五轴联动加工中心后置处理的编写与验证

五轴联动加工中心后置处理的编写与验证五轴联动加工中心后置处理的编写与验证摘要：本文针对瑞士 MIKRON UCP7工作台双摆动式五轴联动加工中心机床的运动原理，以及 Heidenhain iTNC430控制系统的特点，阐述运用U觑牛中后处理工具 UG POSTBUID 341,定制适合ucp 710五轴后处理的开发思路，并且通过VERICU模拟软件进行模拟验证成功。目前成功开发出来的五轴后处理已 在本校实训中心MIKRON UCP7五轴机床中得以全面应用，顺利地完成了各种35轴的零件加工。关键词：五轴加工中心UG Postbuld VERICUT1、任务的来源2001年冬，本中心购置了一台由瑞士 MIKRO品牌的五轴联动加工中心，型号为一一UCP710如图1所 示，此机床为工作台双摆动结构，（俗称：Table Table双摆台）。通过X/Y/Z三个线性轴、定轴A轴的摆动和转动轴C轴的转动实现五轴联动加工。该机床的控制系统是德国的Heidenhai iTNC 430。目前， 后置处理文件是计算机辅助制造软件中CAM!机床控制系统之间沟通的桥梁，是实现多轴加工的关键之一。同时 本中心现配有CAD/CA软件一一 UG为了让UCP71早日投入到教学与生产加工，我们必须解决后置处理的问题。现在国内多轴机床后置处理程序的开发已慢慢开始发展，但很多的资源还要通过国外进行技术支持。即使 客户选购能够实现多轴加工编程的软件，但还要额外支付昂贵的后置开发费用才能实现软件与机床的“通讯”。 开发通用的编写后置处理工具软件，可以有效地保证NC程序正确性，提高编程人员的后置处理技术以及效率，还可以把零件加工信息（如图号、工序号、刀具规格、程序加工时间等参 数）嵌入NC程序中，提高加工的安全性，增加程序的可读性，减少操作人员的人为加工误差。2、UCP710 post开发的过程目前，常用的后置处理方法主要有以下两种：第一种，利用CAD/CA软件的通用后置处理模块，定义的运动方式，通过选取/软件提供的机床标准控制系统，定义某一类型或某台的后置处理。如PowerMILL勺PM-post模块，UG勺UGPOSTBULD模块； 第二种，利用VC+计算机语言，按的运动方式和控制系统的编程规范，归纳出计算空间点坐标的数学公式， 通过编制专用的后置处理程序并生成可执行文件，定义的后置处理。在这我们只对第一种方法进行讨论。首先在做后置前要熟悉机床参数。1） Mikron UCP710的机床技术参数：X axis710mmY axis500mmY axis with tool chenger in switch off position650mm-360行程:-30120+360连续Z axis500mmA轴:C轴转角：X 600工作台面:60042000rpm功率：35KW快速进给：30000 (mm/mi n)图 1 UCP710主轴转速（r/min） :100如上图所示在机床结构方面，轴的意动谜时符件嘟刀藤动与榆则下反夺A轴和C下来我们启动UG POSTBU后置处理模块，、（直角巫标系）下的右手定则；而工作台A轴和C轴的实际转动方向 第一步：新建后置文件，文件名为：ucp710。确定机床的类型、公/英制、机床的操作系统（如下图所示）第二步：设定轴的极限、轴向定义。点击acki ne TtkoiFaranettiE,设置如下的参数，他们是机床的行程极限与刀轴的矢量。Att）参数。最关键的参数是Fou心，在这个对话框里设置第四轴（即Axis*轴行程极限然后点击C .onf it gAure由于A角有一定的限程，当A坐标很容易铣伤零件。为了解决这一问t T*O12）进八入-指定机床轴与平面的关系，在AC或BC摆角的五轴加工中，连续插补过大时就会造成A向反向旋转。在加 工中A反向旋转，题，常用的方法就是采用法向抬刀。如下图选择Retract / Re-E ngage第三步：设定程序开始部分、刀轨移动部分、程序结束部分。1）进入在start of program程序块里添加程序名、毛坯大小、取消最小角度转动功能与取消TCP功如下图日3在operation Start Sequenee程序块里添加刀具、启动M126 TCPM （M128、公差等，如下 图M126是最小角度转动功能M126它是取消第四轴C轴的液压锁紧，确保联动。TCPM （Tool Ce nter Poi nt Man agemen刀具中心点管理）指令是多轴后置处理软件简化的基础。传统 意义上的后置处理软件（即不具备TCPI功能），必须输入刀轴的回转中心距（刀轴摆动式）或转台两轴线（转 台摆动式）的位置关系，后置处理程序才能完成坐标转换；随着控制系统技术的发展，越来越多的控制系统厂家 在其高端产品中都加入了上述坐标转换的功能，如Heidenhain的M128旨令就是上述功能。打开M128工件的坐标原点可以任意设置，由控制系统计算工件坐标和各转轴轴线的关系，加工 准备更为简单方便，还可以在程序中保证刀尖的进给速度恒定。对于后置处理软件来说，可以略去上述的坐标转换的计算，后置处理软件的开发难度降低，生成的加工程序在同类型设备中具有相对 更大的通用性。要注意的是程序在结束抬刀前与换刀前应用M129! 口取消TCP功能。A、编辑X并设定 编辑Y并设定 编辑Z并设定B设定如下一3)进入-壬:设定刀轨移动关系.耳Expression 为 $mom_alt_pos(0)Expression 为 $mom_alt_pos(1)Expression 为 $mom_alt_pos(2)注意1:编辑X并设定Expression为 编辑Y并设定Expression为 编辑Z并设定Expression为 注意2:编辑X并设定Expression为 编辑Y并设定Expression为 编辑Z并设定Expression为 添加如下语程序$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)rap1 Expressi onrap2 Expressi on为 $mom_alt_pos(0)为 $mom_alt_pos(1)为 $mom_alt_pos(2)肥p3Ep霸bn 为 $mom_out_angle_pos(0)C Expression 为 $mom_out_angle_pos(1)4):设定程序结束前的机床动作，其中包括按顺序排列取消TCPM关闭切削油，停止主轴转动,Z轴抬到安全的位置以便AC轴回原点。