基于 MasterCAM 数控后处理
基于 MasterCAM 数控后处理
本文主要研究通过对 MasterCAM X3 软件后处理文件的修改，生成满足具体
数控系统要求的文件。MastercamCAM 自带的后处理文件是以 FANUC 数控系统
为基础开发的，通过自动编程生成的程序需要人工修改才能适用于其它系统。修
改繁琐且工作量大，容易出错造成事故。解决软件自动编写的程序与后处理文件
的匹配问题就成为了关键。本文以德国SIEMENS公司的开发的SINUMERIK 802D
数控系统为基础，通过分析研究 MasterCAM X3 软件原后处理文件的结构、原理
及参数含义等，同时结合 FANUC 数控系统与 SIEMENS 的区别对原有后处理文件
进行修改，使其能与 SINUMERIK 802D 数控系统在程序结构，指令代码等方面相
匹配。最后通过在 MasterCAM X3 上绘制具体实例，在搭载 SINUMERIK 802D 数
控系统的机床上验证其正确性与合理性。本文的研究项目解决了自动编程中的某
些问题，具有一定的使用价值。
关键词 后处理，数控系统，自动编程，指令
1 绪论 1 1.1 课题背景 1
1.2 MasterCAM 简介 2
1.3 本课题任务 3 2 MasterCAM 后处理文件 3
2.1 后处理文件的构成4
2.2 后处理文件的设定方法5 3 MasterCAM 后处理文件修改 5
3.1 SINUMERIK 802D 与 FANUC Oi 数控系统加工程序的主要区别 5
3.1.1 程序格式区别6
3.1.2 程序指令区别6 3.2 MasterCAM X3 后处理文件具体修改内容 7
3.2.1 后处理文件信息注释修改 7
3.2.2 文件起始部分修改8
3.2.3 常用 NC 代码修改9
3.2.4 宏指令修改 13
4 数控加工实例24
4.1 零件工艺分析 24
4.2 MasterCAM 绘制与加工 26
4.2.1 零件的造型 26
4.2.2 仿真加工 27
结 论 32
致 谢 33
参 考 文 献34
1 绪论
1．1 课题背景
数控机床数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine
tools）的简称，是一种自动化程度高且技术密集的机电一体化加工设备。近年来，
随着数控技术的发展，性能优秀的加工设备使机械零件加工更为方便，利用这些设备
如何加工出更为优秀的零件，已经成为企业关注的问题。
数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响
到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。智能化、开放式、
网络化成为当代数控系统发展的主要趋势。因此，世界上各工业发达国家均采取重大
措施来发展自己的数控技术及其产业。
数控机床是按事先编制好的加工程序完成对零件的加工，因此编制数控加工程序
是数控加工的重要环节之一。数控机床程序编制的方法有三种：即手工编程、自动编
程和 CAD/CAM 集成系统自动编程。手工编程是由人工完成零件图样分析、工艺处理、
数值计算、书写程序清单直到程序的输入和检验。适用于点位加工或几何形状不太复
杂的零件，但是非常费时，且编制复杂零件时，容易出错。自动编程是使用计算机或
程编机，完成零件程序的编制的过程，对于复杂的零件很方便。CAD/CAM 全称为计算
机辅助设计和制造，CAD/CAM 集成系统自动编程是利用 CAD/CAM 软件，实现造型及图
象自动编程。最为典型的软件是 MasterCAM，其可以完成铣削二坐标、三坐标、四坐
标和五坐标、车削、线切割的编程，此类软件虽然功能单一，但简单易学，价格较低，
仍是中小企业的选择。集成系统自动编程是现代 CAD/CAM 集成系统中常用的方法，编
程人员首先利用计算机辅助设计(CAD)或自动编程软件本身的零件造型功能，构建出
零件几何形状，然后对零件图样进行工艺分析，确定加工方案，其后还需利用软件的
计算机辅助制造(CAM)功能，完成工艺方案的制订、切削用量的选择、刀具及其参数
的设定，自动计算并生成刀位轨迹文件，利用后置处理功能生成指定数控系统用的加
工程序。因此我们把这种自动编程方式称为图形交互式自动编程。这种自动编程系统
是一种 CAD 与 CAM 高度结合的自动编程系统。
NC 程序的自动生成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。很多辅助编程软件自
