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典型CAM平臺(tái)數(shù)控銑削加工編程功能對比應(yīng)用
王華僑、張穎、王德躍 2009/5/28
（接上頁）就是通過控制刀具軸矢量在空間位置的不斷變化或使刀具軸的矢量與機(jī)床原始坐標(biāo)系構(gòu)成空間某個(gè)角度，利用銑刀的側(cè)刃或底刃切削加工來完成。刀具軸的矢量變化控制一般有固定矢量、曲面法線、固定點(diǎn)、直線導(dǎo)動(dòng)、直紋面導(dǎo)動(dòng)、刀具軌跡投影、點(diǎn)位與任意矢量連續(xù)插補(bǔ)等方式。
典型CAM平臺(tái)在對某變錐度零件數(shù)控銑削加工編程時(shí)，各平臺(tái)環(huán)境下的刀具軌跡示意圖如下圖4～7所示。從圖中可以看出，現(xiàn)有的CAM平臺(tái)一般能滿足該產(chǎn)品五坐標(biāo)銑削加工編程的需要。但是從用戶的使用經(jīng)驗(yàn)上講，UnigraphicsNX平臺(tái)在刀具軸矢量控制方面表現(xiàn)得更加靈活，尤其是其提供的插補(bǔ)刀具軸矢量控制和順序銑削編程功能能夠使得用戶很輕松得完成所期望的五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)銑削刀具軌跡目標(biāo)。
三、后處理程序開發(fā)模式
五坐標(biāo)數(shù)控銑削加工編程的后處理程序開發(fā)的主要內(nèi)容包括：①算法處理：主要針對多坐標(biāo)加工時(shí)的坐標(biāo)變換、跨象限處理、進(jìn)給速度控制。②數(shù)控系統(tǒng)控制指令的輸出：主要包括機(jī)床種類及機(jī)床配置、機(jī)床的定位、插補(bǔ)、主軸、進(jìn)給、暫停、冷卻、刀具補(bǔ)償、固定循環(huán)、程序頭尾輸出等方面的控制。③格式轉(zhuǎn)換：數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換與圓整、字符串處理等：主要針對數(shù)控系統(tǒng)的輸出格式如單位、輸出地址字符等方面的控制。
五軸數(shù)控機(jī)床的配置形式多樣，典型配置有繞X軸和Y軸旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)擺動(dòng)工作臺(tái)，其二為主軸繞X軸或Y軸擺動(dòng)，另外的工作臺(tái)則相應(yīng)繞Y軸或X軸擺動(dòng)來構(gòu)造空間的五軸聯(lián)動(dòng)加工。對于主軸不擺動(dòng)的五軸數(shù)控機(jī)床，其擺動(dòng)軸存在主次依賴關(guān)系，即主擺動(dòng)軸（Primary Table）的運(yùn)動(dòng)影響次擺動(dòng)軸（Secondary Table）的空間位置，而次擺動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)則不影響主擺動(dòng)軸的空間位置狀態(tài)。用于對典型的五軸機(jī)床運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行配置，可對工作臺(tái)雙擺動(dòng)、主軸頭雙擺動(dòng)、主軸擺動(dòng)及工作臺(tái)擺動(dòng)、工作臺(tái)復(fù)合擺動(dòng)（回轉(zhuǎn)）、主軸復(fù)合擺動(dòng)（回轉(zhuǎn)）等典型五軸機(jī)床進(jìn)行設(shè)置。主軸回轉(zhuǎn)或擺動(dòng)對應(yīng)于相應(yīng)機(jī)床，其所處于主動(dòng)軸或從動(dòng)軸的形式。在確定機(jī)床運(yùn)動(dòng)類型以后，其旋轉(zhuǎn)軸矢量平面和旋轉(zhuǎn)中心等設(shè)置是非常重要的，：用于設(shè)置主動(dòng)軸及次動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸矢量方向，設(shè)置主軸或工作臺(tái)復(fù)合擺動(dòng)軸矢量方向。旋轉(zhuǎn)軸中心、偏心設(shè)置及刀具軸輸出設(shè)置。如下所示為在Mastercam平臺(tái)下的五軸機(jī)床類型設(shè)置。
現(xiàn)有的CAM平臺(tái)提供的刀具路徑的文件包括標(biāo)準(zhǔn)的可編譯文件（如APT文件）和二進(jìn)制文件. CATIA, UGNX, Surfcam,PROE等CAM都支持這兩種格式, MasterCam的NCI則是另外的文字格式檔案.后處理則各家大多有各自的后處理。典型CAM平臺(tái)的后處理用戶界面如下圖8所示。除Mastercam采用文本方式以外，大部分CAM平臺(tái)都提供自己的后處理用戶界面，操作設(shè)置比較方便，尤其是可用于多CAM平臺(tái)和異構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)，如Imspost后處理包可支持幾乎所有的通用CAM平臺(tái)和流行的數(shù)控系統(tǒng)。后處理程序的開發(fā)編輯模式各不相同，其UnigraphicsNX 采用UGPostBuilder，采用基于TCL語言的二次開發(fā)功能完成用戶開發(fā)；Mastercam提供基于GENERIC FANUC系統(tǒng)通用五軸銑削后處理文件，用戶需根據(jù)具體機(jī)床對其進(jìn)行編輯修改，達(dá)到最終的使用要求。其中 CimatronE、 Catia可采用ImsPost進(jìn)行后處理開發(fā)；Spost/Gpost則采用宏程序方式用于Surfcam 、Pro/Engineer 平臺(tái)。
四、機(jī)床加工仿真模擬接口
美國CGTech的產(chǎn)品VERICUT，它可用來在編程階段校驗(yàn)加工程序的準(zhǔn)確性，能夠讓編程人員對NC加工環(huán)境進(jìn)行仿真。應(yīng)用VERICUT，可對包括工裝夾具在內(nèi)的整個(gè)機(jī)床建模，它的易修改的控制程序庫使得NC程序在仿真環(huán)境中的運(yùn)行，完全模擬了在機(jī)床上的運(yùn)行。一些CAM系統(tǒng)本身具備校驗(yàn)功能，內(nèi)部校驗(yàn)檢查的是內(nèi)部的CAD/CAM數(shù)據(jù)，它們在上機(jī)床執(zhí)行前往往已被轉(zhuǎn)換多次了。外部校驗(yàn)系統(tǒng)則不僅能檢查內(nèi)部CAM文件，還能夠校驗(yàn)G代碼。NC校驗(yàn)軟件能夠校驗(yàn)不同CAM系統(tǒng)生成的程序，用同樣的手段校驗(yàn)所有的NC程序，使編程人員能夠?qū)λ玫母鞣NCAM系統(tǒng)得到穩(wěn)定的可靠的結(jié)果。NC校驗(yàn)軟件能夠減少甚至省略在機(jī)床上進(jìn)行人工的修正，這不僅節(jié)省了編程時(shí)間，更能使機(jī)床被解放出來完全用于加工產(chǎn)品。校驗(yàn)程序還可使返工、加工出廢品和損壞加工刀具的可能性降到最低。
Vericut提供了許多功能，其中有對毛坯尺寸、位置和方位的完全圖形顯示，可模擬2~5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工�，F(xiàn)有的CAM平臺(tái)都提供與Vericut的嵌入式接口或轉(zhuǎn)換功能。如下圖所示分別為UGNX、CATIA、Mastercam等平臺(tái)與Vericut之間的轉(zhuǎn)換設(shè)置，且它們可直接與Vericut進(jìn)行嵌入式鏈接仿真，如Pro/Engine（未完，下一頁）
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