【文章內(nèi)容簡介】 直線來逼近工件輪廓。加工過程中，只有當(dāng)?shù)段稽c實際運動為直線時，才能與編程精度相符合。多坐標(biāo)加工時，由于旋轉(zhuǎn)運動的非線性，由機(jī)床各運動軸線性合成的實際刀位運動會嚴(yán)重偏離編程直線。因此，應(yīng)對該誤差進(jìn)行檢驗，若超過允許誤差時應(yīng)作必要修正。進(jìn)給速度是指刀具接觸點或刀位點與工件表面的相對速度。在多軸加工中，由于回轉(zhuǎn)半徑的放大作用，其合成速度轉(zhuǎn)換到機(jī)床坐標(biāo)時，會使平動軸的速度變換很大，超出機(jī)床伺服能力或機(jī)床、刀具的負(fù)荷能力。因此，應(yīng)根據(jù)機(jī)床伺服能力(速度、加速度)及切削負(fù)荷能力進(jìn)行校驗修正。數(shù)控加工程序生成是指根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的指令格式將機(jī)床運動數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)機(jī)床程序代碼。后置處理在完成這個過程時，原則上是逐行解釋執(zhí)行，根據(jù)文件記錄行的類型，來確定是進(jìn)行針對特定機(jī)床的坐標(biāo)變換還是進(jìn)行代碼轉(zhuǎn)直到刀位源文件結(jié)束。自20世紀(jì)50年代由美國麻省理工學(xué)院設(shè)計APT語言以來，后置處理就成為編程的重要組成部分。在APT中，對于不同的數(shù)控系統(tǒng)，編寫不同的后置處理由于數(shù)控系統(tǒng)種類繁多，機(jī)床配置不盡相同，APT的專用后置處理程序達(dá)上千多。1980年IBM公司為解決APT刀位源文件的處理推出了DAPP(Design Aid Post Processor)系統(tǒng)，系統(tǒng)包括輸入模塊、輸出模塊、數(shù)據(jù)處理模塊等，可以利用它生成所需后置處理。該系統(tǒng)的推出使后置處理系統(tǒng)向通用化發(fā)展了一步[10]。隨著CAD/CAM一體化技術(shù)的出現(xiàn)及迅速發(fā)展。各種CAD/CAM系統(tǒng)的CAM部分配置了通用后置處理(PostPr。cessing)模塊。例如UG軟件系統(tǒng)采用的UG/Pro/Engineer系統(tǒng)采用的Pro/NC一POST、CATIA軟件系統(tǒng)采用的ImsPost，CimaE系統(tǒng)采用的GPPZ等。近年來，國內(nèi)對后置處理理論與技術(shù)也進(jìn)行了深入研究，取得了一定的成果。在通用后置處理技術(shù)方面，張利波，周濟(jì)[10]提出了一種基于配置文件的式數(shù)控編程通用后置處理模型。程筱勝，劉壯[10]對南京航空航天大學(xué)的超人CAD/CAM系統(tǒng)的通用后置處理系統(tǒng)進(jìn)行了研究，開發(fā)了具有交互式圖形系統(tǒng)用面的通用后置處理程序。CAXA制造工程師是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的國產(chǎn)CAD/CAM系統(tǒng)，其后置處理功能模塊解決了常見數(shù)控機(jī)床的后置處理[10]。在后置處理的有關(guān)技術(shù)方面，劉雄偉[13]探索了典型配置多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床后置處理的算法。陳濤，彭芳瑜，周云飛[13]提出了適用于任意結(jié)構(gòu)形式的多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床運動模型的建立與反求方法，在此基礎(chǔ)上建立了對機(jī)床幾何誤差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)暮笾米儞Q。韓向利，袁哲俊[11]對五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床的后置處理算法原理和后置處理配置文件參數(shù)進(jìn)行了探索和設(shè)計。劉日良、張承瑞[10]等研究解決了45176。