五軸加工的后置的編寫與驗(yàn)證

1、2007 年全國(guó)職業(yè)培訓(xùn)編號(hào)： 455優(yōu)秀教研成果評(píng)選活動(dòng)參評(píng)論文五軸聯(lián)動(dòng)加工中心后置處理的編寫與驗(yàn)證1五軸聯(lián)動(dòng)加工中心后置處理的編寫與驗(yàn)證摘要：本文針對(duì)瑞士 MIKRON UCP710工作臺(tái)雙擺動(dòng)式五軸聯(lián)動(dòng)加工中心機(jī)床的運(yùn)動(dòng)原理，以及 Heidenhain iTNC430控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，闡述運(yùn)用UG軟件中后處理工具 UG，定制適合 ucp 710五軸后處理的開(kāi)發(fā)思路，并且通過(guò)VERICUT模擬軟件進(jìn)行模擬驗(yàn)證成功。目前成功開(kāi)發(fā)出來(lái)的五軸后處理已在本校實(shí)訓(xùn)中心MIKRON UCP710五軸機(jī)床中得以全面應(yīng)用，順利地完成了各種35軸的零件加工。關(guān)鍵詞：五軸加工中心UG PostbuldVERIC

2、UT1、任務(wù)的來(lái)源2001年冬，本中心購(gòu)置了一臺(tái)由瑞士MIKRON品牌的五軸聯(lián)動(dòng)加工中心，型號(hào)為UCP710。如圖 1所示，此機(jī)床為工作臺(tái)雙擺動(dòng)結(jié)構(gòu)，（俗稱： Table Table 雙擺臺(tái)）。通過(guò) X/Y/Z 三個(gè)線性軸、定軸 A軸的擺動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)軸 C軸的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)加工。該機(jī)床的控制系統(tǒng)是德國(guó)的 Heidenhai iTNC 430 。目前，后置處理文件是計(jì)算機(jī)輔助制造軟件中 CAM與機(jī)床控制系統(tǒng)之間溝通的橋梁，是實(shí)現(xiàn)多軸加工的關(guān)鍵之一。同時(shí)本中心現(xiàn)配有 CAD/CAM軟件 UG，為了讓 UCP710早日投入到教學(xué)與生產(chǎn)加工，我們必須解決后置處理的問(wèn)題?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)多軸機(jī)床后置處理程序的開(kāi)發(fā)

3、已慢慢開(kāi)始發(fā)展， 但很多的資源還要通過(guò)國(guó)外進(jìn)行技術(shù)支持。即使客戶選購(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)多軸加工編程的軟件，但還要額外支付昂貴的后置開(kāi)發(fā)費(fèi)用才能實(shí)現(xiàn)軟件與機(jī)床的“通訊”。開(kāi)發(fā)通用的編寫后置處理工具軟件，可以有效地保證 NC 程序正確性，提高編程人員的后置處理技術(shù)以及效率，還可以把零件加工信息（如圖號(hào)、工序號(hào)、刀具規(guī)格、程序加工時(shí)間等參數(shù)）嵌入 NC程序中，提高加工的安全性，增加程序的可讀性，減少操作人員的人為加工誤差。2、UCP710 post開(kāi)發(fā)的過(guò)程目前，常用的后置處理方法主要有以下兩種：第一種，利用 CAD/CAM軟件的通用后置處理模塊，定義數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方式，通過(guò)選取 CAD/CAM軟件提供的機(jī)床

4、標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)，定義某一類型或某臺(tái)數(shù)控機(jī)床的后置處理。如 PowerMILL的 PMpost 模塊， UG的 UG POSTBULD模塊；第二種，利用 VC+計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，按數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方式和控制系統(tǒng)的編程規(guī)范，歸納出計(jì)算空間點(diǎn)坐標(biāo)的數(shù)學(xué)公式，通過(guò)編制專用的后置處理程序并生成可執(zhí)行文件，定義數(shù)控機(jī)床的后置處理。在這我們只對(duì)第一種方法進(jìn)行討論。首先在做后置前要熟悉機(jī)床參數(shù)。1）Mikron UCP710的機(jī)床技術(shù)參數(shù)：X axis710mm2Y axis500mmY axis with tool chenger in switch off position650mmZ axis500mmA 軸：行

