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MasterCAM数控自动编程软件的


武汉职业技术学院

毕业设计论文
课题名称: 课题名称: 《MasterCAM 数控自动编程软件的 后置处理文件技术分析与探索 —后置处理文件的改编》

专 班

业: 级:

设 计 者: 合 作 者: 设计时间: 设计时间: 指导教师: 指导教师: 詹 华 西 朱 晓 玲

r />年









1|.毕业设计任务书毕 业 设 计 任 务 书 .................................. 3 2.数控自动编程原理 ....................................................................... 4 3.MasterCAM 软件及其后置处理技术 ......................................... 6
3.1 MasterCAM 软件的数据处理流程 ........................................ 6 3.2 MasterCAM 软件针对数控系统的后置处理技术 ................ 6

4.后置处理文件参数项对 NC 程序输出的影响简述 ................ 7 5.后置处理文件的改编 .............................................................. 10 5.1 南通 XH713A—FANUC-0i 系统的后置处理 .............. 10 5.2 丽伟 V40—FANUC-0M 系统的后置处理 ................... 15 6.毕业设计小结 ............................................................................. 17

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1|.毕业设计任务书 毕业设计任务书 毕 业 设 计 任 务 书
专业: 班级: 学号: 姓名: .

《MasterCAM 数控自动编程软件的后置处理技术分析与探索》 一、设计题目: 设计题目:

二、主要内容: 主要内容:
1、MasterCAM 数控自动编程软件后置处理的原理分析及其对 NC 程序的影响。 (1) 默认后置处理情形下,各工艺参数的设定对生成 NC 程序的影响因素分析。 (2) 后置处理(*.PST)文件的意义及文件结构剖析。 (3) 探索改变后置处理(*.PST)文件的参数项设置对生成 NC 程序的影响。 2、针对现有的数控机床系统(HNC、FANUC、MITSUBISHI、MAZAKA 等) ,完 成其相适应的后置处理文件的修改。 (1) 了解现代制造中心现有数控机床系统的程序编写特点, 分析改进后置处理文 件的可行性,构思改进方案。 (2) 进一步了解 MasterCAM 后置处理时自动生成程序时的流向控制关系。 (3) 针对系统,编写相适应的后置处理文件。 (4) 调试验证改进的后置处理程序。 (5) 撰写毕业设计论文。

三、考核及评分标准: 考核及评分标准:
1、MasterCAM 后置处理原理分析占 10% 2、后置处理参数项的探索占 30% 3、改写后置处理文件占 20% 4、毕业设计论文占 20% 5、毕业答辩占 15% 6、 其他占 5%

