基于UG五轴联动数控机床后置处理器的研发和仿真加工

摘要

伴随着计算机以及电子信息等技术的迅猛发展，数控加工技术也向着高效率高精度高自动化方向快速发展，五轴联动数控机床集合了数控加工中的最先进技术，在对现代一些产品的制造过程中有着不可取代的作用，极大的提高了企业在市场中的竞争力。但由于国内在这方面起步较晚，在对五轴机床的开发应用上和国外相比还有一段的距离。本文主要基于UG平台,以MIKRON UCP800DURO五轴数控机床的后置处理器的研发为中心，对自动编程技术、后置处理技术以及仿真加工技术进行了研究，对五轴机床的应用普及有一定的推进作用。具体研究工作如下：
　　1、在零件三维模型的基础上，研究了基于UG五轴编程的核心部分可变轴曲面轮廓铣的原理，结合具体实例，分析研究了驱动方法、投影矢量、刀轴控制等每种方式下生成的刀轨特点及应用范围。在此基础上，结合叶轮的生产工艺，完成了叶轮从粗加工到精加工刀具路径轨迹的生成，通过2D仿真，验证了刀具路径轨迹的可行性，完成了零件的自动编程，为后处理过程打下了基础。
　　2、针对后处理中的具体任务，分析了UCP800这类双回转台五轴加工中心的运动求解方法，推论得到了将刀轨文件转变成机床能够识别的运动坐标的求解公式，为后置处理奠定了基础。分析了五轴联动加工中造成机床非线性误差的原因及相关控制方法，基于仿真模拟，验证了机床的RTCP功能能有效的控制这种误差的出现。基于UG/Post Builder，分析了其内部运行原理，并通过设定相关参数以及控制指令，定制得到了UCP800数控机床的专用后置处理器，并对前面的叶轮的刀路轨迹运用此处置处理，得到的NC程序能够满足ITNC530控制系统要求。
　　3、通过实际测绘得到的机床主要部件尺寸，在UG中对各部件进行三维建模并装配。根据机床各组件实际运动附属关联，将各组件以STL的格式导入到Vericut仿真软件中,保证与实际运动关系一致。在软件中设置好相关参数后，导入上文中经后处理得到的NC程序进行仿真加工，仿真过程中无碰撞、无干涉、无程序错误等报警提示。仿真结果经自动比较分析，发现过切及残留在允许公差范围内。最后对程序中的进给速度进行了优化分析，单个叶片节约时间为6.81％，极大的提高了整体生产效率。
　　本文通过对复杂叶轮的仿真加工，验证了基于UG/Post Build定制的UCP800五轴数控机床的专用后置处理的可行性，得到的NC程序能够用于实际加工，对其他机床的专用后置处理器的研发有一定的参考价值，同时对于复杂工件的多轴编程以及仿真加工也有着重要的借鉴作用。

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