5、程 :-30 120C軸轉(zhuǎn)角：-360+360 連續(xù)工作臺(tái)面：600× 600主軸轉(zhuǎn)速 (r min) ：100 42000rpm功率：35KW快速進(jìn)給：30000(mm/min)圖 1 UCP710如上圖所示在機(jī)床結(jié)構(gòu)方面，應(yīng)注意我們假定工件不動(dòng)、刀具運(yùn)動(dòng)，在此前提下來(lái)看 A軸和 C軸的擺動(dòng)，此時(shí)符合笛卡爾坐標(biāo)系( 直角坐標(biāo)系 ) 下的右手定則；而工作臺(tái)A軸和 C軸的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)方向是與右手定則相反的。下來(lái)我們啟動(dòng) UG POSTBUID后置處理模塊，第一步：新建后置文件，文件名為：ucp710。確定機(jī)床的類型、公 / 英制、機(jī)床的操作系統(tǒng) ( 如下圖所示 )3第二步：設(shè)定軸的極限、軸

6、向定義。點(diǎn)擊設(shè)置如下的參數(shù)，他們是機(jī)床的行程極限與刀軸的矢量。進(jìn)入，在這個(gè)對(duì)話框里設(shè)置第四軸（即A軸）參數(shù)。最關(guān)鍵的參數(shù)是定義 A軸行程極限。然后點(diǎn)擊指定機(jī)床軸與平面的關(guān)系，在 AC 或BC 擺角的五軸加工中，由于 A角有一定的限程，當(dāng) A坐標(biāo)連續(xù)插補(bǔ)過(guò)大時(shí)就會(huì)造成 A向反向旋轉(zhuǎn)。在加工中 A反向旋轉(zhuǎn)，很容易銑傷零件。為了解決這一問(wèn)題，常用的方法就是采用法向抬刀。如下圖選擇Retract / Re-Engage4第三步：設(shè)定程序開(kāi)始部分、刀軌移動(dòng)部分、程序結(jié)束部分。1) 進(jìn)入在 start of program 程序塊里添加程序名、毛坯大小、取消最小角度轉(zhuǎn)動(dòng)功能與取消 TCPM功能。如下圖2)

7、 進(jìn)入在 operation Start Sequence 程序塊里添加刀具、啟動(dòng) M126、 TCPM（M128）、公差等，如下圖注意：M126是最小角度轉(zhuǎn)動(dòng)功能 M126，它是取消第四軸 C軸的液壓鎖緊，確保聯(lián)動(dòng)。 TCPM(Tool Center Point Management 刀具中心點(diǎn)管理 ) 指令是多軸后置處理軟件簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)意義上的后置處理軟件（即不具備 TCPM功能），必須輸入刀軸的回轉(zhuǎn)中心距 ( 刀軸擺動(dòng)式 ) 或轉(zhuǎn)臺(tái)兩軸線 ( 轉(zhuǎn)臺(tái)擺動(dòng)式 ) 的位置關(guān)系，后置處理程序才能完成坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；隨著控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的控制系統(tǒng)廠家在其高端產(chǎn)品中都加入了上述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的功

8、能，如Heidenhain 的M128指令就是上述功能。打開(kāi) M128，工件的坐標(biāo)5原點(diǎn)可以任意設(shè)置，由控制系統(tǒng)計(jì)算工件坐標(biāo)和各轉(zhuǎn)軸軸線的關(guān)系，加工準(zhǔn)備更為簡(jiǎn)單方便，還可以在程序中保證刀尖的進(jìn)給速度恒定。對(duì)于后置處理軟件來(lái)說(shuō)，可以略去上述的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的計(jì)算，后置處理軟件的開(kāi)發(fā)難度降低，生成的加工程序在同類型設(shè)備中具有相對(duì)更大的通用性。 要注意的是程序在結(jié)束抬刀前與換刀前應(yīng)用 M129即取消 TCPM功能。3）進(jìn)入設(shè)定刀軌移動(dòng)關(guān)系A(chǔ)、編輯 X并設(shè)定 Expression 編輯 Y并設(shè)定 Expression 編輯 Z并設(shè)定 Expression為 $mom_alt_pos(0) 為 $mom_al

