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2017年5月23日

五軸數(shù)控技術(shù)發(fā)展和后置處理的發(fā)展

我們一般性的將精工編程整個(gè)過程分為前置處理和后置處理兩個(gè)部分，將刀具路徑規(guī)劃以及刀軌計(jì)算過程稱之為前置處理；而將前置處理計(jì)算所得到的刀位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成具體機(jī)床的程序代碼來驅(qū)動(dòng)具體精工機(jī)床進(jìn)行精工加工，該過程稱為后置處理。

2017年5月23日

2.1加工中心概述

加工中心，簡稱CNC，是由機(jī)械硬件設(shè)備與精工系統(tǒng)組成的用于加工復(fù)雜形狀工件幾何體的高效率自動(dòng)化機(jī)床。加工中心必須備有刀庫，具備換刀功能，對(duì)工件進(jìn)行一次裝夾后可進(jìn)行多個(gè)工序加工的機(jī)床。加工中心是高度機(jī)電一體化的設(shè)備，工件在裝夾之后，精工系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同工序自動(dòng)選擇、更換刀具、自動(dòng)對(duì)刀、進(jìn)給量、自動(dòng)改變主軸轉(zhuǎn)速等，可連續(xù)完成鏜、銑、鉆、鉸等多種工序，因而可以大大減少工件的裝夾時(shí)間、機(jī)床調(diào)整和測(cè)量等輔助工序時(shí)間，對(duì)加工形狀比較復(fù)雜，精度要求較高，品種更換頻繁的零件具有良好的經(jīng)濟(jì)效果[16]。

2017年5月23日

2.2五軸加工中心類型

隨著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，機(jī)械零部件的復(fù)雜程度也不斷加大，像一些模具類或一些復(fù) 雜曲面造型的零件用三軸加工中心實(shí)現(xiàn)起來就會(huì)更困難。而對(duì)于特別復(fù)雜，或是形位公差等要求比較苛刻的復(fù)雜零件加工，甚至要求一次裝夾來完成加工的的話，四軸加工中心也不能完全滿足要求，這樣就需要使用五軸精工加工中心。五軸加工中心有高精度、高效率的特點(diǎn)，工件的一次裝夾就可以完成五個(gè)自由度的加工。若配以五軸聯(lián)動(dòng)的高檔精工系統(tǒng)，還可以對(duì)復(fù)雜的空間曲面進(jìn)行高精度加工，更能夠適應(yīng)像飛機(jī)結(jié)構(gòu)件、汽車零部件等模具的加工[21]。五軸精工機(jī)床的使用，更容易實(shí)現(xiàn)工件的裝夾，無需特殊的夾具酒可把工件按照要求安裝在合適的位置，避免多次重復(fù)裝夾，同時(shí)也提高了工件加工的精度[22]。此外，由于五軸精工機(jī)床在加工中對(duì)刀具無特殊要求，所以刀具成本也進(jìn)一步降低。這樣采用五軸精工機(jī)床加工工件可以很快的完成模具加工，交貨快，更好的保證模具的加工質(zhì)量，使模具加工變得更加容易，并且使模具修改變得容易。盡管五軸數(shù) 控機(jī)床的結(jié)構(gòu)千差萬別，而其最常見、最基本的形式卻可以按照結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的不同大致分為三大類。

2017年5月23日

4.4后置處理使用實(shí)例

本章主要介紹了 UG的后置處理模塊以及機(jī)床控制系統(tǒng)的參數(shù)，并且根據(jù)加工中心的相關(guān)參數(shù)制定了特定機(jī)床專用的后置處理器。為了驗(yàn)證后置處理器的可用性，本文采用對(duì)具有復(fù)雜空間曲面的葉輪進(jìn)行CAM編程加工，設(shè)定一系列工序并生成刀位位置源文件，通過剛制定的專用后置處理器對(duì)刀位位置源文件進(jìn)行后置處理，生成能夠直接運(yùn) 用到精工機(jī)床進(jìn)行機(jī)械加工的精工G代碼文件。

2017年5月23日

5.2VERICUT的優(yōu)勢(shì)與特色

VERICUT軟件與一般CAM軟件的區(qū)別：VERICUT是仿真加工軟件，不能生成數(shù) 控程序，但是可以模擬G代碼程序，包括子程序、宏程序、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)、變量等；一般 CAM軟件只是模擬刀軌或中間文件[46]。此外VERICUT軟件能仿真機(jī)床加工，進(jìn)行碰撞檢查，仿真后能對(duì)切削模型進(jìn)行尺寸分析，還能對(duì)切削速度進(jìn)行優(yōu)化，并輸出仿真模型文件，以及生成工藝文件報(bào)表，這些都是一般CAM軟件無法完成的任務(wù)。

