五軸數(shù)控銑削加工后置處理及其加工編程

李昌寶

摘要：五軸聯(lián)動數(shù)控技術(shù)在一些比較復(fù)雜，精度要求比較高的零件加工方面有著非常重要的作用。當(dāng)然，五軸聯(lián)動數(shù)控技術(shù)的優(yōu)越性是離不開高質(zhì)量的加工編程以及優(yōu)異的后置處理程序的。五軸加工編程的制定要比三軸加工編程的制定困難的多，其復(fù)雜程度也是不一樣的。并且正是由于五軸加工后置處理的開發(fā)難度非常大，所以也就導(dǎo)致五軸加工技術(shù)的發(fā)展受到了很嚴(yán)重的制約。

關(guān)鍵詞：五軸數(shù)控技術(shù);五軸加工;后置處理

中圖分類號：TG659?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?文章編號：1672-9129（2020）05-0048-01

Abstract：Five-axis?linkage?CNC?technology?plays?a?very?important?role?in?the?processing?of?some?relatively?complex?parts?with?high?precision?requirements.?Of?course，the?superiority?of?the?five-axis?linkage?CNC?technology?is?inseparable?from?high-quality?machining?programming?and?excellent?post-processing?programs.?The?formulation?of?five-axis?machining?programming?is?more?difficult?than?the?formulation?of?three-axis?machining?programming，and?its?complexity?is?also?different.?And?it?is?precisely?because?the?development?of?post-processing?of?five-axis?machining?is?very?difficult，so?the?development?of?five-axis?machining?technology?has?been?severely?restricted.

Key?words：Five-axis?CNC?technology;five-axis?machining;post-processing

五軸數(shù)控技術(shù)可以用在一些比較困難的復(fù)雜的零件當(dāng)中，并且可以有效的避免刀具的干涉，但是這些三軸數(shù)控技術(shù)是很難做到的。在面對一些直紋面的加工的時候，利用五軸數(shù)控技術(shù)的話，可以直接采取一刀成型的方式，這樣對于加工質(zhì)量來說是非常有效的，并且也能夠有效地提高加工的效率，也能夠保證到產(chǎn)品的精度是符合標(biāo)準(zhǔn)的，因為五軸加工可以完成一次裝夾。五軸加工是不太受空間限制的，可以完美的解決那些曲面的過渡區(qū)域需要加工的情況。因為五軸加工可以選取更大尺寸的刀具，并且刀具的剛性非常好。所以說，無論是在國內(nèi)還是國外，五軸加工技術(shù)一直都是專家學(xué)者討論的一個熱點，并且西方國家也一直對我國的加工技術(shù)進(jìn)行封鎖處理。因為有很多的先進(jìn)的武器裝備都需要用到這種加工技術(shù)，比方說飛機(jī)，坦克等等，這些裝備的零件都離不開高性能的數(shù)控機(jī)床的加工。

1?數(shù)控編程技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

1.1零件幾何建模。利用自動編程軟件才能夠完成復(fù)雜的零件的數(shù)控加工編程。首先要做到的一點就是要通過軟件來使被加工零件出現(xiàn)一個幾何模型。完成復(fù)雜的零件的模型的建立，我們需要注意的是曲線曲面的創(chuàng)立以及編輯技術(shù)。

1.2選擇合適的加工方案以及工藝參數(shù)。對于數(shù)控加工的加工效率以及最后的加工質(zhì)量來說。加工方案的選定以及工藝參數(shù)的確定有著非常大的影響。在所有的需要確定參數(shù)當(dāng)中，我們近些年來一直研究的重點就是刀具以及刀軸控制的方式，包括走刀路線的自動化選擇等等。

1.3刀具軌跡的生成。數(shù)控加工是非常復(fù)雜的一個工作，其中研究最為廣泛，最為深入的內(nèi)容就是刀具的軌跡生成問題。對于零件加工的可能性以及質(zhì)量來說，刀具軌跡能否生成直接決定了這些因素。如果想要生成有效的刀具軌跡的話，那么我們首先就要保證在施工的過程當(dāng)中沒有任何干涉，沒有任何碰撞，并且軌跡是光滑的，代碼的質(zhì)量是比較高的。

1.4數(shù)控加工仿真。在正式開始零件加工之前，我們必須要對整個數(shù)據(jù)加工工程進(jìn)行一個仿真實驗的處理。尤其是針對那些多軸加工編程的時候，必須要進(jìn)行仿真實驗，對其進(jìn)行驗證。因為多軸加工過程當(dāng)中刀具的運行是復(fù)雜的，所以在加工的過程當(dāng)中很有可能會出現(xiàn)干涉和碰撞這樣的問題。但是我們通過數(shù)據(jù)加工進(jìn)行仿真實驗的話，就可以來模擬加工的環(huán)境。能夠提前預(yù)示到程序當(dāng)中會發(fā)生的一切錯誤，并且能夠做到優(yōu)化加工程序的目的?？梢杂行У奶岣呔幊痰馁|(zhì)量，避免上述所說的問題。

