PS-4SVH CNC数控铣床后处理文件的开发教程

　PS-4SVH CNC数控铣床后处理文件的开发

【摘 要】 我校PS-4SVH CNC数控立式升降台铣床SINUMERIK802S数控系统，在MasterCAM内部找不到相应的后置处理程序，必须根据数控机床的结构、控制系统的编程原理和通信接口的要求，对MasterCAM默认的后置处理程序MPFAN进行必要的修改和重新设置。开发SINUMERIK802S数控系统专用的802S.PST后处理程序，满足了我校数控自动编程教学、数控加工的需要。

　　【关键词】 MasterCAM后置处理程序 修改和设置 802S.PST后处理文件

　　一、前言

　　MasterCAM 是一套应用广泛的CAD/CAM/CAE软件包，它采用图形交互式自动编程方法实现NC程序的编制。NC程序的自动产生是受软件的后置处理功能控制的，不同的加工模块（如车削、铣削、线切割等）和不同的数控系统对应于不同的后处理文件。软件当前使用哪一个后处理文件，是在软件安装时设定的，而在具体应用软件进行编程之前，一般还需要对当前的后处理文件进行必要的修改和设定，以使其符合系统要求和使用者的编程习惯。有些用户在使用软件时由于不了解情况，没有对后处理文件进行修改，导致生成的NC程序中某些固定的地方经常出现一些多余的内容，或者总是漏掉某些词句，这样，在将程序传入数控机床之前，就必须对程序进行手工修改，如果没有全部更正，则可能造成事故。本文以开发我校PS-4SVH CNC数控立式升降台铣床(广东惠州博赛数控机床厂生产)SINUMERIK802S数控系统的后处理文件为例，介绍了MasterCAM后处理文件的内容以及修改和设置的方法。

　　二、Ｍastercam软件的后置处理文件

　　后置处理文件简称后处理文件，是一种可以由编程人员以回答问题的形式自行修改的文件，其扩展名为．ＰＳＴ，它定义了切削加工参数、NC程序格式、辅助工艺指令，设置了接口功能参数等，。在应用MasterCAM软件的自动编程功能之前，必须先对这个文件进行编辑，才能在执行后处理程序时产生符合某种控制器需要和使用者习惯的ＮＣ程序，也就是说后处理程序可以将一种控制器的ＮＣ程序定义成该控制器所使用的格式。 MasterCAM的后置处理程序内定成适应日本FANUC控制器的通用格式。国产的数控系统和SINUMERIK数控系统一般在MasterCAM中没有对应的.PST后处理文件。在具体应用软件进行编程之前，一定要对当前的后处理程序进行修改和设定。不同系列的后处理文件在内容上略有不同，但其格式及主体部分是相似的，一般都包括以下几个部分。

　　(一)、注解

　　程序每一列前有"#"符号表示该列为不影响程序执行的文字注解。如：

　　# mi2-Absolute, or Incremental positioning

　　0=absolute

　　1=incremental

　　表示mi2定义编程时数值给定方式，若mi=0为绝对值编程，mi=1为增量值编程。

　　在这一部分里，定义了数控系统编程的所有准备功能G代码格式和辅助功能M代码格式。

　　（二）、程序纠错

　　程序中可以插入文字提示来帮助纠错，并显示在屏幕上。如：

　　# Error messages （错误信息）

　　psuberror # Arc output not allowed

　　"ERROR-WRONG AXIS USED IN AXIS SUBSTITUTION", e

　　如果展开图形卷成旋转轴时，轴替换出错，则在程序中会出现上面引号中的错误提示。

　　（三）、定义变量的数据类型、使用格式和常量赋值

　　如规定G代码和M代码是不带小数点的两位整数，多轴加工中心的旋转轴的地址代码是A、B和C，圆弧长度允许误差为0.002，系统允许误差为0.00005，进给速度最大值为10m/min等。