B軸特殊雙轉(zhuǎn)臺五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床后置處理算法。馮顯英、丁勇、耿小強(qiáng)[10]等也針對特殊雙轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)的機(jī)床進(jìn)行了后置處理算法研究。周艷紅、周濟(jì)[12]提出了通過后置處理實現(xiàn)數(shù)控機(jī)床幾何誤差軟件補(bǔ)償?shù)脑砗退惴?。在針對國外CAD/CAM系統(tǒng)的應(yīng)用研究方面，明興祖[9]介紹了后置處理系統(tǒng)的組成、數(shù)控自動編程系統(tǒng)瓶Mastercam后置處理程序的結(jié)構(gòu)及其慣用文件的設(shè)定內(nèi)容，并探索了開發(fā)途徑，通過操作修改后的后置處理程序，使它能適合其它數(shù)控系統(tǒng)的NC程序生成。呂鳳民[14]研究了基于UG/open GRIP下的DMU60M特殊雙轉(zhuǎn)臺數(shù)控機(jī)床后置處理程序的開發(fā)。李吉平、劉華明在分析五軸數(shù)控加工中心基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，給出了涉及多軸數(shù)控加工后置處理角度分配和坐標(biāo)變換的數(shù)學(xué)模型，以此數(shù)學(xué)模型為核心，基于Pro/Engineer軟件開發(fā)了后置處理器。陳輝、王知行[10]基于UG/Post后置處理器，開發(fā)了并聯(lián)機(jī)床的后置處理。加工編程和后置處理是數(shù)控加工技術(shù)的重要內(nèi)容，決定著數(shù)控加工質(zhì)量和效率的發(fā)揮。特別是在五軸加工領(lǐng)域，由于刀具與工件相對運動以及機(jī)床結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，使得編程與后置的實現(xiàn)技術(shù)難度更大。針對上述兩個方面的問題，本文進(jìn)行了相應(yīng)的研究:針對DMG DMU760M型特殊雙轉(zhuǎn)臺五軸聯(lián)動加工中心進(jìn)行了基于Edge CAM軟件環(huán)境下的后置處理開發(fā),并利用所開發(fā)的后置處理程序進(jìn)行了數(shù)控機(jī)床加工仿真，驗證了五軸編程和后置處理的正確性。本文的研究對于如何提高五軸加工編程質(zhì)量和解決后置處理問題，具有一定的實際意義。2. 五軸加工編程及后置處理算法編制高質(zhì)量的五軸加工程序，加工工藝的合理確定具有極為重要的作用。五軸加工工藝的內(nèi)容包括機(jī)床選擇、刀具選擇、走刀路線規(guī)劃、主軸轉(zhuǎn)速、切削速度和進(jìn)給速度等[3]。有關(guān)五軸數(shù)控機(jī)床的內(nèi)容，已在前面有所闡述，在此不再贅述。現(xiàn)對五軸加工工藝的其它內(nèi)容作簡單介紹。數(shù)控銑削加工中常用的刀具主要有平底立銑刀、端銑刀、球頭刀、環(huán)形刀、鼓形刀和錐形刀等，根據(jù)具體的加工特征選擇合理的刀具，是非常重要的。對于各種刀具的使用特點簡介如下[3]:平底立銑刀[(a)所示]在多坐標(biāo)加工中的應(yīng)用有側(cè)銑和端銑兩種方式。側(cè)銑方式主要應(yīng)用于直紋面的加工，可用其周邊切削刃一次成形，加工效率和加工質(zhì)量高。端銑方式在保證刀具不與型面干涉的前提下，盡可能使平底立銑刀底部貼近被加工表面進(jìn)行加工，從而改善切削條件，并有效抑止行間殘余高度。端銑刀[(b)所示]主要用于面積較大的平面銑削和較平坦的立體輪廓(如大型葉片、螺旋槳、模具等)的多坐標(biāo)銑削，以減少走刀次數(shù)，提高加工效率與表面質(zhì)量。球頭刀[(c)所示]加工的刀具中心軌跡是由零件輪廓沿其外法線方向偏置一個刀具半徑而成。球頭刀球頭切削刃上各點的切削情況不一，越接近球頭刀的底部其切削條件越差(切削速度低、容屑空間小等)。但是，球頭刀對于加工對象的適應(yīng)能力很強(qiáng)，且編程與使用也較方便，是多軸加工的常用刀具。環(huán)形刀[(d)所示]主要用于凹槽、平底型腔等平面銑削和立體輪廓的加工，其工藝特點與平底立銑刀類似，切削性能好。