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1.江西旅游商贸职业学院 南昌 3300002.江西核工业金建机械有限公司 南昌 330100
摘要：本文介绍了后置处理系统的工作流程和APT文件含义，并以五坐标工作台双转动机床为例，分析了五坐标数控机床坐标变换原理，得出了如何将SurfCAM生成的APT文件中的前置刀位数据转换成机床刀具的运动数据，再将其转换为数控机床能直接识别的NC文件的实现方法。
关键词：后置处理 刀位 APT文件 五坐标数控机床 SurfCAM
Post-processing mothedsresearch of five-coordinate CN machine
Qian Lidan Li Li Hu Jianping
Abstract:The text introduces the workflow of post-processing system and the meaning of APT file,and example for five-coordinate table double-rotation machine.analyses the coordinate transformations principle of five-coordinate CN machine.finds out how change SurfCAM tool position datas ofAPT file into tools moving datas,then changes it into identifiable NC file.
Keywords:Post-processingTool position APT fileFive-coordinate CN machine SurfCAM
【中图分类号】G712【文献标识码】C 【文章编号】1009-9646(2009)03-0130-02
后置处理系统一般由数控机床的制造商或CAD/CAM系统开发商提供，包括若干个面向特定型号数控系统的后置处理程序。但是使用专用后置处理系统最大的困难是标准不统一。刀位数据文件格式和数控指令都应有相应的标准，针对同一内容，各个国际标准化组织及各国都有自己的标准，相互间有所差别。不同的CAD/CAM系统中的刀位文件格式可能不同，不同的数控系统的数控指令也可能会遵从不同的标准。当需要修改这些后置处理程序，或要为新型数控系统配置后置处理程序时，就变得十分困难。因此需要编制通用后置处理程序，可以从不同CAD/CAM系统刀位文件中取刀位数据，将CAM软件生成的前置刀位数据转换成机床刀具的运动数据，再将其转换为数控机床能直接识别的NC文件。
五坐标数控机床可实现复杂曲面的加工，在模具加工企业应用较广，所以在此以五坐标工作台双转动机床为研究对象，对其后置处理过程进行探讨。
1.后置处理系统的工作原理
后置处理的主要任务是根据具体机床的运动结构和控制指令格式，将前置计算的刀位数据变换成机床各轴的运动数据，并按其控制指令格式进行转换，成为数控机床的加工程序。后置处理流程如图1所示。它采用解释执行方式，逐行读出刀位文件中的数据记录，分析该记录的类型，根据机床结构进行运动变换，并按机床控制指令格式转换成相应的程序代码，形成实际数控机床的加工程序。
2.APT文件格式
APT语言文件是根据零件图纸和工艺流程产生的一种刀位文件格式，它只反映零件的形状尺寸和加工过程，描述当前的机床状态及刀尖的运动轨迹，它的内容和格式不受机床结构、数控系统类型的影响，是国际通用的文件格式，目前MasterCAM、SurfCAM等模具数控加工常用软件均具有生成APT文件的功能。
APT文件的格式大致如下
FINI；走位结束
3.APT文件处理的数学模型
对刀位轨迹数据进行后置转换时，首先根据具体机床运动结构来确定运动变换关系，由此将前置刀位轨迹变换并分解到机床各运动轴上，获得各轴运动分量。运动变换关系取决于具体机床运动结构，运动结构不同，其运动变换计算也不同。
一般五坐标机床由三个平动轴和二个回转轴构成〔图2〕。本次研究针对的是五坐标A′-C′轴工作台双转动机床。假定五坐标A′-C′轴工作台双转动机床的各轴处于相互正交及平行状态，其回转轴线垂直相交，而不考虑机床误差(如轴垂直度误差、轴平行度误差、回转轴间的不相交等)。数控机床的运动链是由回转工作台、平动工作台、床身、主轴和刀具等
试（1）和式（2）即为图2所示机床的运动变换，它表达了刀具相对于工件的伴置与方向随机床的运动变换。将刀位数据赋给u(ux,uy,uz)和rp(px,py,pz)，则可由上述方程计算满足加工要求的机床回转角度θA、θC及平动位置sx、sy和
4.应用VB编制程序
为了实现上述的坐标转换，且坐标转换后能够被机床所识别，需要编一组程序，将APT文件转成能被机床所识别的NC文件。编程应用语言为Visual Basic，图3为应用程序流程图。首先应用VB窗体文件编制用户交互式输入界面，提示用户选择需要转换为NC文件的APT文件，图4为所编制用户选择界面。确认无误后则要求输入保存为NC文件的文件名和路径，如图5。然后自动执行根据上述数学模型和流程图所编制的应用程序，将APT文件转成NC文件。
5.结论
本次研究后置处理程序是针对五坐标工作台双转动机床的，五坐标机床由三个平动轴和两个回转轴构成。后置处理的大致过程是通过两次坐标变换，将与工件固联的工件坐标系转换为与定轴(运动中轴线方向不变得回转轴)固联的坐标系，再由与定轴固联的坐标系转换成与刀具固联的坐标系，把前置计算的刀位数据变换成机床各轴的运动数据，并按其控制指令格式进行转换，成为数控机床的加工程序。即将SurfCAM生成的APT文件中的前置刀位数据转换成机床刀具的运动数据，再将其转换为数控机床能直接识别的NC文件。
参考文献
［1］ 彭彬彬.MV-610加工中心基于Surfcam 的后置处理程序设计［J］.山西机械，2002,(3)：45～49
［2］ 王爱玲.现代数控编程技术及应用［M］.北京：国防工业出版社，2002
［3］ 王卫兵.MasterCAm数控加工实例加工，北京:清华大学出版社，2005
摘要：本文介绍了后置处理系统的工作流程和APT文件含义，并以五坐标工作台双转动机床为例，分析了五坐标数控机床坐标变换原理，得出了如何将SurfCAM生成的APT文件中的前置刀位数据转换成机床刀具的运动数据，再将其转换为数控机床能直接识别的NC文件的实现方法。
关键词：后置处理 刀位 APT文件 五坐标数控机床 SurfCAM
Post-processing mothedsresearch of five-coordinate CN machine
Qian Lidan Li Li Hu Jianping
Abstract:The text introduces the workflow of post-processing system and the meaning of APT file,and example for five-coordinate table double-rotation machine.analyses the coordinate transformations principle of five-coordinate CN machine.finds out how change SurfCAM tool position datas ofAPT file into tools moving datas,then changes it into identifiable NC file.