进召 Oper at 1 onS5):设定程序结束End of P&tll最后保存退出，在保存目录下会生成这三个文件分别是:6):运用UG编写刀具轨迹虹萌M127SEF VLV CtL DE? 33. i UF Ki 1 10. CD FXtlIK i 1AEO. P KU 嗒 1如下图，我们采用多轴加工模块，选择变轴加工方式，然后选择curve/poi nt的驱动方式，并选择Normal to Part刀轴控制，其他的参数按常用的公共参数设置。程序编好后选择已经编写好的后置处理(UCP710)如下图所示：按OK后生成NC代码如下:Information listing created by : YWM注意1;2；456789101112131415161718192223202425262728293031323334Date : 2007-4-25 11:14:00 Current work part : E:TEXT POSTNode name : ywmacer 0 BEGIN PGM text_post-1 MMARQUIVO : E:TEXT POSTFEITO POR: YWM;MIKRON: ITNC430; ;POSPROCESSADOR: E:WORKPOSTUG5A;REVISAO : - DATA: 3/11/06; M126;= OPERACAO: VARIABLE_CONTOUR_COPY - FERR.: T0 R3;=:CYCL DEF DATUM SHIFTCYCL DEF #1;= TROCA DE FERRAMENTA =L M129TOOL CALL 1 Z 10000 DLL M3L Z-60. F MAX M91L Z300.L M128 F200.L A90. C317.624 F MAXL Y-18.099 F200. M8L Z101.211 A87.167 F3000.L 102.34 AL 103.392 AL 104.372 AL 105.282 AL 106.128 AL 106.913 AL 107.642 AL 108.319 AL 109.568 A35363738394041424344454647484950515253545556575859606162636465666768697071L 110.637 AL 111.553 AL 112.338 AL 113.012 AL 114.16 AL 114.992 AL 115.6 AL 116.483 AL 117.331 AL 118.165 AL 118.856 AL 119.43 AL 119.91 AL 120.312 AL 120.974 AL 121.436 AL 122.072 AL 122.638 AL 123.071 AL 123.404 AL 123.66 AL 123.856 AL 124.007 AL 124.222 AL 124.344 AL 124.461 AL 124.49 AL 124.5 AL 124.471 A2.806 CL 124.397 AL 124.295 AL 124.177 AL 124.053 AL 123.788 AL 123.55 AL 123.349 AL 123.013 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 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 ;ZERAR ANGULOS105 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，能过Vericut反读后处理的代码进行模拟切削运动，从而验证开发出的后置文件是否安全是否合理能否 真正投入生产当中。Vericut是美国CGTech公司开发的一款集数控加工仿真、干涉校验、工时工况分析、代码优化等多种功 能于一体的软件。该系统可以以虚拟现实的方式建立数控机床、刀具、夹具和毛坯模型，在刀位数据或NC 代码的驱动下模仿金属切削加工中走刀轨迹和材料被切除的过程，使用户以直观的方式对工艺规划的合理性进 行评估，对是否存在干涉进行校验，并优化走刀轨迹和NC代码。VERICUT软件已广泛应用于航空、模具制造等行业，其最大特点是可针对各种不同CNC系统通过反读 数控代码进行模拟仿真工作，既能仿真刀位文件，又能仿真CAD/CAM后置处理的NC程序，从而实现实际 生产当中安全，高效的目的。Vericut分以下几步去完成一、建立机床模型：装配时要注意部件之间的运动联接之间的关系。二 选择控制系统文件（本例机床的操作系统是Heidenhain TNC430）。三、建立刀具库。四、导入加工毛坯。五、设定加工坐标系六、添加加工程序（即NC程序）最后模拟结果如图，证明我们开发的后置是正确的。结束语在UCP710 POS的最终测试过程中，五轴联动加工测试的内容是一个叶轮，程序运行正常。但由于 实际情况多种多样，无法完全预见。我们仍强调应遵循G弋码“先仿真后实际加工”的原则。通过UCP710 POS的开发和应用，我们解决了车间数控加工中的急需，为五轴加工中心UCP71在生产中充分发挥作用打下了基础。同时，我们积累的多轴后置处理软件的开发经验.将为后续其它的通用后置 处理软件的后置设计起到借鉴作用。