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：本文針對瑞士 MlKRoN UCP7工作臺雙擺動(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 U戲件中后處理工具 UG POSTBUID 341,定 制適合UCP 710五軸后處理的開發(fā)思路，并且通過 VERICU模擬軟件進(jìn)行模擬驗(yàn)證成功。目前成功開 發(fā)出來的五軸后處理已在本校實(shí)訓(xùn)中心 MlKRON UCP7五軸機(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 Postbuld VERICUT1 、任務(wù)的來源2001年冬，本中心購

2、置了一臺由瑞士 MlKRO品牌的五軸聯(lián)動(dòng)加工中心，型號為 UCP710如 圖1所示，此機(jī)床為工作臺雙擺動(dòng)結(jié)構(gòu)，（俗稱：Table Table雙擺臺）。通過XrYlZ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 CAMf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 CADICAtt件一一UG為了讓UCP71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題?，F(xiàn)在國內(nèi)多軸機(jī)床后置處理程序的開發(fā)已慢慢開始發(fā)展， 但很多的資源還要通過國外進(jìn)行技術(shù) 支

3、持。即使客戶選購能夠?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發(fā)費(fèi)用才能實(shí)現(xiàn) 軟件與機(jī)床的“通訊”。開發(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、工序號、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開發(fā)的過程目前，常用的后置處理方法主要有以下兩種：第一種，利用CADICAtt件的通用后置處理模塊，定義的運(yùn)動(dòng)方式，通過選取I軟件提供的機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)，定義某一類型或某臺的后置處理。如 POWerMlLL勺PM-

4、post模塊，UG勺UGPOSTBULD 模塊；第二種，利用VC+計(jì)算機(jī)語言，按的運(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，通過編制專用的后置處理程序并生成可執(zhí)行文件，定義的后置處理。在這我們只對第一種方法進(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 axis710mmY axis500mmY axis With tool Chenger in sWitCh off Position650mmZ axis500mmA 軸：行程:-30 120C軸轉(zhuǎn)角：-360 +360 連續(xù)工作臺面：主軸轉(zhuǎn)速（r /min）:功率：快速進(jìn)給：

5、60010035KW× 60042000rpm30000（mmmi n）圖 1 UCP710應(yīng)注意我們假定工件不動(dòng)、刀具運(yùn)動(dòng)，在此前提下來看A軸和C（直角坐標(biāo)系）下的右手定則；而工作臺A軸和C軸的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)方向如上圖所示在機(jī)床結(jié)構(gòu)方面， 軸的擺動(dòng)，此時(shí)符合笛卡爾坐標(biāo)系 是與右手定則相反的。下來我們啟動(dòng)UG POSTBUfD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）第二步：設(shè)定軸的極限、軸向定義。點(diǎn)擊lfici ne Tt>olFaranettn;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)入軸行程極限

6、 然后點(diǎn)擊,在這個(gè)對話框里設(shè)置第四軸（即Att）參數(shù)。最關(guān)鍵的參數(shù)是定義 AOC ODflL gre由于A角有一定的限程，當(dāng)A坐標(biāo) 很容易銑傷零件。為了解決這一問指定機(jī)床軸與平面的關(guān)系，在AC或BC擺角的五軸加工中， 連續(xù)插補(bǔ)過大時(shí)就會(huì)造成A向反向旋轉(zhuǎn)。在加工中A反向旋轉(zhuǎn)， 題，常用的方法就是采用法向抬刀。如下圖選擇RetraCt / Re-E ngage第三步：設(shè)定程序開始部分、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TCPl功能。2)井- I 如下圖13LiatiGJ. Iove日在OPeratiOn

7、Start Sequence程序塊里添加刀具、啟動(dòng) M126 TCPM （M128、公差等，如下圖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 Managemen刀具中心點(diǎn)管理）指令是多軸后置處理軟件簡化的基礎(chǔ)。 傳統(tǒng)意義上的后置處理軟件（即不具備TCPI功能），必須輸入刀軸的回轉(zhuǎn)中心距（刀軸擺動(dòng)式）或轉(zhuǎn) 臺兩軸線（轉(zhuǎn)臺擺動(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)換的功能，如Heidenhain的M128旨令就是上述功能。打開M128工

8、件的坐標(biāo)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)備更為簡單方便，還可以在程序中保證刀尖的進(jìn)給速度恒定。對于后置處理軟件來說，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!卩取消TCP功能。3)進(jìn)入-壬:H-T設(shè)定刀軌移動(dòng)關(guān)系.A、編輯 X并設(shè)定 EXPreSSiOn 為 $mom_alt_pOS(O)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)B設(shè)定如下編

9、輯X并設(shè)定EXPreSSiOn為 編輯Y并設(shè)定EXPreSSiOn為 編輯Z并設(shè)定EXPreSSiOn為 注意2:編輯X并設(shè)定EXPreSSiOn為 編輯Y并設(shè)定EXPreSSiOn為 編輯Z并設(shè)定EXPreSSiOn為$mom_alt_pos_arc_ce nter(0)$mom_alt_pos_arc_ce nter(1)$mom_alt_pos_arc_ce nter(2)$mom_alt_pos(0)$mom_alt_pos(1)$mom_alt_pos(2)注意1:添加如下語程序注意rap1 EXPreSSi on為 $mom_alt_pos(0)rap2 EXPreSSi onra

