为UG配五坐标龙门铣MDF文件

东莞孙师师

为ug配五坐标龙门铣MDF文件
一、 引言
, v$ Z* n# u8 E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。
! U  g" L& O4 ?  L  t- X/ |+ S二、UG的刀位源文件简介
UG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）。
. ^0 r, w3 T0 N. X4 d% Z0 mCLSF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。
下面是一个CLSF的例子
10 TOOL PATH/T5，MILL，6.0000，0.0000，25.4000，0.0000，0.0000，P1
20 MSYS/0.0000000，0.0000000，0.0000000，1.0000000，0.0000000，0.0000000，0.0000000，1.0000000，0.0000000
6 r' l3 R+ ]4 R/ ^/ S30 FEDRAT/MMPM，100.0000
40 GOTO/-124.3808，-20.5514，-19.3216，1.0000000，-0.0000004，-0.0000001
' u% {) ^( D! Z3 H3 C: H; t45 GOTO/-124.3808，20.6714，-19.2215
6 o* L, v% O/ k+ [  T……
100 END-OF-PATH
, y1 s8 \9 m3 ^4 K4 R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。
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。
3 u# u0 l0 S( [: Y第30语句定义了一个进给速率语句。
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。
3 o7 Z/ {& b' w" w2 ~1 m下面是五轴GOTO语句的通用格式
GOTO/X，Y，Z，I，J，K
X，Y，Z为刀位点的三维坐标值，I，J，K为刀具轴线单位矢量。
: Q6 J/ e* @9 Y& }三、UG五轴MDF文件的编制
UG的MDFG主菜单如下
MENU　　　 STRUCTURE
* MACHINE TOOL TYPE
+ `1 C& N+ T; j1 V5 i5 D% a* MACHINE TOOL COORDINATE AXES VALIDITY
* PREPARATORY AUXILIARY AND EVENT CODE FORMATS
, \+ u5 ?% E: Y& s6 J4 k: T* MACHINE TOOL MOTION CONTROL
* POSTPROCESSOR COMMANDS
* LISTING AND PUNCH CONTROL
, D7 q# k" Q) s% n" z, l* LISTING HEADER DATA
" O4 F# p/ g0 N, s) z* LISTING COMMENTARY DATA
, t+ [6 G7 ?0 U$ W* RUN TIME OPTIONS
* EDIT WORD ADDRESS CHARACTER OUTPUT SEQUENCE
* OUTPUT FILE VALIDATION
* PRINT MDF SUMMARY
& F" ^- L3 N( o  E, W7 L* RENAME FILE
1 R% d% o. K1 \. T% |* FILE/TERMINATE
0 u% H- q' X5 ^4 c- L5 y, y9 J' i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。
1．机床类型的选择
在MACHINE TOOL TYPE中我们选择MILL，2 OR MORE AXIS选项
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。
2．MDFG POSTPROSESSOR COMMANDS中旋转轴的定义
, m5 r. \$ X% h" s2 t! ~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。
; E1 ~% a! L& t& H  A4 S1）机床旋转轴的定义方法
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(。
2）转动轴类型的定义
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
. H: {' K6 M5 t1 X4 Q3）第4轴第5轴的确定
# Z7 \  j+ N' `. r* w, 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。
, E. Z: [, x/ p9 t) B8 H4）A、B轴转动方向的确定
A、B轴的转动方向按右手定则，逆时针为正，顺时针为负。
, t. {# E1 h7 O, F( N- x+ d3．旋转轴进给速率的定义
- C/ a( D% L3 ?  v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。
数控系统用G93代码来表示时间的倒数。这时F=V/L=1/time
V为给定的进给速率，单位是毫米/分。
, G% P' l' J- ?0 w" s9 B0 iL为刀具轨迹长度（刀具移动的路程）。
四、 DF文件的调试及试加工
: }' ]! z- T5 l3 ~1． 调试MDF文件
! g- d9 i- i2 J/ E! U1）编辑一个刀位源文件
" M- p5 q' ^, P& L" v4 i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。
由此可得出：
' T! d" B* \% x# |tgA=j/k
tgB=
如果我们想获得A=30(，B=30(的转角，I，J，K值应为多少？
因为OP=1（单位矢量）
SinB=
! I; A# T2 z" z- v8 l3 y/ |- CCosB=
SinA=
. ]4 s: J: g8 ?; K6 K# dCosA=
因此可以写出一条GOTO语句
GOTO/0，0，0，0.5，0.433，0.75
. g5 {7 o. U* g# C) D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。
2．试切
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。
五、试用及结论
( e8 Z, u$ }+ Z: `! R- x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

yahuo20032001

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