數(shù)控加工的編程規(guī)定不但是要求計(jì)算直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)生產(chǎn)需要協(xié)調(diào)其旋轉(zhuǎn)角度的行程檢驗(yàn)、道具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或者是非線性的誤差校核等與之相關(guān)計(jì)算，傳統(tǒng)的手工編程對(duì)于這些抽象的或者是運(yùn)算量非常大程序的編制來說具有一定的難度，自動(dòng)軟件UG與后置的處理器的使用，根據(jù)需求編制出五軸數(shù)控的加工程序，在生產(chǎn)制造軟件前期根據(jù)獨(dú)立的模擬仿真軟件特點(diǎn)模擬仿真功能，仿真功能對(duì)于整個(gè)生產(chǎn)機(jī)械的加工環(huán)節(jié)具有重要作用，以此檢驗(yàn)出數(shù)控加工的程序的準(zhǔn)確性。五軸數(shù)控加工難點(diǎn)是曲面的形狀相對(duì)復(fù)雜，對(duì)于自動(dòng)生成軟件所提供五軸數(shù)控加工的功能來說應(yīng)用性不強(qiáng)，其用于生產(chǎn)過程中的加工程序制造出的五軸數(shù)控的機(jī)床，發(fā)揮效果不明顯。

　　自動(dòng)化編程的第一步是前置處理，第二步是生成數(shù)控加工刀具的軌跡，相應(yīng)地生成G代碼的程序。生成G代碼的程序中需要排除G指令，不但如此，大量的數(shù)值組成了數(shù)控機(jī)床的各軸的坐標(biāo)值，而坐標(biāo)值即刀具軌跡點(diǎn)與之相對(duì)應(yīng)的加工程序的坐標(biāo)系值。在數(shù)控機(jī)床的加工過程中，數(shù)控機(jī)床會(huì)根據(jù)坐標(biāo)值位置確定自動(dòng)化刀具運(yùn)動(dòng)軌跡，從而實(shí)現(xiàn)精確的工件加工。

1 五軸刀具在加工時(shí)產(chǎn)生的軌跡

　　分析人類頭部模型曲面，曲率的變化范圍很大。三軸與四軸通常是刀具軌跡的傳統(tǒng)方式，但是不能滿足復(fù)雜曲面的加工需求。在加工前期三軸刀具的軌跡，只需要進(jìn)行一次的裝夾限制，加工時(shí)迎著三軸刀具的曲面，如果進(jìn)行全部的曲面最好進(jìn)行重復(fù)性的裝夾，但是重復(fù)性的裝夾其弊端是定位誤差容易造成數(shù)控加工的效率降低，同時(shí)也會(huì)影響加工工藝的質(zhì)量。進(jìn)行切削時(shí)刀具的擺角會(huì)是在曲率偏小處，切削速度幾乎為零，在很大程度上造成擺角曲率的差異性，會(huì)導(dǎo)致曲面加工表面的質(zhì)量差異性大。如果四軸在使用日常刀具的軌跡運(yùn)動(dòng)中加入旋轉(zhuǎn)或者是擺動(dòng)軸，會(huì)大大改善三軸的加工軌跡弊端，但問題是二次性裝夾或者是曲面加工時(shí)質(zhì)量的差異性大，這個(gè)問題需要解決，所以為了得到連續(xù)的、高效的刀具軌道，則需要采用現(xiàn)代化技術(shù)—五軸聯(lián)動(dòng)的方式進(jìn)行數(shù)控加工。

　　第一，五軸聯(lián)動(dòng)刀具的軌跡形成方法，原型是人類的頭部形狀，頭部根據(jù)曲面的曲率變化以及變化急劇趨勢，選擇性地進(jìn)行可變軸的曲面輪廓銑的刀具軌跡的生成功能?？勺冚S的曲面輪廓銑的功能是主要以驅(qū)動(dòng)面、驅(qū)動(dòng)點(diǎn)或者是驅(qū)動(dòng)線的驅(qū)動(dòng)軌跡形式，將驅(qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)用特殊的數(shù)學(xué)關(guān)系方法，投影到被加工曲面上，然后按照可變軸的曲面的變化規(guī)律生成刀具的運(yùn)動(dòng)路徑。

　　第二，驅(qū)動(dòng)生成方法。UG軟件為五軸的數(shù)控加工中又包含很多驅(qū)動(dòng)方法，驅(qū)動(dòng)方法和被加工的零件的表面形狀以及驅(qū)動(dòng)方法的復(fù)雜程度都是有直接關(guān)系的。人類頭部的曲面驅(qū)動(dòng)模型的建立是以曲面區(qū)域的驅(qū)動(dòng)為基本點(diǎn)，由于曲面區(qū)域的驅(qū)動(dòng)可以建立驅(qū)動(dòng)曲面網(wǎng)格，也可以創(chuàng)建出一定規(guī)格的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，根據(jù)這些驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，結(jié)合程序關(guān)系模型，并沿著投影方向?qū)Ⅱ?qū)動(dòng)點(diǎn)投影向人類頭部的模型曲面上，形成適合于加工人類頭部模型的曲面五軸刀具的路徑。需要注意的是，構(gòu)造驅(qū)動(dòng)面的幾何體的保障擺動(dòng)軸的超程問題，還有驅(qū)動(dòng)面幾何體和人類頭部模型的曲面曲率的變化趨勢一致性，只有這樣的數(shù)控程序設(shè)計(jì)才會(huì)使五軸刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡在加工過程中方向是始終垂直于加工部位的曲面。

