☞ 这是金属加工(mw1950pub)发布的第13879篇文章 编者按 为充分发挥MCV850-5(海德汉iTNC530系统)双转台式五轴联动加工中心机床的多轴加工优势,研究应用UG NX后处理构造器,结合TCL语言定制五轴机床专用后处理程序的步骤和方法,解决了五轴加工中心后处理程序定制开发的关键技术,使用结果表明定制开发的后处理程序能够满足多轴加工要求。 1 序 言 五轴机床的结构复杂,种类繁多,且未能实现标准化,导致五轴机床后置处理器的通用性很差。即使是相同类型的五轴机床,由于机床结构件的设计及装配差异,其后置处理器也不能直接通用。由于五轴机床存在着多样性、互换性差的特点,对于终端用户来讲,最好是针对具体的机床定制开发合适的后置处理文件。一般可以利用CAD/CAM软件提供的通用后置处理模块,例如UG软件的后处理构造器模块、PowerMILL软件的PM Post模块、CimatronE软件的IMS Post模块等,结合机床的结构特点和数控系统的控制原理,进行后处理文件的定制开发。开发时可以参考同类机床后置处理文件的制作原理和参数,进行必要的修改、优化,得到需要的后置处理程序。 2 NX后处理构造器简介及机床主要参数 NX后处理构造器(NX/Post Builder)是UG软件提供的一个非常方便的创建和修改后处理的工具,用户可以通过NX后处理构造器图形界面的交互方式来灵活定义建立NC程序的格式和输出内容,以及程序头尾、换刀、循环等每一个事件的处理方式。 采用NX后处理构造器定制后处理文件的一般过程如图1所示。 德西数控MCV850-5五轴加工中心(见图2)采用三个直线轴与数控回转台的形式,属于双转台结构,具有RTCP(刀尖点跟随)功能。数控系统:海德汉iTNC530;工作行程:X轴700mm,Y轴460mm,Z轴465mm,A轴行程﹣25°~+110°,C轴转角﹣360°~+360°;连续工作台面600mm×600mm;主轴转速100~10000r/min;功率10kW。工作台A轴和C轴的实际转动方向如图3所示。 3 定制机床五轴后处理文件 3.1 选择后置模板,设置基本参数1)启动NX后处理构造器程序,新建后置文件,文件名为“MCV850_5”。 2)选择后置模板:设置“后处理输出单位”为“毫米”,“机床”为“铣床”,“控制器”从库里选择“heidenhain_conversational_Advanced”,然后进入用户编辑界面。 3)设置机床的极限参数。 3.2 后置程序开发关键技术(1)判断加工方式 应用TCL语言结合相关变量,判断加工方式是五轴联动加工还是3+2定向加工。西门子公司在NX后处理构造器的模板库中提供了相应的判断语句,如该机床采用的海德汉iTNC530系统,模板库中提供了“DPP_GE_DETECT_5AXIS_TOOL_PATHTCL”判断语句和“dpp_ge(toolpath_axis_num)”变量,可以在此基础上修改。 使用TCL语言建立加工方式的判断语句“PB_CMD_detect_tool_path_type”,具体内容如下。 global mom_ude_5axis_tool_path global dpp_ge DPP_GE_SAVE_KINEMATICS if {[DPP_GE_DETECT_5AXIS_TOOL_PATH]} { set dpp_ge(toolpath_axis_num)'5' } else { set dpp_ge(toolpath_axis_num)'3' } if {[info exists mom_ude_5axis_tool_path]&& $mom_ude_5axis_tool_path == 'YES'} { setdpp_ge(toolpath_axis_num) '5' } elseif {[info existsmom_ude_5axis_tool_path] && $mom_ude_5axis_tool_path == 'NO'}{ setdpp_ge(toolpath_axis_num) '3' } 该判断语句中的“DPP_GE_DETECT_5AXIS_TOOL_PATH”为系统内置加工方式判断命令,根据该命令的返回值输出结果给变量“dpp_ge(toolpath_axis_num)”赋值。 (2)五轴联动加工 海德汉iTNC530采用M128指令启动刀尖点跟随功能,实现五轴联动,采用M129指令取消刀尖点跟随功能。一般来讲,五轴联动加工时应该在换刀前用M129指令使各回转轴复位,换刀后执行M128。 