鼓形刀[(e)所示]多用來對飛機(jī)結(jié)構(gòu)件等零件中與安裝面傾斜的表面進(jìn)行三坐標(biāo)加工。鼓形刀也應(yīng)用于一般表面的多坐標(biāo)側(cè)銑，而且它比圓柱面或圓錐面?zhèn)茹姷倪m應(yīng)能力強(qiáng)。鼓形刀不適于加工內(nèi)緣表面。錐形刀[(f)所示]的應(yīng)用目的與鼓形刀有些相似，在三坐標(biāo)機(jī)床上，它可替代多坐標(biāo)側(cè)銑加工零件上與安裝面傾斜的表面。對于底部狹窄的通道等情況的加工，采用錐形刀可在滿足結(jié)構(gòu)空間限制的情況下增加刀具的剛度，從而提高加工效率與精度。 在機(jī)床動力足夠、工藝系統(tǒng)剛度允許的情況下，盡量提高，這是提高生產(chǎn)率的一個有效措施。切削深度的提高會降低刀具使用壽命，但是影響不大。一般與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控加工中，一般的取值范圍為。切削寬度對刀具壽命的影響同切削深度。提高也是提高生產(chǎn)率的一個措施，但與刀具耐用度的關(guān)系比較密切。隨著的增大，刀具耐用度急劇下降，故的選擇主要取決于刀具耐用度。另外，切削速度與加工材料也有很大關(guān)系，例如用立銑刀銑削模具鋼時，可采用120m/min左右。而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時，可選80m/min以上。(r/min)主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度來選定。計算公式為: （）式中:d一一刀具或工件直徑(mm)數(shù)控機(jī)床的控制面板上一般備有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)(倍率)開關(guān)，可在加工過程中對主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行整倍數(shù)調(diào)整。進(jìn)給速度應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來選擇。的增加也可以提高生產(chǎn)效率。進(jìn)給速度與每齒進(jìn)給量有關(guān)。粗加工時，每齒進(jìn)給量的選取主要決定于工件材料的力學(xué)性能、刀具材料和銑刀類型。工件材料強(qiáng)度和硬度越高，選取的越小，反之則越大:硬質(zhì)合金銑刀的每齒進(jìn)給量應(yīng)大于高速鋼銑刀。而精加工時，每齒進(jìn)給量的選取要考慮工件表面粗糙度的要求，表面粗糙度要求越高，越小進(jìn)給速度每齒進(jìn)給量與轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系是: =／Zn （）在加工過程中，也可通過機(jī)床控制面板上的修調(diào)開關(guān)進(jìn)行人工調(diào)整，但是最大進(jìn)給速度要受到設(shè)備剛度和進(jìn)給系統(tǒng)性能等的限制。進(jìn)給速度的選擇，還需要注意零件加工的特殊情況。例如，當(dāng)加工圓弧時，切削點的實際進(jìn)給速度并不等于編程數(shù)值。加工外圓弧時，切削點的實際進(jìn)給速度小于編程值。而加工內(nèi)圓弧時切削點的實際進(jìn)給速度大于編程值。若刀具半徑與圓弧路徑的半徑接近時，實際進(jìn)給速度將變得很大，有可能損傷刀具和工件。 （）式中，一工作臺進(jìn)給量，mm/min。 n一機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，r/min。 z一齒數(shù)。 一每齒進(jìn)給量，mm/r Dc一刀具直徑,mm合理選擇切削用量的原則是，粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本。精加工時，首先應(yīng)保證加工質(zhì)量，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書、切削用量手冊，并結(jié)合經(jīng)驗而定。粗加工為體積加工，從高的生產(chǎn)率考慮，應(yīng)在保