一、前言

對(duì)于直紋面葉輪的5軸銑削加工，熟悉的人都清楚葉輪專用編程軟件MAX-5有著明顯的優(yōu)勢(shì)。該軟件加工軌跡的定義方式豐富、刀具選擇面廣，加工效果非常好。但由于是專用軟件，它的后置處理程序是由軟件公司根據(jù)實(shí)際機(jī)床結(jié)構(gòu)編寫的，不具有通用性和可編輯性。實(shí)際的工作中，我們可能會(huì)碰到各種不同運(yùn)動(dòng)關(guān)系和結(jié)構(gòu)的機(jī)床，是否可以提取MAX-5生成的刀位文件而通過其他的軟件去實(shí)現(xiàn)靈活后置呢？如果這樣的方式能夠?qū)崿F(xiàn)，將帶給我們極大的方便，同時(shí)也增強(qiáng)了MAX-5軟件的適應(yīng)性。

UG是一款高端的一體化軟件，其CAM功能中的可變軸銑削方式就能夠?qū)崿F(xiàn)多軸加工。同時(shí)該軟件還有一個(gè)很大的好處，它對(duì)自身的刀位文件可以靈活地后置，通過用戶定義的后置處理程序就可生成實(shí)際機(jī)床所需的代碼文件。由此，我們嘗試通過UG軟件去后置MAX-5軟件生成的刀位文件，并成功地在雙旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)5軸機(jī)床上得以實(shí)現(xiàn)。本文就該方式的具體實(shí)現(xiàn)過程介紹如下。

二、UG軟件多軸加工后置處理程序的用戶自定義

UG軟件中的Post-Builder是提供給用戶定制后置處理程序的功能模塊。該模塊如圖1所示，不僅可以對(duì)程序結(jié)構(gòu)和代碼進(jìn)行定義，同時(shí)也可以對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)關(guān)系進(jìn)行定義，這就為我們創(chuàng)造了條件。在這里，考慮多軸加工的后置，我們主要介紹定義機(jī)床的運(yùn)動(dòng)關(guān)系部分，其余的不作敘述。

圖1 UG的Post-Builder功能模塊

先探討一下UG軟件提供的機(jī)床定義功能。如圖2所示，在Create New Post Processor界面里，機(jī)床的定義包括了所有的5軸運(yùn)動(dòng)關(guān)系，這里需要定義與實(shí)際相符的機(jī)床運(yùn)動(dòng)關(guān)系，在本文中定義為5-Axis with Dual Rotary Tables方式，然后明確其他選項(xiàng)，進(jìn)入后續(xù)的定置。在5—Axis Mill的定義中 ，有General Parameters 、Fourth Axis、Fifth Axis共三個(gè)部分需要定義，可參照UG的培訓(xùn)教程，這里不作詳述。如圖3所示，值得注意的是各旋轉(zhuǎn)軸同機(jī)床零點(diǎn)之間的相互幾何關(guān)系和各旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度偏移定義，對(duì)于后置處理的正確性影響較大。

圖2 UG的機(jī)床定義界面

圖3 定義機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸

另外，如圖4所示，在我們定義機(jī)床運(yùn)動(dòng)關(guān)系時(shí)可以利用Machine Tool Display隨時(shí)進(jìn)行顯示，并與實(shí)際相比較。最后在完成所有的定義后形成最初的后置程序。這個(gè)程序通常需要根據(jù)實(shí)際后置結(jié)果進(jìn)行必要的調(diào)整和修改，以滿足實(shí)際的需要。

圖4 UG中的機(jī)床仿真

三、用UG后置處理MAX-5刀位文件的具體實(shí)現(xiàn)過程

在得到上面最初的后置程序以后，我們就可以開始利用UG 軟件為我們服務(wù)了。下面按照實(shí)現(xiàn)的過程逐步進(jìn)行介紹，為方便介紹和直觀地展現(xiàn)，我們這里只導(dǎo)入了一個(gè)葉片的加工輪廓。

1. MAX-5刀位文件的導(dǎo)入

MAX-5所生成的刀位文件是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的APT文本文件，同UG多軸加工的刀位文件相比，只是增加了一些注釋說明，其刀具運(yùn)動(dòng)的軌跡點(diǎn)描述完全相同。經(jīng)過試驗(yàn)，只需要將MAX-5所生成的刀位文件格式改為UG的刀位文件格式（CLS文件），其余可不做任何改變。然后通過UG軟件的Manufacturing→Tools→CLSF即可直接導(dǎo)入。值得注意的是刀具軌跡中的刀具信息不能導(dǎo)入，如果需要，可在UG軟件中添加刀具并對(duì)原刀具軌跡作拷貝，同時(shí)建議最好在UG軟件中事先建立葉輪的3D模型，這樣在以后的處理中非常直觀，便于操作。本例導(dǎo)入的刀軌如圖5所示。

圖5 刀軌示意

2. 對(duì)導(dǎo)入的刀具軌跡進(jìn)行必要的處理和轉(zhuǎn)換

葉輪的實(shí)際加工依據(jù)機(jī)床的結(jié)構(gòu)，其加工方向可能在葉輪的四個(gè)象限（正對(duì)葉輪看）內(nèi)進(jìn)行，因此需要根據(jù)實(shí)際機(jī)床結(jié)構(gòu)對(duì)導(dǎo)入U(xiǎn)G的刀具軌跡進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)換，這樣便于理解，也比較容易同后置處理協(xié)調(diào)一致。本例考慮葉輪的加工方向?yàn)榈诙笙蓿虼送ㄟ^CAM Transformations 對(duì)刀具軌跡逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)了45°，以滿足實(shí)際加工的要求。

3. 利用事先定義的后置處理程序進(jìn)行后置處理

通過Post Process在選定后置處理程序后對(duì)需要的刀具軌跡進(jìn)行后置，然后必須對(duì)后置出來的加工代碼在旋轉(zhuǎn)軸的方向、旋轉(zhuǎn)角度的連續(xù)性（不能有角度的突變）、實(shí)際坐標(biāo)值等方面進(jìn)行分析。通常情況下都需要對(duì)最初形成的后置處理程序進(jìn)行修改，經(jīng)過幾次反復(fù)，才能得到比較正確的加工代碼。

4. 利用VERICUT軟件處理得到的G代碼文件并進(jìn)行必要的校驗(yàn)

在加工中心上進(jìn)行5軸加工，事先對(duì)加工過程進(jìn)行校驗(yàn)和仿真是必要的，同時(shí)還要考慮與實(shí)際加工環(huán)境相一致。我們選用了VERICUT軟件來做這項(xiàng)工作，具體過程這里不再介紹。圖6所示的是后置處理所得加工代碼在VERICUT軟件中運(yùn)行后的真實(shí)結(jié)果。

圖6 VERICUT中的仿真結(jié)果

四、結(jié)束語

本文通過利用UG軟件對(duì)MAX-5所生成的刀具軌跡文件進(jìn)行后置處理并在雙旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)機(jī)床上完成加工的實(shí)現(xiàn)，對(duì)靈活后置處理MAX-5的刀具軌跡進(jìn)行了一次成功的嘗試。可以看到，這種方式是比較容易實(shí)現(xiàn)的，它是有效的5軸刀具軌跡后置處理方法。