四、设计时间和学分: 设计时间和学分:
6 周、6 学分。 指导教师: 教研室主任: . 年 月 日

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2.数控自动编程原理 数控自动编程原理
我们在进行数控手工编程时,先是求出组成零件几何图形的基本线圆图 素的节点(交点)坐标值,然后按数控程序的格式要求固定地排列起来, 再少量地在某些部位嵌入一些加工工艺指令而已。也就是说只要求出各交 点坐标,则转化成数控程序是就相当于填表一样有规则。 自动编程就是利用计算机来计算这些交点,再按规律自动组成数控程 序。对于简单零件图形,由于各交点坐标很容易求出,通常都只需要采用 手工编程即可,若用自动编程则感觉不出其优势,但对于复杂零件图形, 由于交点坐标手工很难计算,所以往往需要借助于自动编程。当然,对于 简单图形,若需要经常性地进行数学变换,同样需要使用自动编程系统。 数控自动编程从发展的历史来分,可有: 1) .数控语言型批处理式自动编程 早期的自动编程都是编程人员根据零件图形及加工工艺要求,采用数控 语言,先编写成源程序单,再输入计算机,由专门的编译程序,进行译码、 计算和后置处理后,自动生成数控机床所需的加工程序清单,然后通过制 成纸带或直接用通讯接口,将加工程序送入到机床 CNC 装置中。这其中的 数控语言是一套规定好的基本符号和由基本符号描述零件加工程序的规 则,它比较接近工厂车间里使用的工艺用语和工艺规程,主要由几何图形 定义语句、刀具运动语句和控制语句三种语句组成。编译程序是根据数控 语言的要求,结合生产对象和具体的计算机,由专家应用汇编语言或其它 高级语言编好的一套庞大的程序系统。这种自动编程系统的典型就是 APT 语言。APT 语言最早于 1955 年由美国研制成功,经多次修改完善,于 70
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年代发展成 APT-Ⅳ, 一直沿用至今。 其它如法国的 IFAPT、 德国的 EXAPT、 日本的 FAPT、HAPT 以及我国的 ZCK、SKC 等都是 APT 的变形。这些数 控语言有的能处理 3~5 坐标,有的只能处理 2 坐标,有车削用的、铣削及 点位加工用的等。这种方式的自动编程系统,由于当时计算机的图形处理 能力较差,所以一般都无图形显示,不直观,易出错。虽然后来增加了一 些图形校验功能,但还是要反复地在源程序方式和图形校验方式之间来回 切换,并且还需要掌握数控语言,初学者用起来总觉不太方便。 2) .人机对话型图形化自动编程 在人机对话式的条件下,编程员按菜单提示的内容反复与计算机对话, 陆续回答计算机的提问。从一开始,对话方式就紧密与图形显示相联,从 工件的图形定义,刀具的选择,起刀点的确定,走刀路线的安排直到各种 工艺指令的及时插入,全在对话过程中提交给了计算机,最后得到的是所 需的机床数控程序单。这种自动编程具有图形显示的直观性和及时性,能 较方便地进行对话修改,易学且不易出错。图形化自动编程系统有 EZ-CAM、Master CAM、UGII、PRO/E、CAXA 制造工程师等。 由于图形显示的直观性和及时性,图形化自动编程现在已经是数控

加工领域应用最广的自动编程方式。这类软件一般包括几何绘图的 CAD 部分和加工刀路定义的 CAM 部分。然而,就 CAM 部分来说, 刀路定义完成后,怎样针对不同的数控系统来生成相对应的 NC 程序 呢?那就涉及到后置处理技术。

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3.MasterCAM 软件及其后置处理技术 3.1 MasterCAM 软件的数据处理流程 .
MasterCAM 软件由 CAD 模块绘制图形,存盘后保存为*.MCx(x 为版本 号,如 MC7、MC8、MC9 等);进行加工刀路定义后,即可生成相对独立 的*.NCI 刀路数据文件,该文件存放了关于刀具、工艺参数、加工节点坐标 等按照刀路定义顺序产生的一些格式固定的数据;最后需要生成 NC 程序 时,由后置处理模块读取 NCI 文件中的数据,根据选用的机床数控系统后 置处理文件(MP*.PST)的要求,编译组合成适于数控加工机床用的 NC 程 序清单文件*.NC。当然,MasterCAM 中还有存放刀具参数、毛坯及刀具材 质、配置系统状态、加工工艺表单等的一些数据格式文件。
刀具参数文件 *PRM 后置处理文件 *. PST

