大力神杯五轴刀路编制与机床后处理控制研究.pdf

l 訇 化 大力神杯五轴刀路编制与机床后处理控制研究 The her cul es cup fiv e- axi s t o ol pa t h pr ogr am ed and r es ear ch o f pos t pr oces sor cont r ol f or m achi ne 陈学翔‘。 CHEN Xu e ． x i a n g 1 ． 广东工业大学 自动化学院。 广州 5 1 0 0 0 6 ；2 ． 河源职业技术学院 机电工程学院。河源 5 1 7 0 0 0 摘要 使用U G N X 4 ． 0 五轴加工功能编制出零件的五轴加工程序。在结合五轴机床运动结构和各轴行 程参数基础上分析了双转台五轴机床后处理基本算法，使用U G N X 4 ． O ／ P o s t B u i l d 建立与之 相匹配的五轴联动加工后处理，经实际加工验证该方法正确有效可为同类型零件加工和五轴 后处理开发提供参考。 关键词五轴联动加工；后处理流程控制；U G ／ P o s t B u i l d 中图分类号T H 1 6 4 文献标识码A 文章编号1 0 0 9 0 1 3 4 2 0 1 2 1 2 下 一 0 0 6 7 0 3 D o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． I s s n ． 1 0 0 9 -0 1 3 4 ． 2 0 1 2 ． 1 2 下 ． 1 8 0 引言 五轴加工可在一次 装夹中完成五 个面加工以 提高零件 的加工效率 ，而且可通过 改变球 刀与零 件表面接触角度获得更高的零件表面质量。但在 实际应用 中许多用户过 渡使用定轴加 工或者五轴 联动加工降低了零件加工效率并使制造成本上升。 结合五轴加工经验和加 工零件 为例介 绍了两种加 工方式的具体使用。 目前五轴机床后处理绝大 多 数仍然由 C AM 软件供应商提供 ，用户很难了解其 内部算法核心以及定制 方式，结合机床结构参数 介绍了 U G／ P o s t B u i l d e r 定制机床五轴后处理方法 为 同类型机床后处理定制提供参考 。 1 五轴加工程序编制 零件毛坯采用直径 1 0 0 m m，长度 2 8 0 mm 的圆 柱形普通铝合金。零件粗加工主要以去除大部分毛 坯余量为主，所以使用定轴 3 2定轴加工方式能 提高加工效率。刀具每层切 削深 度为 l mm，主轴 每分钟转速为 8 0 0 0 r ／ mi n ，进给量为 4 5 0 0 mm ／ mi n 。 半精加工刀路使用定轴 32定轴加工方式 ， 使用相对粗加工较小 直径 的刀具能 完成粗加工在 窄槽位置留下的较大部分余量，快速均匀毛坯的 预留量为后续的精加 工打下基 础。刀具每层切削 深 度 为 0 ． 3 mm，主 轴 每 分 钟 转速 为 1 0 0 0 0 r ／ mi n ， 进给量为 4 0 0 0 m m／ mi n 。 精加工程序使用 5轴联动 加工，在 UG C A M 系统内部指定刀具轴偏摆角度摆动范围，便于使 用小直径刀具对零件 细小 轮廓进 行加工 以获得 更 精细化的零件轮廓。加工时 U G C AM 加工精度设 置为 0 ． 0 1 ra m，主轴每分钟转速为 1 2 0 0 0 r ／ mi n ，进 给量为 4 0 0 0 mm／ mi n数控 系统根据给定速度自动转 换为 C轴加工速度 ，如图 1 所示。 零件 与毛坯 半精 ll Il 半精加I2 五轴联动精加工 图1 大力神杯零件与加工零件程序编制 收稿日期2 0 1 2 - 0 5 - 2 1 作者简介陈学翔 1 9 8 3 一，男，广东连州人 ，高级技师，硕士研究生，主要从事先进制造技术和机电自动化控制的 研究与教学。 第3 4 卷第1 2 期2 0 1 2 1 2 下 [ 6 7 1 霪～ 口 蠢 ～ 零 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 匐 似 2 双转台五轴机床后处理控制 2 ． 1后处理算法分析 MI K R ON U C P 7 1 0五轴联动 加工 中心采用双 转 台结构 ，五个运动轴分别为 X、Y、z、A和 C。 建立工件坐标系为 Oz X Y、v Z ，机床运动坐标 系为 O X Y Z r ，刀心 C在工件坐标系中的位置为 X 。 ， Y。 。 ，z 。刀轴矢量 A在工件坐标 系中的位 置为 A ， ， A ，如图 2所示。 图2 双转台机床与刀具轴旋转坐标系 设刀轴矢量 A为空间矢量，可将刀轴矢量 的 起点移动到工件坐标系的原 点，然后将 刀轴 矢量 绕 z轴顺时针旋转到 一 Y z 平面上，再将刀轴 矢量绕 x轴顺时针旋 转到与 Z坐标方向一致 ，刀 轴矢量在 X轴转动角应控制在 一 9 0 。 ～0 。之 间。 便可实现工件坐标与机床运动坐标重合。 A、C角的计算公式如下 c 9 。 。a r c t a n Ia口y I c o o a r c t a n a y c o o a r c t a n a y a r c t a n ay 0 a 0 fi a, -- tan 9 刀心 C a 经工件转动后在机床坐标系 0 Y r Z 中的位置 ，即机床的运动坐标值 X YZ 。 【 6 8 】 第3 4 卷第1 2 期2 0 1 2 1 2 下 将工件坐标系O X Y Z 平移到机床坐标系 0 Y 其变换矩阵 l 0 O 1 0 0 0 O 0 0 0 O 1 0 1 工件绕 z轴转动 C角的变换矩阵 C O S C s i nC 0 0 s i nC C O S C 0 0 O 0 1 0 0 0 0 1 工件绕 x轴转动 ． A角的变换矩阵 1 0 0 C O S A 0 s i n A O 0 O 0 s i n A 0 C O S A 0 0 l 贝 X Y Z 1 Y z l T 2 T 3 I X 。 C O S C Y s in C { 】 ， 一 0 s i n C c o s A Y c o s C c o s A z cD s i n A d s in A 【 Z X s in C s in A Y C O S C s i n A z ∞ c o s A d c o s A 2 ． 2 通过U G／ P o s t B u i l d e 啶 制后处理 MI KR O N UC P 7 1 0五轴联动加 工 中心机 床各 轴 行程 及 技 术 参数 如表 1所 示。UG N X4 ． 0 ／ P o s t B u i ld e 内部提供常用数控系统后处理模板，能快 速根据所使用 的机床数控系统 类型进行后处理的 定制 ，再根据具体 的使用要求定制其余 的后处理 参数 。 表1 MI K R ON U C P 7 1 0 机床各轴行程及基本参数 x轴行程 7 1 0 mm 工作台面尺寸6 0 0mi l l6 0 0 r n n l Y 轴行程 5 0 0 m m 主轴转速 0 0 r z 轴 行 程 5 0 0 m m 曩 s。 m ／m in A轴行程 一 3 0 。 ～ 1 2 0。 C轴行程 ． 6 0 。 - 3 6 0 。 将后处理输出单位设置为公制、机床设置为五 轴双转台机床 ，控制系统设置为 H e n d e n h a i n数控系 统 ，将机床 X轴行程设置为 7 1 0 mm，将机床 Y和 平 毛吾 吐 o l 善 、 ● j 0 0 0 0 、 ● _ ’ 、 如 口 口 口 口 口／●●_ ／厂 ●● ＼ 口 口 ／ ● ● ＼／ ， ● ● ● 一 一 ／ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m