基于KND-10M数控系统MasterCAM90后置处理的.docx

基于KND-10M数控系统MasterCAM 9.0后置处理的研究
江苏省吴中职业教育中心校 陆春伟
摘要：Mastercam通过绘制二维、三维图形生产刀具路径数据文件，然后根据它本身拥有后置处理文件生产NC数控程序。不同的后置处理文件会生成不同格式的NC程序，然而Mstercam中没有对应KND系统的后置处理文件。所以，本文将探讨Mastercam后置文件的二次开发，使其自动生成的NC文件直接符合KND-10M数控系统编程格式。
关紧词：Mastercam、后置文件、KND
Mastercam软件是美国CNC Software公司所研制开发的CAD/CAM系统，是一套功能强大的CAD/CAM软件。它最大的特点就是把CAD造型与CAM加工刀具路径及近控代码程序的生成集成在一起，实现从零件外形状设计到刀具材料选择、刀具路径生成、加工模似、数控加工程序生成及输出，最后数控加工设备加工完成的一条龙服务。KND-10M数控系统是北京凯恩帝数控技术有限开发生产的经济型钻、铣、镗床用数控系统。随着我国现代机械加工业的不断发展，我国数控技术也得到了前所未有的发展。国产数控系统技术越来越完善和稳定，它在实际生产中的应用也越来越广泛。现在加工的零件程度越来越复杂，工艺过程愈繁琐，运用手动编程是很难完成。因此，采用CAD/CAM技术加工零件是必然的趋势。本文主要介绍通过修改Mastercam的后置处理文件后，从而得到直接符合KND-10M系统的NC程序格式并且这种格式可以通过RS232接口直接传送给数控机床控制器进行加工零件。
一、 Mastercam的工作流程
Mastercam对每个做产品设计与制造的人员来说是一个很理想的工具。那么,它的具体工作流程一般包括以下几个过程：
⑴ 零件几何造型设计阶段：此阶段可利用Mastercam自身的design、mill等模块来完成，也可通过软件提供的图形转换接口把AutoCAD、Pro/E、UG等其他CAD软件生成的图形转换成mastercam的图形文件来完成。
⑵ 加工阶段：根据所需加工产品的几何形状确定加工方式后，运用Mastercam系统提供的功能选择合适的刀具、材料和工艺参数等，然后产生刀具路径和进行加工模拟，以检测错误并进行修正。然后产生刀具路径和刀具的运轨迹数据。
⑶ 生成数控加工程序并输出阶段：这是一种后处理的过程。因为世界上有几百种型号的数控系统，如法兰克、西门子等，它们的指令格式不完全相同。因此Mastercam软件系统应针对某一特定的数控系统生成特定的数控加工程序，才完成数控加工，得到理想中的产品。

几何造型设计阶段
加工阶段
生成数控加工程序并输出阶段

图1 Mastercam一般的工作流程
二、 后置处理文件的问题
后置处理文件简称后处理文件，是一种高级程序语言，其扩展名.PST。后置处理文件作用是将Mastercam生成刀具位置和数据文件编译成用CNC控制器可以加工的NC程序文件。Mastercam后置处理文件是具有专一性的，为了适应不同的CNC控制器。因此、它本身已具有许多世界著名、优秀数控系统的后置处理文件。但是没有对应KND数控系统的后置处理文件。如果Mastercam用任何一种现在本身有的后置处理文件自动生产NC程序，它们都是无法直接让KND系统的CNC控制器识别的。如何使NC程序能够让KND系统的CNC控制器直接识别呢？通常有二种方法：①用任何一种后置处理文件生产NC程序、然后对NC程序进行手动修改成KND系统的NC程序；②修改其中一种后置处理文件使最后生产的NC程序能够让KND系统识别。如果用第一种方法，那么每一次零件生产NC程序可能都要进行大量的修改。工作量太大、容易出错。第二种方法只要修改一次后处理文件就无需再做任何的修改。
下文就针对 Mastercam缺省后置处理文件修改成KND-10M数控系统专用的后置处理文件。它缺省后置处理文件MPFAN.PST，对应的是FANUC系统的CNC控制器。那么省缺后置处理文件生成NC程序格式与KND程序格式差别在哪里？我们通过一个实例来看看它们格式之间的差异。例如图2，该零件通Mastercam绘制出二维图，选择合适的刀具、材料和工艺参数等，生产成刀具路径和产生刀具的运轨迹数据、然后通过缺省后置处理生产程序（如表1）。

