五坐標(biāo)數(shù)控銑后置處理技術(shù)(一)
發(fā)布日期:2011-11-25 蘭生客服中心 瀏覽:3970
一、引言
我們知道,數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)不同,機(jī)床結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)動(dòng)方式也存在差異,所使用的NC程序格式也是不一樣,因此,數(shù)控操作中的刀具軌跡必需經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換成特定機(jī)床控制器能夠接受的特定格式的NC程序,這樣的處理過程就是后置處理。正是由于機(jī)床運(yùn)動(dòng)方式的不同,特別是五坐標(biāo)擺角結(jié)構(gòu)的不同,保證刀位文件通過后置處理生成NC程序與編程人員在CAD/CAM軟件數(shù)控操作設(shè)計(jì)的符合性,便成為后置處理的關(guān)鍵內(nèi)容。 二、現(xiàn)狀
目前,常用的后置處理方法主要有以下兩種:
利用CAD/CAM軟件的通用后置處理模塊,定義數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方式,通過選取CAD/CAM軟件提供的機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng),定義某一類型或某臺(tái)數(shù)控機(jī)床的后置處理,如CATIA的PPBUILD模塊,UG的UGPOST模塊;
利用C/C++等計(jì)算機(jī)語言,按數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方式和控制系統(tǒng)的編程規(guī)范,歸納出計(jì)算空間點(diǎn)坐標(biāo)的數(shù)學(xué)公式,通過編制專用的后置處理程序并生成可執(zhí)行文件,定義數(shù)控機(jī)床的后置處理。
第①種方法,其特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單,對(duì)后置處理模塊定義人員的數(shù)控專業(yè)技能要求不高,缺點(diǎn)是靈活性較低,滿足對(duì)程序格式有特殊要求的能力低。
第②種方法,其特點(diǎn)是,能夠滿足機(jī)床對(duì)程序格式的各種特殊要求,針對(duì)性強(qiáng),能夠完全保證數(shù)控操作設(shè)計(jì)與NC程序的符合性,缺點(diǎn)是需編寫后置處理的計(jì)算機(jī)程序,第一次開發(fā)工作量大,需軟件開發(fā)人員和數(shù)控編程人員共同完成。
三、解決方案
由于加工航空結(jié)構(gòu)件使用的數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)多,控制系統(tǒng)多,前置類型多。開發(fā)通用后置平臺(tái)是解決這種情況的最好辦法。通用后置平臺(tái)需要滿足以下幾點(diǎn)要求:
可以識(shí)別多種CAD/CAM軟件產(chǎn)生的前置程序(如UG,CATIA)。
對(duì)于不同結(jié)構(gòu)的機(jī)床和控制系統(tǒng),能夠輸出該機(jī)床能夠識(shí)別的NC代碼。
對(duì)一些特殊機(jī)床,可以滿足其對(duì)程序運(yùn)算、程序格式、輔助信息的要求。
可擴(kuò)展性,用戶可以根據(jù)自己的需求,定義實(shí)現(xiàn)新機(jī)床的處理輸出。
可升級(jí)性,可根據(jù)實(shí)際需求,不斷擴(kuò)展完善核心處理模塊。
現(xiàn)在國(guó)內(nèi)后置處理程序(尤其是多軸機(jī)床)的開發(fā)還僅僅處于初始階段,國(guó)內(nèi)后置處理程序開發(fā)方面還很落后。主要依靠國(guó)外有關(guān)公司進(jìn)行開發(fā),價(jià)格昂貴,且只對(duì)單一機(jī)床或系統(tǒng)進(jìn)行后置,通用性不強(qiáng)。開發(fā)通用后置處理軟件,可以有效的保證NC程序正確性,提高程編人員的后置處理效率,還可以把加工信息(如圖號(hào)、工序號(hào)、刀具規(guī)格、程序加工時(shí)間等參數(shù))嵌入NC程序中,增加程序的可讀性,減少操作人員的人為加工誤差。
四、后置處理技術(shù)
UG的CLS文件是標(biāo)準(zhǔn)的APT語言生成的刀位文件(APT是一種自動(dòng)編程工具(Automatically Programmed Tool)的簡(jiǎn)稱,是對(duì)工件、刀具的幾何形狀及刀具相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)等進(jìn)行定義時(shí)所用的一種接近于英語的符號(hào)語言)。
