基于NX的五軸加工中心后處理研究

劉學航，廖璘志

(宜賓職業技術學院，四川 宜賓 644003)

0 引言

在CAM軟件編程時，輸出的刀具軌跡源文件CLSF是加工刀具的刀尖點數據，而在實際加工中，機床執行的是NC代碼程序，因此需要將CLSF轉換成被機床識別的NC代碼，否則機床將不做任何動作，這種將刀具軌跡轉換成NC代碼的“特殊設置”稱之為后處理。Siemens NX是業界流行的CAD/CAM軟件之一，該軟件提供了后處理構造器。不單是對刀具軌跡的轉換，還包含對刀軌運動的智能處理，使得到的NC代碼更加符合機床要求。本文開發的G996RT五軸加工中心專用后處理器是基于NX1899軟件的后處理構造器平臺，可以充分發揮五軸機床的加工優越性。

1 機床后處理研究流程

本文研究對象是普什寧江機床有限公司出品的G996RT型五軸聯動高速加工中心。該機床為雙轉臺結構，主要技術參數如表1所示。

表1 G996RT機床主要技術參數

使用Siemens NX后處理構造器進行后置處理器的開發主要涉及新建后處理的參數設置、機床運動學參數設置、程序和刀軌參數設置、NC數據定義、輸出設置等。

1.1 新建后處理器

后處理中的很多參數需要根據機床參數進行設置。主要包括：后處理輸出單位(本文為mm)、機床類型(5軸帶雙轉臺的銑床)、控制器(Sinumerik_840D_Basic)。

1.2 機床各軸運動學參數設置

根據機床實際情況，設定第4軸為擺動軸，繞著YZ平面旋轉，軸名稱為A；設定第5軸為旋轉軸，繞著XY平面旋轉，軸名稱為C。各軸的行程限制參照表1設置，其余參數默認即可。

1.3 程序和刀軌參數的設置

雖然選用了Siemens 840D標準控制器，但是輸出的程序比較混亂，不符合機床正常運行的要求，需要修改相關設置才能滿足使用要求。

1.3.1 3+2定軸加工輸出CYCLE800

NX軟件后處理器可以自動判斷刀軌是三軸、3+2軸還是五軸聯動刀路，并輸出相應的程序代碼，其中3+2軸刀路輸出程序代碼有ROT/TRANS和CYCLE800兩種形式。NX軟件默認的輸出方式是ROT/TRANS，為了更直觀理解程序代碼含義，本文采用CYCLE800模式輸出定軸刀路程序代碼。在【程序和刀軌】的“程序”-“程序起始序列”中打開PB_CMD_set_Sinumerik_default_setting這個定制命令，找到set dpp_coord_rotation_output_type“TRAORI”，將“TRAORI”更改為“SWIVELING”。同時打開后處理的TCL文件，找到：

#Please set your swivel data record

#------------

set cycle800_tc "”R_DATA”"；

將R_DATA更改為機床對應的擺動數據組名稱(如TC1)。

1.3.2 設置精優曲面功能命令CYCLE832

G996RT加工中心配有CYCLE832功能，開啟CYCLE832命令后，會自動打開連續路徑切削指令G645、程序段壓縮器功能指令COMPCAD等高速高精加工指令，從而提高加工速度和質量。

Siemens 840D數控系統的CYCLE832指令輸出分為粗加工、半精加工和精加工三種情況，可根據CAM軟件編程公差和余量來判斷輸出。本文以編程余量來判斷輸出CYCLE832的不同類型，輸出要求如表2所示。

表2 CYCLE832與編程余量對應關系

在【程序和刀軌】的“程序”頁面，在“工序起始序列”的“刀軌開始”中添加一個定制命令PB_CMD_custom_command，在打開的文本框中輸入以下內容，如圖1所示。這樣就完成了CYCLE832的指令輸出。

圖1 定制CYCLE832輸出命令

1.3.3 關于半徑補償的一些設置

(1) G40不能單獨占一行，否則會報警。修改方法是：打開“程序-機床控制-刀具補償關閉”，刪掉后面的G40代碼。

(2) 不讓G40與G02/G03在同一行。修改方法是：打開“程序-運動-圓周運動”，刪除里面的G41代碼。

(3) 在G00代碼后面設置輸出G41。修改方法是：打開“程序-刀軌-運動-快速移動”，在后面添加G41代碼。

(4) 在G41/G42后面設置必然輸出D01。修改方法是：打開“程序-刀軌-機床控制-刀具補償打開”，在后面添加一個自定義命令PB_CMD_custom_command_force_D，在命令中輸入：MOM_force once D。

1.3.4 添加其他機床特定代碼

(1) 在TRAORI前面添加五軸勻速位移指令FGROUP(X，Y，Z，A，C)。修改方法是：打開“程序-工序起始序列-初始移動”，在TRAORI前面添加一個新塊，輸入文本“FGROUP(X，Y，Z，A，C)”。

(2)在操作起始序列添加A、C軸放松指令。G996RT的A、C軸放松指令分別是M51、M61，修改方法是：打開“程序-工序起始序列-初始移動”,在TRAORI前面依次添加新塊，輸入文本“M51”和“M61”。

1.4 輸出設置選項

Siemens 840D數控系統的程序后綴名為“MPF”,需要將“N/C輸出文件擴展名”改為“MPF”，然后保存后處理。

2 后處理的驗證

為了確保NX軟件后處理程序的可行性和正確性，需要進行程序加工驗證。驗證一般分為軟件仿真驗證和實際加工驗證。對于復雜的五軸加工程序，應當在NX后處理生成NC代碼后，在實際加工前先用VERICUT等三方軟件進行切削仿真驗證。本文以葉輪(見圖2)為例，將后處理的NC代碼經過VERICUT仿真正確后傳到機床進行實際加工，整個加工過程沒有出現報警和過切信息，驗證了后處理的正確性。仿真加工的效果圖和實際加工后的零件分別如圖3、圖4所示。

圖2 葉輪零件 圖3 VERICUT仿真效果

3 結語

本文以G996RT五軸聯動加工中心為例，采用NX加工-后處理構造器開發了可用于Siemens 840D系統雙轉臺五軸加工中心的后處理程序，經過VERICUT仿真加工驗證其可以滿足加工技術要求，NC代碼不需要二次修改即可直接用于實際加工。實際加工結果驗證了該后處理的正確性，同時為其他五軸數控機床后處理開發提供了一定的借鑒。

圖4 實際加工產品