五轴加工中心的数控编程后置处理研究【15500字】【优秀机械毕业设计论文】
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加工
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机械
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文档包括:
说明书一份,30页,15500字左右.
开题报告一份.
任务书一份.
外文翻译一份.
目 录
第一章 绪论 1
1.1数控编程后置处理技术 1
1.2数控编程后处理技术研究现状 1
1.3主要研究内容 4
第二章 UG后置处理器介绍 4
2.1 UG提供的后置处理方法 4
2.1.1 UG图形后置处理模块 4
2.1.2 UG后置处理器UG/Post Builder 4
2.2 UG/Post Builder主要参数 6
2.3 MIKRON五轴加工中心及配置的数控系统介绍 8
2.4 Heidenhain iTNC 530数控系统的数控程序格式 9
2.5 双转台五坐标后置处理算法 10
第三章 MIKRON五轴加工中心后置处理的研究 13
3.1 利用Post Builder建立机床特性数据文件 13
3.1.1 设置机床参数 13
3.1.2 设置程序的格式 15
3.1.3 设置程序段格式 17
3.1.4 设置输出文件 19
3.2 输出辅助功能指令 20
3.2.1 模态辅助功能指令的应用 20
3.2.2 模态辅助功能指令的输出 24
3.2.3 非模态辅助功能指令的应用与输出 25
3.3 实现用户自定义功能 26
3.3.1输出每道工序的加工时间 26
3.3.2输出加工总时间 27
3.3.3输出刀具信息 27
3.4 MIKRON五轴加工中心后置处理程序与UG集成 28
3.5 UG中数控加工程序的生成 29
参考文献 31
五轴加工中心的数控编程后置处理研究
摘要: 通常，直接利用通用后置处理器生成的NC代码与用户使用的数控机床和系统的要求不符，不能生成正确的加工程序，导致数控加工不能安全、可靠地进行，并且通用后置处理器不能输出机床数控系统所特有的辅助功能，使得数控机床特性功能的利用受到影响。
本课题针对MIKRON UCP 600 Vario型五轴加工中心及配置的Heidenhain iTNC 530数控系统进行了专用后置处理的研究，开发了后置处理程序，该程序能够根据刀位源文件生成数控加工程序，且无需二次更改，就可以实现五轴联动数控加工。
Heidenhain iTNC 530数控系统除了具备ISO标准的辅助功能以外，还有其它特有的辅助功能，针对辅助功能和五坐标数控加工机床的特殊性，利用UG/Post Builder后置处理器，实现了模态辅助功能指令M126、M128的输出和非模态辅助功能指令循环32的输出。通过用户自定义功能，以Tcl语言为开发语言，实现了在生成NC程序的同时输出总加工时间、每道工序的加工时间和刀具信息。将专用后置处理程序与UG集成，实现了在UG中调用后置处理程序自动生成数控加工代码。
关键词：五坐标加工 数控编程 后置处理 加工仿真 整体叶轮
指导老师签名：
Study on Post Processing for NC Programming of Five-axis Machining Center
Abstract：Usually, the NC code generated by the general post processor doesn't match with the request of the numerical control machine and the its system. Thus it cannot produce the correct processing procedure, results in the numerical control processing can not be carried out with safety and reliabitlity, furthermore, the general post processor cannot output the unique auxiliary function of the machine numerical control system, which causes the characteristics and functions of the numerical control machine to be used efficaciously or correctly.
Aimed to MIKRON UCP 600Vario five-axis machining center and Heidenhain iTNC 530 numerical control system, the special-purpose post-processing was studied, and the post-processing programme was develope in this paper. This programme can produce NC processing procedure according to the cutter location source file, and it is not necessary to conduct second alteration, then it can realize five-axis simultaneously controlled NC processing.
Besides the ISO auxiliary function, HEIDENHAIN iTNC 530 numerical control system also has many other unique auxiliary functions. Aim to these functions and the particularity of five-axis NC machining and post-processing UG/Post Builder we conducted the output of the modality assistance function instruction M126, the M128 and the output of the non-modality assistance function instruction circulation 32. Through the user-defined functions, taking the Tcl as the development language, the subject has realized to output the total process time and each working procedure process time and tool-information while produces the NC procedure. The integration of special-purpose post-processing procedure and the UG has attained automatically to produce the numerical control processing code by transferring the post-processing procedure in UG.