1.5后置處理。在數(shù)控編程技術(shù)當(dāng)中，后置處理是一個非常重要的內(nèi)容。他可以把不包括機(jī)床信息的具體的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成一個可以控制的數(shù)控加工程序。一個運行有效的后置處理技術(shù)可以使我們的生產(chǎn)質(zhì)量以及機(jī)床的可靠性變得更高。

2?后置處理技術(shù)概述

在cam系統(tǒng)當(dāng)中，每一個機(jī)床的結(jié)構(gòu)都是不同的，并且他的編程是具有獨立性的，對于這種自動生成的并且是相對于工件坐標(biāo)系的刀位文件，我們將其稱之為前置處理。前置處理當(dāng)中所產(chǎn)生的一些刀位文件是不可以用做驅(qū)動數(shù)控機(jī)床當(dāng)中的。所以我們?nèi)绻胍獢?shù)控機(jī)床能夠執(zhí)行命令的話，那么就需要把這些不能夠驅(qū)動數(shù)控機(jī)床的刀位文件轉(zhuǎn)化成可以去讓數(shù)控機(jī)床識別并且能夠去執(zhí)行的數(shù)控程序。這個過程，我們將其稱之為后置處理。

3?后置處理的主要任務(wù)

3.1機(jī)床運動變換。通過五軸數(shù)控編程所生成的刀位數(shù)據(jù)是刀具相對于工件坐標(biāo)系的刀心位置以及矢量數(shù)據(jù)。機(jī)床運動變換的作用其實就是根據(jù)每一個機(jī)床的具體的結(jié)果情況來把刀位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為機(jī)床在運動軸方面的運動數(shù)據(jù)。

3.2非線性運動誤差校驗。當(dāng)cam系統(tǒng)對刀位數(shù)據(jù)進(jìn)行計算的時候，刀位的實際運動點必須要為直線，因為這樣他才能夠和編程相符合。多坐標(biāo)加工的時候，由于其非線性特點，所以說當(dāng)個機(jī)床實際在運動的時候。實際刀位可能會嚴(yán)重的偏離我們所預(yù)估的直線?？梢哉f必須要在加工的過程當(dāng)中對誤差進(jìn)行檢驗。如果實際出現(xiàn)的誤差超過了我們可承受的誤差的話，那么要及時的修正。

3.3進(jìn)給速度校驗。進(jìn)給速度指的就是在制作的過程當(dāng)中，刀具接觸到的點或者是刀具所接觸的工件的表面，二者產(chǎn)生的相對速度。在一個多軸加工的工程當(dāng)中。他的合成速度會因為回轉(zhuǎn)半徑的放大而導(dǎo)致它的平動軸的速度變換會變得非常的大。很大程度上會超出機(jī)床或者是刀具最大的負(fù)荷量。我們應(yīng)該根據(jù)機(jī)床的速度以及加速度的能力來對其進(jìn)行校驗以及修正。

3.4數(shù)控加工程序生成。數(shù)控加工程序的生成指的就是在加工的時候，數(shù)控機(jī)床可以根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)所給出來的具體的指示格式，把機(jī)床在運動過程當(dāng)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)來轉(zhuǎn)換成機(jī)床的一個程序代碼。后置處理在完成這個工作過程的時候，其實就是根據(jù)刀位的文件記錄的類型來把機(jī)床的坐標(biāo)完成一個代碼的轉(zhuǎn)換，一直到刀位源文件的結(jié)束。

4?后置處理技術(shù)的發(fā)展

自20世紀(jì)50年代以后，后置處理現(xiàn)在已經(jīng)成為了自動編程的一個非常重要的組成部分。面對不同的數(shù)控系統(tǒng)需要編制出不同的后置處理程序。正是由于數(shù)控系統(tǒng)的種類非常多，并且機(jī)床和機(jī)床之間的結(jié)構(gòu)是不相同的，因此專用的后置程序可以達(dá)到上千種之多。隨著CAD?、CAM技術(shù)的不斷發(fā)展，在系統(tǒng)當(dāng)中，大部分都配置了通用的后置處理模塊。

五軸加工領(lǐng)域機(jī)床具有多樣性、復(fù)雜性的特點。所以說在五軸加工領(lǐng)域中，后置處理現(xiàn)在已經(jīng)成為了制約機(jī)床效率發(fā)揮的一個主要的因素。本文當(dāng)中對后置處理、編程進(jìn)行了相關(guān)的介紹。如果未來還想更的發(fā)揮五軸加工工藝的優(yōu)勢，那么就必須對其工藝進(jìn)行優(yōu)化處理。

參考文獻(xiàn)：

[1]基于CATIA的5MC850-A五軸加工中心后置處理開發(fā)及驗證王冠?-?西安科技大學(xué)

[2]五軸數(shù)控機(jī)床通用后置處理系統(tǒng)平臺的研究與開發(fā)強(qiáng)亮?-?西安建筑科技大學(xué)