9、t_pos(1) 為 $mom_alt_pos(2)B、設(shè)定如下*注意 1：編輯 X并設(shè)定 Expression 為 $mom_alt_pos_arc_center(0)6編輯 Y并設(shè)定 Expression 為 $mom_alt_pos_arc_center(1) 編輯 Z并設(shè)定 Expression 為 $mom_alt_pos_arc_center(2) 注意2：編輯 X并設(shè)定 Expression 為 $mom_alt_pos(0)編輯 Y并設(shè)定 Expression 為 $mom_alt_pos(1)編輯 Z并設(shè)定 Expression 為 $mom_alt_pos(2)C、添加如下

10、語(yǔ)程序注意rap1 Expression 為 $mom_alt_pos(0)rap2 Expression 為 $mom_alt_pos(1)rap3 Expression 為 $mom_alt_pos(2)A Expression 為 $mom_out_angle_pos(0) C Expression 為 $mom_out_angle_pos(1)4）：設(shè)定程序結(jié)束前的機(jī)床動(dòng)作，其中包括按順序排列取消 TCPM，關(guān)閉切削油，停止主軸轉(zhuǎn)動(dòng)， Z軸抬到安全的位置以便 A C 軸回原點(diǎn)。進(jìn)5）：設(shè)定程序結(jié)束最后保存退出，在保存目錄下會(huì)生成這三個(gè)文件分別是：ucp710.defucp710.tcl

11、ucp710.pui6）：運(yùn)用 UG編寫刀具軌跡。7如下圖，我們采用多軸加工模塊，選擇變軸加工方式，然后選擇 curve/point的驅(qū)動(dòng)方式，并選擇 Normal to Part 刀軸控制，其他的參數(shù)按常用的公共參數(shù)設(shè)置。程序編好后選擇已經(jīng)編寫好的后置處理（UCP710）如下圖所示：按 OK后生成 NC代碼如下：= Information listing created by : YWMDate: 2007-4-25 11:14:00Current work part: E:TEXT POSTtext_post-1.prt8Node name: ywmacer=0 BEGIN PGM tex

12、t_post-1 MM1 ; ARQUIVO : E:TEXT POSTtext_post-1.prt2 ; FEITO POR: YWM4 ; MIKRON: ITNC4305 ;-6 ; POSPROCESSADOR: E:WORKPOSTUG5AMIKRON_ORG.TCL7 ; REVISAO: -DATA: 3/11/068 ;-9 M12610 ;11 ; = OPERACAO: VARIABLE_CONTOUR_COPY - FERR.: T0 R312 ;=13 CYCL DEF 7.0 DATUM SHIFT14 CYCL DEF 7.1 #115 ;= TROCA DE F

13、ERRAMENTA =16 L M12917 TOOL CALL 1 Z S10000 DL0.0 DR0.018 L M319 L Z-60. F MAX M9122 L Z300.23 L M128 F200.20 L A90. C317.624 F MAX24 L X-16.513 Y-18.099 F200. M825 L X-16.493 Y-18.077 Z101.211 A87.167 F3000.26 L X-16.437 Y-18.016 Z102.34 A84.51927 L X-16.354 Y-17.925 Z103.392 A82.04128 L X-16.248 Y

14、-17.809 Z104.372 A79.72229 L X-16.124 Y-17.674 Z105.282 A77.5530 L X-15.988 Y-17.524 Z106.128 A75.51631 L X-15.842 Y-17.364 Z106.913 A73.6132 L X-15.689 Y-17.196 Z107.642 A71.824933 L X-15.532 Y-17.024 Z108.319 A70.1534 L X-15.201 Y-16.662 Z109.568 A67.01235 L X-14.875 Y-16.304 Z110.637 A64.26736 L

15、X-14.561 Y-15.96 Z111.553 A61.86437 L X-14.266 Y-15.636 Z112.338 A59.76138 L X-13.991 Y-15.336 Z113.012 A57.9239 L X-13.476 Y-14.77 Z114.16 A54.69440 L X-13.06 Y-14.315 Z114.992 A52.27241 L X-12.733 Y-13.956 Z115.6 A50.45242 L X-12.217 Y-13.391 Z116.483 A47.71943 L X-11.672 Y-12.793 Z117.331 A44.978