　　（四）、定义问题

　　可以根据机床加工需要，插入一个问题给后置处理程序执行。

　　（五）、字符串列表

　　字符串起始字母为s，可以依照数值选取字符串，字符串可以由两个或更多的字符来组成。

　　字符串sg17，表示指定XY加工平面，NC程序中出现的是G17，scc1表示刀具半径左补偿，NC程序中出现的是G41，字符串sccomp代表刀具半径补偿建立或取消。

　　（六）、自定义单节

　　可以让使用者将一个或多个NC码作有组织的排列。自定义单节可以是公式、变量、特殊字符串等：

　　pwcs # G54+ coordinate setting at toolchange

　　if mil >1, pwcs_g54

　　表示用pwcs单节指代#G54+在换刀时坐标设定值，mil定义为工件坐标系（G54~G59）

　　（七）、预先定义的单节

　　使用者可按照数控程序规定的格式将一个或多个NC代码作有组织的排列，编排成一条程序段。

　　（八）、系统问答

　　后置处理软件提出了五组问题，供使用者回答，可按照注解文字、赋值变量、字符串等内容，根据使用的机床、数控系统进行回答。

　　三、MasterCAM后处理文件修改和设置的方法　　

　　我校的PS-4SVH CNC数控立式升降台铣床采用的是 SINUMERIK802S数控系统在MasterCAM中也没有对应的.PST后处理文件。MasterCAM生成的NC代码需经多处修改后才能使用，极为不便。在数控教学的实践中我渐渐有这样的想法，能不能针对我校的数控系统开发专用的MasterCAM后处理程序，更好地进行数控实习教学呢？经过一段时间的摸索，我尝试着对MasterCAM的后处理程序进行了相应的修改。

　　我使用的是Mastercam9.0的版本。首先分析了学校PS-4SVH CNC数控立式升降台铣床采用的是 SINUMERIK802S数控系统的数控铣床的特点和它的G、M代码的格式。该系统不具有换刀功能。接着我反复比较MasterCAM内置的几十种后处理程序所生成的NC程序，发现其中由MPFAN.PST后处理程序生成的NC程序与SINUMERIK802S数控系统编程格式最为相近。我想格式相同之处越多，后处理程序修改的地方也就相对越少。于是我确定把MPFAN.PST后处理程序作为我尝试修改的后处理程序。我用WINDOWS自带的写字板，打开MPFAN.PST后处理程序，进行编辑修改。修改后的后处理程序命名为802S.PST后处理程序。

　　（一）、需要修改的部分

　　1. 对功能相同，符号不一致的代码进行修改

　　将"#Address string definitions"中的"Srad"R""修改为"Srad"CR""，"将"Srminus"R-""修改为"Srminus"CR=-""；将 "#Select English/Metric Code"中的"Sg20 G20"修改为"Sg20 G70"、将"Sg21 G21"修改为"Sg21 G71"；将"#Select reference return code"中的"Sg28 G28"修改为"Sg28 G74"；将"#Start of File and Toolchange Setup"中的""M01""修改为""M0""，将""M30""改为""M2""。

　　2. 程序开始、结束和自动换刀格式的修改

　　该部分的修改内容在"#Start of File and Toolchange Setup"中进行。

　　(1)将在802S中不能识别的"*Progno,e"、""(PROGRAM NAME-",Sprogname,〞)〞,e"、""(DATE=DD-MM-YY-",Date,"TIME=HH:MM-",Time,")", e"、

　　"Ptoolcomment"、"Pbld,N,"G43",*Tlngno,Pfzout, Scoolant,Next_Tool,e"、"Pfbld,n,"G92",*xh,*yh,*zh,e"及第二个""%",e"前面加"#"号，（以 "#"号开头视为注解，不影响程序执行）。

　　(2)删除刀具注释找到"#Tool Comment/Manual Entry Section"，把其中的"("pstrtool,*tnote,*toffnote,*tlngnote,*tldia,")",e"一行删除

　　(3)将第一行的输出程序"Pbld,n,*Sgcode,*Sgplane, "G40","G49","G80",*Sgabsinc,e"修改为"Pbld,N,*Sgabsinc,"G54", "G64",e"。加工平面X-Y是802S和Mastercam默认设置，所以在修改后的输出格式中没有列出。

