CN102033510A - 一种工作台偏摆式五轴刀尖跟踪后置处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种工作台偏摆式五轴刀尖跟踪后置处理方法，属于数控加工技术领域。本发明的方法包括：启动UG NX4.0后置处理构造器；选择输出单位、机床类型及控制系统；输入X、Y、Z最大行程、最小分辨率和最大进给率，配置第四轴和第五轴的形式；判断是否采用刀尖跟踪方式，若不采用刀尖跟踪：输入第四轴至第五轴实际距离和第五轴至第四轴实际距离，设置程序开始信息，将X、Y、Z设置为按机床位置输出；若采用刀尖跟踪：将第四轴至第五轴距离清零、将第五轴至第四轴距离清零；设置程序开始信息，设置刀尖跟踪指令；按G54初始角度旋转加工坐标系；将X、Y、Z设置为按刀位文件输出；取消刀尖跟踪和加工坐标系旋转，设置程序结束信息。
Description
技术领域：
本发明属于数控加工技术领域，特别是涉及一种工作台偏摆式五轴刀尖跟踪后置处理方法。
背景技术：
随着数控加工技术的发展，数控加工技术已广泛应用于航空制造技术领域。航空发动机机匣类零件具有结构复杂、空间特征多的特点，因此航空发动机机匣类零件通常采用五坐标加工中心进行数控加工。该加工方法能够实现复杂曲面、空间特征的五轴加工，一次装夹完成可进行多工序的复合加工，极大地提高了加工效率，具有加工精度高、人为干预少的特点，适合多种结构零件的加工。但是，采用五坐标加工中心加工航空发动机机匣类零件，五轴数控程序的编制和后置处理难度较大，是加工工艺的难点，通常需要在后置处理过程中计算旋转轴的翻转点距离，不同结构的数控机床其翻转点计算方法不同，计算公式也比较复杂；特别是采用这种方法后置处理编制的五轴加工程序，其与数控机床的结构、翻转点的距离、夹具的距离相关联；在实际生产中经常需要调整加工设备，甚至需要调整夹具，如果要调整加工设备和夹具则必须修改数控加工程序，重新进行后置处理，重出数控加工程序；重出数控加工程序的工作量较大，还容易出错，调试程序还要占用数控机床的工作时间，对加工效率和质量都有较大的影响。
发明内容：
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种可适合多种结构的数控机床加工，并可提高加工效率，保证加工质量的工作台偏摆式五轴刀尖跟踪后置处理方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种工作台偏摆式五轴刀尖跟踪后置处理方法，包括如下步骤：
步骤一：启动UG NX4.0后置处理构造器；
步骤二：选择输出单位、机床类型及控制系统；
步骤三：输入X、Y、Z最大行程；
步骤四：输入最小分辨率；
步骤五：输入最大进给率；
步骤六：配置第四轴和第五轴的形式；
步骤七：判断是否采用刀尖跟踪方式，若是，则转去执行步骤十二；若否，则执行步骤八；
步骤八：输入第四轴至第五轴实际距离；
步骤九：输入第五轴至第四轴实际距离；
步骤十：设置程序开始信息；
步骤十一：将X、Y、Z设置为按机床位置输出，并转去执行步骤二十；
步骤十二：将第四轴至第五轴距离清零；
步骤十三：将第五轴至第四轴距离清零；
步骤十四：设置程序开始信息；
步骤十五：设置刀尖跟踪指令；
步骤十六：按G54初始角度旋转加工坐标系；
步骤十七：将X、Y、Z设置为按刀位文件输出；
步骤十八：取消刀尖跟踪；
步骤十九：取消加工坐标系旋转；
步骤二十：设置程序结束信息；
步骤二十一：结束。
本发明的有益效果：
本发明应用于航空发动机机匣类零件的数控加工，解决了该类零件五轴加工程序编制难，后置处理通用性差的难题，本发明适合多种结构的数控机床加工，在生产过程中调整数控加工设备和夹具时，不需要改变程序格式、后置处理、重新出程序；缩短了数控编程时间，减少了出错的概率，提高了加工效率，保证了加工质量。
采用本发明的后置处理方法可大量节省调整数控加工设备的工艺准备及试切时间，可提高加工效率30％以上。
附图说明：
图1为本发明的后置处理方法的程序流程图。
具体实施方式：
