的途徑，但未涉及具體系統和機床的處理方法。

由此我們可以看出就目前來說，CAM後置處理技術已經有原來的不成熟走向了相對成熟的地步。對於CAM後置處理技術的系統開發也進入了一個全新的形式。我國的科技開發人才也在CAM後置處理技術的研究中取得了一定的成績。不過，後置處理程序開發，技術難度大配置複雜，而且各系統CAM 模塊的刀位原文件不完全透明，後置處理程序價格昂貴，國內很多CAD/ CAM 系統的用戶對軟體的使用主要是其CAD 模塊，對CAM模塊的應用效率不高，其中一個關鍵的原因是沒有配備相應的專用後置處理器，或只配備了通用後置處理器而沒有根據數控機床特點進行必要的二次開發，由此生成的代碼還需要人工做大量的修改，嚴重影響了CAM 模塊的應用效果。所以說對於CAM後置處理技術的完全應用還有一定的道路要走。

三、CAM後置處理技術的發展趨勢

現代工業正在逐漸向多品種、小批量的方向發展，需要高效、快速、高度柔性的製造系統，CAD/CAM的廣泛應用為其提供了可能，並且促進了這種發展。後置處理器的定製是聯結CAD/CAM軟體與加工設備的關鍵技術，它直接影響到CAD/CAM的集成。CAM後置處理技術也在高新技術的發展同時得到一步步的完善。CAM後置處理技術也漸漸的向以下幾個發麵發展。

1、面向通用化 通用後置處理系統一般指後置處理程序功能的通用化，要求能針對不同類型的數控系統對刀位原文件進行後置處理，輸出數控程序。具有通用性。專用後置處理系統將機床特性直接編入後置處理程序中，只能適應於一種或一個系列機床，對於不同的數控裝置和數控機床必須有不同的專用後置處理程序。目前後置處理的方法主要有：一是數控軟體廠家提供一個通用後置處理程序，用戶通過人機對話的形式，回答提出的一些問題，用來確定一些具體的參數，形成具體數控機床的後置處理程序；二是提供後置處理程序編製工具包，按其語法規則，由用戶編製具體數控機床的專用後置處理程序。通用化的使用會使得在經濟全球化的今天，滿足製造業數控裝置的一體化。

2、面向高速加工 高速數控加工，是一種以高主軸轉速、快速進給、較小的切削深度和間距為加工特徵的高效率、高精度數控加工方式，它不僅對機床結構和數控系統提出了新的要求，對於加工工藝的規劃、工藝參數的設置和加工約束的設置也提出了新的要求。面對機床的高速轉速發展，CAM後置處理技術也要跟上時代的步伐，在高速加工中，加工時間更短而加工速度更快，加工精度更高，CAM 系統的後置處理技術就要實現加工中各種數據的轉變。將已產生的巨量微小直線經後置處理生成的NC 程序，通過轉換軟體，變換為NURBS 插補程序.。

3、校核與處理非線性運動誤差 在後置處理中應根據具體機床結構對非線性加工誤差進行校驗，若誤差超出允許範圍，需對相應的刀位點作修正處理. 但由於後置處理時刀位數據中不再包含刀具與零件型面的切觸信息，對該誤差只能是近似估計，目前在後置處理中尚未能進行處理。

4、STEP - NC 數據模型 CAM 系統中，信息的共享也只是單向的和單一的.1997 年歐共體提出了STEP - NC 概念，將產品數據轉換標STEP 擴展至CNC 領域，重新定義了CAD/ CAM 與CNC 之間的介面，它要求CNC 系統直接使用符合STEP 標準的CAD 三維產品數據模型（包括幾何數據、設計和製造特徵），加上工藝的信息和刀具信息，直接產生加工程序來控制機床.。

四、結束語

近年來，計算機技術飛躍發展，帶動了工業化發展進入了一個新的突飛猛進的地步。科技的創新、技術的發展、經濟的全球化，加上我國加入WTO並且開始了“十一五”的新的發展時期，CAM後置處理技術定能夠滿足現代工業向多品種、小批量的方向發展的需求。同樣也需要高效、快速、高度柔性的製造系統。而後置處理器的定製是聯結CAD/CAM軟體與加工設備的關鍵技術，它直接影響到CAD/CAM的集成。

對於使用多種CAD/CAM系統，配備多種機床各種類型數控系統的情況就更為複雜，這是因為後置處理面臨紛繁的情況。

要使所生成的數控程序不經手工修改，直接應用於數控機床加工，則必須針對每一台數控機床定製專用的後置處理器。這就要求開發人員熟悉所用的CAM系統及所生成的刀具路徑文件的格式、熟悉所用數控機床及其數控系統代碼功能及其表述格式，而這一工作是智力密集和勞動密集兼而有之的過程。當面臨的CAM系統眾多，機床及其數控系統眾多的情況下，從頭開發專用後置處理器的工作就顯得相當繁重。因此，近年來出現了以開發通用後置處理器為基礎，應用數控代碼導向等相關技術定製數控機床專用後置處理器的做法，用通用後置處理器解決共性問題，用定製後置處理器解決個性問題。實踐表明，這是一種有效的方法。