几何图形数据 *.MCx

刀路数据文件 *.NCI

NC 程序文件 *.NC

材质文件

工艺表单文件 *.SET

3.2 MasterCAM 软件针对数控系统的后置处理技术 . 从以上 MasterCAM 软件的数据处理流程可知,MasterCAM 经刀 路定义后生成的刀路数据文件 NCI 是不变的,最后生成 NC 程序时需 要用到不同的后置处理格式文件*.PST,从而生成不同的 NC 格式程序 代码。系统提供适于各种不同数控系统的后置处理文件,如适于日本 FANUC 系 统 的 MPFAN.PST , 适 于 美 国 Dynapth 数 控 系 统 的
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Mpdypth.pst, 适于德国马豪数控系统的 Mpmahoxy.pst、 Mpmahoxz.pst, 适于 mazakm 数控系统的 Mpmazakm.pst 等等。尽管如此,由于我们所 使用到的机床很多功能处理上经机床生产厂家做过各式各样的改变, 可能无法直接使用由默认后置处理各式生成的 NC 程序,因此,研究 探索后置处理文件就很有必要。 MasterCAM 软件最后 NC 程序的生成取决于不同的后置处理文件 PST ,通过探索修改 PST 文件即可获得我们所需要的适应不同数控系 统的 NC 程序格式。 4.后置处理文件参数项对 NC 程序输出的影响简述 . 通过修改后置处理(*PST)文件参数的变量赋值,可控制 NC 程 序输出,以下是控制程序输出单节的内容,我们由此来简单的看一看 修改各参数项的影响。
# General Output Settings 基本输出选项设置 # -------------------------------------------------------------------------sub_level : 1 #Enable automatic subprogram support breakarcs : 2 #Break arcs, 0 = no, 1 = quadrants, 2 = 180deg. max arcs arcoutput : 1 #0 = IJK, 1 = R no sign, 2 = R signed neg. over 180 arctype : 2 #Arc center 1=abs, 2=St-Ctr, 3=Ctr-St, 4=unsigned inc. do_full_arc : 0 #Allow full circle output? 0=no, 1=yes helix_arc : 2 #Support helix arc output, 0=no, 1=all planes, 2=XY plane only arccheck : 3 #Check for small arcs, convert to linear atol : .01 #Angularity tolerance for arccheck = 2 ltol : .002 #Length tolerance for arccheck = 1 vtol : .0001 #System tolerance maxfeedpm : 500 #Limit for feed in inch/min ltol_m : .05 #Length tolerance for arccheck = 1, metric vtol_m : .0025 #System tolerance, metric maxfeedpm_m : 10000 #Limit for feed in mm/min force_wcs : yes #Force WCS output at every toolchange? spaces : 0 #Number of spaces to add between fields omitseq : no #Omit sequence numbers?
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seqmax stagetool use_gear max_speed min_speed nobrk progname xflip yflip zflip

: : : : : : : : : :

9999 0 0 10000 50 no 1 no no no

#Max. sequence number #0 = Do not pre-stage tools, 1 = Stage tools #Output gear selection code, 0=no, 1=no #Maximum spindle speed #Minimum spindle speed #Omit breakup of x, y & z rapid moves #Use uppercase for program name (sprogname) #Reverse X axis orientation - eap 1/17/03 #Reverse Y axis orientation - eap 1/17/03 #Reverse Z axis orientation - eap 1/17/03

# ---------------------------------------------------------------------

以 breakarcs 为例:当 breakarcs=0 时,不打断圆弧,以整圆形式输 出;当 baeakarcs=1 时,将圆弧划为 4 等分,分 4 象限的形式输出:当 breakarcs=2 时,按 180 度打断圆弧,分 2 部分输出。
R2 0 圆弧1 R25 R1 0
80

100
图5

如图 5 所示外形铣削,当 baeakarcs=1 时,其程序输出为:
% O1234 N100G21 N102G0G17G40G49G80G90 ( 10. FLAT ENDMILL TOOL - 1 DIA. OFF. - 1 LEN. - 1 DIA. - 10.) N104T1M6 N106G0G90G54X-65.Y-45.A0.S2000M3 N108G43H1Z10.M8
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N110Z5. N112G1Z-2.F200. N114X-55.F500. N116X40. N118G3X55.Y-30.R15. N120G1Y15.505 N122G3X75.Y40.R25. N124X50.Y65.R25. N126X25.505Y45.R25. N128G1X-30. N130Y40. N132G2X-50.Y20.R20. N134G1X-55. N136Y-45. N138Y-55. N140Z3.F10000. N142G0Z10. N144M5 N146G91G28Z0.M9 N148G28X0.Y0.A0. N150M30 %

