佛新崗

(西安航空職業(yè)技術(shù)學院 航空制造工程學院， 陜西 西安 710089)

0 引言

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，制造業(yè)已由傳統(tǒng)的加工方式逐步邁向數(shù)字化加工方向，特別是數(shù)控加工行業(yè)日新月異，普通的數(shù)控加工技術(shù)及設(shè)備已不能滿足制造業(yè)的加工需求，越來越多的多軸數(shù)控加工設(shè)備廣泛應(yīng)用于大中小型制造業(yè)企業(yè)，縮短了產(chǎn)品研發(fā)周期，降低了企業(yè)生產(chǎn)成本。CAD/CAM軟件、數(shù)控仿真軟件應(yīng)用是數(shù)控加工中重要的組成部分，特別是多軸數(shù)控加工中心設(shè)備的應(yīng)用，要通過軟件設(shè)計產(chǎn)品的加工工藝及仿真驗證，保障設(shè)備的安全運行及質(zhì)量保證。加工設(shè)備后處理的質(zhì)量直接決定了產(chǎn)品加工的質(zhì)量，IMSpost是一款專業(yè)的數(shù)控編程后處理軟件。近年來許多學者做了大量的研究工作，文獻[1-7]主要針對該軟件的后處理原理進行了研究、但實踐應(yīng)用較少。本文以AVL650e四軸立式加工中心為例，闡述利用IMSpost軟件快速定制設(shè)備專用后處理文件的主要過程，并用VERICUT數(shù)控仿真加工軟件進行仿真驗證，最終經(jīng)生產(chǎn)驗證。

1 AVL650e后處理開發(fā)

1.1 AVL650e機床簡介

AVL650e型四軸立式加工中心，運動結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 AVL650e機床運動結(jié)構(gòu)

該設(shè)備配有FANUC-0i數(shù)控系統(tǒng)，具有四軸數(shù)控聯(lián)動加工功能、性能可靠、易于操作、人機界面友好、自動化程度高、加工范圍廣泛，能夠適用于大多數(shù)殼體類、板材類、回轉(zhuǎn)體類、高精密模具及航空葉片等產(chǎn)品加工，設(shè)備性價比較高，彌補了中小型企業(yè)缺少五軸及以上高端多軸數(shù)控加工中心設(shè)備不足的缺陷，拓寬了企業(yè)的生產(chǎn)范圍。加工中心主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 加工中心主要技術(shù)參數(shù)

1.2 IMSpost后處理開發(fā)

IMSpost是一款專業(yè)的后處理程序編輯軟件，支持譬如：Cimatron、Hypermill、UG/NX、CATIA、MasterCAM等大多數(shù)CAD/CAM軟件刀具軌跡后處理，同時針對配置有不同數(shù)控系統(tǒng)的三軸、四軸、五軸等不同結(jié)構(gòu)的數(shù)控機床可定制專用后置處理程序。后處理基本流程如圖2所示。

圖2 IMSpost后處理開發(fā)流程

(1) 選擇數(shù)控系統(tǒng)。IMSpost軟件提供了海德漢、西門子、發(fā)那科等常用數(shù)控系統(tǒng)，可以根據(jù)需要選擇。這里選擇fanuc0.lib文件，如圖3所示。

圖3 選擇數(shù)控系統(tǒng)

(2) 選擇機床種類。選擇四軸(A軸)立式加工中心，如圖4所示。

圖4 選擇數(shù)控機床

(3) 設(shè)置機床行程。設(shè)置X、Y、Z、A軸行程，如圖5所示。

圖5 設(shè)置機床行程

(4) 編程格式設(shè)置。主要包括：程序開始、操作開始、操作結(jié)束、程序結(jié)束、主軸、冷卻液、換刀等設(shè)置。特別是第一次換刀及工序轉(zhuǎn)換間換刀之前要進行機床回換刀點操作(G91G28Z0)，確保換刀順利進行，設(shè)備安全運行，如圖6所示。

圖6 換刀設(shè)置

(5) 其他設(shè)置?？准庸ぱh(huán)設(shè)置(鉆孔、鏜孔、鉸孔等)、宏程序編制等。

1.3 后處理應(yīng)用

后置處理就是把UG、MasterCAM、PowerMill、ESPRIT等CAD/CAM軟件生成的產(chǎn)品刀具軌跡轉(zhuǎn)換成數(shù)控機床能夠識別的數(shù)控加工代碼，其結(jié)果直接影響到加工產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率，特別是對于多軸數(shù)控加工設(shè)備應(yīng)用，顯得尤為重要。

首先應(yīng)用UG軟件獲得的維納斯雕像刀位軌跡，如圖7—圖10所示。

圖7 開粗刀軌

圖8 半精加工刀軌

圖9 精加工刀軌

圖10 清根刀軌

下一步通過前期開發(fā)的后處理文件將維納斯加工刀位源文件,主要包括刀具信息、加工坐標系信息、刀具位置和姿態(tài)信息以及各種加工輔助命令信息等,如圖11所示。

圖11 刀位源文件

轉(zhuǎn)換成四軸立式加工中心可以識別的數(shù)控加工代碼。在對話框中輸入文件一欄選取刀位源文件；輸出文件一欄設(shè)置轉(zhuǎn)換后的數(shù)控代碼保存路徑；在輸入類型一欄中選擇UG軟件對應(yīng)的轉(zhuǎn)換格式(注：不同CAM軟件生成的刀位源文件格式不同，轉(zhuǎn)換數(shù)控代碼時需按類型選擇)，如圖12所示。

圖12 刀位源文件轉(zhuǎn)換設(shè)置

轉(zhuǎn)換結(jié)果如圖13所示。

圖13 轉(zhuǎn)換后的NC代碼

2 產(chǎn)品加工

2.1 仿真加工

VERICUT軟件是一款仿真真實度極高的數(shù)控仿真加工軟件[8-10]，通過它可以對經(jīng)過后處理文件輸出的NC程序進行仿真驗證并優(yōu)化，確保實際加工的安全性、穩(wěn)定性，仿真結(jié)果如圖14所示。

圖14 仿真加工

仿真過程中無過切、少切、碰撞、干涉等問題。

2.2 實體加工

在以A軸為旋轉(zhuǎn)軸的四軸多軸加工中心設(shè)備上完成維納斯的實體加工，加工過程如圖15所示。

圖15 維納斯加工過程

加工完成的維納斯成品實物，如圖16所示。

圖16 成品實物圖

隨后采用三坐標測量儀等專業(yè)檢測工具，按照圖紙設(shè)計要求，針對維納斯加工實物的結(jié)構(gòu)尺寸、相對位置和表面粗糙度等技術(shù)指標進行檢測。檢測結(jié)果表明，Ra≤1.6 μm，符合圖紙設(shè)計要求。

3 總結(jié)

后置處理是自動編程軟件和數(shù)控機床之間的橋梁，是數(shù)控編程技術(shù)的關(guān)鍵。以維納斯零件為載體，在UG軟件中進行刀路設(shè)計，生成刀位源文件，并利用IMSpost專業(yè)后處理軟件開發(fā)了AVL650e型四軸立式加工中心專用后處理文件，將刀位源文件轉(zhuǎn)換成數(shù)控加工代碼，應(yīng)用VERICUT軟件進行仿真加工，解決無碰撞、過切、少切等問題。經(jīng)生產(chǎn)驗證，加工過程安全穩(wěn)定，縮短了產(chǎn)品研發(fā)周期，降低了企業(yè)生產(chǎn)成本，對同類多軸數(shù)控加工設(shè)備的后處理開發(fā)具有一定的借鑒意義。