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为ug配五坐标龙门铣MDF文件
$ @; O& n+ N0 f* `一、 引言) G) X% d/ c! L4 A1 h
由于五坐标数控机床比三坐标机床多了二个旋转轴，因而更适合于具有变斜角的飞机零件的加工和各种斜孔的加工。五坐标加工技术是航空工业机械加工的关键技术之一。为提高数控加工能力，笔者所在公司于1997年购进了公司第一台五坐标龙门铣。该机床的数控系统采用法国的NUM1060系统。机床引进之后，要使机床能在生产中发挥作用，必须能生成五坐标联动的机床数控代码。由于飞机零件的复杂性，手工编程显然难以满足生产需要。为此急需一个五坐标机床的后置处理程序。考虑到公司已经广泛使用的UG（Unigraphics）软件来编程这一实际情况。为UG软件配一个五坐标机床兵团处理用的机床信息文件（MACHINE DATE FILE简称MDF）便成为当务之急。
1 n {; }1 h# j7 x6 ` @6 G二、UG的刀位源文件简介
, w4 H4 `) f1 A3 U5 EUG在用于计算机辅助制造（CAM）的过程中需经过三个步骤。首先以APT格式产生一个刀位源文件（CUTTER LOCATION SOURCE FILE）—CLSF文件，它包括刀具坐标数据和后处理语句。然后对CLSF文件由APT进行编译，产生一个二进制的中间文件——CLS文件。最后经UG利用机床数据文件MDF和GPM（GRAPHICS POSTPROCESSOR MODULE）对CLF进行处理，得到一个机床直接可用的PTP文件，它就是机床数控代码文件，送入机床数控系统即可执行零件加工（UG已经做好GPM文件，一般不需改动。一般情况下用户只需为不同机床配置不同的MDF文件）。4 Q7 U: U- Z g; w- V' t
CLSF文件包括所有选用刀具的几何信息语句、加工坐标系与几何体绝对坐标系的坐标变换关系语句、刀具显示语句、刀具位置点定义语句、机床的各种准备功能与辅助功能定义语句和进给速率语句等组成。
2 \5 @; @2 q! T. {+ S$ A下面是一个CLSF的例子, q3 ^* I5 f" d6 P
10 TOOL PATH/T5，MILL，6.0000，0.0000，25.4000，0.0000，0.0000，P1
' L; |3 X0 E' q20 MSYS/0.0000000，0.0000000，0.0000000，1.0000000，0.0000000，0.0000000，0.0000000，1.0000000，0.0000000; x0 Q1 P% @: q. h( W" q
30 FEDRAT/MMPM，100.0000% S% f; x; I' |. z. U5 y( T. A* I( J
40 GOTO/-124.3808，-20.5514，-19.3216，1.0000000，-0.0000004，-0.0000001 c; Q" M7 ^! K3 ^' Y! c! d2 k* N
45 GOTO/-124.3808，20.6714，-19.2215
3 h9 j& ?; r1 j& c" ]) _( k, A* v! q8 o……
" V1 i& Z! A. z) U* H/ v100 END-OF-PATH
; K3 g, [( j/ X" S+ V* k第10语句表示所定义的铣刀名为T5，后跟的五个数字为铣刀参数，P1为操作名。
& T* j) {0 E0 Z4 @: e第20语句描述了加工坐标系（MCS）与几何体绝对坐标系之间的变换矩阵。7 V8 c7 h/ S! I! A; \ ~+ P
第30语句定义了一个进给速率语句。+ s \" R; H0 [9 C: W
第40语句定义了一个五轴的GOTO语句，它的前三个数字是该点的X、Y、Z坐标值，后三个数字定义了该点刀具轴线单位矢量。
[/ G& ^: k+ [+ g( d下面是五轴GOTO语句的通用格式. N) Y, C9 G6 [) \0 Q
GOTO/X，Y，Z，I，J，K
d# G4 M& G0 y, iX，Y，Z为刀位点的三维坐标值，I，J，K为刀具轴线单位矢量。
2 P, P! O. E2 h0 G) _8 ?( H三、UG五轴MDF文件的编制
( N" @& P9 u/ b; n2 g6 uUG的MDFG主菜单如下
}, X7 k. n8 v: q: o( e' uMENU STRUCTURE8 d8 i; p5 `; F+ V& g/ C
* MACHINE TOOL TYPE
6 n w( R) A# b: t+ o) f d8 G* MACHINE TOOL COORDINATE AXES VALIDITY& J% Q7 \% n$ S* H& w
* PREPARATORY AUXILIARY AND EVENT CODE FORMATS8 ?& G% @* X- Y- n: N" K1 U/ u
* MACHINE TOOL MOTION CONTROL
" g8 C3 F) z. v# J+ V0 H* POSTPROCESSOR COMMANDS
, ?# \; S) m9 H7 Q* LISTING AND PUNCH CONTROL
3 w+ D6 O- V; m1 k0 m! P$ r* LISTING HEADER DATA
. R& ^ m+ Q& X& U+ n8 J) @* LISTING COMMENTARY DATA2 H% T5 O: U2 x0 B9 P: G
* RUN TIME OPTIONS6 n) o/ ]7 m/ J, g
* EDIT WORD ADDRESS CHARACTER OUTPUT SEQUENCE
4 Y3 @5 O% g5 a6 y6 k7 r* OUTPUT FILE VALIDATION- |8 ^8 I2 `, i9 {$ b K
* PRINT MDF SUMMARY