　　(4) 802S操作系统数控铣床编程没有换刀指令"M6"，所以应将"Pbld,n,*T,"M6",e"改为"Pbld,N,*T",e"。

　　(5)删除重设项*Sgabsinc，将"Pcan1,Pbld,N,*Sgcode,*Sgabsinc, Pwcs,Pfxout, Pfyout,Pfcout,

　　*Speed, *Spindle,Pgear,Strcantext,e"中的重设项"*Sgabsinc"删除。

　　(6)在我国，公制单位一般是802S和Mastercam的默认设置，可以在"Pbld,n,*Smetric,e"前面加"#"号。

　　（二）、重新设置的部分

　　1.坐标轴的设置

　　PS-4SVH CNC数控立式升降台铣床是三轴联动，没有装旋转轴，找到旋转轴设置部分"#Rotary Axis Settings"，把"Rot_On_X:1"改为"Rot_On_X:0"或找到"#Numbered questions for Mastercam Mill"提问项，将"164.Enable Rotary Axis Button?Y"改为"164.Enable Rotary Axis Button?N"即可关闭第四轴。

　　2.圆弧插补方式的设置

　　MPFAN后处理程序可以设置三种圆弧插补方式，SINUMERIK802S数控系统三种圆弧插补方式都支持。

　　（1）维持"#General Output Settings"中的"Arcoutput:1"不变或设置为"Arcoutput:2"。后者则必须同时将"#Address String Definitions"中"Srad"R""改为"Srad"Cr""、"Srminus"R-""改为"Srminus"Cr=-""，因为在输出的 NC程序中涉及到半径。

　　（2）将"#General Output Settings"中的"Arcoutput:1"设置为"Arcoutput:0"。

　　3.孔加工固定循环开关的设置

　　由于802S系统的孔加工固定循环的指令代码和输出格式与MPFAN后置处理程序完全不同，所以最好的处理方法是将"#Enable Canned Drill Cycle Switches"中的开关全部关闭，即"Usecandrill:No"、"Usecanpeck:No"、"Usecanchip:No"、 "Usecantap:No"、"Usecanbore1:No"、"Usecanbore2:No"、"Usecanmisc1:No"、 "Usecanmisc2:No"。这样，利用MasterCAM孔加工菜单进行孔加工时，将生成由"G0"、"G1"、"G4"和暂留时间"F"组成的孔加工固定循环程序。

　　4.通信接口参数的设置

　　可根据802S的接口参数和与计算机的实际接线情况进行设置，具体设置为：

　　80.Communications port number for receive and transmit接收和发送的通信端口号 (1 or 2) ? 1；

　　81. Data rate传输速率1200,2400,4800,9600,14400,19200,38400)? 19200；

　　82. Parity奇偶校验(E/O/N)? N；

　　83. Data bits数据位(7 or 8)? 8；

　　84. Stop bits停止位 (1 or 2)? 1；

　　85. Strip line feeds? N；

　　86. Delay after end of line(seconds)? 每行末延迟（秒）0；

　　87. Ascii,Eia,or Binary(A/E/B)?A；

　　88. Echo keyboard to screen in terminal emulation? N；

　　89. Strip carriage returns? N；

　　

　　四、加工实例

　　1. 二维外形铣削

　　如果选取主菜单下的"刀具路径--外形铣削"命令，对图1所示零件

　　的四周进行二维外形铣削，其外形铣削加工参数如图2所示。则用修改前的后置处理程序"MPFAN"和修改后的后置处理程序"802S"生成的加工程序如下所示。

　　 图1 零件图

　　 　　图2 外形铣削加工参数的设置

　　   后置处理程序修改和设置前(用MPFAN.PST后处理程序)生成的外形铣加工程序:

　　%

　　O0000

　　(PROGRAM NAME - T)

　　(DATE=DD-MM-YY - 16-10-07 TIME=HH:MM - 23:55)

　　N100G21

　　N102G0G17G40G49G80G90

　　(TOOL - 1 DIA. OFF. - 1 LEN. - 1 DIA. - 16.)

