五軸加工中心后處理程序開發(fā)這個厲害了

1序言五軸機床的結構復雜，種類繁多，且未能實現(xiàn)標準化，導致五軸機床后置處理器的通用性很差。即使是相同類型的五軸機床，由于機床結構件的設計及裝配差異，其后置處理器也不能直接通用。由于五軸機床存在著多樣性、互換性差的特點，對于終端用戶來講，最好是針對具體的機床定制開發(fā)合適的后置處理文件。一般可以利用CAD/CAM軟件提供的通用后置處理模塊，例如UG軟件的后處理構造器模塊、PowerMILL軟件的PMPost模塊、CimatronE軟件的IMSPost模塊等，結合機床的結構特點和數(shù)控系統(tǒng)的控制原理，進行后處理文件的定制開發(fā)。開發(fā)時可以參考同類機床后置處理文件的制作原理和參數(shù)，進行必要的修改、優(yōu)化，得到需要的后置處理程序。2NX后處理構造器簡介及機床主要參數(shù)NX后處理構造器（NX/PostBuilder）是UG軟件提供的一個非常方便的創(chuàng)建和修改后處理的工具，用戶可以通過NX后處理構造器圖形界面的交互方式來靈活定義建立NC程序的格式和輸出內(nèi)容，以及程序頭尾、換刀、循環(huán)等每一個事件的處理方式。采用NX后處理構造器定制后處理文件的一般過程如圖1所示。德西數(shù)控MCV850-5五軸加工中心（見圖2）采用三個直線軸與數(shù)控回轉(zhuǎn)臺的形式，屬于雙轉(zhuǎn)臺結構，具有RTCP（刀尖點跟隨）功能。數(shù)控系統(tǒng)：海德漢iTNC530；工作行程：X軸700mm，Y軸460mm，Z軸465mm，A軸行程﹣25°～＋110°，C軸轉(zhuǎn)角﹣360°～＋360°；連續(xù)工作臺面600mm×600mm；主軸轉(zhuǎn)速100～10000r/min；功率10kW。工作臺A軸和C軸的實際轉(zhuǎn)動方向如圖3所示。3定制機床五軸后處理文件3.1

選擇后置模板，設置基本參數(shù)1）啟動NX后處理構造器程序，新建后置文件，文件名為“MCV850_5”。2）選擇后置模板：設置“后處理輸出單位”為“毫米”，“機床”為“銑床”，“控制器”從庫里選擇“heidenhain_conversational_Advanced”，然后進入用戶編輯界面。3）設置機床的極限參數(shù)。3.2

后置程序開發(fā)關鍵技術（1）判斷加工方式應用TCL語言結合相關變量，判斷加工方式是五軸聯(lián)動加工還是3+2定向加工。西門子公司在NX后處理構造器的模板庫中提供了相應的判斷語句，如該機床采用的海德漢iTNC530系統(tǒng)，模板庫中提供了“DPP_GE_DETECT_5AXIS_TOOL_PATHTCL”判斷語句和“dpp_ge(toolpath_axis_num)”變量，可以在此基礎上修改。使用TCL語言建立加工方式的判斷語句“PB_CMD_detect_tool_path_type”，具體內(nèi)容如下。globalmom_ude_5axis_tool_path

globaldpp_ge

DPP_GE_SAVE_KINEMATICS

if{[DPP_GE_DETECT_5AXIS_TOOL_PATH]}{

setdpp_ge(toolpath_axis_num)"5"

}else{

setdpp_ge(toolpath_axis_num)"3"

}

if{[infoexistsmom_ude_5axis_tool_path]&&$mom_ude_5axis_tool_path=="YES"}{

setdpp_ge(toolpath_axis_num)"5"

}elseif{[infoexistsmom_ude_5axis_tool_path]&&$mom_ude_5axis_tool_path=="NO"}{

setdpp_ge(toolpath_axis_num)"3"

}該判斷語句中的“DPP_GE_DETECT_5AXIS_TOOL_PATH”為系統(tǒng)內(nèi)置加工方式判斷命令，根據(jù)該命令的返回值輸出結果給變量“dpp_ge(toolpath_axis_num)”賦值。（2）五軸聯(lián)動加工海德漢iTNC530采用M128指令啟動刀尖點跟隨功能，實現(xiàn)五軸聯(lián)動，采用M129指令取消刀尖點跟隨功能。一般來講，五軸聯(lián)動加工時應該在換刀前用M129指令使各回轉(zhuǎn)軸復位，換刀后執(zhí)行M128。直接調(diào)用該后置模板中塊命令“output_M128”，并使用TCL語言添加執(zhí)行條件“PB_CMD_check_block_output_m128”。執(zhí)行條件內(nèi)容如下。if{$dpp_ge(toolpath_axis_num)=="5"}{MOM_forceOncefourth_axisfifth_axisVMOV3mom_mcs_gotomom_posVMOV3mom_prev_mcs_gotomom_prev_posVMOV3mom_arc_centermom_pos_arc_centersetmom_kin_arc_output_mode"LINEAR"setmom_kin_helical_arc_output_mode"LINEAR"MOM_reload_kinematicsreturn1