航空发动机机匣类零件具有结构复杂、五轴数控加工程序编制难、程序量大的特点，采用传统的编程方法编制五轴加工程序需要通过翻转点距离计算加工刀具的坐标位置，该方法是解决五轴数控程序编制的有效方法之一；但是采用该方法编制的五轴加工程序存在通用性差的问题，只能用固定的数控机床加工，在其他不同结构的数控机床上不能使用。而先进的高性能五坐标加工中心，具有五轴加工刀尖跟踪功能，采用该功能编制五轴加工程序能够解决上述问题，但是该功能不能直接应用，需要配置与刀尖跟踪功能相适应的后置处理程序，因此应用五轴加工刀尖跟踪技术的关键是开发其后置处理程序。
该类机床的后置处理方法有两种：一是传统的位置处理方法，该方法通过机床偏摆中心 至工作台或夹具表面距离进行后置处理计算坐标点；另一种方法是刀尖跟踪方法，该方法通过数控机床高级功能刀尖跟踪自动计算坐标点。两种方法位置处理文件生成方法不同，数控程序格式也不同，前一种方法不具备通用性，而刀尖跟踪方法具有通用性，不用按照机床偏摆距离修改后置处理坐标文件及数控加工程序。
不同控制系统五轴刀尖跟踪指令和使用方法、程序格式都不相同，要为不同的控制系统配置五轴刀尖跟踪加工后置处理程序，合理应用五轴刀尖跟踪加工技术，需要了解刀尖跟踪数控程序的格式，及其使用技巧和注意事项。
本发明采用的设备型号为SAJO10000系列五坐标加工中心，采用UG NX4.0可变轴轮廓铣方式生成刀具轨迹。
SAJO10000系列五坐标加工中心是卧式双摆台数控机床，二个旋转轴分别为A、B。按照传统的五轴加工方法编制五轴数控加工程序，当A、B轴旋转时，加工刀具不随之运动，需要通过数控机床偏转点至工作台或夹具端面距离来计算旋转后的刀具位置，加工刀具需要重新定位，才能保证刀具的正确位置。
刀尖跟踪加工过程是：刀具随着旋转轴的转动而运动，始终保持加工刀具的正确位置。由于工作台翻转时，加工零件也随工作台翻转，因此零件坐标系发生了变化，刀尖跟踪功能具有坐标系变化的作用。
刀尖跟踪后置处理实施过程：
1、SAJO10000系列五坐标加工中心五轴刀尖跟踪指令TRAORI需与AROTY＝$P_UIFR[1，B，TR]指令配合使用，刀尖跟踪指令TRAORI取消了G54中的角向初始设置，需要在使用刀尖跟踪指令TRAORI前，将G54中的角向初始值保存起来，使用刀尖跟踪指令TRAORI后，再恢复G54中的角向初始设置。
2、启动UG NX4.0 Post Builder软件，选择机床类型为双摆动工作台式五坐标加工中心，控制系统选择西门子840D，将第四轴旋转中心到第五轴旋转中心的距离设置为0，再将第五轴旋转中心到第四轴旋转中心的距离设置为0。
如图1所示，一种工作台偏摆式五轴刀尖跟踪后置处理方法，包括如下步骤：
步骤一：启动UG NX4.0后置处理构造器；
启动UG NX4.0 Post Builder；
步骤二：选择输出单位、机床类型及控制系统；
选择输出单位为毫米，机床类型为双摆动工作台式五坐标加工中心，控制系统为西门子840D；
步骤三：输入X、Y、Z最大行程；
在参数输入区域，输入X、Y、Z最大行程，其中，X、Y、Z最大行程分别为X：1500，Y：1200，Z：1000；
步骤四：输入最小分辨率；
在参数输入区域，输入最小分辨率，其中，最小分辨率为0.001；
步骤五：输入最大进给率；
在参数输入区域，输入最大进给率，其中，最大进给率为10000；
步骤六：配置第四轴和第五轴的形式；
在旋转轴配置区域，配置第四轴和第五轴的形式，选择第四轴为A轴，第五轴为B轴；
步骤七：判断是否采用刀尖跟踪方式进行后置处理，若是，则不用输入真实机床的翻转点距离，转去执行步骤十二；若否，则执行步骤八；
步骤八：输入第四轴至第五轴实际距离；
步骤九：输入第五轴至第四轴实际距离；
步骤十：设置程序开始信息；
在程序头区域，设置程序开始信息，包括：程序编制时间、人员和初始坐标系G54等；
步骤十一：将X、Y、Z设置为按机床位置输出，并转去执行步骤二十；
步骤十二：将第四轴至第五轴距离清零，即设置第四轴至第五轴距离为0；
步骤十三：将第五轴至第四轴距离清零，即设置第五轴至第四轴距离为0；
步骤十四：设置程序开始信息；
步骤十五：设置刀尖跟踪指令；
在初始运动区域设置零件加工初始位置和刀尖跟踪指令；
步骤十六：按G54初始角度旋转加工坐标系；
在用户命令区域，设置G54角向零点偏置，按G54初始角度旋转加工坐标系；
步骤十七：将X、Y、Z设置为按刀位文件输出；
将X、Y、Z设置为按刀位文件输出，其中，X、Y、Z的表达式分别为$mom_mcs_goto(0)、$mom_mcs_goto(1)、$mom_mcs_goto(2)；
步骤十八：取消刀尖跟踪；