　　N104T1M6

　　N106G0G90X25.925Y55.968A0.S1600M3

　　N108G43H1Z50.

　　N110Z10.

　　N112G1Z-6.F300.

　　N114G3X-25.925R26.F500.

　　N116G2X-61.432Y-5.532R82.

　　N118G3X-35.507Y-50.436R26.

　　N120G2X35.507R82.

　　N122G3X61.432Y-5.532R26.

　　N124G2X25.925Y55.968R82.

　　N126G0Z50.

　　N128M5

　　N130G91G28Z0.

　　N132G28X0.Y0.A0.

　　N134M30

　　%

　　后置处理程序修改和设置后(用802S.PST后处理程序)生成的外形铣削加工程序:

　　%_N_802S_MPF

　　N100G90G17G40G54G64

　　N102T1

　　N104G0G90X25.925Y55.968S1800M3

　　N106Z10.

　　N108G1Z-6.F300.

　　N110G3X-25.925CR26.F500.

　　N112G2X-61.432Y-5.532CR82.

　　N114G3X-35.507Y-50.436CR26.

　　N116G2X35.507CR82.

　　N118G3X61.432Y-5.532CR26.

　　N120G2X25.925Y55.968CR82.

　　N122G0Z50.

　　N124M5

　　N126M2

　　

　　2. 进行钻孔加工

　　如果选取主菜单下的"刀具路径--钻孔"命令，对加工零件中的圆进行钻孔加工，其中钻孔加工的第二个标签页的设置如图3所示。用修改前的后置处理程序"MPFAN"和修改后的后置处理程序"802S"生成的加工程序如下所示。

　　 　　图3 钻孔加工的第二个标签页的设置

　　 　　后置处理程序修改和设置前(用MPFAN.PST后处理程序)生成的钻孔加工程序：

　　%

　　O0000

　　(PROGRAM NAME - FAN)

　　(DATE=DD-MM-YY - 07-10-07 TIME=HH:MM - 22:09)

　　N100G21

　　N102G0G17G40G49G80G90

　　(TOOL - 1 DIA. OFF. - 1 LEN. - 1 DIA. - 16.)

　　N104T1M6

　　N106G0G90X0.Y0.A0.S900M3

　　N108G43H1Z50.

　　N110Z10.

　　N110G1Z-8.F300

　　N114G0Z50.

　　N116M5

　　N118G91G28Z0.

　　N120G28X0.Y0.A0.

　　N122M30

　　%

　　后置处理程序修改和设置后(用802S.PST后处理程序)生成的钻孔加工程序：

　　%_N_802S_MPF

　　N100G90G17G40G54G64

　　N102T1

　　N104G0G90X0.Y0.S900M3

　　N106Z10.

　　N108G1Z-8.F300.

　　N110G0Z50.

　　N112M5

　　N114M2

　　

　　五、结论

　　MPFAN.PST后处理程序用上述方法修改后的后处理程序符合SINUMERIK802S系统程序格式，经实践证明，使用按照上述方法设计的专用后置处理程序所生成的NC程序，能够处理轮廓、内槽、曲线的曲面的刀具路径文件，并不需人工再做二次处理，可在装配SINUMERIK 802S系统的数控铣床直接应用，加工各种类型的零件。802S.PST后处理文件不但填补了我校PS-4SVH CNC数控立式升降台铣床MasterCAM自动编程数控教学没有后处理程序空白，还广泛应用于工厂的模具数控加工。对于其它数控系统，可参照此方法，对MasterCAM的后置处理程序修改，以满足数控加工的需要。

　　参考文献

　　1 SINUMERIK 802S/C操作与编程-铣床.北京.西门子（中国）公司.2003

　　2 PS-4SVH CNC数控立式升降台铣床使用说明书.惠州. 惠州市博赛数控机床厂.2004

　　3 王卫兵主编.Mastercam数控加工实例教程.北京.清华大学出版社.2006