五坐標(biāo)加工技術(shù)是航空工業(yè)機(jī)械加工的關(guān)鍵技術(shù)之一。為提高數(shù)控加工能力，筆者所在公司于1997年購進(jìn)了公司第一臺五坐標(biāo)龍門銑，該機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)采用法國的NUM1060系統(tǒng)。由于飛機(jī)零件的復(fù)雜性，手工編程顯然難以滿足生產(chǎn)需要，為此急需一個五坐標(biāo)機(jī)床的后置處理程序�？紤]到公司已經(jīng)廣泛使用UG（Unigraphics）軟件來編程這一實(shí)際情況。為UG軟件配一個五坐標(biāo)機(jī)床兵團(tuán)處理用的機(jī)床信息文件（MDF：MACHINE DATEFILE）便成為當(dāng)務(wù)之急。 一、UG的刀位源文件簡介 UG在用于計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）的過程中需經(jīng)過三個步驟。首先以APT格式產(chǎn)生一個刀位源文件（CUTTER LOCATION SOURCE FILE）－C LSF文件，它包括刀具坐標(biāo)數(shù)據(jù)和后處理語句。然后對CLSF文件由APT進(jìn)行編譯，產(chǎn)生一個二進(jìn)制的中間文件——CLS文件。最后經(jīng)UG利用機(jī)床數(shù)據(jù)文件MDF和GPM（GRAPHICSPOSTPROCESSOR MODULE）對CLF進(jìn)行處理，得到一個機(jī)床直接可用的PTP文件，它就是機(jī)床數(shù)控代碼文件，送入機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)即可執(zhí)行零件加工（UG已經(jīng)做好GPM文件．一般不需改動 ，一般情況下用戶只需為不同機(jī)床配置不同的MDF文件）。 CLSF文件包括所有選用刀具的幾何信息語句、加工坐標(biāo)系與幾何體絕對坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換關(guān)系語句、刀具顯示語句、刀具位置點(diǎn)定義語句和機(jī)床的各種準(zhǔn)備功能與輔助功能定義語句和進(jìn)給速率語句等組成。 下面是一個CLSF的例子。 第10語句表示所定義的銑刀名為T5，后跟的五個數(shù)字為銑刀參數(shù)，Pl為操作名。第2O語句描述了加工坐標(biāo)系（MCS）與幾何體絕對坐標(biāo)系之間的變換矩陣。第3O語句定義了一個進(jìn)給速率語句。第40語句定義了一個五軸的GOTO語句，它的前三個數(shù)字是該點(diǎn)的X、Y、Z坐標(biāo)值，后三個數(shù)字定義了該點(diǎn)刀具軸線單位矢量。 下面是五軸GOTO語句的通用格式。 GOTO／X，Y．Z，I．J．K X，Y，Z為刀位點(diǎn)的三維坐標(biāo)值，I，J，K為刀具軸線單位矢量。 二、UG五軸MDF文件的編制 UG的MDFG主菜單如下。 五軸MDF文件的定義方法與三軸機(jī)床相類似，下面僅將幾個主要不同點(diǎn)進(jìn)行描述。 1 機(jī)床類型的選擇 在MACHINE TOOL TYPE中我們選擇MILL，2 OR MORE AXIS選項(xiàng)，在這選項(xiàng)的線性運(yùn)動參數(shù)定義中我們再選擇FIVE ，X，Y，Z AND 2 ROTARY的選項(xiàng)，可以產(chǎn)生X、Y，Z和兩個旋轉(zhuǎn)軸的五軸聯(lián)動的NC程序。 2． MDFG POSTPBOSESSOB COMMANDS中旋轉(zhuǎn)軸的定義 在這里我們將定義如何將GOTO語句中的I，J，K刀軸矢量轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)的角度。 （1）機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸的定義方法如圖1所示，繞x軸的旋轉(zhuǎn)定義為A軸，繞Y軸的旋轉(zhuǎn)定義為B軸，繞Z軸的旋轉(zhuǎn)定義為C軸。