為了得到較高的表面質(zhì)量，利用UG軟件對(duì)其進(jìn)行加工中心上的五軸精加工處理，加工過(guò)程中刀具軸線(xiàn)始終處于零件成型表面的法向矢量上。UG軟件進(jìn)行五軸編程一般要指定加工零件、刀路的驅(qū)動(dòng)方式、刀具的切削類(lèi)型、刀軸控制方式、切削方向、投影矢量等。

    在五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工曲面的過(guò)程中，刀軸矢量是由定義在刀位軌跡上的局部坐標(biāo)系的前導(dǎo)角和側(cè)傾角兩個(gè)角度來(lái)確定的。當(dāng)前導(dǎo)角與側(cè)傾角相等且都為零度時(shí)，為刀具軸垂直于表面的端銑方式；當(dāng)側(cè)傾角為九十度時(shí)，為刀具軸平行于加工表面的側(cè)銑方式。刀軸控制方式是影響五軸聯(lián)動(dòng)加工效果的一個(gè)重要因素。由于目前的CAM系統(tǒng)中一般在五軸聯(lián)動(dòng)端銑加工方式中提供了人工輸入方法，刀具位置是根據(jù)投影方向來(lái)確定的，刀具沿著投影方向下降直至刀具和曲面相切。

    本例此精加工工序中，型面比較平坦，編程時(shí)UG刀路的走刀是沿著驅(qū)動(dòng)面的U，V線(xiàn)方向進(jìn)行走刀的。采用曲面驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，可以指定任意大小的切削區(qū)域(只需指定驅(qū)動(dòng)曲面的參數(shù)范圍)，也可以使用多張曲面來(lái)驅(qū)動(dòng)(可以使用零件面做驅(qū)動(dòng)面，也可以另外構(gòu)建驅(qū)動(dòng)面)。需要注意的是：在使用平底銑刀時(shí)，刀軸的方向控制一般使用相對(duì)于驅(qū)動(dòng)方式，前導(dǎo)角一般在五度左右，否則加工時(shí)會(huì)發(fā)生刀具后部過(guò)切；在刀軸方向控制使用相對(duì)于驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，驅(qū)動(dòng)面最好使用半個(gè)曲面，并且驅(qū)動(dòng)曲面和零件曲面質(zhì)量要好，否則生成的刀路會(huì)發(fā)生過(guò)切或撞刀，或者刀路看起來(lái)很好，但刀軸可能會(huì)發(fā)生突變?cè)斐蛇^(guò)切或撞刀，這在加工面有多張曲面構(gòu)成時(shí)更容易發(fā)生；五軸加工不同于三軸或四軸加工，五軸仿真除了進(jìn)行切削仿真外，更需要用碰撞仿真，設(shè)定數(shù)控系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)關(guān)系，模擬真實(shí)的數(shù)控加工，用來(lái)觀察加工碰撞干涉情況。其中五軸加工路線(xiàn)的刀路仿真情況如圖5所示。

圖5 五軸精加工

2基于UG／Post Builder對(duì)加工中心后處理器的開(kāi)發(fā)

    UG／Post Builder是創(chuàng)建UG后置處理器的一個(gè)很方便的機(jī)床后置處理開(kāi)發(fā)工具。通過(guò)交互式的開(kāi)發(fā)界面，用戶(hù)可以用UG／Post Builder開(kāi)發(fā)常見(jiàn)的傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的后置處理器，例如銑床、車(chē)床、電火花線(xiàn)切割等。UG軟件虛擬加工過(guò)程所生成的結(jié)果是一個(gè)格式為cls的刀具位置源文件，是一個(gè)中性文件，此文件的生成不考慮機(jī)床形式，只根據(jù)刀具位置和刀軸矢量以及相關(guān)參數(shù)計(jì)算刀路。此中性文件是根據(jù)加工工藝要求生成的，包含了所需要的加工信息，例如刀具、加工方法等信息，因此只要將其翻譯成機(jī)床能夠識(shí)別的加工程序就可以。UG后處理程序一般可以使用其自帶的UG／Post Builder后處理生成器，根據(jù)實(shí)際的機(jī)床參數(shù)、控制系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)方式等進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置來(lái)完成，可以利用TCL語(yǔ)言進(jìn)行相關(guān)的修改。

    使用UG／Post Builder開(kāi)發(fā)的后置處理器涉及到三個(gè)文件。一個(gè)是定義文件，后綴是def，包含機(jī)床控制系統(tǒng)的功能和程序格式；另一個(gè)是事件處理文件，后綴是tcl，包含每一個(gè)事件的處理方式；第三個(gè)是UG／Post Builder的參數(shù)文件，后綴是pui，包含了所有UG／Post Builder預(yù)置的后置處理數(shù)據(jù)信息。可以用UG／Post Builder打開(kāi)后置處理器并進(jìn)行修改和用戶(hù)化開(kāi)發(fā)操作，當(dāng)然也可以打開(kāi)相應(yīng)的定義文件和事件處理文件進(jìn)行修改。

    下面是本例利用UG后處理器程序處理的中性文件生成的部分加工代碼：

3機(jī)床碰撞仿真系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

    碰撞仿真是指在虛擬空間中，將工件按照真實(shí)加工情況通過(guò)夾具裝夾到虛擬機(jī)床上進(jìn)行虛擬仿真加工的過(guò)程，用來(lái)檢驗(yàn)后處理器生成的加工代碼的正確性。

    碰撞仿真的重點(diǎn)是面向機(jī)床各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件的空間位置關(guān)系，檢查機(jī)床運(yùn)動(dòng)是否出現(xiàn)碰撞、干涉等現(xiàn)象，適用于機(jī)床各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀況比較復(fù)雜，難以用傳統(tǒng)的方法檢查和控制的三軸以上數(shù)控加工。實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中數(shù)控加工存在的問(wèn)題主要存在于機(jī)床主軸與工作臺(tái)的干涉、機(jī)床主軸與夾具的干涉、刀具與工作臺(tái)的干涉、刀具與夾具的干涉等。未經(jīng)檢驗(yàn)的、錯(cuò)誤的數(shù)控加工程序可能會(huì)導(dǎo)致加工出報(bào)廢的產(chǎn)品，嚴(yán)重的情況會(huì)產(chǎn)生安全事故，例如折斷刀具、撞壞機(jī)床的主軸、機(jī)床主軸上刀具碰撞或銑削了機(jī)床工作臺(tái)等，更嚴(yán)重的情況甚至?xí)＜暗讲僮魅藛T的生命安全等。

    在計(jì)算機(jī)上面利用可視化技術(shù)對(duì)數(shù)控加工過(guò)程進(jìn)行碰撞仿真，可以快速、安全和有效的對(duì)數(shù)控加工程序做出準(zhǔn)確的評(píng)估，還可以針對(duì)仿真過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題對(duì)數(shù)控程序做出及時(shí)準(zhǔn)確的修改，有必要的話(huà)還可以對(duì)零件設(shè)計(jì)和刀路規(guī)劃的缺陷等進(jìn)行重新改正，從而節(jié)省了反復(fù)的空運(yùn)行、試切等過(guò)程，降低材料的消耗和生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。圖6為碰撞仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的基本流程圖。

圖6 碰撞仿真開(kāi)發(fā)流程圖