０　引言

     在ＣＡＭ軟件編程中，將刀位軌（guǐ）跡數據轉換成具體機床的程序代碼是多軸加工（gōng）的關鍵技術之一。五（wǔ）軸加工（gōng）中心結構複雜，其後處理與機床具體（tǐ）結構密切相關（guān）。

     ＤＭＵ４０ｍｏｎｏＢＬＯＣＫ為五軸聯動加工中心（xīn），采用單（dān）轉（zhuǎn）台單擺頭結構，機床通過Ｘ／Ｙ／Ｚ 三個軸的直線運（yùn）動、擺頭繞Ｂ 軸的擺動和轉台繞Ｃ 軸的轉動實現五軸聯動，其控製係統為德國的Ｈｅｉｄｅｎｈａｉ　ｉＴＮＣ５３０。筆（bǐ）者開發了適（shì）合於該加工中心（xīn）的後處理軟件，不僅有效（xiào）地保證了（le）ＮＣ程序的正確性，還提高了編程效率和加工（gōng）安（ān）全性（xìng）。

１　ＰＭ－ｐｏｓｔ與後處理程序定製

     ＣＡＭ軟件常用的後處理方法主要有兩（liǎng）種：①利用圖形界麵的後處理生成器［１］，定義數控機床的運動方式（shì），通過（guò）選取軟件提供的機床標準控製係統，定義某一（yī）類型或（huò）某台（tái）數控機床（chuáng）的後處理（lǐ）；②利用計算機語言，按數控（kòng）機床的運動方式和控製係統的編程規範，歸納出計算空間點坐標的數學公式，通過編製專用的後（hòu）處理程序並生（shēng）成可執行文件，定義數控機床的後（hòu）處理。本文采用第一種方法，即（jí）運（yùn）用Ｐｏｗｅｒｍｉｌｌ的後處理工具ＰＭ－ｐｏｓｔ定製ＤＭＵ４０ｍｏｎｏＢＬＯＣＫ加工中（zhōng）心的後（hòu）處理模塊。

     １．１　機床參數

     ＤＭＵ４０ｍｏｎｏＢＬＯＣＫ機床標配５軸，可選配轉速在１０　０００ｒ／ｍｉｎ～４２　０００ｒ／ｍｉｎ範圍的主軸（zhóu）。其主要技術參數如下：

Ｘ 軸７００ｍｍ；

Ｙ 軸４００ｍｍ；

Ｚ 軸４８０ｍｍ；

Ｂ 軸（zhóu）轉角３０°～－１２０°；

Ｃ 軸轉角－３６０°～＋３６０°連續；

     主（zhǔ）軸轉速２４　０００ｒ／ｍｉｎ；

     快速（sù）進給３０　０００ｍｍ／ｍｉｎ。

     采用（yòng）ｉＴＮＣ５３０數控（kòng）係統（tǒng），支持五軸轉（zhuǎn）換功能。

      １．２　定製後（hòu）處（chù）理模塊

      （１）啟動ＰＭ－ｐｏｓｔ。選擇“開始－所有程序－Ｄｅｌｃａｍ－ＰＭＰｏｓｔ－ＰＭＰｏｓｔ４５０１”，進入後（hòu）處理程序定製模塊。

     （２）進入文件（jiàn）菜單，新建（jiàn）或打開Ｏｐｔｉｏｎ文件（jiàn），載入Ｈｅｉｄｅｎｈａｉｎ５３０．ｐｍｏｐｔ文件。

     （３）創（chuàng）建和編輯摘要。

     （４）設定全局常數，如圖１所示。

     （５）坐標控製，用（yòng）於配置Ｘ、Ｙ 和Ｚ 坐（zuò）標的計算方法。首次選擇一個新（xīn）的選項文件時，ＡｕｔｏｍａｔｉｃＣｏｏｒｄｉｎａｔｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＡＣＣ）默認為“ｏｆｆ”。對於具有ＲＴＣＰ和３＋２功能的ｉＴＮＣ５３０數控係統的多軸機床，ＡＣＣ在下拉式列表（biǎo）中選擇為“開”，如圖２所示。

     將Ｐｒｏｆｉｌｅ選（xuǎn）項設為“多軸機器有ＲＴＣＰ和３＋２支持”，係統將“ｗｏｒｋｐｌａｎｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ”、“ＲＴＣＰＭｏｄｅ”自動設為“開”，如圖３所示。