Keywords:Post-processingTool position APT fileFive-coordinate CN machine SurfCAM
【中图分类号】G712【文献标识码】C 【文章编号】1009-9646(2009)03-0130-02
后置处理系统一般由数控机床的制造商或CAD/CAM系统开发商提供，包括若干个面向特定型号数控系统的后置处理程序。但是使用专用后置处理系统最大的困难是标准不统一。刀位数据文件格式和数控指令都应有相应的标准，针对同一内容，各个国际标准化组织及各国都有自己的标准，相互间有所差别。不同的CAD/CAM系统中的刀位文件格式可能不同，不同的数控系统的数控指令也可能会遵从不同的标准。当需要修改这些后置处理程序，或要为新型数控系统配置后置处理程序时，就变得十分困难。因此需要编制通用后置处理程序，可以从不同CAD/CAM系统刀位文件中取刀位数据，将CAM软件生成的前置刀位数据转换成机床刀具的运动数据，再将其转换为数控机床能直接识别的NC文件。
五坐标数控机床可实现复杂曲面的加工，在模具加工企业应用较广，所以在此以五坐标工作台双转动机床为研究对象，对其后置处理过程进行探讨。
1.后置处理系统的工作原理
后置处理的主要任务是根据具体机床的运动结构和控制指令格式，将前置计算的刀位数据变换成机床各轴的运动数据，并按其控制指令格式进行转换，成为数控机床的加工程序。后置处理流程如图1所示。它采用解释执行方式，逐行读出刀位文件中的数据记录，分析该记录的类型，根据机床结构进行运动变换，并按机床控制指令格式转换成相应的程序代码，形成实际数控机床的加工程序。
2.APT文件格式
APT语言文件是根据零件图纸和工艺流程产生的一种刀位文件格式，它只反映零件的形状尺寸和加工过程，描述当前的机床状态及刀尖的运动轨迹，它的内容和格式不受机床结构、数控系统类型的影响，是国际通用的文件格式，目前MasterCAM、SurfCAM等模具数控加工常用软件均具有生成APT文件的功能。
APT文件的格式大致如下
FINI；走位结束
3.APT文件处理的数学模型
对刀位轨迹数据进行后置转换时，首先根据具体机床运动结构来确定运动变换关系，由此将前置刀位轨迹变换并分解到机床各运动轴上，获得各轴运动分量。运动变换关系取决于具体机床运动结构，运动结构不同，其运动变换计算也不同。
一般五坐标机床由三个平动轴和二个回转轴构成〔图2〕。本次研究针对的是五坐标A′-C′轴工作台双转动机床。假定五坐标A′-C′轴工作台双转动机床的各轴处于相互正交及平行状态，其回转轴线垂直相交，而不考虑机床误差(如轴垂直度误差、轴平行度误差、回转轴间的不相交等)。数控机床的运动链是由回转工作台、平动工作台、床身、主轴和刀具等
试（1）和式（2）即为图2所示机床的运动变换，它表达了刀具相对于工件的伴置与方向随机床的运动变换。将刀位数据赋给u(ux,uy,uz)和rp(px,py,pz)，则可由上述方程计算满足加工要求的机床回转角度θA、θC及平动位置sx、sy和
4.应用VB编制程序
为了实现上述的坐标转换，且坐标转换后能够被机床所识别，需要编一组程序，将APT文件转成能被机床所识别的NC文件。编程应用语言为Visual Basic，图3为应用程序流程图。首先应用VB窗体文件编制用户交互式输入界面，提示用户选择需要转换为NC文件的APT文件，图4为所编制用户选择界面。确认无误后则要求输入保存为NC文件的文件名和路径，如图5。然后自动执行根据上述数学模型和流程图所编制的应用程序，将APT文件转成NC文件。
5.结论
本次研究后置处理程序是针对五坐标工作台双转动机床的，五坐标机床由三个平动轴和两个回转轴构成。后置处理的大致过程是通过两次坐标变换，将与工件固联的工件坐标系转换为与定轴(运动中轴线方向不变得回转轴)固联的坐标系，再由与定轴固联的坐标系转换成与刀具固联的坐标系，把前置计算的刀位数据变换成机床各轴的运动数据，并按其控制指令格式进行转换，成为数控机床的加工程序。即将SurfCAM生成的APT文件中的前置刀位数据转换成机床刀具的运动数据，再将其转换为数控机床能直接识别的NC文件。
参考文献
［1］ 彭彬彬.MV-610加工中心基于Surfcam 的后置处理程序设计［J］.山西机械，2002,(3)：45～49
［2］ 王爱玲.现代数控编程技术及应用［M］.北京：国防工业出版社，2002
［3］ 王卫兵.MasterCAm数控加工实例加工，北京:清华大学出版社，2005