蒙煥靜

摘要：隨著國內(nèi)五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床的逐漸增多和數(shù)控編程軟件功能的不斷完善，許多廠家都采用多軸數(shù)控加工技術(shù)來加工一些復(fù)雜零件，大大提高了生產(chǎn)效率及加工精度。企業(yè)往往購進(jìn)結(jié)構(gòu)各異、不同國家生產(chǎn)的各類五坐標(biāo)加工中心及數(shù)控機(jī)床，并使用了多種不同數(shù)控軟件進(jìn)行編程。但五軸數(shù)控編程存在著許多問題，其中一個(gè)非常關(guān)鍵的原因就是在CAM軟件和數(shù)控機(jī)床之間缺少了起橋梁作用的專用后置處理器。為了發(fā)揮五軸加工的優(yōu)勢，必須解決多軸NC后置處理軟件開發(fā)這個(gè)關(guān)鍵問題。為此本設(shè)計(jì)的目的是開發(fā)一個(gè)基于UG NV8.0 用VB6.0語言編寫的多軸數(shù)控機(jī)床的專用后處理器。

關(guān)鍵詞： 五軸數(shù)控機(jī)床;后置處理; UG8.0; VB6.0.

1? 緒論

1.1? ?概述

我們知道在購買數(shù)控設(shè)備的時(shí)候，大多數(shù)機(jī)床廠家，是不配備后處理器，這需要專門的定做，或向后處理技術(shù)供應(yīng)商購買，一些企業(yè)也不具備自主開發(fā)的能力;目前這種技術(shù)掌握在少數(shù)技術(shù)商手中，其售價(jià)相當(dāng)?shù)母?，少則幾千多則要幾萬，這對一些小企業(yè)來說也是一筆比較大的花費(fèi)。為此我對后處理技術(shù)進(jìn)行研究解決后處理開發(fā)。

2? 確定五軸聯(lián)動(dòng)專用后置處理軟件的開發(fā)方案

2.1? ?開發(fā)方案

NC后置處理軟件的編制一般有以下2種方式：

（1）利用高級語言將刀位記錄轉(zhuǎn)換成數(shù)控指令代碼，這種方式的優(yōu)點(diǎn)是靈活性高，缺點(diǎn)是工作量大，程序編制困難。

（2）軟件商提供一個(gè)交互式后處理書寫器（Post Writer），用來確定一些具體參數(shù)后，就形成了針對具體機(jī)床的后處理軟件。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是簡單方便，缺點(diǎn)是形成的數(shù)控文件靈活性差。

我采用第一種開發(fā)方法。

2.2? ?軟件的主要功能及研究內(nèi)容

本軟件根據(jù)機(jī)床的功能及編程格式針對UG NX8.0所生成的刀位文件就行計(jì)算處理生成符合機(jī)床格式的數(shù)控程序軟件的主要功能有：

①數(shù)控程序的生成。

②數(shù)控程序的旋轉(zhuǎn)及偏移、實(shí)現(xiàn)加工動(dòng)態(tài)速度。

③孔的加工：CYCLE81、CYCLE82、CYCLE83、CYCLE84、CYCLE85、CYCLE86。

④多加工程序的輸出。

根據(jù)本軟件的功能要求本研究的主要內(nèi)容有：

①BV100機(jī)床的功能就要求的研究機(jī)床的加工范圍、編程格式、機(jī)床結(jié)構(gòu)。

②根據(jù)UG軟件生成的刀位文件格式研究如何將其轉(zhuǎn)換成西門子840d數(shù)控系統(tǒng)格式并符合BV100機(jī)床要求。

③根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)進(jìn)行五軸數(shù)控程序的算法研究;UG編程方法的研究、五軸加工方法的研究

3? 西門子數(shù)控系統(tǒng)及UG刀位文件研究

3.1? ?數(shù)控編程格式

本次所開發(fā)的數(shù)控機(jī)床的后處理器其所使用的數(shù)控系統(tǒng)為西門子840D數(shù)控系統(tǒng)，其數(shù)控系統(tǒng)編程格式有如下幾個(gè)要求：