采用APT語言自動(dòng)編程時(shí),計(jì)算機(jī)(或編程機(jī))代替程序編制人員完成了繁瑣的數(shù)值計(jì)算工作,并省去了編寫程序單的工作量,因而可將編程效率提高數(shù)倍到數(shù)十倍,同時(shí)解決了手工編程中無法解決的許多復(fù)雜零件的編程難題。
下文著重分析論述了利用計(jì)算機(jī)語言,針對(duì)UG軟件CLS刀位文件,開發(fā)專用后置處理軟件的技術(shù)要點(diǎn)和解決方法。
4.1 CLS刀位文件
CLS刀位文件是UG生成的前置程序,通過對(duì)CLS文件不同后置處理,可以生成各種機(jī)床系統(tǒng)的NC加工程序。
以下是UG的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)CLS刀位文件,現(xiàn)對(duì)部分程序段進(jìn)行解釋:
TOOL PATH/PLANAR_MILL, TOOL, FLAT20R2
注:為刀軌說明,每個(gè)CLS頭均有這一語句
TOOL PATH/PLANAR MILL——刀軌名稱,名稱為“PLANAR MILL”
TOOL,F(xiàn)LAT20R2?——使用刀具,刀具名稱為FLAT20R2
TLDATA/MILL,20.0000,2.0000,75.0000,1.0000,1.0000
注:為刀具說明
MILL——表示刀具為立銑刀,其它參數(shù)還有 TCUTTER:T型刀; DRILL:鉆頭等等。
為刀具參數(shù),各參數(shù)對(duì)應(yīng)下圖(D=20,R1=2,L=75,B=1,A=1)
MSYS/0.0000, 0.0000, 0.0000,1.0000000, 0.0000000,0.0000000, 0.0000000, 1.0000000, 0.0000000
注:加工坐標(biāo)系的說明,不參與后置處理
PAINT/……
注:在UG中顯示刀軌用,不參與后置處理
RAPID
注:進(jìn)行快速定位,隨后會(huì)跟一段GOTO語句,后置的NC代碼為“G00”。
GOTO/70.2739,56.1953,-8.8824,0.5773503,-0.5773503,0.5773503
注:定位語句,格式為GOTO/X,Y,Z,I,J,K。
參數(shù)說明:空間刀軌坐標(biāo)點(diǎn)(X,Y,Z)值,以及單位刀軸矢量在X軸的投影I、在Y軸的投影J、在Z軸的投影K。
注:當(dāng)I,J,K值為0,0,1時(shí),機(jī)床為三軸加工。當(dāng)I,J,K為其它值時(shí),機(jī)床為四軸或五軸加工。
FEDRAT/MMPM, 250, 0000
注:走刀速度
CIRCLE/66.1128,52.2324,-13.8804,-0.5773503,0.5773503,-0.5773503,7.0000,0.0600,0.5000,20.0000,2.0000
GOTO/63.2551,55.0901,-8.1650
注:圓弧定位語句,是由兩段組成,第一段指定圓弧起點(diǎn)和圓弧半徑等參數(shù)。第二段指定圓弧終點(diǎn)。
參數(shù)說明:格式為CIRCLE/X,Y,Z,I,J,K,R,公差1,公差2,刀具直徑,刀具底角
(X,Y,Z)=軌跡的起點(diǎn)坐標(biāo)
(I,J,K)=圓弧在空間的矢量坐標(biāo)
(R)=圓弧的半徑值
(公差1,公差2)=圓弧擬合為線段所使用的公差
(刀具直徑,刀具底角)=加工圓弧時(shí)所使用的刀具參數(shù)
END-OF-PATH
注:走刀結(jié)束
UG還有很多其它語句,如開關(guān)冷卻液、鎖定主軸、延時(shí)等等,需在UG中手動(dòng)輸入,平時(shí)使用上較少,這里不一一累述。
4.2 軸加工中擺角的算法
在UG的前置文件中,出現(xiàn)的最多的語句是“GOTO/X,Y,Z,I,J,K”,后置的主要工作也就是把這段語句轉(zhuǎn)化為機(jī)床能夠識(shí)別NC語句。
這里我在算法上說明了怎樣將I,J,K語句后置為五軸機(jī)床的轉(zhuǎn)角A,B,C。、
機(jī)床主軸頭AB擺角的五坐標(biāo)后置處理
主軸頭AB擺角的五坐標(biāo)數(shù)控銑床主要有三種:
第1種:B為主擺角,A為副擺角,刀具軸在Z軸上;
第2種:A為主擺角,B為副擺角,刀具軸在Z軸上;
第3種:A、B擺角,刀具軸在X軸上。見下圖:
第1、2種擺角類型在龍門結(jié)構(gòu)和單柱結(jié)構(gòu)的數(shù)控機(jī)床上均廣泛采用;第3種類型機(jī)床主要是臥式結(jié)構(gòu)的機(jī)床。
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