AC双转台五轴联动数控加工中心的后置处理

AC双转台五轴联动数控加工中心的后置处理

罗滏

贵州航飞精密制造有限公司

摘要：数控加工技术已经成为现代制造业中不可或缺的一部分，它可以高效地完成各种零部件的加工任务，并且具有高精度、高效率的特点。AC双转台五轴联动数控加工中心可以完成更加复杂的加工任务，在加工完成后还需要进行后置处理，以保证加工零件的质量和精度。文章以AC双转台五轴联动数控加工中心为研究对象，研究其后置处理的可行性，以期为多轴设备提供有效保障。

关键字：双转台；五轴联动；后置处理

前言

在数控编程过程中，前置处理指的是刀位的轨迹计算过程。基于相对运动这一原理，一般在工件坐标系当中来计算刀位的轨迹，无需将机床结构、指令的格式考虑进去，以使前置处理通用化，保证前后置处理能够各自负责相应的任务。为了读取最终加工程序，就需要对前置处理得到的刀位数据进行转换，形成机床程序代码，这一过程就是后置处理。在航空领域，AC双转台五轴联动数控加工中心的后置处理起着重要保障作用，本文主要以AC双转台五轴联动数控加工中心的后置处理展开探究。

1 后置处理的概述

1.1 概念

后置处理属于数控加工和CAM系统间的桥梁，其主要任务就是对CAM软件生成的刀位轨迹进行转化，使其成为符合特定数控系统、机床结构的加工程序。

1.2 主要任务

五轴联动数控加工中心的后置处理有着重要的任务，主要是结合机床的控制指令格式、运动结构等要求，对于前置处理所生成的刀位数据文件进行转变，使其成为机床各轴的运动数据，然后，依据控制指令的具体格式，将其进行转换，形成数控加工中心的加工程序。具体而言，可以将后置处理的任务分为几下几点：

①机床运动学转换

五轴联动数控编程所生成的刀位数据，通常指的是刀具与工件坐标系相对的刀心具体位置、刀轴矢量数据。在机床的运动转变下，其主要是依据实际运动结构，对刀位文件当中的数据信息进行转换，使其成为不同运动轴上的数据信息。

②非线性运动误差的校验

非线性运动误差的校验是在CAM系统计算刀位数据时进行的，这个系统使用离散直线来近似工件轮廓。只有当刀位实际运动为直线时，才能与编程的精度相匹配。在多坐标加工中，基于旋转运动其自身的非线性特点，由机床各个运动轴线性合成的实际刀位运动，可能会与编程直线之间有很大的偏离。所以，需要检查并修正这个误差，一旦超过容许误差范围，就需要进行必要的修正。

③进给速度的校验

进给速度的校验涉及刀具接触点或刀位点与工件表面的相对速度。在多轴加工的过程中，在回转半径的作用下，由于其具有一定的放大作用，当把合成速度转换到机床的坐标时，可能会导致平动轴出现较大的变动，甚至比机床的伺服能力要大，也可能比机床、刀具的负荷能力还大。所以，应该基于以上各中介能力进行校验和修正。

④生成数控加工程序

基于数控系统要求的指令格式，对机床运动数据进行转换，使其成为机床的程序代码。完成该过程以后，应进行逐行解释与执行，然后结合刀位文件，将行的类型记录下来，以此判断是对机床坐标的转换，还是代码的转换，一直持续到刀位源文件结束。

2 仿真验证

以某航空制造企业的AC双转台五轴联动数控加工中心为研究对象，使用UG/Post Builder后处理构造器，对设备配置的数控系统开发专用的后置处理器，并使用VERICUT仿真软件进行验证。

2.1 后置处理开发流程

以UG软件为例，后置开发的流程是先将机床的各项数据进行全面搜集，选择具体的机床类型以及后置处理类型，接着，合理设置运动轴参数，以及程序和刀轨的参数，之后进行自定义参数设置，并测试是否合格，若结果不合格，则需要重新返回设置运动轴参数，若结果合格则结束[2]。

2.2 后置处理开发

德玛吉DMU 75 monoBLOCK较为典型，其配置的3D数控系统为Heidenhain iTNC 530 HSCI。其加工产品类型多样，包括发动机舱盖模具、钢制刀塔等等。其参数为：750mm的X轴行程，NC数控回转摆动工作台，18,000 rpm转速的电主轴和60位刀库，能够提供最高整体性能，可以加工840mm直径和600kg重量的工件，而占地面积不足8m。

依据上述流程，后置处理分为以下几步：

①搜集机床的型号、行程、控制系统等各种数据信息。

②定制后置处理。

③合理设置转台旋转平面。

④在导轨、程序的标签中，先选择程序，然后设置相应的起始序列，并设置工序起始序列、结束序列以及程序结束序列。

⑤完成各项设置之后，点击保存，然后退出。

⑥最后，进行集成后置处理，在安装目下，将其配置文件打开，然后添加相应的后置处理文件。

2.3 仿真加工

在刀轨设计中，使用UG NX12.0软件进行大力神杯导轨设计。对于零部件，利用VERICUT软件，对其进行NC仿真加工。在具体实践中，先进行虚拟机床的搭建，将其用来模拟仿真。通过结合机床的运动结构等各种要求，在软件中搭建好相应的框架，具体包括机床本体、刀库、操作面板、清理机构、机械手、A轴、Y轴。完成框架搭建之后，导入相对应的组件模型当中即可。

接着，将虚拟机床进行初始化设置，完成之后，在软件中搭建虚拟机床。根据前期开发的后置处理文件，生成相应的代码程序，然后进行验证、模拟、优化，对大力神杯进行仿真加工，结果发现整个过程中并未出现碰撞以及其他的问题[3]。

3.5 实体加工

通过使用UG软件，对大力神杯进行刀轨规划，并借助专用的后置处理器，生成NC程序仿真，且确保无误时，则需要进行实体加工，对这一方法的高效性、精度进行有效验证，通过检验每一项的零件加工指标，其结果全部与设计的要求相符。最终，通过借助VERICUT软件和UG软件，对Heidenhain iTNC 530 HSCI专用后置处理进行开发，在仿真以及实体加工验证之后，发现UG软件有着十分强大的功能，后置处理开发模块也具有较强的人性化特点。VERICUT软件在具体使用中，其仿真效果极佳，有效保障了实体加工，对于实际生产的要求也能够满足，不仅可以促进设备使用效率的提升，还有助于节约成本。

结语：AC双转台五轴联动数控加工中心是现代制造业中不可或缺的一部分，它具有高精度、高效率等特点。后置处理包括清洗、抛光、涂漆、热处理等一系列工艺，其主要目的在于去除表面的毛刺、氧化层，提高加工表面的光洁度和耐腐蚀性，同时也可以改变材料的硬度、强度等性能。在进行后置处理时，需要根据产品的材料和用途选择合适的后置处理方法，并按照流程进行操作，以保证加工产品的质量和准确性。

参考文献：

[1]丁飞,李衍忠,王帅.基于hyperMILL软件的轮胎模具五轴联动数控编程与加工技术[J].金属加工(冷加工),2021(05):55-58.

[2]黄鑫,杨馥涛,王玉琨等. 五轴联动数控加工中心及其在智能制造中的应用[C]//陕西省机械工程学会.陕西省机械工程学会2013年论文汇编.《装备制造》编辑部,2022:15-20.

[3]佛新岗.AC双转台五轴联动数控加工中心的后置处理研究[J].工业加热,2021,50(02):5-9.