2 后置處理

　　刀具軌跡的形成僅僅是刀位文件，是不能運(yùn)用到實(shí)際機(jī)床加工中的，在原理上數(shù)控機(jī)床的接收對(duì)象是與數(shù)控系統(tǒng)的指令格式相似或者是相同的程序，這時(shí)根據(jù)生成刀具的軌跡進(jìn)而深加工，然后將刀位的軌跡數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成為機(jī)床程序的計(jì)算機(jī)代碼，稱之為“后置處理”。

　　后置處理的使用對(duì)象是UG/Post Builder，根據(jù)不同性質(zhì)的數(shù)控機(jī)床程序結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出五軸的運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)的方式、運(yùn)動(dòng)的范圍、數(shù)據(jù)的精度性、擺軸的長度、擺動(dòng)軸偏心以及旋轉(zhuǎn)軸等具體的參數(shù)值，根據(jù)程序軟件計(jì)算出類似于人類頭像模型的加工坐標(biāo)系刀位點(diǎn)，后置處理格式是根據(jù)用戶定義決定的，形式多樣，需要注意的是數(shù)據(jù)點(diǎn)前面應(yīng)該加上地址字、運(yùn)動(dòng)的方向以及計(jì)算的坐標(biāo)點(diǎn)的食量方向產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、運(yùn)動(dòng)的關(guān)系與由于不同的功能產(chǎn)生的代碼，然后輸出程序NC。

　　2.1 機(jī)床的分析

　　案例分析的例子是SKY80120的龍門雕銑，其是數(shù)控機(jī)床的前提保障，其中的要求規(guī)定是雙旋轉(zhuǎn)形式的工作臺(tái)，在設(shè)計(jì)中旋轉(zhuǎn)軸的B軸設(shè)置為平面YZ，C軸的旋轉(zhuǎn)平面設(shè)置為XY，數(shù)控系統(tǒng)是SKY五軸數(shù)控機(jī)床。

　　2.2 程序設(shè)計(jì)中的后置處理

　　第四軸與第五軸的頁面是行程限制的設(shè)置的機(jī)床參數(shù)，點(diǎn)擊Configure，在即將彈出的小窗口中設(shè)定第四軸的旋轉(zhuǎn)平面，字頭是B。在第五軸的旋轉(zhuǎn)平面設(shè)計(jì)上設(shè)置為XY，字頭是C。公差設(shè)為0.001。第四軸與第五軸的頁面機(jī)床的參數(shù)，應(yīng)該將轉(zhuǎn)軸的最高進(jìn)給率設(shè)置為2000，并且數(shù)值的大小決定著方向。

　　2.3 參數(shù)的設(shè)定

　　UG/Post Builder的設(shè)定只是針對(duì)機(jī)床參數(shù)，保證G代碼的程序符合數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。SKY的系統(tǒng)參數(shù)在一般情況是可以使用默認(rèn)值的，只需要對(duì)其參數(shù)進(jìn)行更改。

3 結(jié)語

　　在五軸數(shù)控機(jī)床的制造結(jié)構(gòu)進(jìn)一步確定之前，先進(jìn)行的是后置處理步驟，這是五軸數(shù)控加工程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)性條件。例如Pro/E、Cimatron以及PowerMILL自動(dòng)編程軟件等，軟件的加工方式在參數(shù)設(shè)置上應(yīng)該選擇與本文中介紹的UG軟件的基本特點(diǎn)相似性很大。加工程序設(shè)計(jì)的編程者依據(jù)自己所選擇的五軸數(shù)控機(jī)床的具體操作情況，合理地選擇編程技術(shù)方法，但是需要根據(jù)下面的基本原則進(jìn)行設(shè)計(jì)：

　　第一，在提高數(shù)控程序加工的效率方面，應(yīng)該根據(jù)編制的程序的復(fù)雜性有選擇的減少數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)量。

　　第二，在提高數(shù)控程序加工的質(zhì)量方面，編程者的程序設(shè)計(jì)著重強(qiáng)調(diào)的是刀軸矢量的變化的均勻改變量，在設(shè)計(jì)上為了減少突變點(diǎn)的發(fā)生，在不能夠避免刀軸的矢量突變性的前提下，要從突變點(diǎn)的數(shù)量或者是分道次的加工方面著手，減少其數(shù)量。

　　第三，如果程序運(yùn)動(dòng)時(shí)存在多個(gè)刀路，各個(gè)刀路之間的銜接處的刀軸的矢量應(yīng)該平滑過渡。

　　第四，在五軸數(shù)控加工程序的編程過程中，需要使用各種方法將其應(yīng)用到數(shù)學(xué)中，并且求得唯一解，使其保證準(zhǔn)確性。