基于IMSpost和VERICUT的四軸聯動加工研究

佛新崗

(西安航空職業技術學院 航空制造工程學院， 陜西 西安 710089)

0 引言

隨著科學技術的不斷發展，制造業已由傳統的加工方式逐步邁向數字化加工方向，特別是數控加工行業日新月異，普通的數控加工技術及設備已不能滿足制造業的加工需求，越來越多的多軸數控加工設備廣泛應用于大中小型制造業企業，縮短了產品研發周期，降低了企業生產成本。CAD/CAM軟件、數控仿真軟件應用是數控加工中重要的組成部分，特別是多軸數控加工中心設備的應用，要通過軟件設計產品的加工工藝及仿真驗證，保障設備的安全運行及質量保證。加工設備后處理的質量直接決定了產品加工的質量，IMSpost是一款專業的數控編程后處理軟件。近年來許多學者做了大量的研究工作，文獻[1-7]主要針對該軟件的后處理原理進行了研究、但實踐應用較少。本文以AVL650e四軸立式加工中心為例，闡述利用IMSpost軟件快速定制設備專用后處理文件的主要過程，并用VERICUT數控仿真加工軟件進行仿真驗證，最終經生產驗證。

1 AVL650e后處理開發

1.1 AVL650e機床簡介

AVL650e型四軸立式加工中心，運動結構如圖1所示。

圖1 AVL650e機床運動結構

該設備配有FANUC-0i數控系統，具有四軸數控聯動加工功能、性能可靠、易于操作、人機界面友好、自動化程度高、加工范圍廣泛，能夠適用于大多數殼體類、板材類、回轉體類、高精密模具及航空葉片等產品加工，設備性價比較高，彌補了中小型企業缺少五軸及以上高端多軸數控加工中心設備不足的缺陷，拓寬了企業的生產范圍。加工中心主要技術參數如表1所示。

表1 加工中心主要技術參數

1.2 IMSpost后處理開發

IMSpost是一款專業的后處理程序編輯軟件，支持譬如：Cimatron、Hypermill、UG/NX、CATIA、MasterCAM等大多數CAD/CAM軟件刀具軌跡后處理，同時針對配置有不同數控系統的三軸、四軸、五軸等不同結構的數控機床可定制專用后置處理程序。后處理基本流程如圖2所示。

圖2 IMSpost后處理開發流程

(1) 選擇數控系統。IMSpost軟件提供了海德漢、西門子、發那科等常用數控系統，可以根據需要選擇。這里選擇fanuc0.lib文件，如圖3所示。

圖3 選擇數控系統

(2) 選擇機床種類。選擇四軸(A軸)立式加工中心，如圖4所示。

圖4 選擇數控機床

(3) 設置機床行程。設置X、Y、Z、A軸行程，如圖5所示。

圖5 設置機床行程

(4) 編程格式設置。主要包括：程序開始、操作開始、操作結束、程序結束、主軸、冷卻液、換刀等設置。特別是第一次換刀及工序轉換間換刀之前要進行機床回換刀點操作(G91G28Z0)，確保換刀順利進行，設備安全運行，如圖6所示。

圖6 換刀設置

(5) 其他設置。孔加工循環設置(鉆孔、鏜孔、鉸孔等)、宏程序編制等。

1.3 后處理應用

后置處理就是把UG、MasterCAM、PowerMill、ESPRIT等CAD/CAM軟件生成的產品刀具軌跡轉換成數控機床能夠識別的數控加工代碼，其結果直接影響到加工產品的質量及生產效率，特別是對于多軸數控加工設備應用，顯得尤為重要。

首先應用UG軟件獲得的維納斯雕像刀位軌跡，如圖7—圖10所示。

圖7 開粗刀軌

圖8 半精加工刀軌

圖9 精加工刀軌

圖10 清根刀軌

下一步通過前期開發的后處理文件將維納斯加工刀位源文件,主要包括刀具信息、加工坐標系信息、刀具位置和姿態信息以及各種加工輔助命令信息等,如圖11所示。

圖11 刀位源文件

轉換成四軸立式加工中心可以識別的數控加工代碼。在對話框中輸入文件一欄選取刀位源文件；輸出文件一欄設置轉換后的數控代碼保存路徑；在輸入類型一欄中選擇UG軟件對應的轉換格式(注：不同CAM軟件生成的刀位源文件格式不同，轉換數控代碼時需按類型選擇)，如圖12所示。

圖12 刀位源文件轉換設置

轉換結果如圖13所示。

圖13 轉換后的NC代碼

2 產品加工

2.1 仿真加工

VERICUT軟件是一款仿真真實度極高的數控仿真加工軟件[8-10]，通過它可以對經過后處理文件輸出的NC程序進行仿真驗證并優化，確保實際加工的安全性、穩定性，仿真結果如圖14所示。

圖14 仿真加工

仿真過程中無過切、少切、碰撞、干涉等問題。

2.2 實體加工

在以A軸為旋轉軸的四軸多軸加工中心設備上完成維納斯的實體加工，加工過程如圖15所示。

圖15 維納斯加工過程

加工完成的維納斯成品實物，如圖16所示。

圖16 成品實物圖

隨后采用三坐標測量儀等專業檢測工具，按照圖紙設計要求，針對維納斯加工實物的結構尺寸、相對位置和表面粗糙度等技術指標進行檢測。檢測結果表明，Ra≤1.6 μm，符合圖紙設計要求。

3 總結

后置處理是自動編程軟件和數控機床之間的橋梁，是數控編程技術的關鍵。以維納斯零件為載體，在UG軟件中進行刀路設計，生成刀位源文件，并利用IMSpost專業后處理軟件開發了AVL650e型四軸立式加工中心專用后處理文件，將刀位源文件轉換成數控加工代碼，應用VERICUT軟件進行仿真加工，解決無碰撞、過切、少切等問題。經生產驗證，加工過程安全穩定，縮短了產品研發周期，降低了企業生產成本，對同類多軸數控加工設備的后處理開發具有一定的借鑒意義。