UGpost的车铣复合加工中心四轴联动后处理器的研发


S-191LINEAR 车铣复合加工中心是一台具有车、铣、磨多功能的数控设备,具备七轴五联动的功能[1],若能配备专用后置处理器,并利用CAM 编程软件,通过DNC 传输,实现该机床的编程自动化,将能大大发挥机床性能,很多零件仅需一次装夹,就可以完成多方位及多种型面的加工,针对公司目前存在较多的螺旋曲面类零件,迫切需要开发专用后置处理器,摆脱手工编程和后期钳工修挫型面的落后境况,充分利用车铣复合加工中心, 实现自动编程及精密加工。

 

1       专用后置处理器开发技术

目前获取专用后置处理器有以下3 种方法:

1.1      自主开发

利用高级编程语言(如C++、Fortran 等语言)编制后置处理程序,把刀位源程序转换成NC 指令代码。优点是针对性强,缺点是编程困难,对编程人员有极高的要求,且工作量大,耗费时间久。

1.2      基于通用后置处理器的专用开发

利用软件商提供的交互式后处理书写器(PostWriter)及软件编制工具包(Post 软件包)等,通过人机界面,用户以回答问题的形式,确定填写具体参数,同时编制专用后置处理程序,就可以开发出针对具体机床的后处理器。优点是可以满足用户需求, 缺点是用户需要掌握编程语法规则。

1.3      软件商提供

为各种结构数控机床及控制系统编制专用后处理程序,用户通过购买的形式使用,缺点是耗费资金,完全依赖于软件商, 当购买新设备时,就必须定购相应的后处理程序。

对比以上三种获取后置处理器方法的优缺点,结合实际情况,第二种方法更经济实用。

2       典型螺旋曲面零件CAM  编程[2]

2.1      零件结构分析

螺旋曲面诱导轮是航空燃油泵的主要组成件之一,是一种结构复杂的流体装置,由轮毂和叶片组成,随着设计理论的发展,叶片曲面的形状日趋复杂,模具制造难度大,精度及光洁度无法满足要求,目前采用轮毂和叶片在同一毛坯上进行整体加工,如图1 所示是常见的几种诱导轮结构,基于零件流道狭窄且大扭角的特点,需在车铣复合加工中心上,采用车床卧式装夹, 立式铣削的加工方法。

 

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图1   几种诱导轮模型

2.2  诱导轮曲面CAM 编程

从加工角度分析零件,叶片由四部分组成,分别是:叶片正面、叶片背面、叶片进口斜面、叶片出口斜面,编程需完成这四部分的加工。这里就编程关键步骤进行说明,进入UG/CAM 加工环境后,创建加工方法操作选用多轴铣(mill-multi-axis)中的可变轮廓铣(variable-contour)。建立加工坐标系时(编程零点),轴的方向应与车铣复合中心立式时的坐标系配置一致。该类型螺旋曲面一般采用流线驱动方法,选取加工区域的边界曲线为驱动流线,刀轴选择远离直线方式,切削模式选用往复方式,步距数精加工考虑质量要求一般铝件按0.3~0.5 的切削深度计算,编程完成后生成刀轨如图2 所示。

图片.png

图 2   刀轨显示

2.3  刀轨文件分析

上述刀轨仿真无误后,导出刀轨文件如图3 所示,可以看出

该刀位源文件包含着以“APT 语言格式”存储的刀具运动轨迹和加工工艺参数等数据参数,但是它不是数控程序,不能被机床识别,还需要将这些信息进行处理,转变成机床能执行的NC 程序。

 

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图3   刀位源文件

 

3      专用后置处理器的开发

3.1      开发平台

后置处理器——一个包含机床和控制系统信息的处理程序,由它读取导轨数据,再转换成机床可接受的代码,本文使用的NX 软件提供软件编制工具包(NX/POST 软件包),它通过建立与机床控制系统相匹配的两个文件——事件处理文件和定义文件,可以完成专用后置处理器的开发,也可以直接修改这两个文件实现特定的信息处理[3]。

3.2      开发流程

3.2.1        机床结构及运动轴配置

S-191 LINEAR 是一款高精高速复合中心,7 轴数控,5 轴联动,其中4 个线性轴是分别是:X、Y、Z、W(备主轴),3 个旋转轴分别是:A(备主轴)、B(刀轴)、C(第一车削主轴)。对于螺旋曲面类零件,需要第一车削主轴回转和3 个线性轴联合运动实现加工,运动轴配置详见表1。

表1   运动轴参数值

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3.1.1        数控系统代码格式

开发的后置处理器必须符合机床配置的数控系统的程序结构、代码和输出形式等要求,S-191 LINEAR 数控系统的程序文件开始符是%,程序号Oxxxx,程序结束M30,以及其它M/G 代码参考S-191 LINEAR编程说明书。

3.1.2        关键步骤

通过程序——UGS NX7.5—— 加工工具—— 后处理构造器,启动后处理工具,创建新文件,弹出Create New Post Proces-

sor 菜单,设置后处理器名称、后处理输出单位(公/英制)、机床类

型选择、控制器选择等,S-191 LINEAR 专用后置处理器设置如图4 所示,确定后再进行机床轴配置等设置,如XYXC 轴,如图5 所示,再在Program &Toll Path 菜单中完成程序头、自动换刀、程序尾、以及在G/M 等设置,所有设置完成后保存,生成.tcl、.def 和

.pui 文件,再在根目录 UGSpostprocessor 下找到template_post.

dat 文件,打开后编写如下语句,将创建的后处理器集成到UGS

中。

##################################################

#############################

S_191_XYZC,${UGII_CAM_POST_DIR}s191_new_post.tcl,

${UGII_CAM_POST_DIR}s191_new_post.def

 

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图4   创建后处理器

图片.png   

图5   运动轴配置



3.3  成果应用

在UG/CAM 环境中,将仿真正确的刀位源程序用开发好的进行后处理器进行转换。选择S_191_XYZC 专用后处理器如图6 所示,转换后输出NC 代码程序如图7 所示。

 

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    图6   专用后置处理器

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图7    NC 代码程序

 

4   专用后置处理器的验证

通过DNC 将处理好的NC 程序传输至车铣复合加工中心, 加工过程瞬间拍摄图片如图8 所示,加工过程顺利,首件加工完成后,经剖切计量,零件尺寸及精度满足设计要求,证明程序正确,开发的专用后置处理器可用。

图片.png

图8   加工瞬间

 

5   结语

开发的专用后置处理器适用于S-191、S-192 系列车铣复合加工中心,解决了需要四轴联动回转加工类的零件编程问题,提高了曲面类零件的加工精度、质量和效率,开发方法可类似推广应用到3+1 形式的四轴联动机床上,同时为后续五轴联动后置处理器的开发奠定了基础。



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分类: 五轴加工中心  
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