图2

表1
MPFAN.PST对应ＮＣ程序
ＫＮＤ—１０M程序
%
O0002
(PROGRAM NAME - T)
(DATE=DD-MM-YY
26-04-07 TIME=HH:MM - 11:25)
N10G21
N20G0G17G40G49G80G90
( 12. FLAT ENDMILL TOOL - 1 DIA. OFF. - 1 LEN. - 1 DIA. - 12.)
N30T1M6
N40G0G90X-57.315Y11.393A0.S1500M3
N50G43H1Z50.
……………….
N100G1X-7.754Y30.08
N110G2X0.Y33.5R10.5
……………….
N440G1G40X-45.
N450G0Z50.
N460M5
N470G91G28Z0.
N480G28X0.Y0.A0.
N490M30
%
:%
:O0002
G00G90G54X-57.315Y11.393S1500M03
Z10.
G01Z-3.F300.
G41H1X-48.453Y3.302F150.
G03X-31.5Y4.072R12.
G01X-7.754Y30.08
G02X0.Y33.5R10.5
X33.5Y0.R33.5
X30.08Y-7.754R10.5
G01X4.072Y-31.5
X-15.
……………..
X-15.
G02X-26.5Y-15.R11.5
……
G03X-33.Y12.R12.
G01G40X-45.
G00Z50.
M05
M30
%
通过以上表1中两种程序格式的比较，看出以下几个问题：
⑴ 进行零件加工时，需要从G54～G59的工件坐标指令其中的一个来指定工件坐标，部分控制器(数控系统)用G92指令确定工件坐标系。KND—10M系统中，可以使用G54～G59或G92来设定工件坐标系。在实际生产中，通常使用G54～G59指令来设置坐标加工零件，因为这种指令加工时对刀更为简便。在G54～G59指令中最常用的是G54指令。但是采用系统缺省的后处理文件时是无法实现G54指令自动输出的。
⑵ MPFAN.PST后处理文件针对的是4轴加工中心，而目前使用KND—10M是3轴数控铣床系统，多出了第4轴数据“A0.”。
⑶ KND—10M是数控铣床系统，它不带刀具库，所以要去掉换刀指令M6、回参考点动作G28、刀具长度补偿指命G43、G44。同时在该系统中刀具半径补偿G41和G42指令补偿量的代号是H而不是D。
⑷ KND—10M系统本身程序存储空间比较小，为了减少程序存储空间只好将NC文件中的注释行、行号等删除。
三、后置处理文件的修改
如果要避免以上问题，可对NC文件进行大量重复修改，但易于出错，效率低下。为了提高效率，对PST（后置处理）文件进行修改更为合理。选择缺省的MPFAN.PST后处理文件编辑与修改有二种方式：①通过记事本打开MPFAN.PST进行编辑；②通过Mastercam软件自带的PFE32编辑器进行编辑。它的打开方式为：Mastercam中主菜文档（File）/编辑（Edit）/PST，系统弹出读文件窗口，选择Mpfan.PST文件打开。
1、文件头修改设置
为使Mastercam最后生成的NC程序文件能够通过笔记本电脑与数控机床RS232接口联接后直接将程序传送到机床上进行加工或进行DNC加工零件。KND-10M数控系统传送时能够直接识别的开头格式如下：
：%
：O0002
为了使得生产的NC程序能够直接满足KND-10M数控系统的要求，那么MPFAN.PST后处理文件中程序段修改如表2。
表2
修改前（MPFAN.PST）
修改后（KND.PST）
"%", e
*progno, e
":","%", e
":",*progno, e
“e”表示程序换行结束符
2、删除文件和刀具注释
省缺后置处理文生产NC程序中文件、刀具注释如下：
(PROGRAM NAME - T)
(DATE=DD-MM-YY - 26-04-07 TIME=HH:MM - 11:25)
( 12. FLAT ENDMILL TOOL - 1 DIA. OFF. - 1 LEN. - 1 DIA. - 12.)
KND数控系统不能识别文件、刀具注释，必须将它们删除。那么后处理文件改修如表3。
表3
修改前（MPFAN.PST）
修改后（KND.PST）
"(", pstrtool, *tnote, *toffnote, *tlngnote, *tldia, ")", e
"(PROGRAM NAME - ", sprogname, ")", e
"(DATE=DD-MM-YY - ", date, " TIME=HH:MM - ", time, ")", e
#"(", pstrtool, *tnote, *toffnote, *tlngnote, *tldia, ")", e
