基于UG的车铣复合数控机床变轴车削后处理开发.pdf

基于 UG的车铣复合数控机床变轴车削后处理开发 术 李粉 霞①李瑞霞②杨兴隆③ ① 山西机 电职业技术学院， 山西 长治 0 4 6 0 1 1 ； ②长治医学院 山西长治 0 4 6 0 1 1 ； ③淮海工业集团有 限公司， 山西 长治 0 4 6 0 1 2 摘要 针对“ 轴一孔平滑过渡” 类工件在 目前加工中， 仍采用刀塔夹持车刀的普通数控车床 。 分别使用外圆 车刀和内孔车刀对接加工 ， 表面质量不高的问题。经过长期的实践尝试与探索， 对 U G 的后处理事 件进行研究 ， 巧妙地运用铣一车转换的方法 ， 在软件的 C A M 自动编程加工中开发出了新型的“ 变 轴车削” 加工功能。实现了在具备主轴定 向装夹车刀的机械结构和 B C型一头一台五轴联动插补 功能的车铣复合机床上 。 采用 B头和 z轴联动连续变轴车削的难题 ， 更加突显了复合机床的优势 ， 填补了一项 目前 UG尚未开发出的技术空白。 关键词 车铣复合 ； 变轴车削； 铣一车转换； 后处理 中图分类号 T P 3 9 l 文献标识码 A Th e d e v e l o p me n t o f v a r i a b l e a x i s t u r n i n g p O S t p r 0 c e s s i n g b a s e d o n UG f o r t u r n i n gmi l l i n g ma c h i n e t o o l L I Fe n x i a ① 。L I Ri u x i a ②．YANG Xi n l o n g ③ S h a n x i I n s t i t u t e o f Me c h a n i c a l a n d E l e c t r o n i c E n g i n e e r i n g ， C h a n g z h i 0 4 6 0 1 1 ， C HN； ② C h a n g z h i We d i c o l C o u e g e ，C h a n g z h i 0 4 6 0 1 1 ， C H N； ⑧ H u a i h a i I n d u s t r i e s G r o u p C o ． ， L t d ． ，C h a n g z h i 0 4 6 0 2 1 ， C H N Abs t r a c t I n t h e c u r r e n t p r o c e s s i n g，a i mi n g a t”a x i s h o l e s l i p t r a n s i t i o n” p a ns，r e s p e c t i v e l y u s i n g a c y l i n d r i c a l t u r ni n g t o o l a n d i n n e r h o l e t o o l s d o c k i n g p r o c e s s i n g i n CNC t u r r e t ，b u t t h e p r o bl e m i s s u r f a c e q ua l i t y i s n o t h i g h ． Af t e r a l o n g t i me o f p r a c t i c e a n d e x p l o r a t i o n，t h e a u t h o r s t u di e s t h e p o s t pr o c e s s i n g e v e n t o f UG，a n d ma k e s u s e o f t h e c o n v e r s i o n me t h o d o f mi l l i n g a nd t u r n i n g，a n d d e v e l o ps a n e w t y p e o f”v a r i a b l e a x i s t u r n i n g ” p r o c e s s i n g f u n c t i o n i n t h e s o f t wa r e CAM．Re a l i z e d t h e p r o b l e ms o f t h e h e a d B a n d Z a x i s a d o p t s t h e c o n t i n u o u s v a r i a b l e a x i s t u r n i n g i n s p i n d l e o r i e n t a t i o n wi t h c l a mp i n g t o o l o f t h e me c h a ni c a l s t r uc t u r e a n d BC t y pe o f a h e a d o f a fiv e a x i s l i n k a g e i n t e r p o l a t i o n f u n c t i o n o f c o mp o s i t e mi l l i n g ma c h i n e t o o 1 ． Hi g h l i g h t s t h e a d v a n t a g e o f c o mp o u n d ma c h i n e，fil l e d a t e c hn o l o g y g a p o f UG ． Ke y wo r d s t u r n i n gmi l l i n g c o mp o u n d； v a r i a b l e a x i s t u r ni n g； mi l l i n gt u r n i n g c o n v e r s i o n； p o s t p r o c e s s i n g 随着现代制造技术发展的 日趋复杂化 、 精密化 ， 企 业纷纷引进高端车铣复合数控设备 ， 然而在实际运用 过程中， 这些设备并没有物尽其用 ， 有些企业甚至将此 类功能强大的数控设备当普通机床进行使用 ， 造成了 极大的浪费。