带的后置处理程序一般都是针对一定机床和系统开发的，不具有通用性，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修改和设定，以使其符合系统要求和使用者的编程
习惯。如果通用后置处理生成加工程序单，然后进行手工修改，此项工作往往要求修
改人员对系统和机床有较为全面的了解，同时要具有较丰富的经验。修改过程复杂，
效率低，也容易出错，由此造成损失甚至是事故。寻求一种可以直接生成适用于本单
位机床和系统的后置处理程序就成为能否实现自动编程的关键问题。
1．2 MasterCAM 简介
MasterCAM 是美国 CNC Software Inc.公司开发的基于 PC 平台的 CAD/CAM 软件。
它集二维绘图、三维实体造型、曲面设计、体素拼合、数控编程、刀具路径摸拟及真
实感摸拟等多种功能于一身。它具有方便直观的几何造型。 MasterCAM 提供了设计零
件外形所需的理想环境，其强大稳定的造型功能可设计出复杂的曲线、曲面零件。
MasterCAM9.0 以上版本还有支持中文环境，而且价位适中，对广大的中小企业来说是
理想的选择，是经济有效的全方位的软件系统，是工业界及学校广泛采用的 CAD/CAM
系统。MasterCAM CAD/CAM 系统工作流程如图 1.1。
MasterCAM 不但具有强大稳定的造型功能，可设计出复杂的曲线、曲面零件，而
且具有强大的曲面粗加工及灵活的曲面精加工功能。其可靠刀具路径效验功能使
MasterCAM 可模拟零件加工的整个过程，模拟中不但能显示刀具和夹具，还能检查出
刀具和夹具与被加工零件的干涉、碰撞情况，真实反映加工过程中的实际情况，不愧
为一优秀的 CAD/CAM 软件。同时 MasterCAM 对系统运行环境要求较低，使用户无论是
在造型设计、CNC 铣床、CNC 车床或 CNC 线切割等加工操作中，都能获得最佳效果。
后置处理（Post processing）是数控加工中自动编程要考虑的一个重要问题。
自动编程经过刀具轨迹计算产生刀位数据（Cutter location date）文件，利用一定
的转换规则把刀位数据文件转变成指定机床能执行的数控程序，采用通信的方式或
DNC方式输入数控机床的数控系统，从而进行零件的数控加工。CAD/CAM软件从刀位数
据文件到生成指定数控机床执行的数控程序这一过程就称为后置处理。后置处理流程
如图1.2
本文主要研究通过对 MasterCAM X3 软件后处理文件的修改，生成满足具体
数控系统要求的文件。MastercamCAM 自带的后处理文件是以 FANUC 数控系统
为基础开发的，通过自动编程生成的程序需要人工修改才能适用于其它系统。修
改繁琐且工作量大，容易出错造成事故。解决软件自动编写的程序与后处理文件
的匹配问题就成为了关键。本文以德国SIEMENS公司的开发的SINUMERIK 802D
数控系统为基础，通过分析研究 MasterCAM X3 软件原后处理文件的结构、原理
及参数含义等，同时结合 FANUC 数控系统与 SIEMENS 的区别对原有后处理文件
进行修改，使其能与 SINUMERIK 802D 数控系统在程序结构，指令代码等方面相
匹配。最后通过在 MasterCAM X3 上绘制具体实例，在搭载 SINUMERIK 802D 数
控系统的机床上验证其正确性与合理性。本文的研究项目解决了自动编程中的某
些问题，具有一定的使用价值。
关键词 后处理，数控系统，自动编程，指令
1 绪论 1 1.1 课题背景 1
1.2 MasterCAM 简介 2
1.3 本课题任务 3 2 MasterCAM 后处理文件 3
2.1 后处理文件的构成4
2.2 后处理文件的设定方法5 3 MasterCAM 后处理文件修改 5
3.1 SINUMERIK 802D 与 FANUC Oi 数控系统加工程序的主要区别 5
3.1.1 程序格式区别6
3.1.2 程序指令区别6 3.2 MasterCAM X3 后处理文件具体修改内容 7
3.2.1 后处理文件信息注释修改 7
3.2.2 文件起始部分修改8
3.2.3 常用 NC 代码修改9
3.2.4 宏指令修改 13
4 数控加工实例24
4.1 零件工艺分析 24
4.2 MasterCAM 绘制与加工 26
4.2.1 零件的造型 26
4.2.2 仿真加工 27
结 论 32
致 谢 33
参 考 文 献34
1 绪论
1．1 课题背景
数控机床数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine
tools）的简称，是一种自动化程度高且技术密集的机电一体化加工设备。近年来，
随着数控技术的发展，性能优秀的加工设备使机械零件加工更为方便，利用这些设备