#"(PROGRAM NAME - ", sprogname, ")", e
#"(DATE=DD-MM-YY - ", date, " TIME=HH:MM - ", time, ")", e 或直接删除这三行程序
“#”表示注释，在它以后一行的程序或说明不影响整个后处置文件。
3、G代码和M辅功能修改
KND数控机床G代码与M辅功能与省缺后置处理文件生产G代码和M辅有所不同，同时、一些G代码系统本身可以省略的等等。解决上面问题具体后置处理文件修改如表4。
表4
修改前（MPFAN.PST）
修改后（KND.PST）
说明
force_wcs :no
force_wcs :yes
增加G54指令
pbld, n, *smetric, e
#pbld, n, *smetric, e或删除该行
删除G21指令
pbld, n, *sgcode, *sgplane, "G40", "G49", "G80", *sgabsinc, e
# pbld, n, *sgcode, *sgplane, "G40", "G49", "G80", *sgabsinc, e 或删除除该行
删除NC程序中
G0 G17 G40 G49
G80 G90指令
if stagetool >= zero, pbld, n, *t, "M6", e
if stagetool >= zero, # pbld, n, *t, "M6", e或删除该行
删除NC程序中
换刀指M6
pcan1, pbld, n, sgabsinc, sgcode, *sg28ref, "Z0.", scoolant, strcantext, e
pbld, n, *sg28ref, "X0.", "Y0.", protretinc, e
#pcan1,pbld,n,sgabsinc,sgcode,e
pbld,n,scoolant,strcantext,e
# pbld, n, *sg28ref, "X0.", "Y0.", protretinc, e或pbld,n,scoolant,
strcantext,e
删除NC程序中
自动回参考点G28
指令。
pbld, n, "G43", *tlngno, pfzout, scoolant, next_tool, e
#pbld, n, "G43", *tlngno, pfzout, scoolant, next_tool, e或删除该行
删除NC程序中刀具
长度补偿G43指令
fmt H 4 tloffno
fmt D 4 tloffno
刀具半径补偿指令的补偿量是代号H改为D
Enable Rotary Axis button? Y
Enable Rotary Axis button?N
删除第四轴数据“A0.”
4、程序其他改修
KND-10M系统的数控程序储存空间较少，为了减少程序的存储。可以将程序的程段号删除来减少程序储存空间。Mastercam生成的程序中缺省一些G功能和M功能代码用的是Ｇ或Ｍ加一位数字表示，例如直线插补用Ｇ１表示。但是我们手动编程的习惯Ｇ功能和Ｍ功能代号用Ｇ或Ｍ加二位数字表示。例如直线插补用Ｇ01表示,但是两种格式在数控系统中都是可以使用的。为了便于编程人员检查程序是否有错，尽量将程序改为编程人编程习惯。具体改修如表５
表5
修改前（MPFAN.PST）
修改后（KND.PST）
说明
omitseq : no #Omit sequence no.
omitseq : yes #Omit sequence no.
删除ＮＣ程序的程序段
sg00 G0
sg01 G1
sg02 G2
sg04 G4
sg00 G00
sg01 G01
sg02 G02
sg04 G04
将Ｇ代号加一位数改为
Ｇ代号加二位数。
sm04 M4
sm05 M5
sm09 M9
sm08 M8
sm04 M04
sm05 M05
sm09 M09
sm08 M08
将Ｍ代号加一位数改为
M代号加二位数。

经过上面这几个步骤的修改之后，将经过修改的后置处理程序另存为一个新的文件KND.PST，即可被MasterCAM9.0调用。对图2中所示零件，采用此后置处理程序得到以下NC程序文件如表1。
四、结束
后置处理文件的编辑和设定，对ＣＡＤ／ＣＡＭ软件来说都是需要的。针对我校使用的数控系统KND-10M来说，在每次生成ＮＣ程序后都去对程序进行修改。不仅浪费时间，而且容易出错导致事故。所以，制定一个专用的后置处理文件。本文也就提供了具体后置处理程修改方法，已进过实践证明是可行的。

参考文献：
1 肖高棉,黄亮等. Mastercam 9.x. 北京:清华大学出版社[M],2004
2 KND-10M铣、钻、镗床用数控系统用户手册. 北京凯恩帝数控技术公司,2004.8