其根本原因在于复杂工件的加工特别是 曲面类_丁件的加工需要 C A M软件 自动编程来完成 ， 技 术人员无法将机床与软件进行有机结合。 笔者在与淮海工业集 团技术人员对公司一台双通 道双主轴九轴五联动 的车铣复合加工中心进行数控设 备后置处理配置过程中， 通过不断的潜心研究与开发， 针对该机床所具备 的主轴定 向装夹车刀的机械结构和 B C型一头一台五轴联动插补功能， 通过对各机构之问 的算法研究 ， 开发其 自动加工中的“ 变轴车” 模块， 采川 B头和 z轴联动加工 ， 实现了变轴车削的这一难题。 l “ 轴一孑 L 圆弧平滑过渡” 类工件的加工方法 分析 车铣复合机床的出现 ， 使得许多复杂T件能够一 2 0 1 2年 山西省高等学校科技研究开发项 目 2 0 1 2 1 1 3 5 ， 2 0 1 4年山西 省教育科学十二五规划课题 工业控制技术虚拟设备教学 设备研究 与开发 J H一1 4 0 4 2 ． 44． ① △ 与△ A 0 C为相似三角形， 那么 A 。 A A LA 1 O C， 且均为是刀片装夹角度的一半。 ②D A ， 和 O 。 A 均为刀片刀尖半径。 ③车刀最大旋转半径 ， 也可 以通过车铣复合机床 上配有的雷尼绍 自动对刀测头方便地得到。 ① I t 图3球头铣刀在零度时刀位 图4 车刀的等效力位角度 C切削点 图5 图4 中车刀片放大图 ④根据式 1 与式 2 的要求 ， 要求出切削点 A的 坐标还缺 少一个条件就是 的距离， 用车刀最大旋 转半径减掉 O A 车刀刀尖半径值 就是 A A 的距离 。 在后处理器的开发过程中， 要 实现这种变换必须 给事先后处理器赋予两个实际条件值 ， 即刀片装夹角 度和车刀最大旋转半径 ， 然后利用 图 5的三角关系就 实现 了球头铣 刀刀位点 与车刀切 削点 C的换算。 得 出 C A 一 A A 1 s i n 0 ／ 2 O 1 A 1 s i n 0 ／ 2 3 C z A z 一 A A 1 l C O S 0 ／ 2 O 1 A 1 l 1一 s i n 0 ／ 2 4 式 中 c 为转换后车刀切削点 c的 坐标值 ； C 为转 换后车刀切削点 C的 y坐标值 ； 0为刀具旋转角度。 说 明 分析了球头刀在零度时与车刀 的等效变换 后 ， 读者已经具备 了主轴头摆动到其他非零角度时的 变换思想 ， 无非是三角函数再复杂一些而已， 只要判断 清楚刀具在不同象限的正负值就会得到正确 的 m o m p o s 值 ， 最 终 E l 的是 为 了求得 车刀切削点 的坐标值。 1 46 如果机床具备两个工件工位 ， 后处理应予 以区分正确 的初始变换角度。这里主要 阐述一种思维方法 ， 具体 过程不再赘述。 3“ 变轴车削” 加工方法的后处理事件定义 1 “ 变轴铣 一车” 加工方法转换设置 在“ 变轴铣 一车” 加工的 自动编程过程中， 只需要 将变轴车类工件的内外轮廓线自 然拉伸成很窄的片体 作为工件体 ， 这样可以很好地防止过切的产生； 刀具选 半径等于车刀刀片半径的球头铣刀 ， 驱动方式选 “ 曲 线／ 点” ， 选择工件内外轮廓线作驱动曲线 ； 刀轴选“ 插 补”， 以车刀不产生干涉为原则 ， 调整曲线上各个点 的 刀轴矢量 ， 会得到从外 圆到 内孑 L 的一条刀轴矢量连续 变化的刀具轨迹即为变轴车的切削轨迹 。 2 建立“ 变轴车” 用户定义事件 在实际的使用过程 中， 为 了使用户更加容易分辨 变轴车与变轴铣 ， 在此 ， 建立一个变轴车的用户定义事 件 ， 当此用户定义事件激活时输出的程序才是变轴 车 程序。过程如下 打开 D 、 ＼ P r o g r a m F i l e s ＼ ＼ U G S ＼ ＼ N X 4 ． 0 、 ＼ MA C H＼ ＼ r c s o u r t 。e 、 ＼ u s c v d e f _e v e n t ＼ ＼ u d e ． c d l 文件 ， 插入语句 EVENT v a r i a b l e ．a x i s t ur n UIL A B E L” 变轴车” CAT EGORY MI L L DRI L L L ATHE P ARAM v a r i a b l e ．a x i s，t u r n { T YP E b DEF VAL ” F AL S E” uI L A B E L” 变轴车 ” } P ARAM c l a mp o f fs e t { T YP E d DEF VAL ” 0 ． O ” T OGGL E Of f UI L A B E L” 刀具装夹偏置 ” P ARAM c l a mp a n g l e T YP E d DEF VAL ” 0 ． 0” TOGGL E Off UI L AB E L” 刀具安装 角度” } 重启 U G， 新建变轴车操作 ， 点击 “ 机床” 一“ 开始 事件” 一 “ 编辑” ， 找到“ 变轴车” 双击 ， 出现 图 6所示 ， 篓