2017年5月23日

5.5數(shù)控G代碼仿真驗(yàn)證

本章介紹了機(jī)床仿真技術(shù)常用到的相關(guān)軟件VERICUT的基本功能，調(diào)研V255 加工中心的結(jié)構(gòu)及其相關(guān)參數(shù)。并且根據(jù)加工中心的相關(guān)參數(shù)用VERICUT構(gòu)建了機(jī)床的虛擬仿真加工環(huán)境，通過對(duì)葉輪的仿真加工驗(yàn)證后置處理器生成的精工G代碼的可用性，進(jìn)而驗(yàn)證后置處理器的可靠性。

2017年5月23日

五軸加工中心后置處理技術(shù)

在UG中加工模塊的主要功能是創(chuàng)建工件幾何體加工的刀具路徑[23]。但是在加工模塊中生成的刀具軌跡路徑如果不經(jīng)后置處理就無法直接應(yīng)用到精工機(jī)床上進(jìn)行工件加工 [24]。這是因?yàn)椴煌臋C(jī)床廠家生產(chǎn)的各種機(jī)床運(yùn)行條件是不完全相同的，有些機(jī)床的旋轉(zhuǎn)軸是水平放置，而另一些機(jī)床的旋轉(zhuǎn)軸為豎直放置，還有的一些機(jī)床在進(jìn)行加工時(shí)卻可以實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)等。并且各種機(jī)床所使用到的控制系統(tǒng)也不盡相同，對(duì)于同一功能，在不同的精工系統(tǒng)中其精工代碼也不完全相同。這些與特定的機(jī)床相關(guān)的信息，卻并不包含在刀具位置源文件中。因此刀具位置源文件在進(jìn)行加工之前必須進(jìn)行相關(guān)的后置處理，以適應(yīng)不同機(jī)床和控制系統(tǒng)的特殊要求。這種根據(jù)各種機(jī)床的參數(shù)格式化前置處理生成的刀具位置源文件，并生成可以直接應(yīng)用于機(jī)床加工的NC代碼的過程稱之為后置處理[25]。

2017年5月23日

基于UG的V255加工中心后置處理

在各種CAM軟件中的前置處理中都可以生成用于零件加工的刀軌，刀軌文件中主要包含切削點(diǎn)刀心數(shù)據(jù)的GOTO語句，還有可以控制機(jī)床的其他各種指令信息。但是因為每臺(tái)機(jī)床的控制系統(tǒng)對(duì)程序格式和指令的要求都有所不同，比如對(duì)同一行中的不同G 代碼的輸出順序可能有所不同，這樣，在前置處理過程中生成的刀軌文件就不能直接用于機(jī)床的驅(qū)動(dòng)，所以，刀軌文件必須經(jīng)過處理計(jì)算，才能符合某一機(jī)床的控制系統(tǒng)的要求。這個(gè)處理計(jì)算過程就是“后處理”[3(5]。后處理的過程要具備兩個(gè)基本的要素：第一是要有刀軌文件，一般由CAM軟件生成，本文是應(yīng)用UG的CAM功能生成UG的內(nèi)部刀軌[31]。第二是后處理器，它是一個(gè)包含機(jī)床以及控制系統(tǒng)相關(guān)信息的處理程序，它的主要作用是讀取刀軌文件中的刀軌數(shù)據(jù)，再轉(zhuǎn)化為能直接用于驅(qū)動(dòng)機(jī)床的精工代碼。

2017年5月23日

5.4刀具庫的建立

刀柄的建立就要棍據(jù)機(jī)床所使用的不同規(guī)格的套筒，按照具體的尺寸，在VERICUT 刀具庫中進(jìn)行定義。一般先在常規(guī)的三維軟件中構(gòu)建結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的刀柄的模型，再通過STL.等格式文件導(dǎo)入VERICUT中方式，在VERICUT軟件中定義。另外角度頭也可以在刀具庫中定義，這時(shí)要勾選跟主軸旋轉(zhuǎn)選項(xiàng)，用來控制角度頭模型是否和主軸一起旋轉(zhuǎn)。

2017年5月23日

2.3V255加工中心簡介

V255屬于雙轉(zhuǎn)臺(tái)類型的立式加工中心，其具有五個(gè)可以自由移動(dòng) 的軸分別為沿X、Y、Z三個(gè)方向直線運(yùn)動(dòng)的直線軸X軸Y軸Z軸以及沿X、Z軸線旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸A軸和C軸，其工作臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖2.5所示。