VI2000M2T五坐標(biāo)龍門銑，銑頭具有A、B兩個擺角，B擺裝在A擺上，其擺動范圍為A軸：-30[sup]。[/sup]至30[sup]。[/sup]；B軸：-30[sup]。[/sup]至30[sup]。[/sup]. （2）轉(zhuǎn)動軸類型的定義我們的龍門銑是A、B擺類型，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動僅僅引起刀具的擺動。故而選擇Contouring Swiveling Head類。 （3）第4軸第5軸的確定根據(jù)機(jī)床的A、B兩軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，我們確定第4軸為B軸，第5軸為A軸。 （4）A、B軸轉(zhuǎn)動方向的確定A、B軸的轉(zhuǎn)動方向按右手定則，逆時針為正，順時針為負(fù)。 3．旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)給速率的定義 一個五軸機(jī)床刀具的運(yùn)動，當(dāng)它是由X、Y、Z三個線性軸加上A、B兩個轉(zhuǎn)動軸的聯(lián)動來實(shí)現(xiàn)時，需要采用時間的倒數(shù)來表示進(jìn)給速率。因?yàn)榫�性軸的進(jìn)給速率為毫米／分，而轉(zhuǎn)動軸的速率是以度／分來表示的，在程序段中采用時間的倒數(shù)l／分來表示進(jìn)給速率．適臺于直線運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)同時存在的場合數(shù)控系統(tǒng)用G93代碼來表示時間的倒數(shù) 這時F=V／L=1／time。 V為給定的進(jìn)給速率，單位是毫米／分。L為刀具軌跡長度（刀具移動的路程）。 三．MDF文件的調(diào)試及試加工 1 調(diào)試MDF文件 編輯一個刀位源文件，如圖2所示，OP為刀位源文件GOTO／X，Y，Z，I，J，K語句中的刀具軸線單位法矢。刀具軸線OP在X、Y、Z三個方向的分量為I，J，K。該V12000M2T五軸龍門銑的B軸是安裝在A軸上的，A、B轉(zhuǎn)角的原理描述見圖2。 如果我們想獲得A=30[sup]。 [/sup]，B=30[sup]。[/sup]的轉(zhuǎn)角，I，J，K值應(yīng)為多少? 我們還可以算出其他A、B角度組合下的I，J，K值，寫出一系列GOTO語句。把這一系列的GOTO語句編輯成一個CLS文件，再加上頭尾，便可通過UG的后置處理程序（POSTPROCESSOR）進(jìn)行試算。如果算出來的A、B轉(zhuǎn)角的角度值為我們所計(jì)算出來的值便為正確。否則再重新調(diào)MDF文件，使之所產(chǎn)生的PTP文件的A、B角正確為止。用類似的方法再調(diào)試A、B角的符號，即轉(zhuǎn)動方向。如果A、B轉(zhuǎn)動方向不符合我們所設(shè)想的則調(diào)整MDF文件，重新設(shè)定旋轉(zhuǎn)方向（DIRECTION OF ROTATION）直到符合正確的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)橹埂? 2． 試切 用所生成的MDF文件，我們對一個圓臺（機(jī)床驗(yàn)收的試切件）的加工程序作了后置處理。試切工件經(jīng)三坐標(biāo)測量機(jī)測量，符臺圓臺NAS件機(jī)床驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。 四．試用及結(jié)論 該五軸MDF文件投人運(yùn)行后，在南京14所雷達(dá)罩金屬條鉆模板法向孔的加工，金屬條法向輪廓及法向孔的加工編輯中進(jìn)行了試用，所加工零件通過三坐標(biāo)測量機(jī)測量完全符合圖紙要求。目前該鉆孔保形工裝及金屬條已交付用戶。該MDF文件可以用于生產(chǎn)。