在程序结束区域，设置TRAFOOF、ROT和M30指令，取消刀尖跟踪；
步骤十九：取消加工坐标系旋转；
在程序结束区域，取消加工坐标系旋转；
步骤二十：设置程序结束信息；
步骤二十一：结束，保存形成了SAJO10000_TRAORI_AB.def、SAJO10000_TRAORI_AB.tcl 和SAJO10000_TRAORI_AB.pui三个后置处理配置文件。
3、启动UG NX4.0软件，选择可变轴曲面加工驱动方式，建立五轴铣加工操作，完成前置处理生成刀具轨迹后，调用SAJO10000_TRAORI_AB.pui后置处理程序，生成五轴刀尖跟踪数控加工程序，数控加工程序格式如下：
％_N_DJSF001_MPF
；$PATH＝/_N_WKS_DIR/_N_120JX_WPD
；(machine_name:sajo10000)
；(Program_name:ZUOSF001-01)
；(F:\YE_WU_GONG_ZUO_B\1034-120\120JX.prt)
；(Programer:Administrator)
；(Date:Mon Feb 01 10:53:13 2010)
N0010 FGROUP(X2，Y2，Z2，A，B)
N0011 FL[B]＝30
N0012 G54
N0013 G90 G00 A0.0 B0.0
；————Operation Name:VARIABLE_CONTOUR————
N0014 T＝”D20R3”
N0015 TC
N0016 G94 G00 Z1000.
N0017 B23.
N0018 TRAORI
N0019 AROT Y＝$P_UIFR[1，B，TR]
N0020 G64 X121.637 Y181.525 Z420.592 S1000.M03
N0021 X82.564 Z328.542
N0022 G01 X82.1 Z327.186 F50.M08
…
N0037 G00 X223.229 Z366.451
N0038 TRAFOOF
N0039 ROT
N0040 Z1000.
N0041 B0.0
N0042 M05 M09
N0043 M30
:Machining Time is:17 Min 。
Claims (1)
1.一种工作台偏摆式五轴刀尖跟踪后置处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：启动UG NX4.0后置处理构造器；
步骤二：选择输出单位、机床类型及控制系统；
步骤三：输入X、Y、Z最大行程；
步骤四：输入最小分辨率；
步骤五：输入最大进给率；
步骤六：配置第四轴和第五轴的形式；
步骤七：判断是否采用刀尖跟踪方式，若是，则转去执行步骤十二；若否，则执行步骤八；
步骤八：输入第四轴至第五轴实际距离；
步骤九：输入第五轴至第四轴实际距离；
步骤十：设置程序开始信息；
步骤十一：将X、Y、Z设置为按机床位置输出，并转去执行步骤二十；
步骤十二：将第四轴至第五轴距离清零；
步骤十三：将第五轴至第四轴距离清零；
步骤十四：设置程序开始信息；
步骤十五：设置刀尖跟踪指令；
步骤十六：按G54初始角度旋转加工坐标系；
步骤十七：将X、Y、Z设置为按刀位文件输出；
步骤十八：取消刀尖跟踪；
步骤十九：取消加工坐标系旋转；
步骤二十：设置程序结束信息；
步骤二十一：结束。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201010263285 CN102033510A (zh) | 2010-08-26 | 2010-08-26 | 一种工作台偏摆式五轴刀尖跟踪后置处理方法 |
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| CN102033510A true CN102033510A (zh) | 2011-04-27 |
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| CN 201010263285 Pending CN102033510A (zh) | 2010-08-26 | 2010-08-26 | 一种工作台偏摆式五轴刀尖跟踪后置处理方法 |
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