加工中心，簡稱CNC，是由機械硬件設(shè)備與精工系統(tǒng)組成的用于加工復(fù)雜形狀工件 幾何體的高效率自動化機床。加工中心必須備有刀庫，具備換刀功能，對工件進行一次 裝夾后可進行多個工序加工的機床。加工中心是高度機電一體化的設(shè)備，工件在裝夾之 后，精工系統(tǒng)能控制機床按不同工序自動選擇、更換刀具、自動對刀、進給量、自動改 變主軸轉(zhuǎn)速等，可連續(xù)完成鏜、銑、鉆、鉸等多種工序，因而可以大大減少工件的裝夾 時間、機床調(diào)整和測量等輔助工序時間，對加工形狀比較復(fù)雜，精度要求較高，品種更 換頻繁的零件具有良好的經(jīng)濟效果[16]。
隨著機械工業(yè)的發(fā)展，機械零部件的復(fù)雜程度也不斷加大，像一些模具類或一些復(fù) 雜曲面造型的零件用三軸加工中心實現(xiàn)起來就會更困難。而對于特別復(fù)雜，或是形位公 差等要求比較苛刻的復(fù)雜零件加工，甚至要求一次裝夾來完成加工的的話，四軸加工中 心也不能完全滿足要求，這樣就需要使用五軸精工加工中心。五軸加工中心有高精度、 高效率的特點，工件的一次裝夾就可以完成五個自由度的加工。若配以五軸聯(lián)動的高檔 精工系統(tǒng)，還可以對復(fù)雜的空間曲面進行高精度加工，更能夠適應(yīng)像飛機結(jié)構(gòu)件、汽車 零部件等模具的加工[21]。五軸精工機床的使用，更容易實現(xiàn)工件的裝夾，無需特殊的夾 具酒可把工件按照要求安裝在合適的位置，避免多次重復(fù)裝夾，同時也提高了工件加工 的精度[22]。此外，由于五軸精工機床在加工中對刀具無特殊要求，所以刀具成本也進一 步降低。這樣采用五軸精工機床加工工件可以很快的完成模具加工，交貨快，更好的保 證模具的加工質(zhì)量，使模具加工變得更加容易，并且使模具修改變得容易。盡管五軸數(shù) 控機床的結(jié)構(gòu)千差萬別，而其最常見、最基本的形式卻可以按照結(jié)構(gòu)特點的不同大致分 為三大類。
本章主要介紹了 UG的后置處理模塊以及機床控制系統(tǒng)的參數(shù)，并且根據(jù)加工中心 的相關(guān)參數(shù)制定了特定機床專用的后置處理器。為了驗證后置處理器的可用性，本文采 用對具有復(fù)雜空間曲面的葉輪進行CAM編程加工，設(shè)定一系列工序并生成刀位位置源 文件，通過剛制定的專用后置處理器對刀位位置源文件進行后置處理，生成能夠直接運 用到精工機床進行機械加工的精工G代碼文件。
VERICUT軟件與一般CAM軟件的區(qū)別：VERICUT是仿真加工軟件，不能生成數(shù) 控程序，但是可以模擬G代碼程序，包括子程序、宏程序、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)、變量等；一般 CAM軟件只是模擬刀軌或中間文件[46]。此外VERICUT軟件能仿真機床加工，進行碰 撞檢查，仿真后能對切削模型進行尺寸分析，還能對切削速度進行優(yōu)化，并輸出仿真模 型文件，以及生成工藝文件報表，這些都是一般CAM軟件無法完成的任務(wù)。
本章介紹了機床仿真技術(shù)常用到的相關(guān)軟件VERICUT的基本功能，調(diào)研V255 加工中心的結(jié)構(gòu)及其相關(guān)參數(shù)。并且根據(jù)加工中心的相關(guān)參數(shù)用VERICUT構(gòu)建了機床 的虛擬仿真加工環(huán)境，通過對葉輪的仿真加工驗證后置處理器生成的精工G代碼的可用 性，進而驗證后置處理器的可靠性。
立式加工中心是指主軸為垂直狀態(tài)的加工中心，其結(jié)構(gòu)形式多為固定立柱，工作 臺為長方形，無分度回轉(zhuǎn)功能，適合加工盤、套、板類零件，它一般具有三個直線運動坐標 軸，并可在工作臺上安裝一個沿水平軸旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)臺，用以加工螺旋線類零件。立式加工中 心裝卡方便，便于操作，易于觀察加工情況，調(diào)試程序容易，應(yīng)用廣泛。
在水力發(fā)電設(shè)備中，具備調(diào)整流量的導(dǎo)葉，以便能夠根據(jù)使用水量進行有效率的 運轉(zhuǎn)。這樣的導(dǎo)葉具備有翼形狀(即，越接近于兩邊緣厚度越薄的板形狀)的主體部、和以從 主體部的一端面及另一端面延伸的方式設(shè)置的軸桿部。
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在UG中加工模塊的主要功能是創(chuàng)建工件幾何體加工的刀具路徑[23]。但是在加工模 塊中生成的刀具軌跡路徑如果不經(jīng)后置處理就無法直接應(yīng)用到精工機床上進行工件加工 [24]。這是因為不同的機床廠家生產(chǎn)的各種機床運行條件是不完全相同的，有些機床的旋 轉(zhuǎn)軸是水平放置，而另一些機床的旋轉(zhuǎn)軸為豎直放置，還有的一些機床在進行加工時卻 可以實現(xiàn)多軸聯(lián)動等。并且各種機床所使用到的控制系統(tǒng)也不盡相同，對于同一功能， 在不同的精工系統(tǒng)中其精工代碼也不完全相同。這些與特定的機床相關(guān)的信息，卻并不 包含在刀具位置源文件中。因此刀具位置源文件在進行加工之前必須進行相關(guān)的后置處 理，以適應(yīng)不同機床和控制系統(tǒng)的特殊要求。這種根據(jù)各種機床的參數(shù)格式化前置處理 生成的刀具位置源文件，并生成可以直接應(yīng)用于機床加工的NC代碼的過程稱之為后置 處理[25]。
在各種CAM軟件中的前置處理中都可以生成用于零件加工的刀軌，刀軌文件中主 要包含切削點刀心數(shù)據(jù)的GOTO語句，還有可以控制機床的其他各種指令信息。但是因 為每臺機床的控制系統(tǒng)對程序格式和指令的要求都有所不同，比如對同一行中的不同G 代碼的輸出順序可能有所不同，這樣，在前置處理過程中生成的刀軌文件就不能直接用 于機床的驅(qū)動，所以，刀軌文件必須經(jīng)過處理計算，才能符合某一機床的控制系統(tǒng)的要 求。這個處理計算過程就是“后處理”[3(5]。后處理的過程要具備兩個基本的要素：第一是 要有刀軌文件，一般由CAM軟件生成，本文是應(yīng)用UG的CAM功能生成UG的內(nèi)部刀 軌[31]。第二是后處理器，它是一個包含機床以及控制系統(tǒng)相關(guān)信息的處理程序，它的主 要作用是讀取刀軌文件中的刀軌數(shù)據(jù)，再轉(zhuǎn)化為能直接用于驅(qū)動機床的精工代碼。