% l( x- W) n! D0 \/ G1 A* RENAME FILE: f" ?5 d- M5 o3 X' u8 I' T1 g9 l
* FILE/TERMINATE
. h3 ~ o1 P: d0 t6 c1 x五轴MDF文件的定义方法与三轴机床相类似，下面仅将几个主要不同点进行描述。/ p9 {: r" J" M& d4 _
1．机床类型的选择
0 M8 d! |+ ^5 s8 _' C- |在MACHINE TOOL TYPE中我们选择MILL，2 OR MORE AXIS选项: `. M& w$ w2 [+ n+ Z/ W
在这选项的线性运动参数定义中我们再选择FIVE，X，Y，Z AND 2 ROTARY的选项，可以产生X，Y，Z和两个旋转轴的五轴联动的NC程序。
H5 M# p% t5 \0 O' d9 H+ u8 W2．MDFG POSTPROSESSOR COMMANDS中旋转轴的定义' u' K% V4 h% V7 _5 X
在这里我们将定义如何将GOTO语句中的I，J，K刀轴矢量转换成旋转的角度。" |, G9 o) v' Y
1）机床旋转轴的定义方法, H* v2 t& X- B! d2 Z
如图一所示，绕X轴的旋转定义为A轴，绕Y轴的旋转定义为B轴，绕Z轴的旋转定义为C轴。V12000M2T五坐标龙门铣，铣头具有A、B两个摆角，B摆装在A摆上，其摆动范围为A轴：-30(至30(；B轴：-30(至30(。
6 f, e; U' [0 Q2 o. {2）转动轴类型的定义
! j1 c o" s0 D8 N) y$ R5 m$ p4 q/ [我们的龙门铣是A、B摆类型，旋转运动仅仅引起刀具的摆动。故而选择Contouring Swiveling Head类
5 Q: T2 z% o# j5 I. Q3）第4轴第5轴的确定
8 q# u; J" a! E+ @: ]9 v根据机床的A、B两轴的结构特点，我们确定第4轴为B轴，第5轴为A轴。
% U ?9 r# V D$ L3 F$ C4）A、B轴转动方向的确定
4 \9 [9 O( V9 r4 A4 tA、B轴的转动方向按右手定则，逆时针为正，顺时针为负。
7 w+ Y0 C" F$ ~/ \# ]3．旋转轴进给速率的定义
; M( G/ t: c0 m- k6 @: I一个五轴机床刀具的运动，当它是由X、Y、Z三个线性轴加上A、B两个转动轴的联动来实现时，需要采用时间的倒数来表示进给速率。因为线性轴的进给速率为毫米/分，而转动轴的速率是以度/分来表示的，在程序段中采用时间的倒数1/分来表示进给速率，适合于直线运动和旋转同时存在的场合。5 q7 U# W; G V3 K7 A
数控系统用G93代码来表示时间的倒数。这时F=V/L=1/time
O, s6 _2 r; d2 c5 a IV为给定的进给速率，单位是毫米/分。
! n4 U. B( r$ _L为刀具轨迹长度（刀具移动的路程）。
* y8 k6 u' Q, J' h8 d四、 DF文件的调试及试加工% U- w [2 k" A' }: C6 ]+ }
1． 调试MDF文件% o4 c. l5 s- \# {0 W
1）编辑一个刀位源文件; [5 [+ R. |2 H) E. @7 C# A4 G
如图二所示OP为刀位源文件GOTO/X，Y，Z，I，J，K语句中的刀具轴线单位法矢。刀具轴线OP在X、Y、Z三个方向的分量为I，J，K。该V12000M2T五轴龙门铣的B轴是安装在A轴上的，A、B转角的原理描述见图二。
& @. v. T% p T1 l1 t( h3 t' G由此可得出：4 Z* F$ i, s. F8 N% }+ E, \ ^
tgA=j/k1 V; ]- N8 O: ~* Q' Z; H* ~7 _
tgB=- M% a7 | j0 r5 \# _
如果我们想获得A=30(，B=30(的转角，I，J，K值应为多少？; v, F7 Z& T5 ^+ l
因为OP=1（单位矢量）8 ]! p9 V! y# b H7 N; \( p5 ]
SinB=# E' X& q. j$ X3 g+ ?
CosB=3 g1 f& Z4 }' @0 j: |
SinA=$ q8 r- c8 E% Z4 n$ v( c
CosA=
8 K. v' G8 W2 D4 u因此可以写出一条GOTO语句
& J$ C3 Z0 W% }, G; N7 k% J9 q5 _GOTO/0，0，0，0.5，0.433，0.75! ]6 h7 n9 a% Q* t
我们还可以算出其他A、B角度组合下的I，J，K值，写出一系列GOTO语句。把这一系列的GOTO语句编辑成一个CLS文件，再加上头尾，便可通过UG的后置处理程序（POSTPROCESSOR）进行试算。如果算出来的A、B转角的角度值为我们所计算出来的值便为正确。否则再重新调MDF文件。使之所产生的PTP文件的A、B角正确为止。用类似的方法再调试A、B角的符号，即转动方向。如果A、B转动方向不符合我们所设想的则调整MDF文件，重新设定旋转方向（DIRECTION OF ROTATION）直到符合正确的旋转方向为止。( ^, e/ @- w5 Z2 M3 p
2．试切8 E& p2 f( d# n+ e j$ @
用所生成的MDF文件，我们对一个园台（机床验收的试切件）的加工程序作了后置处理。试切工件经三坐标测量机测量，符合园台NAS件机床验收标准。
: u; ~4 W. Q: ?) h) ~) t. C/ |0 _五、试用及结论
7 [& q) q- [* v4 C4 b该五轴MDF文件投入运行后，在南京14所雷达罩金属条钻模板法向孔的加工，金属条法向轮廓及法向孔的加工编辑中进行了试用，所加工零件通过三坐标测量机测量完全符合图纸要求。目前该钻孔保形工装及金属条已交付用户。该MDF文件可以用于生产 |
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狗仔卡
发表于 2007-11-9 20:34
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