Keywords：Five-axis machining NC programming Post processing Machining simulation Integral impeller
![五轴加工中心的数控编程后置处理研究[论文类]](/images/A5774/A5774_1_2.gif)
- 内容简介：
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毕业设计（论文）开题报告 题目 五轴加工中心的数控编程后置处理研究 一、 选题的依据及意义 ： 后置处理技术是随着数控技术、 早的数控程序都是手工编制，不存在后置处理问题。近年来，自动编程 具有编程速度快、精度高、稳定性好、更改方便和易于管理等特点，但是 自动编程经过刀具轨迹计算产生的刀位数据文件 不能被机床识别 ，需要设法把刀位数据文件转换成 数控指令代码 ，通过通信的方式输入数控机床的数控系统，才能进行零件的数控加工 1。 因此，要把 前置处理产生的刀位数据文件、加工工艺参数与特定的机床特性文件、定义文件相结合，生成指定数控加工设备能够识别的数控加工程序，该过程 称为后置处理 （ 2。 后置处理程序将 着高档数控加工中心、特殊结构数控机床的不断出现，为其配置和开发合适的后置处理器愈显重要，这对提高数控编程效率、扩大 前后置处理技术已经成为 2 后置处理系统分为通用后置处理系统和专用后置处理系统。通用后置处理系统是今后发展的方向，但在目前无论是国外还是国内真正能够做到完全通用后置处理系统几乎没有 3，因为通用后置处理是以标准刀位数据、通用的数控指令为前提进行考虑的 4。虽然国际标准化组织 (美国国家标准协会 (电子工业协会 (刀位源文件、后置处理语句和数控指令都有相应的标准，但各数控系统生产厂商采用不尽相同的标准，数控系统的指令格式多样，由于竞争需要还会采用一些非标准的内容 5，有些数控系统的扩展功能己经超出了前置处 理刀位数据的规定格式，如样条曲线、渐开线等，而目前的通用后置处理系统还只是考虑直线和圆弧 6，多数采用离散直线来逼近工件轮廓，零件形状越复杂，数控程序量越大 7，而且多轴加工时还要考虑 非线性运动误差校验、进给速度的校核、特定数控系统数控加工程序的生成等问题，以保障数控加工的安全、可靠 8。 随着产品加工精度及复杂程度的提高，使得数控系统和数控机床技术不断发展变化，造成通用后置处理器越来越难以适应这种现状。实践表明，直接利用通用后置处理器生成的 致数控 加工过程不能安全、可靠地进行 9。 专用后置处理器与相应的数控机床和系统完全匹配，能充分发挥数控加工能力。 瑞士产的高速五轴立式加工中心，它 配置 了 速电主轴（主轴最高 转速为 20000 转 /分 ） ，可以在最佳的切削条件下，对从淬硬钢到塑料的 材料进行加工。 高速切削相对传统加工有以下特点：一是提高生产效率。高速切削加工允许使用较大的进给率，比常规切削加工提高 5 10 倍，单位时间材料切除率可提高3 6 倍；二是降低切削力。由于高速切削采用极浅的切削深度和窄的切削宽度，因此切削力 较小，与常规切削相比，切削力至少可降低 30。这对于加工刚性较差的零件来说可减少加工变形，使一些薄壁类精细工件的切削加工成为可能；三是提高加工质量。因为高速旋转时刀具切削的激励频率远离工艺系统的固有频率，不会造成工艺系统的受迫振动，保证了较好的加工状态。由于切削深度、切削宽度和切削力都很小，使得刀具、工件变形小，保证了尺寸的精确性，实现了高精度、低粗糙度加工；四是加工能耗低。由于单位功率的金属切除率高、能耗低、工件的在制时间短，从而提高了能源和设备的利用率；五是简化加工工艺流程。常规切削加工不能加工淬火后的 材料，淬火变形必须进行人工修整或通过放电加工解决。高速切削则可以直接加工淬火后的材料，在很多情 3 况下可完全省去放电加工工序，消除了放电加工所带来的表面硬化问题，减少或免除了人工光整加工 10。 针对 轴加工中心和 控系统 11，通过 逐一完成机床类型及技术参数定制、旋转轴超限时的处理、数控系统定制、程序和刀轨参数的设置、 据的定义和 后置处理文件列表 等具体内容，最后获得符合 轴加工中 心 的后置处理器。 五轴加工中心是加工复杂零件的现代化设备，由于五轴加工的复杂性，后置处理器的开发越来越复杂，近年来考虑到机床结构和便于排屑等因素又出现了一些带倾斜转台或者倾斜摆主轴头的特殊结构的五轴加工中心，这都对后置处理器的开发提出了新的要求，后置处理问题解决不好，轻则不能发挥加工设备的新功能和加工效率上的优势，造成大材小用，重则由于程序问题造成生产事故。