3.2? ?UG的刀位文件格式

上面這段程序是多軸加工的UG刀位文件。

4? 五軸聯(lián)動(dòng)后處理算法

本次UG后置處理軟件的發(fā)開主要是針對典型的葉輪加工軸后置處理器開發(fā)研究。

下圖4.1看出葉輪的葉片扭曲只能采用五軸加工中心進(jìn)行加工。

4.1? ?機(jī)床結(jié)構(gòu)

五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的結(jié)構(gòu)為X、Y、Z、A、C式結(jié)構(gòu)其屬于雙工作臺(tái)回轉(zhuǎn)型結(jié)構(gòu)，回轉(zhuǎn)中心相交重合。

4.2? 五軸算法

BV100機(jī)床的A角為-110°～+110°，C角為0°～360°，在加工中為了防止A角的突變還要限定A角的范圍是0°～100°，C角不進(jìn)行限定既C角0°～360°。

已知：機(jī)床的類型為雙轉(zhuǎn)臺(tái)五坐標(biāo)機(jī)床A角為0°～100°，C角為0°～360°

設(shè)工件坐標(biāo)系為OXYZ，工件可以繞X軸擺動(dòng)A（0°～100°）角，工件可以繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)C（0°～360°）角，工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸與Z軸一致;機(jī)床運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系為OXYZ，O O=d;刀心C在工件坐標(biāo)系的位置為（X，Y，Z）;刀軸矢量a在工件坐標(biāo)系中為（）。計(jì)算時(shí)首先將刀軸矢量的起點(diǎn)移動(dòng)到工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)，然后將刀軸矢量繞Z軸順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)到（-Y）（+Z）平面上，再將刀軸矢量繞X軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)到與Z坐標(biāo)方向一致。這樣轉(zhuǎn)動(dòng)可以保證當(dāng)≥0時(shí)候，刀軸矢量繞X軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)角度在（-100°～0°） 之間，既刀具相對于工件繞X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角A在（100°～0°）之間。

將刀軸矢量的轉(zhuǎn)動(dòng)化為刀具相對于工件的轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)，首先是刀具相對于工件繞X軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)A角，然后使刀具相對于工件繞Z軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C角，如圖4-2所示

5? 基于VB語言的UG后處理軟件程序的編寫

5.1? ?程序編寫的思路

本軟件的編寫思路是借鑒UG/post的后處理原理來編寫的;既通過每讀取文件一行數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)的內(nèi)容進(jìn)行標(biāo)記，當(dāng)讀到下一行是根據(jù)標(biāo)記的內(nèi)容進(jìn)入相關(guān)事件處理程序直到處理完整個(gè)刀位文件。

①? ?編程菜單下有：“參數(shù)設(shè)置”、查找兩個(gè)功能

②? ?工具菜單下有：三軸以內(nèi)的熊族G代碼刀軌仿真軟件

該軟件主要功能有：

①? 三軸數(shù)控程序的輸出，五軸數(shù)控程序的輸出。

②? 根據(jù)保存方式可以按工序輸出多道工序的數(shù)控程序，按工序集中方式即使用一臺(tái)數(shù)控機(jī)床完成多道工序自動(dòng)換刀方式輸出一個(gè)數(shù)控程序。按刀具劃分工序輸出一個(gè)數(shù)控程序。

③? 按照編程方式可以分為絕對值編程和增量值編程。

④? 在加工出現(xiàn)誤差是可以對程序進(jìn)行程序的偏置和旋轉(zhuǎn)。

⑤? 動(dòng)態(tài)速度的調(diào)整以及限定動(dòng)態(tài)速度的范圍。

結(jié)論：

通過對后處理研究使掌握了后處理技術(shù)開發(fā)，關(guān)鍵技術(shù)不再是制約我們發(fā)展因素。

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