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
2 X7 l4 ]5 T+ V2 I0 c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。
$ }' h) b" y* j4 F二、UG的刀位源文件简介
  A. r# X+ R# e% a  R  A. E" ?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）。
) G4 I% ?' ]9 o6 [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。
下面是一个CLSF的例子
2 y% Y  s+ G: ?" A8 k) _. P4 D10 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
1 S; K" R9 X5 \, y2 Z$ m# [  e30 FEDRAT/MMPM，100.0000
9 z$ x* e* [  g' q5 y1 g40 GOTO/-124.3808，-20.5514，-19.3216，1.0000000，-0.0000004，-0.0000001
( `% a4 k" b) B45 GOTO/-124.3808，20.6714，-19.2215
……
3 \+ o$ }' t9 f( k100 END-OF-PATH
6 _* a& G6 g( D% M  E; ?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。
1 i" {4 Q% Y( p- O$ O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。
下面是五轴GOTO语句的通用格式
2 R" J3 x7 k2 [, x7 eGOTO/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。
三、UG五轴MDF文件的编制
UG的MDFG主菜单如下
MENU　　　 STRUCTURE
% ?$ C* D( p8 O; I2 o* R* MACHINE TOOL TYPE
* MACHINE TOOL COORDINATE AXES VALIDITY
* PREPARATORY AUXILIARY AND EVENT CODE FORMATS
0 A% u$ h( k' X8 g. C* Y* MACHINE TOOL MOTION CONTROL
$ b2 T" ?3 u1 u7 B1 q* POSTPROCESSOR COMMANDS
* LISTING AND PUNCH CONTROL
+ n% n0 e# N+ k( Q9 \6 J4 D# y, _* LISTING HEADER DATA
) X4 ^! |3 R) ?7 [8 }3 w! R* LISTING COMMENTARY DATA
$ P, t' n0 G" P* RUN TIME OPTIONS
* EDIT WORD ADDRESS CHARACTER OUTPUT SEQUENCE
* OUTPUT FILE VALIDATION
* PRINT MDF SUMMARY
2 Y* x& T" d' b6 V0 \, n* RENAME FILE
* FILE/TERMINATE
3 k  ]+ C; E( V" A; q; \/ p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
7 @2 U5 X- z" ~. W( V( X' I2 ]在MACHINE TOOL TYPE中我们选择MILL，2 OR MORE AXIS选项
0 l3 v, o! a+ L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
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。
* g$ R. B# h1 }) g& \3 K4 c( ^1）机床旋转轴的定义方法
8 P9 G8 y$ @( e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
$ K( T9 d! ^9 F! B5 v2 _  a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
( V4 M+ a" _3 j1 @( q- u3）第4轴第5轴的确定
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。
/ d' \& k5 l" Q2 m" w; u# E4）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。
3．旋转轴进给速率的定义
( M1 m3 z7 {7 f. s$ _: G& m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。
, }" e" w8 L/ {* O$ y6 _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。
5 y# V0 k4 f- v  g1 a  z( TL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
1． 调试MDF文件
- }" ]8 r4 \& ]2 L. N  j$ A6 y) g1）编辑一个刀位源文件
  |% {' f- j; |; K0 H, g5 ~9 c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：
tgA=j/k
' c# ?) }4 ^3 N" v5 ?) }, UtgB=
" H1 r% s+ e* s/ t6 `如果我们想获得A=30(，B=30(的转角，I，J，K值应为多少？
/ N! l! G0 D1 {因为OP=1（单位矢量）
SinB=
6 p& g3 t' M; ~5 x/ |CosB=
SinA=
$ F! l# X2 p5 m9 L0 @, i4 SCosA=
& {: m5 q$ Q7 `  Y2 p3 B1 N9 Y# O因此可以写出一条GOTO语句
GOTO/0，0，0，0.5，0.433，0.75
3 w! G8 `. t" w- }+ Y, l5 }! ]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。
$ U* `" b; j: \9 M& r) O" i( O2．试切
+ }. \" ?1 N5 ]" ]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。
& {, j2 I: V% y3 L% b7 E五、试用及结论
# u0 ?0 }; `3 y7 Y% E9 `% V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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