16、44 L X-11.081 Y-12.146 Z118.165 A42.14845 L X-10.543 Y-11.556 Z118.856 A39.68146 L X-10.058 Y-11.025 Z119.43 A37.52647 L X-9.623 Y-10.547 Z119.91 A35.64348 L X-9.233 Y-10.12 Z120.312 A33.99749 L X-8.534 Y-9.354 Z120.974 A31.11950 L X-7.996 Y-8.764 Z121.436 A28.96151 L X-7.167 Y-7.855 Z122.072 A25.72

17、352 L X-6.314 Y-6.92 Z122.638 A22.47953 L X-5.557 Y-6.091 Z123.071 A19.66654 L X-4.884 Y-5.353 Z123.404 A17.20455 L X-4.288 Y-4.7 Z123.66 A15.0556 L X-3.761 Y-4.123 Z123.856 A13.16657 L X-3.297 Y-3.614 Z124.007 A11.51858 L X-2.479 Y-2.717 Z124.222 A8.63559 L X-1.862 Y-2.041 Z124.344 A6.47360 L X-.93

18、2 Y-1.021 Z124.461 A3.23561 L X-.466 Y-.511 Z124.49 A1.61762 L X0.0 Y0.0 Z124.5 A0.063 L X.808 Y.886 Z124.471 A2.806 C137.62464 L X1.516 Y1.661 Z124.397 A5.26665 L X2.133 Y2.338 Z124.295 A7.42166 L X2.67 Y2.927 Z124.177 A9.30767 L X3.139 Y3.44 Z124.053 A10.95868 L X3.952 Y4.331 Z123.788 A13.8461069

19、L X4.555 Y4.992 Z123.55 A16.01170 L X5.002 Y5.483 Z123.349 A17.63371 L X5.665 Y6.209 Z123.013 A20.06472 L X6.316 Y6.923 Z122.637 A22.4973 L X7.055 Y7.733 Z122.151 A25.29374 L X7.689 Y8.427 Z121.682 A27.7575 L X8.232 Y9.023 Z121.238 A29.90376 L X8.699 Y9.534 Z120.825 A31.78977 L X9.099 Y9.974 Z120.44

20、5 A33.43978 L X9.782 Y10.722 Z119.738 A36.32879 L X10.278 Y11.266 Z119.175 A38.49480 L X10.64 Y11.662 Z118.736 A40.11781 L X11.167 Y12.239 Z118.049 A42.5582 L X11.672 Y12.794 Z117.33 A44.9883 L X12.23 Y13.405 Z116.462 A47.78584 L X12.694 Y13.914 Z115.669 A50.24285 L X13.082 Y14.339 Z114.951 A52.3948

21、6 L X13.406 Y14.694 Z114.305 A54.27787 L X13.678 Y14.992 Z113.726 A55.92688 L X14.126 Y15.484 Z112.687 A58.81389 L X14.439 Y15.827 Z111.886 A60.97990 L X14.661 Y16.069 Z111.274 A62.60491 L X14.971 Y16.409 Z110.338 A65.04192 L X15.253 Y16.719 Z109.384 A67.4893 L X15.546 Y17.039 Z108.261 A70.29494 L X

22、15.77 Y17.285 Z107.264 A72.75395 L X15.943 Y17.474 Z106.382 A74.90296 L X16.075 Y17.62 Z105.602 A76.78297 L X16.177 Y17.731 Z104.915 A78.42898 L X16.323 Y17.891 Z103.702 A81.3199 L X16.406 Y17.982 Z102.784 A83.475100 L X16.452 Y18.033 Z102.092 A85.102101 L X16.498 Y18.083 Z101.049 A87.547102 L X16.513 Y18.099 Z100. A90.103 L104 ; - ZERAR ANGULOS -11105 L M129106 L Z-60. F MAX M91107 L A0.0 C0.0 F MAX108 ; - Tempo Total de Usinagem: 0.2 min.10