五轴数控铣削加工后置处理及其加工编程

李昌宝

摘要：五轴联动数控技术在一些比较复杂，精度要求比较高的零件加工方面有着非常重要的作用。当然，五轴联动数控技术的优越性是离不开高质量的加工编程以及优异的后置处理程序的。五轴加工编程的制定要比三轴加工编程的制定困难的多，其复杂程度也是不一样的。并且正是由于五轴加工后置处理的开发难度非常大，所以也就导致五轴加工技术的发展受到了很严重的制约。

关键词：五轴数控技术;五轴加工;后置处理

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1672-9129（2020）05-0048-01

Abstract：Five-axis linkage CNC technology plays a very important role in the processing of some relatively complex parts with high precision requirements. Of course，the superiority of the five-axis linkage CNC technology is inseparable from high-quality machining programming and excellent post-processing programs. The formulation of five-axis machining programming is more difficult than the formulation of three-axis machining programming，and its complexity is also different. And it is precisely because the development of post-processing of five-axis machining is very difficult，so the development of five-axis machining technology has been severely restricted.

Key words：Five-axis CNC technology;five-axis machining;post-processing

五軸数控技术可以用在一些比较困难的复杂的零件当中，并且可以有效的避免刀具的干涉，但是这些三轴数控技术是很难做到的。在面对一些直纹面的加工的时候，利用五轴数控技术的话，可以直接采取一刀成型的方式，这样对于加工质量来说是非常有效的，并且也能够有效地提高加工的效率，也能够保证到产品的精度是符合标准的，因为五轴加工可以完成一次装夹。五轴加工是不太受空间限制的，可以完美的解决那些曲面的过渡区域需要加工的情况。因为五轴加工可以选取更大尺寸的刀具，并且刀具的刚性非常好。所以说，无论是在国内还是国外，五轴加工技术一直都是专家学者讨论的一个热点，并且西方国家也一直对我国的加工技术进行封锁处理。因为有很多的先进的武器装备都需要用到这种加工技术，比方说飞机，坦克等等，这些装备的零件都离不开高性能的数控机床的加工。

1 数控编程技术的关键技术

1.1零件几何建模。利用自动编程软件才能够完成复杂的零件的数控加工编程。首先要做到的一点就是要通过软件来使被加工零件出现一个几何模型。完成复杂的零件的模型的建立，我们需要注意的是曲线曲面的创立以及编辑技术。

1.2选择合适的加工方案以及工艺参数。对于数控加工的加工效率以及最后的加工质量来说。加工方案的选定以及工艺参数的确定有着非常大的影响。在所有的需要确定参数当中，我们近些年来一直研究的重点就是刀具以及刀轴控制的方式，包括走刀路线的自动化选择等等。

1.3刀具轨迹的生成。数控加工是非常复杂的一个工作，其中研究最为广泛，最为深入的内容就是刀具的轨迹生成问题。对于零件加工的可能性以及质量来说，刀具轨迹能否生成直接决定了这些因素。如果想要生成有效的刀具轨迹的话，那么我们首先就要保证在施工的过程当中没有任何干涉，没有任何碰撞，并且轨迹是光滑的，代码的质量是比较高的。

1.4数控加工仿真。在正式开始零件加工之前，我们必须要对整个数据加工工程进行一个仿真实验的处理。尤其是针对那些多轴加工编程的时候，必须要进行仿真实验，对其进行验证。因为多轴加工过程当中刀具的运行是复杂的，所以在加工的过程当中很有可能会出现干涉和碰撞这样的问题。但是我们通过数据加工进行仿真实验的话，就可以来模拟加工的环境。能够提前预示到程序当中会发生的一切错误，并且能够做到优化加工程序的目的。可以有效的提高编程的质量，避免上述所说的问题。

1.5后置处理。在数控编程技术当中，后置处理是一个非常重要的内容。他可以把不包括机床信息的具体的数据转化成一个可以控制的数控加工程序。一个运行有效的后置处理技术可以使我们的生产质量以及机床的可靠性变得更高。

2 后置处理技术概述

在cam系统当中，每一个机床的结构都是不同的，并且他的编程是具有独立性的，对于这种自动生成的并且是相对于工件坐标系的刀位文件，我们将其称之为前置处理。前置处理当中所产生的一些刀位文件是不可以用做驱动数控机床当中的。所以我们如果想要数控机床能够执行命令的话，那么就需要把这些不能够驱动数控机床的刀位文件转化成可以去让数控机床识别并且能够去执行的数控程序。这个过程，我们将其称之为后置处理。

3 后置处理的主要任务

3.1机床运动变换。通过五轴数控编程所生成的刀位数据是刀具相对于工件坐标系的刀心位置以及矢量数据。机床运动变换的作用其实就是根据每一个机床的具体的结果情况来把刀位数据转换为机床在运动轴方面的运动数据。

3.2非线性运动误差校验。当cam系统对刀位数据进行计算的时候，刀位的實际运动点必须要为直线，因为这样他才能够和编程相符合。多坐标加工的时候，由于其非线性特点，所以说当个机床实际在运动的时候。实际刀位可能会严重的偏离我们所预估的直线。可以说必须要在加工的过程当中对误差进行检验。如果实际出现的误差超过了我们可承受的误差的话，那么要及时的修正。

3.3进给速度校验。进给速度指的就是在制作的过程当中，刀具接触到的点或者是刀具所接触的工件的表面，二者产生的相对速度。在一个多轴加工的工程当中。他的合成速度会因为回转半径的放大而导致它的平动轴的速度变换会变得非常的大。很大程度上会超出机床或者是刀具最大的负荷量。我们应该根据机床的速度以及加速度的能力来对其进行校验以及修正。

3.4数控加工程序生成。数控加工程序的生成指的就是在加工的时候，数控机床可以根据数控系统所给出来的具体的指示格式，把机床在运动过程当中产生的数据来转换成机床的一个程序代码。后置处理在完成这个工作过程的时候，其实就是根据刀位的文件记录的类型来把机床的坐标完成一个代码的转换，一直到刀位源文件的结束。

4 后置处理技术的发展

自20世纪50年代以后，后置处理现在已经成为了自动编程的一个非常重要的组成部分。面对不同的数控系统需要编制出不同的后置处理程序。正是由于数控系统的种类非常多，并且机床和机床之间的结构是不相同的，因此专用的后置程序可以达到上千种之多。随着CAD 、CAM技术的不断发展，在系统当中，大部分都配置了通用的后置处理模块。

五轴加工领域机床具有多样性、复杂性的特点。所以说在五轴加工领域中，后置处理现在已经成为了制约机床效率发挥的一个主要的因素。本文当中对后置处理、编程进行了相关的介绍。如果未来还想更的发挥五轴加工工艺的优势，那么就必须对其工艺进行优化处理。

参考文献：

[1]基于CATIA的5MC850-A五轴加工中心后置处理开发及验证王冠 - 西安科技大学

[2]五轴数控机床通用后置处理系统平台的研究与开发强亮 - 西安建筑科技大学