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簡易數控（kòng）磨床編程及 CAM 後處理（lǐ）定製（zhì）研究（jiū）

2021-6-11 來源：煙台工程職業技術學院作（zuò）者：蘇丹（dān）婭

摘要：針（zhēn）對製造（zào）業中微小軸類零件（jiàn）需要外圓磨床加工而開發的簡易型（xíng）數控磨床，由於沒（méi）有（yǒu）現成的 CAM 後處理程序與之相（xiàng）適應，所以應（yīng）用並不廣泛，本文通過對該機床的磨削程序研究出發，在（zài） Siemens NX10 軟（ruǎn）件（jiàn）的後處理（Postbuild）中構（gòu）建可以直接應用在該類機床上的後處理器，輸出的（de）程序可以直接使用在該機床的加（jiā）工中。

關鍵詞：簡易型數控磨床；後處理定製（zhì）；磨削加工

1 、概論

隨著製造業技術的不斷提高，零件的加工精度要（yào）求也（yě）不斷提高，傳統依靠工人技術水平來保證零件精度的方式（shì），也逐步轉變成依靠（kào）機（jī）床（chuáng）自動化（huà）、智能化來（lái）保證加工精度的方（fāng）式。在小、微零件製造中，零（líng）件（jiàn）加工的精度（dù）要（yào）求更高；特別（bié）是隨著我國社會中工業設備設備升級改造，設備維修、升級更需要將原有設備中的微小零件進（jìn）行替換，高精度的微小軸類零件所占比重較大，它們結構緊湊，工作部分與軸體由同一毛坯加工出來，它們在傳統加（jiā）工方式中由儀表車、仿形車、小型車床等設備加工而成，但它們的尺寸精度一般 IT7~IT8，表麵粗糙度值（zhí）為 Ra0.8，車削加工不能保證其精（jīng）度，而外圓磨削（xuē）床加工由於零件結構限（xiàn）製往往不（bú）能順利加工。

隨著數控技術的發展，高（gāo）精度的數控磨床（chuáng）使得此類零件的加工成為可能。但在目前的機床市場中，高檔的小型數控磨床功能強（qiáng）大，主要針對生產規格較大、價格（gé）較高的零件加（jiā）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，並在磨床上（shàng）增加自動裝夾和修補砂輪機構，具有很（hěn）高的（de）精度。

本文研究的是自製的簡易型（xíng）數控磨床，針對加工的工（gōng）件的材料為 20Cr，熱處理後硬度打到 62HRC，該零件為某精密機械的（de）傳動零（líng）件，如（rú）圖 1 所（suǒ）示。

零（líng）件整（zhěng）體（tǐ）為階梯軸結構，不同（tóng）軸徑之間設計有越（yuè）程槽，其（qí）上齒輪與階梯軸為一（yī）題結構。各（gè）軸頸的外圓（yuán）尺寸精度 IT5，表麵粗糙度為 Ra0.4，需要選（xuǎn）擇（zé）磨削作為精加工，零件同軸度（dù）要求（qiú）高，需要在兩端加工中心孔（kǒng）並采用兩頂尖裝夾（jiá）方式加工。手（shǒu）動編寫的磨削程序如下：

手工編寫的程序效率低且容易出錯，不適（shì）合大量零件的編程加工，需要在 CAM 軟件上完（wán）成。CAM 軟（ruǎn）件編寫磨床程序有利於對零件進行避（bì）讓，減少砂輪與工件（jiàn）的幹涉和（hé）碰撞。本文采用（yòng） Siemens NX10 做為（wéi）零件的編程（chéng）軟件（jiàn）。

但由於 Siemens NX10 軟件中沒（méi）有可以直接用（yòng）來後處（chù）理的程序，需要自（zì）己開發後處理程序。Siemens NX10 數控編程的後置器由.def、.pui、.tcl 三個文件組成。pui 文件將刀路編譯為機床可以識別的 NC 代碼，程序（xù）中包含機床信息、刀具運動的加（jiā）工坐標、準備指令（G 代碼）以及其他輔助指令。

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

圖 2Siemens NX10 後（hòu）處理器

采用在數控車（chē）後（hòu）處理器的基礎上進行簡易型數（shù）控磨床後處理器的構建，能夠快速構建（jiàn）起數（shù）控磨床的數控磨床後處理器，數控車床與數控磨床同屬 2D 加工，在程序上具有很大（dà）程度（dù）上的相似（sì）性，其 CAM 刀具路徑也非常相似。CAM 編程（chéng）形成的刀具（jù）路徑又（yòu）稱為刀位文件（CLSF），CLSF 文（wén）件記錄刀（dāo）具加工過程中的運動軌跡（jì）、刀具的轉速、進給量等（děng）信息，數控外圓磨床加工時的主軸（zhóu）與工（gōng）件均旋轉，而原始（shǐ）的後處理中並不（bú）能輸出砂輪（lún）的轉速，需要在Siemens NX10 的（de）後（hòu）處理中添加砂輪主軸並設置其輸出旋（xuán）轉運（yùn）動，如圖 3 所示。

這些設計好的模塊（kuài）會與數控機床的NC 程序指令對應輸出，當 CLSF 文件中有觸發（fā）模塊的事件存在，就會讀取模塊內設置的指令集輸出合適的 NC程序。

圖 3 增加砂輪主軸旋轉輸出

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，本文簡易數控磨床的控製係統為 mach3軟件，其控製程序與 fanuc 係統兼容，後處理修改時將磨床的（de）砂輪旋轉（zhuǎn）指（zhǐ）令編寫成 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（mó）床的主軸功能。

在簡易型數控磨床後處理器中的定製中，需要對該磨床的常用參數設（shè）置（zhì）正確，防止 NC 程（chéng）序（xù）中存在的刀具路徑超出機床運行範圍，數控磨床需要設置 2 個方向的極限行程以及砂輪主軸的極限轉速,在 postbuild 中定義的（de）選項為Linear Motion Resolution 參數，用以（yǐ）確定磨床最小（xiǎo）移（yí）動距離（lí）的大小為 0.001mm，機床實際能夠達到的（de）運動精度為0.01mm。此外還（hái）需（xū）要修改輸（shū）出的 NC 程序的（de）格式，在 Program& Tool Path 選項（xiàng）中修改（gǎi）後處（chù）理出的 NC 程序的指令格式，使其默認輸出的（de）程序格式為 TXT 文本格式，便於控製係統識別。

作為藍本（běn）的數控車後處理中會有本機床無法識別或使用的指（zhǐ）令，可以通過篩選屏蔽掉不（bú）需要的指（zhǐ）令，修改位置在 N/C Data Definitions 選單中，如圖 4 所示（shì）。

圖 4 刪除無用指令

在構建簡易型數控（kòng）磨床後處（chù）理的過程（chéng）中，需要反複對零件的（de） CLSF 編（biān）程刀路輸出 nc 程序（xù），並進行模擬加工，檢查程序的正確性，直到最終滿足機床需要。本文修改的（de）符合要求後處理（lǐ）處（chù）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（chuáng）後處理，可以在編（biān）製 CAM 程序後（hòu）正確輸出符合 Mach3 係統的數控程序，達（dá）到高效使用該磨床進行微小零件編程（chéng）加工的目的。

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