     （６）設置進給率、圓弧插補（bǔ）、鑽孔等參（cān）數（shù）。最小進給率：“１”；最大快速進給率：“３０　０００”；最大切削進給率：“１５　０００”。

      圓弧插補時，圓弧ＸＹ、ＸＺ、ＹＺ 平麵配置分別有兩個輸出選項：①弧，圓弧後（hòu）置處理為弧線；②線性化，圓弧後置處理為（wéi）一（yī）係列線（xiàn）段來逼近圓弧。本文選擇 “弧”輸出選項，最小半徑為“０．２”，最（zuì）大半徑（jìng）為 “１０　０００”。象限分割用於定（dìng）義數控程序中弧是否進行（háng）象限分割，如需象限分割，則選為“ｙｅｓ”，ｉＴＮＣ５３０按默認選項（xiàng）“ｎｏ”。線性化（huà）方法是用於定義如（rú）何將弧線性化，有自ＣＬＤＡＴＡ文件（jiàn）和（hé）計算兩種選擇（zé）。

     （７）機床（chuáng）運動形式（shì）配置。運動模式對話框可定義機（jī）床的軸數、機器傾斜軸的類型和位（wèi）置。在下拉列表中選擇“Ｅｘｔｅｍａｌ　ＭＴＤ”選項，如圖４所示。

     （８）多軸配置。此對話框用於定義多軸加工的一些必要設置選（xuǎn）項。將“線性多軸運動”設置為“是”，表示對所有（yǒu）的多軸運動進行校（xiào）驗，以確保移動誤差在全局常數設（shè）定的公差範（fàn）圍內，如果任何移動超過公差，ＰＭ－ｐｏｓｔ會（huì）將其分成（chéng）兩個更小（xiǎo）距離的移動；當（dāng）設置（zhì）為“否”時，ＰＭ－ｐｏｓｔ不會在包含於ＣＬＤＡＴＡ文件中的（de）原（yuán）移動位置點之間添加任（rèn）何中間點。

     Ｒｅｔｒａｃｔ　ａｎｄ　Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒｅ是用於定義在刀路軌跡處理期間，機床運動達到其旋轉軸極限位置時ＰＭｐｏｓｔ的處理方式。這些極限位（wèi）置在機床運動學對話框中以（yǐ）標（biāo）準的多軸模（mó）板形式定義或（huò）直接在ＭＴＤ文件（jiàn）中（zhōng）定義，其具體設置如圖５所示。

    （９）初始（shǐ）化。初始化表中的參數用於指定啟動後處理時使用的（de）一些參數值，如冷卻方式（shì）、刀補等。（１０）定製程序指令。指令的生成方法有兩（liǎng）種：①生成ＣＬＤＡＴＡ中相關聯的標示語；②按照一（yī）定的條件由後處理器生（shēng）成。

     Ｃｏｍｍａｎｄｓ下的下列指令應激活：啟動程序、裝夾第一把刀具、換刀、快速移（yí）動、線性移動；ＸＹ 平麵、ＹＺ平麵或ＸＺ 平麵圓弧運動等。若在ＣＬＤＡＴＡ中指定的一（yī）個或多個（gè）指令沒有激活，則ＰＭ－ｐｏｓｔ在（zài）進行完整性檢驗時將產（chǎn）生“Ｄ００７７”警告。

     啟動程序指令的（de）主要功能是後處理器的（de）初始化。需（xū）設定的主要參數包括特殊標識符、程序中僅需一次定義的參數、其他附加選項（如平麵選擇、安全高度、刀補等）、添加刀具列表等，如圖（tú）６所（suǒ）示。

     具體（tǐ）設置隻需在默認模板中設定毛坯大小（ＢＬＫＦＯＲＭ）的行後（hòu）添加“Ｌ　Ｍ１２９ Ｍ１２７”、“ＬＢＬ　１７０”、 “ＣＹＣＬ　ＤＥＦ　２４７ＤＡＴＵＭ　ＳＥＴＴＩＮＧ …”、“ＣＹＣＬＤＥＦ　７．０ＤＡＴＵＭ　ＳＨＩＦＴ”、“ＣＹＣＬ　ＤＥＦ　７．１Ｘ＋０”、“ＣＹＣＬ　ＤＥＦ　７．２Ｙ＋０”、“ＣＹＣＬ　ＤＥＦ　７．３Ｚ＋０”、“ＣＹＣＬ　ＤＥＦ　１９．０ＷＯＲＫＩＮＧ　ＰＬＡＮＥ”、“ＣＹＣＬＤＥＦ　１９．１Ｂ＋０Ｃ＋０”。