圆弧 1 分三段输出

当 breakarcs=2 时,程序输出如下:
% O1234 N100G21 N102G0G17G40G49G80G90 ( 10. FLAT ENDMILL TOOL - 1 DIA. OFF. - 1 LEN. - 1 DIA. - 10.) N104T1M6 N106G0G90G54X-65.Y-45.A0.S2000M3 N108G43H1Z10.M8 N110Z5. N112G1Z-2.F200. N114X-55.F500. N116X40. N118G3X55.Y-30.R15. N120G1Y15.505 N122G3X45.Y64.495R25. 圆弧 1 分两段输出 N124X25.505Y45.R25. N126G1X-30. N128Y40.
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N130G2X-50.Y20.R20. N132G1X-55. N134Y-45. N136Y-55. N138Z3.F10000. N140G0Z10. N142M5 N144G91G28Z0.M9 N146G28X0.Y0.A0. N148M30 %

5.后置处理文件的改编 . 5.1 南通 XH713A—FANUC-0i 系统的后置处理 . 南通 XH713A 立式加工中心采用斗笠式刀库, 和机械手换刀不同, 它无法预先进行选刀操作,其选刀和自动换刀过程密不可分,必须先 将主轴上的刀具装回到原刀袋中,才可以往下进行选刀。换刀时主轴 应移动到第二 Z 参考点的位置,卸刀时主轴则提升到第一 Z 参考点的 高度。换刀过程中还需要控制刀库座盘的整体移动,动作相当复杂, 因此机床厂家对其所用的 FANUC-0i 系统进行了适当的改造,根据换 刀动作的要求,编写了一个 O9000 的子程序,要求用户在编写自动换 刀的程序时,采用 M98P9000 的程序格式,且换刀前应让机床 Z 轴处 于第二参考点的位置上。 另外,机床开启冷却液是使用的 M7 指令,而非 M8 指令。 其他方面基本采用 FANUC 的标准程序形式。 针对该机床的特点,我们在改写 MPFAN.PST 文件时就需要将所 有可能生成“TxxM6”的指令改为生成“TxxM98P9000”的指令,将 生成“M8”的指令改为生成“M7”的指令输出,将换刀前自动回第
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一参考点的“G28”的指令改为生成回第二参考点“G30”的指令输出。 针对 M8 改 M7, 可改动字符串定义单节的定义, sm08、 将 sm08_1、
sm08_2 变量都用“M7”这一字符串进行赋值定义,即将如下定义段
fstrsel sm04 spdir2 spindle # -------------------------------------------------------------------------# Coolant M code selection sm09 M9 #Coolant Off sm08 M8 #Coolant Flood 若要兼顾 M8,只将 sm08 1 , sm08_1 M8 #Coolant Mist sm08_2 M8 #Coolant Tool M8 改为 sm08 1 M7 即可。 即可。 #Target scoolant #Target for string fstrsel sm09 coolant scoolant #--------------------------------------------------------------------------

改为:
fstrsel sm04 spdir2 spindle # ------------------------------------------# Coolant M code selection sm09 M9 #Coolant Off sm08 M7 #Coolant Flood sm08_1 M7 #Coolant Mist sm08_2 M7 #Coolant Tool scoolant #Target for string fstrsel sm09 coolant scoolant #------------------------------------------图