10、p3 EXPreSSi on為 $mom_alt_pos(1)為 $mom_alt_pos(2)AEXPreSSion 為 $mom_out_angle_pos(0)CEXPreSSion 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AC軸回原點(diǎn)。進(jìn)召 (IPer at 14ik Ej> exc:E« T >5):設(shè)定程序結(jié)束EIId Of P&tll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:6):運(yùn)用UG編寫刀具軌跡nM127CYCL SIEF

11、 VLVCIrcL DE? 33. 1UEKi1 10. C0 F XtI IKi1 AE. PmI 嗒1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/poi nt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 11:14:00 Current work part: E:TEXT POSTNode name : ywmacer 0 BEGI

12、N PGM text_post-1 MM1 ; ARQUIVO : E:TEXT POST2 ; FEITO POR: YWM4 ; MIKRON: ITNC4305 ; 6 ; POSPROCESSADOR: E:WORKPOSTUG5A7 ; REVISAO : - DATA: 3/11/068 ; 9 M12610 ;11 ; = OPERACAO: VARIABLE_CONTOUR_COPY - FERR.: T0 R312 ; =13 CYCL DEF DATUM SHIFT14 CYCL DEF #115 ;= TROCA DE FERRAMENTA =16 L M12917 TO

13、OL CALL 1 Z 10000 DL18 L M319 L Z-60. F MAX M9122 L Z300.23 L M128 F200.20 L A90. C317.624 F MAX24 L Y-18.099 F200. M825 L Z101.211 A87.167 F3000.26 L 102.34 A27 L 103.392 A28 L 104.372 A29 L 105.282 A30 L 106.128 A31 L 106.913 A32 L 107.642 A33 L 108.319 A34 L 109.568 A35 L110.637 A36 L111.553 A37

14、L112.338 A38 L113.012 A39 L114.16 A40 L114.992 A41 L115.6 A42 L116.483 A43 L117.331 A44 L118.165 A45 L118.856 A46 L119.43 A47 L119.91 A48 L120.312 A49 L120.974 A50 L121.436 A51 L122.072 A52 L122.638 A53 L123.071 A54 L123.404 A55 L123.66 A56 L123.856 A57 L124.007 A58 L124.222 A59 L124.344 A60 L124.46

15、1 A61 L124.49 A62 L124.5 A63 L124.471 A2.806 C64 L124.397 A65 L124.295 A66 L124.177 A67 L124.053 A68 L123.788 A69 L123.55 A70 L123.349 A71 L123.013 A72 L 122.637 A73 L 122.151 A74 L 121.682 A75 L 121.238 A76 L 120.825 A77 L 120.445 A78 L 119.738 A79 L 119.175 A80 L 118.736 A81 L 118.049 A82 L 117.33

16、 A83 L 116.462 A84 L 115.669 A85 L 114.951 A86 L 114.305 A87 L 113.726 A88 L 112.687 A89 L 111.886 A90 L 111.274 A91 L 110.338 A92 L 109.384 A93 L 108.261 A94 L 107.264 A95 L 106.382 A96 L 105.602 A97 L 104.915 A98 L 103.702 A99 L 102.784 A100 L 102.092 A101 L 101.049 A102 L Z100. A90.103 L104 ; ZER

17、AR ANGULOS 105 L M129106 L Z-60. F MAX M91107 L A0.0 C0.0 F MAX108 ; Tempo Total de Usinagem: min.109 M30110 END PGM text_post-1 MM最后，能過VeriCUt反讀后處理的代碼進(jìn)行模擬切削運(yùn)動(dòng)， 從而驗(yàn)證開發(fā)出的后置文件是否安全是否 合理能否真正投入生產(chǎn)當(dāng)中。VeriCUt是美國CGTeCh公司開發(fā)的一款集數(shù)控加工仿真、干涉校驗(yàn)、工時(shí)工況分析、代碼優(yōu) 化等多種功能于一體的軟件。 該系統(tǒng)可以以虛擬現(xiàn)實(shí)的方式建立數(shù)控機(jī)床、 刀具、夾具和毛坯模型， 在刀位數(shù)據(jù)或Ne代碼的驅(qū)動(dòng)下模仿金屬切削加工中走刀軌跡和材料被切除的過程，使用戶以直觀 的方式對工藝規(guī)劃的合理性進(jìn)行評估，對是否存在干涉進(jìn)行校驗(yàn)，并優(yōu)化走刀軌跡和NC代碼。VERICUT軟件已廣泛應(yīng)用于航空、模具制造等行業(yè)，其最大特點(diǎn)是可針對各種不同 CNC系統(tǒng) 通過反讀數(shù)控代碼進(jìn)行模擬仿真工作，既能仿真刀位文件，又能仿真 CAD/CAM后置處理的NC程 序，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中安全，高效的目的。VeriCUt分以下幾步去完成一、建立機(jī)床模型：裝配時(shí)要注意部件之間的運(yùn)動(dòng)聯(lián)接之間的關(guān)系。二、選擇控制系統(tǒng)文件（本例機(jī)床的操作系統(tǒng)是 Heidenhain TN