因此本课题针对 二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）： 置处理技术 研究现状 关于通用后置处理器的开发和应用，国外已经非常成熟和普及，当前所有的图形交互式自动编程 12。如 以图形方式创建从二轴到五轴的后处理程序。其后置处理器主要由事件生成器、事件处理器和定义文件三部分组成，它们一起将刀具路径转换成为一系列数控机床能够直接读取和执行的数控程序 13。而 处理器完全针对应用很广泛的日本 用开放式功能型数据库技术设计，允许用户根据特定数控机床和数控系统的具体情况，在 而定制出适合该特定数控机床系统的专用后置处理器。使用 后再对该 改动后的 14。加拿大 0以上的 可以读取所覆盖的 制所覆盖的 样英国 15 16 17。 在国内来说，比较成熟和普及的自动编程 发的 制造工程师） 软件， 它采用通用后置处理器，可以提供常见的数控系统后置处理格式，而且用户还可以自定义专用数控系统的后置处理格式 18。但该软件有较大的局限性，只适用于一般的铣削加工，在解决 果零件中涉及到孔的 加工，将不能生成相应的程序代码 19。华中理工大学的张利波等人提出了一种基于配置文件的开放式数控编程通用后置处理模型，定义了配置文件的语法规则，给出了配置文件的 在 对于多轴数控加工的后置处理还是不能通用 20。程筱胜等人对南京航空航天大学的超人 发了具有交互式图形系统的通用后置处理程序，尽管该后置处理系统具有很好的可靠性和较强的通用性，但超人。北京航空航天大学的曾爱华等人，以通用化、结构化、模块化的基本设计思想对通用后置处理系统作了总体的分析，对系统结构和程序实现作了具体描述，并为系统的通用化、实用化和商品化提供了必要的条件，但是该系统只能满足一般的两轴半和三轴数控铣加工自动编程的需要 21。正因为如此，专用后处理器开发已成为数控自动编程的一个急需解决的热点问题之一。 专用后置处理器开发和应用不如通用后置处理器那样成熟和普及，因为专用后置处理器所面对的各种数控系统的专用性、特殊性和互不兼容性等特点使得开发总工作量巨大，导致专用后置器开发相对 薄弱。国外对专用后置处理器开发和应用相当重视，加拿大滑铁卢大学机械系就以其 实验室的一台 用 现了专用后置处理器的开发，已在该加工中心得到了验证 22。 国内像信息产业部第 39所曹永新和任林杰就曾在武汉重型机械厂 用的数控系统是国产的华中 系统最大的优势就是经济，其缺陷是一般的自动编程软件中没有支 持它的后置处理器），专门为此数控系统和车床设计开发了其专用后置处理器 将其集成到 际加工效果良好。武汉工业学院陈文革和尹芳根据 02构、控制系统的编程原理和通信接口的要求，对完全满足数控编程加工的生产需要 23。广东富士康模具公司的邓德军根据 610加工中心配置德国西门子 点，选择 开发平台，成功地为 610加工中心开发了专用后置处理器。 韩建军对 于一个回转轴、三个移动轴的 24。 王启富等人用 开发 5。祝益军针对 C 环境下开发了后置处理软件 26。 哈尔滨工业大学的陈辉等人基于 发了并联机床后置处理器，用于六轴或七轴并联机床的后置处理 27。 置处理技术发 展趋势 （ 1）面向通用化 专用 后置处理系统将机床特性直接编入后置处理程序中，只能适应于一种或一个系列机床，对于不同的数控装置和数控机床 还 必须 要 有不同的专用后置处理程序。 而一般的 通用后置处理系 统将后置处理程序功能 通用化，能针对不同类型的数控系统对刀位原文件进行后置处理，输出数控程序。 而且在 一般情况下，通用后置处理系统 只 要求输入标准格式的刀位原文件， 再 结合数控系统数据文件或机床特性文件， 就可以输出 符合该数控系统指令集及格式的数控程序。 除了以上优点外 ,通用后置处理程序 还 采用开放结构，以数据库文件方式，由用户自行定义机床运动结构和控制指令格式，扩充应用系统，使其适合于各种机床和数控系统，具有通用性 , 因此通用后置处理器是后置处理技术发展的方向 。 (2)面向高速加工 高速数控加工，是一种以高主轴转速、快速进给、较小的切削深度和间距为加工特征的高效率、高精度数控加工方式，它不仅对机床结构和数控系统提出了新的要求，对于加工工艺的规划、工艺参数的设置和加工约束的设置也提出了新的要求。 普通数控加工中， 成的数控程序量大，运算时间长。 高速数控加工中采用 过控制点、节点矢量和权三个变量来表达自由曲线，对复杂曲面加工的程序量可减少 1 2以上，加工时间缩短 1 3以上，加工精度更高。 统生成 生巨量微小直线数据，经后置处理转换为 接产生 将已产生的巨量微小直线经后置处理生成 过转换软件，变换为 第二种方法不存在将线性刀轨转换成 度特别 高，但实现难度大。 （ 3）校核与处理非线性运动误差 6 具运动的包络面与加工表面之间存在逼近误差，根据误差的大小决定走刀步长和加工带宽度。尤其在多轴联动加工时，由于旋转运动的影响，机床各坐标线性插补的合成运动使得实际刀位运动偏离编程直线，产生非线性运动误差。由于该误差的大小与机床运动结构有关，在通用化的前置处理中难以处理。因此，在后置处理中应根据具体机床结构对非线性运动误差进行校验，若误差超出允许范围，需对相应的刀位点作修正处理。 （ 4）发展到 统之间没有统一的产品数据模型。 数据信息通过标准接口的方式传递 统，即使是在一体化的集成 统中，信息的共享也只是单向的和单一的。 1997年欧共体提出了 产品数据转换标准 新定义了 要求 包括几何数据、设计和制造特征 )，加上工艺的信息和刀具信息。直接产生加工程序来控制机床，不存在单独的 刀具路径文件，废弃了 代码，从而不再需要后置处理系统。目前 中较具代表性的研究项目有欧洲的 国的 本的 相应的现有数控系统和 统都需更新或废弃，目前这不是短期内可以实现的事。 三、研究内容及实验方案： 究内容 （ 1）通过 置处理器设置机床参数、 工程序格式和输出文件格式，生成 (2)利用 置处理器 ,实现模态 辅助功能指令 输出和非模态辅助功能指令循环 32 的输出 。 (3)通过用户自定义功能 ,以 言为开发语言 ,实现在生成 序的同时输出总加工时间、每道工序的加工时间和刀具信息 。 (4)专用后置处理程序与 成 。 验方案 (1）了解 控系统 和 轴加工中心的机床结构 (2) 基于 发 置处理程序 ,生成 轴加工中心的 7 特性数据文件 . (3) 根据实际加工过 程和加工结果，修正理论并总结方法。 四、目标、主要特色及工作进度 标 针对复杂曲面零件，基于现有的 统和 统，研究其自动编程技术、走刀路径规划、后置处理技术 。 要特色 （ 1）实现了在通用后置处理基础上快速有效地开发数控机床的专用后置处理器，解决了用高级计算机语言从头编写专用后置处理器的繁琐过程。 （ 2）运用 成的数控加工程序无需手工修改就可以直接输入数控机床进行产品加工，从而解决了通用后置处理器产生的数控程 序需人 工进行二次修改的繁琐过程。 （ 3）充分发挥了 而使加工中心的强大功能得到了充分的发挥。 （ 4）有效地解决了 体化技术的推广应用奠定了基础。 作进度 1. 开题报告、查阅资料、外文翻译（ 6000 字符 ) 3 周 2. 研究 控系统和 3 周 3. 生成 轴加工中心的特性数据文件 2 周 4. 输出模态和非模态辅助功能指令 3 周 5. 输出总加工时间、每道工序的加工时间和刀具信息 2 周 G 集成 1 周 7. 撰写毕业论文 3 周 8. 答辩准备及毕业答辩 1 周 五、参考文献 1 周济 ,周艳红 ,数控加工技术 ,北京 :国防工业出版社 ,2002 2 刘雄伟 ,数控加工理论与编程技术 ,北京 :机械工业出版社 ,2002 3 司 北 京 办 事 处 , 寻 求 完 美 的 后 置 处 理 程 序 , 制 造 业 信 息化 ,2003,(4):994 王卫兵 ,X 数控编程实用教程 ,北京 :清华大学出报社 ,2004 5 李佳 ,朱心雄 ,通用后置处理系统介绍 ,计算机辅助设计与制造 ,1996,(6):196 杨胜群 ,X 数控加工技术 ,北京 :清华大学出版社 ,2006 8 7熊清平 ,张正勇等 ,统巨量 序解释实现的方法 ,中国机械工程 ,1999,10(6):6738雷大江 ,周茂书 ,五轴联动数控加工后置处理器的定制 ,工程物理研究院科技年报 ,2004,(1):1269 梁训塇 ,我国机床工业已跨入世界行列第一方阵 ,组合机床与自动化加工技术 ,2003,(8):1101992,41(2):63711 s 12 实用数控加工技术委员会 ,实用数控加工技术 ,北京 :兵器工业出版社 ,1995 13 安杰 ,邹昱章 ,北京 :清华大学出版社 ,2002 14 王卫兵 ,教程 ,北京 :清华大学出版社 ,2004 15 AE of 999,39(1):3316 of 001,115(3):28417 a of 997,13(9):65818 杨国平 ,000教程 ,北京 :机械工业出版社 ,2001 19 钟见琳 ,陈秀梅等 ,机械设计与制造 ,2002,(2):8820 张利波 ,周济 ,开方式数控编程通用后置处理器 ,机
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