如果要兼顾到可能会用到 M8 的情形,可改动其中一个如 sm08_1
为 M7,这样在刀路定义时选择开启冷却液的第三项“喷雾”,即可。

针对换刀程序格式输出,可直接将程序格式预定义单节中所有 “M6”改为“M98P9000” ,将所有“G28”改为“G30”即可。
#-----------------------------------------------------------# Start of File and Toolchange Setup #--------------------------------------------------------psof0 #Start of file for tool zero psof psof #Start of file for non-zero tool number
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pcuttype toolchng = one if ntools = one, [ #skip single tool outputs, stagetool must be on stagetool = m_one !next_tool ] "%", e *progno, e "(PROGRAM NAME - ", sprogname, ")", e "(DATE=DD-MM-YY - ", date, " TIME=HH:MM - ", time, ")", e pbld, n, *smetric, e pbld, n, *sgcode, *sgplane, "G40", "G49", "G80", *sgabsinc, e sav_absinc = absinc if mi1 <= one, #Work coordinate system [ 改为“ 将*sg28ref 改为“G30” ” absinc = one pfbld, n, sgabsinc, *sg28ref, "Z0.", e pfbld, n, *sg28ref, "X0.", "Y0.", e pfbld, n, "G92", *xh, *yh, *zh, e absinc = sav_absinc ] pcom_moveb c_mmlt #Multiple tool subprogram call 改为 M98P9000 ptoolcomment comment pcan if stagetool >= zero, pbld, n, *t, "M6", e pindex if mi1 > one, absinc = zero pcan1, pbld, n, *sgcode, *sgabsinc, pwcs, pfxout, pfyout, pfcout, *speed, *spindle, pgear, strcantext, e pbld, n, "G43", *tlngno, pfzout, scoolant, next_tool, e absinc = sav_absinc pcom_movea toolchng = zero c_msng #Single tool subprogram call ptlchg0 #Call from NCI null tool change (tool number repeats) pcuttype pcom_moveb c_mmlt #Multiple tool subprogram call comment pcan
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result = newfs(15, feed) #Reset the output format for 'feed' pbld, n, sgplane, e pspindchng pbld, n, scoolant, e if mi1 > one & workofs <> prv_workofs, [ sav_absinc = absinc absinc = zero pbld, n, sgabsinc, pwcs, pfxout, pfyout, pfzout, pfcout, e pe_inc_calc ps_inc_calc absinc = sav_absinc ] if cuttype = zero, ppos_cax_lin if gcode = one, plinout else, prapidout pcom_movea c_msng #Single tool subprogram call ptlchg #Tool change pcuttype toolchng = one if mi1 = one, #Work coordinate system 改为“ 将*sg28ref 改为“G30” ” [ pfbld, n, *sg28ref "X0.", "Y0.", e *sg28ref, pfbld, n, "G92", *xh, *yh, *zh, e ] pbld, n, "M01", e pcom_moveb c_mmlt #Multiple tool subprogram call ptoolcomment comment pcan result = newfs(15, feed) #Reset the output format for 'feed' pbld, n, *t, "M6", e pindex 改为 M98P9000 sav_absinc = absinc if mi1 > one, absinc = zero pcan1, pbld, n, *sgcode, *sgabsinc, pwcs, pfxout, pfyout, pfcout, *speed, *spindle, pgear, strcantext, e pbld, n, "G43", *tlngno, pfzout, scoolant, next_tool, e absinc = sav_absinc pcom_movea toolchng = zero c_msng #Single tool subprogram call
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pretract #End of tool path, toolchange sav_absinc = absinc absinc = one sav_coolant = coolant coolant = zero #cc_pos is reset in the toolchange here cc_pos = zero gcode = zero pcan pbld, n, sccomp, *sm05, psub_end_mny, e pcan1, pbld, n, sgabsinc, sgcode, *sg28ref, "Z0.", scoolant, strcantext, e pbld, n, *sg28ref, "X0.", "Y0.", protretinc, e 改为“ 将*sg28ref 改为“G30” ” pcan2 absinc = sav_absinc coolant = sav_coolant protretinc #Reset the C axis revolution counter if frc_cinit & rot_on_x, [ rev = zero sav_rev = zero cabs = zero csav = zero indx_out = zero if index, e, pindxcalc, pindex else, *cabs prvcabs = zero !csav, !cabs ] peof0 peof peof #End of file for non-zero tool pretract comment #Remove pound character to output first tool with staged tools #if stagetool = one, pbld, n, *first_tool, e n, "M30", e mergesub clearsub mergeaux
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#End of file for tool zero