     點擊     ，Ｌｏａｄ　Ｆｉｒｓｔ　Ｔｏｏｌ的典型參數有刀具類型、直徑等。多數情況下，需先將“項目類（lèi）型”欄設（shè）定（dìng）為“參數（shù）”選項，而後添加相對應的參數指令即可，參數值則由與之相關聯的ＣＬＤＡＴＡ標示語自動（dòng）設定。Ｃｈａｎｇｅ　Ｔｏｏｌ，表（biǎo）示當ＰＭ－ｐｏｓｔ運（yùn）行到（dào）一個相關聯的ＣＬ指令時，此命令將被激活，其（qí）對話（huà）框結構與 “加載第一把刀具”相（xiàng）似，需在此（cǐ）模板中（zhōng）添加“ＴＯＯＬＣＡＬＬ”、“Ｔｏｏｌ　Ｎｕｍｂｅｒ”、“Ｚ”等。

     進入      ，設定刀具軌跡的運動（dòng）關係。ＦｉｒｓｔＭｏｖｅ　ａｆｔｅｒ　Ｔｏｏｌ　Ｃｈａｎｇｅ命令用來（lái）設置程序的首次刀具移動參數。Ｍｏｖｅ　Ｌｉｎｅａｒ指令設（shè）置直線加工運動的參數，典型參（cān）數有運動模式、刀補（bǔ）等。Ｍｏｖｅ　Ｒａｐｉｄ設置快速抬（tái）刀的（de）移動速度參數，它與對應軸相關（guān），Ｂ和Ｃ均需插入到Ｒａｐｉｄ快進和Ｌｉｎｅａｒ直線程序段中，即添加“Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｂ”和（hé）“Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｃ”使之格式為“Ｌ　Ｘ＋０．０Ｙ＋０．０Ｚ＋０．０Ｂ＋０．０Ｃ＋０．０Ｆ”。

      進入   ，激活“Ｓｅｔ　Ｍｕｌｔｉ－Ａｘｉｓ　Ｏｎ”，添加 “Ｌ　Ｍ１２８；ＡＣＴＩＶＡＴＥ　ＲＴＣＰ”；激活“Ｓｅｔ　Ｍｕｌｔｉ－Ａｘｉｓ　ｏｆｆ”，添加“Ｌ　Ｍ１２９；ＤＥＡＣＴＩＶＡＴＥ　ＲＴＣＰ”；激活 “Ｗｏｒｋｐｌａｎｅ　Ｓｅｔｔｉｎｇ”，添加以下內容“ＣＡＬＬ　ＬＢＬ１７０”“ＣＹＣＬ　ＤＥＦ　７．０ＤＡＴＵＭ　ＳＨＩＦＴ”“ＣＹＣＬ　ＤＥＦ７．１ＩＸ＋０”“ＣＹＣＬ　ＤＥＦ　７．２ＩＹ＋０”“ＣＹＣＬ　ＤＥＦ　７．３ＩＺ＋０”“ＣＹＣＬ　ＤＥＦ　１９．０ ＷＯＲＫＩＮＧ　ＰＬＡＮＥ” “ＣＹＣＬ　ＤＥＦ　１９．１Ａ＋０Ｂ＋０Ｃ＋０”“Ｌ　Ｂ＋Ｑ１２１Ｃ＋Ｑ１２２Ｒ０ＦＭＡＸ　Ｍ１２６”。

     結束程序指令的功能是設定程序結束前的機床動作，包括Ｚ 軸抬到（dào）安全高度、Ｂ 軸和（hé）Ｃ 軸（zhóu）回原點等。將定製的後處理模塊保（bǎo）存為ＤＭＵ４０．ｐｍｏｐｔ文件，並退出係統。

２　加工實例

     圖７為某企業委托加工的碗模型，其外表（biǎo）麵為回轉曲麵，上（shàng）麵有龍鳳、雙喜等圖案，需五軸加工（gōng）。用Ｐｏｗｅｒｍｉｌｌ編程生成刀具路徑後，使用前述定製的 “ＤＭＵ４０．ｐｍｏｐｔ”文件進行後處理，輸（shū）出適合ＤＭＵ４０機床的數控代碼，並完成加工，其（qí）花紋圖案（àn）的形狀、精度及表麵（miàn）粗糙度均達到了設計要求。

３　結束語

     利用（yòng）Ｐｏｗｅｒｍｉｌｌ的ＰＭ－ｐｏｓｔ定製機床的（de）後處理模塊，可（kě）直接導出ＰＭ－ｐｏｓｔ自（zì）帶的（de）機床基本後（hòu）處理文件（jiàn），並進行機（jī）床結構、運（yùn）動形式和指令參數的配置，此法（fǎ）簡單、易行，可節省購置專用（yòng）後（hòu）處理模塊的費（fèi）用。本文開（kāi）發的後處理模塊能實現多軸（zhóu）聯（lián）動和（hé）定軸加工，已在ＤＭＵ４０機床上完成了複雜（zá）圖案的雕刻加工，由於五軸加工程序的編製較為複雜，建議多軸加工時仍需進行仿真驗證。