直接调用该后置模板中块命令“output_M128”,并使用TCL语言添加执行条件“PB_CMD_check_block_output_m128”。执行条件内容如下。 if {$dpp_ge(toolpath_axis_num)=='5' } { MOM_force Once fourth_axis fifth_axis VMOV 3 mom_mcs_goto mom_pos VMOV 3 mom_prev_mcs_goto mom_prev_pos VMOV 3 mom_arc_centermom_pos_arc_center set mom_kin_arc_output_mode'LINEAR' set mom_kin_helical_arc_output_mode'LINEAR' MOM_reload_kinematics return 1 } else { return 0 } 当“dpp_ge(toolpath_axis_num)”结果为5时,执行M128指令,实现五轴联动加工。 (3)3+2定向加工 海德汉iTNC530系统采用PLANE功能或CYCLE 19循环实现3+2加工。具体格式如下。 CYCL DEF 7.0 CYCL DEF 7.1 X CYCL DEF 7.2 Y CYCL DEF 7.3 Z; 定义旋转中心 PLANE SPATIAL SPA SPB SPC TRUN FMAX 或 CYLE DEF 19.1 SPA SPB SPC L Q120 Q121Q122 FMAX 其中“SPA SPB SPC”用于定义旋转角度,海德汉系统旋转顺序为Z→Y→X。 调用的后置模板中已经内置了3+2定向加工方式需要的相关计算的变量,通过“DPP_GE_COOR_ROT [ang_mode rot_angle offset_pos]”“DPP_GE_COOR_ROT_LOCAL”“DPP_GE_COOR_ROT_AUTO3D”和“DPP_GE_CALCULATE_COOR_ROT_ANGLE”,将该机床3+2定向加工时的旋转顺序赋值给“ang_mode”,计算出旋转中心的偏移值“offset_pos”和旋转角度“rot_angle”供海德汉系统的坐标变换指令(循环7、循环19或PLANE SPATIAL)使用。 调用块命令“plane_spatial”,并添加执行条件“PB_CMD_check_block_plane_spatial”,具体内容如下。 if { $dpp_ge(toolpath_axis_num)=='5'} { return 0 } if {[EQ_is_lt $mom_out_angle_pos(0)0]} { set seq 'SEQ-' } else { set seq 'SEQ+' } if { $dpp_ge(coord_rot) !='NONE' } { MOM_do_templaterapid_rotary CREATE MOM_disable_addressfourth_axis fifth_axis MOM_force Once X Y Z return 1 } else { return 0 } 当“dpp_ge(toolpath_axis_num)”结果不为5时,执行“plane_spatial”指令,实现3+2定向加工。 (4)Cycle32循环功能 海德汉iTNC530数控系统提供的CYCLE32循环功能,可以通过定义轮廓公差、加工模式以及旋转轴公差等循环参数,影响加工过程中有关加工速度、精度和表面质量指标。定制后处理程序时可以根据不同的加工要求,选择不同的加工策略,从而在保证加工精度的基础上提高加工效率。具体实现方法是根据CAM系统的编程公差确定CYCLE32循环的公差值T、HSC模式和旋转轴公差TA等参数。 调用Cycle32循环命令(设定公差),具体内容如下。 global mom_inside_outside_tolerances global mom_operation_type global tol_temp tol_a intol outtol tol global dpp_ge global hsc if {[DPP_GE_DETECT_HOLE_CUTTING_OPERATION]} { return } if {[info exists mom_inside_outside_tolerances]} { set intol [format '%.4f'$mom_inside_outside_tolerances(0)] set outtol [format'%.4f' $mom_inside_outside_tolerances(1)] set