clearaux "%", e

5.2 丽伟 V40—FANUC-0M 系统的后置处理 . 针对丽伟 V40—FANUC-0M 系统,其换刀指令格式为 Txx M6 应 该分两行输出,即输出成 Txx ;M6;为此,只需要将 MPFAN.PST 文 件中输出“M6”的地方,增加一个换行的输出“e” 。另外,程序头部 首次调用换刀时,最好预先加上一个自动返回参考点的程序指令。
# -------------------------------------------------------------------------# Start of File and Toolchange Setup 程序格式输出单节 # -------------------------------------------------------------------------psof0 psof psof #Start of file for non-zero tool number pcuttype toolchng = one if ntools = one, [ #skip single tool outputs, stagetool must be on stagetool = m_one !next_tool ] "%", e *progno, e "(PROGRAM NAME - ", sprogname, ")", e "(DATE=DD-MM-YY - ", date, " TIME=HH:MM - ", time, ")", e pbld, n, *smetric, e pbld, n, *sgcode, *sgplane, "G40", "G49", "G80", *sgabsinc, e sav_absinc = absinc if mi1 <= one, #Work coordinate system [ absinc = one pfbld, n, sgabsinc, *sg28ref, "Z0.", e pfbld, n, *sg28ref, "X0.", "Y0.", e pfbld, n, "G92", *xh, *yh, *zh, e
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#Start of file for tool zero

absinc = sav_absinc ] pcom_moveb c_mmlt #Multiple tool subprogram call ptoolcomment comment pcan if stagetool >= zero, pbld, n, *t, "m6",e

将 if stagetool >= zero, pbld, n, *t, e pbld,n,"m6",e 改为:if stagetool >= zero, pfbld, n, sgabsinc, *sg28ref, "Z0.", e pbld, n, *t, e pbld,n,"m6",e

pindex if mi1 > one, absinc = zero pcan1, pbld, n, *sgcode, *sgabsinc, pwcs, pfxout, pfyout, pfcout, *speed, *spindle, pgear, strcantext, e pbld, n, "G43", *tlngno, pfzout, scoolant, next_tool, e absinc = sav_absinc pcom_movea toolchng = zero c_msng #Single tool subprogram call ……. …… ptlchg #Tool change pcuttype toolchng = one if mi1 = one, #Work coordinate system [ pfbld, n, *sg28ref, "X0.", "Y0.", e pfbld, n, "G92", *xh, *yh, *zh, e ] pbld, n, "M01", e pcom_moveb c_mmlt #Multiple tool subprogram call ptoolcomment comment pcan result = newfs(15, feed) #Reset the output format for 'feed' pbld, n, *t, "M6", e pindex 改为: pbld, n, *t, e ……. pbld,n,"m6",e …….

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6.毕业设计小结 毕业设计小结 综上所述,我们从数控自动编程的原理、MasterCAM 软件的数据 处理流程、MasterCAM 软件针对数控系统的后置处理技术、后置处理 文件参数项对 NC 程序输出的影响、后置处理文件的改编等方面对 Mastercam 数控自动编程的后置处理技术进行了初步的探索和分析。 其 中,我们应该注意:MasterCAM 软件最后 NC 程序的生成取决于不同 的后置处理文件 PST ,我们通过修改(*PST)参数赋值,来控制 NC 程序的输出。另外,由于各个数控厂家所选用的机床和数控系统各异, 可能会在加工过程中出现少许不便,所以需要对其数控系统进行适当 的改造,可在系统相应的(*PST)文件中做适当调整。 MasterCAM 的后置处理文件的编辑和设定, 对所有的 CAD/CAM 软件来说都是需要的。但是一般的使用者经常忽略这一点,而是在每 次生成 NC 程序后去对程序进行修改,不仅浪费时间,而且容易出错 导致事故。本文对 Mastercam 软件的后处理文件进行了分析和讨论, 就后处理文件的编辑和设定的方法做了一定的探讨。

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