}else{return0

}當“dpp_ge(toolpath_axis_num)”結果為5時，執(zhí)行M128指令，實現(xiàn)五軸聯(lián)動加工。（3）3+2定向加工海德漢iTNC530系統(tǒng)采用PLANE功能或CYCLE19循環(huán)實現(xiàn)3+2加工。具體格式如下。CYCLDEF7.0CYCLDEF7.1XCYCLDEF7.2YCYCLDEF7.3Z;定義旋轉(zhuǎn)中心PLANESPATIALSPASPBSPCTRUNFMAX或CYLEDEF19.1SPASPBSPCLQ120Q121Q122FMAX其中“SPASPBSPC”用于定義旋轉(zhuǎn)角度，海德漢系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)順序為Z→Y→X。調(diào)用的后置模板中已經(jīng)內(nèi)置了3+2定向加工方式需要的相關計算的變量，通過“DPP_GE_COOR_ROT[ang_moderot_angleoffset_pos]”“DPP_GE_COOR_ROT_LOCAL”“DPP_GE_COOR_ROT_AUTO3D”和“DPP_GE_CALCULATE_COOR_ROT_ANGLE”，將該機床3+2定向加工時的旋轉(zhuǎn)順序賦值給“ang_mode”，計算出旋轉(zhuǎn)中心的偏移值“offset_pos”和旋轉(zhuǎn)角度“rot_angle”供海德漢系統(tǒng)的坐標變換指令（循環(huán)7、循環(huán)19或PLANESPATIAL）使用。調(diào)用塊命令“plane_spatial”，并添加執(zhí)行條件“PB_CMD_check_block_plane_spatial”，具體內(nèi)容如下。if{$dpp_ge(toolpath_axis_num)=="5"}{return0

}if{[EQ_is_lt$mom_out_angle_pos(0)0]}{

setseq"SEQ-"

}else{

setseq"SEQ+"

}if{$dpp_ge(coord_rot)!="NONE"}{

MOM_do_templaterapid_rotaryCREATE

MOM_disable_addressfourth_axisfifth_axis

MOM_forceOnceXYZreturn1

}else{return0

}當“dpp_ge(toolpath_axis_num)”結果不為5時，執(zhí)行“plane_spatial”指令，實現(xiàn)3+2定向加工。（4）Cycle32循環(huán)功能海德漢iTNC530數(shù)控系統(tǒng)提供的CYCLE32循環(huán)功能，可以通過定義輪廓公差、加工模式以及旋轉(zhuǎn)軸公差等循環(huán)參數(shù)，影響加工過程中有關加工速度、精度和表面質(zhì)量指標。定制后處理程序時可以根據(jù)不同的加工要求，選擇不同的加工策略，從而在保證加工精度的基礎上提高加工效率。具體實現(xiàn)方法是根據(jù)CAM系統(tǒng)的編程公差確定CYCLE32循環(huán)的公差值T、HSC模式和旋轉(zhuǎn)軸公差TA等參數(shù)。調(diào)用Cycle32循環(huán)命令（設定公差），具體內(nèi)容如下。globalmom_inside_outside_tolerances

globalmom_operation_type

globaltol_temptol_aintolouttoltol

globaldpp_ge

globalhscif{[DPP_GE_DETECT_HOLE_CUTTING_OPERATION]}{return

}if{[infoexistsmom_inside_outside_tolerances]}{

setintol[format"%.4f"$mom_inside_outside_tolerances(0)]

setouttol[format"%.4f"$mom_inside_outside_tolerances(1)]

settol[expr$intol+$outtol]

settol[format"%.3f"$tol]

settol_a[expr$tol*10]

settol_a[format"%.2f"$tol_a]if{$tol>0.05}{

sethsc"HSC-MODE:1"

}else{

sethsc"HSC-MODE:0"

}

MOM_output_literal"CYCLDEF32.0TOLERANCE"

MOM_output_literal"CYCLDEF32.1T$tol"if{$dpp_ge(toolpath_axis_num)=="5"}{

MOM_output_literal"CYCLDEF32.2$hscTA$tol_a"

}else{

MOM_output_literal"CYCLDEF32.2$hsc"

}}該段語句根據(jù)CAM軟件設定的加工公差將公差值T、HSC模式和旋轉(zhuǎn)軸公差TA等參數(shù)輸出給循環(huán)32命令，在保證加工要求的基礎上，大幅提高加工效率。最后設定程序起始序列、程序結束序列，工序起始序列、工序結束序列，修改其它相關格式，添加到后處理模板。4后處理程序驗證采用UGNX多軸加工模塊，對圖4所示葉輪零件進行編程，產(chǎn)生刀具軌跡。刀軌生成后選擇已經(jīng)編寫好的后置處理文件（MCV850_5），生成NC程序，葉輪零件加工程序（部分）如下。1BEGINPGMTURBOMACHINERYMM2BLKFORM0.1ZX+0.0Y+0.0Z-20.3BLKFORM0.2X100.Y100.Z+0.04FN0:Q501=-490.;XHOMEPOSITION5FN0:Q502=-1.;YHOMEPOSITION6FN0:Q503=-1.;ZHOMEPOSITION7CYCLDEF247DATUMSETTING~

Q339=1

;DATUMNUMBER………………18*-OPERATION:MULTI_BLADE_ROUGH-TOOL:T1BALL_MILL_719CYCLDEF32.0TOLERANCE20CYCLDEF32.1T0.16021CYCLDEF32.2HSC-MODE:1TA1.6022PLANERESETSTAY23M524LM140MBMAX25LZQ503R0FMAXM9126LXQ501YQ502R0FMAXM9127LA+0.0C+0.0FMAX28TOOLCALL1ZS029M3M830CALLLBL17031TOOLDEF232CYCLDEF7.033CYCLDEF7.1X-0.00034CYCLDEF7.2Y-225.00035CYCLDEF7.3Z-390.00036LM12637LA53.642C26.097FMAX38LM128F1000.39LX54.789Y-90.252Z88.983A53.642C26.097FMAXM3………………55732M3055733ENDPGMTURBOMACHINERYMM先后應用VERICUT軟件和實際MCV850-5機床對程序進行切削驗證，結果表明，加工程序滿足實際生產(chǎn)要求。5結束語應用