tol [expr $intol + $outtol] set tol [format '%.3f'$tol] set tol_a [expr $tol * 10] set tol_a [format '%.2f'$tol_a] if {$tol>0.05} { set hsc 'HSC-MODE:1' } else { set hsc 'HSC-MODE:0' } MOM_output_literal 'CYCL DEF32.0 TOLERANCE' MOM_output_literal 'CYCL DEF32.1 T$tol' if { $dpp_ge(toolpath_axis_num)=='5' } { MOM_output_literal 'CYCL DEF32.2 $hsc TA$tol_a' } else { MOM_output_literal 'CYCL DEF32.2 $hsc' } } 该段语句根据CAM软件设定的加工公差将公差值T、HSC模式和旋转轴公差TA等参数输出给循环32命令,在保证加工要求的基础上,大幅提高加工效率。 最后设定程序起始序列、程序结束序列,工序起始序列、工序结束序列,修改其它相关格式,添加到后处理模板。 4 后处理程序验证 采用UG NX多轴加工模块,对图4所示叶轮零件进行编程,产生刀具轨迹。 刀轨生成后选择已经编写好的后置处理文件(MCV850_5),生成NC程序,叶轮零件加工程序(部分)如下。 1 BEGIN PGM TURBOMACHINERY MM 2 BLK FORM 0.1 Z X+0.0 Y+0.0 Z-20. 3 BLK FORM 0.2 X100. Y100. Z+0.0 4 FN 0: Q501=-490. ; X HOME POSITION 5 FN 0: Q502=-1. ; Y HOME POSITION 6 FN 0: Q503=-1. ; Z HOME POSITION 7 CYCL DEF 247 DATUM SETTING~ Q339=1 ;DATUM NUMBER ……………… 18 * - OPERATION: MULTI_BLADE_ROUGH -TOOL: T1 BALL_MILL_7 19 CYCL DEF 32.0 TOLERANCE 20 CYCL DEF 32.1 T0.160 21 CYCL DEF 32.2 HSC-MODE:1 TA1.60 22 PLANE RESET STAY 23 M5 24 L M140 MB MAX 25 L ZQ503 R0 FMAX M91 26 L XQ501 YQ502 R0 FMAX M91 27 L A+0.0 C+0.0 FMAX 28 TOOL CALL 1 Z S0 29 M3 M8 30 CALL LBL 170 31 TOOL DEF 2 32 CYCL DEF 7.0 33 CYCL DEF 7.1 X-0.000 34 CYCL DEF 7.2 Y-225.000 35 CYCL DEF 7.3 Z-390.000 36 L M126 37 L A53.642 C26.097 FMAX 38 L M128 F1000. 39 L X54.789 Y-90.252 Z88.983 A53.642C26.097 FMAX M3 ……………… 55732 M30 55733 END PGM TURBOMACHINERY MM 先后应用VERICUT软件和实际MCV850-5机床对程序进行切削验证,结果表明,加工程序满足实际生产要求。 5 结束语 应用UG NX软件的后处理构造器,结合TCL语言定制开发了德西数控MCV850-5(海德汉iTNC530系统)双转台式五轴联动加工中心的后置处理程序,开发过程中按照收集机床参数→分析确定后置程序开发要求→选择后置模板→修改调试等步骤,重点针对五轴后处理的制作开发关键技术,反复修改验证调试,并且通过VERICUT软件和实际机床进行验证。结果表明,开发的后置处理程序可以很好地实现3+2定向加工和五轴联动加工,满足实际加工需要。本文开发的后置处理程序适用于海德汉iTNC530系统的双转台五轴联动机床,对其他类型五轴加工中心的后处理程序开发也具有指导意义。 本文发表于《金属加工(冷加工)》2021年第9期第70~73页,作者:江苏省盐城技师学院 陆建军,徐国权。原标题:《基于NX的五轴加工中心后处理程序开发》。 |
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