如何加工出更为优秀的零件，已经成为企业关注的问题。
数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响
到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。智能化、开放式、
网络化成为当代数控系统发展的主要趋势。因此，世界上各工业发达国家均采取重大
措施来发展自己的数控技术及其产业。
数控机床是按事先编制好的加工程序完成对零件的加工，因此编制数控加工程序
是数控加工的重要环节之一。数控机床程序编制的方法有三种：即手工编程、自动编
程和 CAD/CAM 集成系统自动编程。手工编程是由人工完成零件图样分析、工艺处理、
数值计算、书写程序清单直到程序的输入和检验。适用于点位加工或几何形状不太复
杂的零件，但是非常费时，且编制复杂零件时，容易出错。自动编程是使用计算机或
程编机，完成零件程序的编制的过程，对于复杂的零件很方便。CAD/CAM 全称为计算
机辅助设计和制造，CAD/CAM 集成系统自动编程是利用 CAD/CAM 软件，实现造型及图
象自动编程。最为典型的软件是 MasterCAM，其可以完成铣削二坐标、三坐标、四坐
标和五坐标、车削、线切割的编程，此类软件虽然功能单一，但简单易学，价格较低，
仍是中小企业的选择。集成系统自动编程是现代 CAD/CAM 集成系统中常用的方法，编
程人员首先利用计算机辅助设计(CAD)或自动编程软件本身的零件造型功能，构建出
零件几何形状，然后对零件图样进行工艺分析，确定加工方案，其后还需利用软件的
计算机辅助制造(CAM)功能，完成工艺方案的制订、切削用量的选择、刀具及其参数
的设定，自动计算并生成刀位轨迹文件，利用后置处理功能生成指定数控系统用的加
工程序。因此我们把这种自动编程方式称为图形交互式自动编程。这种自动编程系统
是一种 CAD 与 CAM 高度结合的自动编程系统。
NC 程序的自动生成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。很多辅助编程软件自
带的后置处理程序一般都是针对一定机床和系统开发的，不具有通用性，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修改和设定，以使其符合系统要求和使用者的编程
习惯。如果通用后置处理生成加工程序单，然后进行手工修改，此项工作往往要求修
改人员对系统和机床有较为全面的了解，同时要具有较丰富的经验。修改过程复杂，
效率低，也容易出错，由此造成损失甚至是事故。寻求一种可以直接生成适用于本单
位机床和系统的后置处理程序就成为能否实现自动编程的关键问题。
1．2 MasterCAM 简介
MasterCAM 是美国 CNC Software Inc.公司开发的基于 PC 平台的 CAD/CAM 软件。
它集二维绘图、三维实体造型、曲面设计、体素拼合、数控编程、刀具路径摸拟及真
实感摸拟等多种功能于一身。它具有方便直观的几何造型。 MasterCAM 提供了设计零
件外形所需的理想环境，其强大稳定的造型功能可设计出复杂的曲线、曲面零件。
MasterCAM9.0 以上版本还有支持中文环境，而且价位适中，对广大的中小企业来说是
理想的选择，是经济有效的全方位的软件系统，是工业界及学校广泛采用的 CAD/CAM
系统。MasterCAM CAD/CAM 系统工作流程如图 1.1。
MasterCAM 不但具有强大稳定的造型功能，可设计出复杂的曲线、曲面零件，而
且具有强大的曲面粗加工及灵活的曲面精加工功能。其可靠刀具路径效验功能使
MasterCAM 可模拟零件加工的整个过程，模拟中不但能显示刀具和夹具，还能检查出
刀具和夹具与被加工零件的干涉、碰撞情况，真实反映加工过程中的实际情况，不愧
为一优秀的 CAD/CAM 软件。同时 MasterCAM 对系统运行环境要求较低，使用户无论是
在造型设计、CNC 铣床、CNC 车床或 CNC 线切割等加工操作中，都能获得最佳效果。
后置处理（Post processing）是数控加工中自动编程要考虑的一个重要问题。
自动编程经过刀具轨迹计算产生刀位数据（Cutter location date）文件，利用一定
的转换规则把刀位数据文件转变成指定机床能执行的数控程序，采用通信的方式或
DNC方式输入数控机床的数控系统，从而进行零件的数控加工。CAD/CAM软件从刀位数
据文件到生成指定数控机床执行的数控程序这一过程就称为后置处理。后置处理流程
如图1.2
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