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
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。
二、UG的刀位源文件简介
" H2 z1 t5 D, S" z5 f# m: b+ {% nUG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）。
- ?; S9 b% e6 p$ d% Y; CCLSF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。
: l, s. c1 p5 r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
: @$ a: G) `3 G  W. ]30 FEDRAT/MMPM，100.0000
40 GOTO/-124.3808，-20.5514，-19.3216，1.0000000，-0.0000004，-0.0000001
2 |0 T! b& d  f45 GOTO/-124.3808，20.6714，-19.2215
……
- l1 t# z0 V/ n100 END-OF-PATH
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。
! ?+ b, U/ w( |- o6 s. C3 w6 o" }第30语句定义了一个进给速率语句。
/ B$ m7 }1 V6 ~* H8 E" i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。
" p& `6 T4 K: l8 Z% n7 C+ @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。
9 L; e, \6 p6 H三、UG五轴MDF文件的编制
UG的MDFG主菜单如下
MENU　　　 STRUCTURE
* MACHINE TOOL TYPE
* MACHINE TOOL COORDINATE AXES VALIDITY
# A5 l- C7 O# T7 Y, K* PREPARATORY AUXILIARY AND EVENT CODE FORMATS
* MACHINE TOOL MOTION CONTROL
* POSTPROCESSOR COMMANDS
; Z6 d4 r6 C! e. Z: [6 Q( J$ B* LISTING AND PUNCH CONTROL
$ P+ q/ y9 r. _, @* LISTING HEADER DATA
+ }8 s9 F$ P8 X5 G- x$ D# w' y6 W* LISTING COMMENTARY DATA
* RUN TIME OPTIONS
* EDIT WORD ADDRESS CHARACTER OUTPUT SEQUENCE
* OUTPUT FILE VALIDATION
, }! u# e. B' U, r9 Z* PRINT MDF SUMMARY
; |/ L, L! Q& b7 ~8 Z# g7 h) N( |* RENAME FILE
* FILE/TERMINATE
5 y4 ~6 S8 R+ x  s0 L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。
" t5 H% X# w- }5 k! a2．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。
1）机床旋转轴的定义方法
1 {* W, {( u. t8 o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(。
1 B5 w8 g5 @( [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
- U  [5 i" k) C" D& j3）第4轴第5轴的确定
; R8 O  b" Z$ e. V$ f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。
4）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。
) S# K7 B+ R8 O  g" E, [3．旋转轴进给速率的定义
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
) l) ~$ ^+ X( o* mV为给定的进给速率，单位是毫米/分。
2 m  I7 g  m  P( j4 `! c% nL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
7 j) E9 Z/ G, x2 v$ b% U1）编辑一个刀位源文件
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。
6 O" o% n4 X7 A9 J1 X' c由此可得出：
7 b& q3 g; K6 Y( ?: [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？
) t( N4 H- e+ N$ h8 Z因为OP=1（单位矢量）
SinB=
- K. ]9 N2 D0 M9 lCosB=
# D2 F; x! g0 E+ D5 I; u* }SinA=
  \/ g1 {* w" ACosA=
因此可以写出一条GOTO语句
1 y( K/ `9 `! z' c- N+ u/ nGOTO/0，0，0，0.5，0.433，0.75
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。
+ r: `. o# l/ S* k/ ]+ a+ y五、试用及结论
2 P8 O0 N* ^, {' |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

情娘呀！找到了