郭辉， 马艳萍， 何多政， 许锋国

（中航飞机起落架有限责任公司燎原分公司，陕西汉中 723000）

0 引 言

角度头作为一种机床附件（见图1），已广泛应用于航空、汽车、模具等机械加工的各个领域。在机床上安装上角度头后刀具旋转中心线可以与主轴旋转中心线成一定角度加工工件，无需改变机床结构就可以增大其加工范围和适应性，实现一些特殊角度的仿形铣削，如管道内壁或狭小空间、孔内壁切槽钻孔等用传统方法难以完成的加工，还能减少工件装夹次数，提高加工精度和效率。

图1 90°角度头

1 侧铣加工前机床参数设置

90°角度头在CAM编程时，后处理能自动识别G17 、G18、G19平面，程序中刀具补偿、钻孔循环代码具有正确的格式。刀具补偿主要有刀具半径补偿和刀具长度补偿两种。其中刀具长度补偿又分为3类（见表1）：长度补偿A（补偿沿Z轴的刀具长度值）；长度补偿B（补偿沿X、Y、Z轴的刀具长度值）；长度补偿C（补偿沿指定轴的刀具长度值）。长度补偿与加工平面关系紧密，且均可以采用G17/G18/G19 G43/G44 Z/Y/X_H_格式描述（见表1）。根据FANUC 0i-C参数说明书知：在侧铣头铣削时，需将FANUC机床tool offset参数No.5001中TLB值修改为“1”，方可建立垂直于所选G18/G19平面方向的刀具长度补偿。（TLB 为“0”时，系统默认只进行G17平面Z轴方向刀具长度补偿）。

表1 刀具长度补偿代码

侧铣钻孔时，需将FANUC机床canned cycles参数No.5101中的FXY改为“1”时，建立与所选平面G18/G19垂直的钻孔轴（当FXY为“0”时，系统默认G17平面Z轴方向为钻孔轴）。如采用90°角度头在XZ平面钻孔，如：G18 G43 Y30. H01；G99 G83 Y7. R30. F250. Q0.0。为保证主轴正向转动，可在后处理定制时将M03调整为M04。

2 UG三轴侧铣后处理的创建

采用UG后处理构造器建立后处理文件的一般过程如图2所示。

图2 定制后处理过程

1）创建机床类别和行程等基础参数设置。a.机床后置输出单位设置为mm，机床类型为铣，控制器为通用；b.根据实际机床参数，在机床一般参数中输入X、Y、Z行程及快速进给极限速率。

2）定义程序/操作头。在程序头增加取消刀具半径补偿、刀具长度补偿、循环指令、指定夹具体偏置指令，如：G40 G17 G49 G80 G90 G；在操作头中取消自动换刀、手刀换刀设置。

3）定义刀轨移动。在刀轨移动中：机床控制下，取消单独成行的“G40”刀具补偿；运动下，增加刀具补偿D的“PB_CMD_ FORCE_ONCE_D”指令。具体代码如下：

在直线运动内增加PB_CMD_set_cycle_plane指令，当循环中需使用G17/18/19时，能确定并正确输出平面代码。PB_CMD_set_cycle_plane指令代码如下：

a.直线运动中，为保证输出刀具半径补偿代码的正确性，还需在G01前增加G41-Cutcom (LEFT/RIGHT/OFF)及G17-Cutcom Plane Code（见图3）。

图3 设置带刀具半径补偿的直线运动格式

b.圆弧运动中，增加G17-Cutcom Plane Code指令，输出设置为1/4圆弧，则圆弧插补采用G02/G03 X_ Y_ R_F_格式编程。

c.有G43代码的快速运动中，需增加PB_CMD_set_cycle_plane指令和G17-Cutcom Plane Code指令，确保程序输出为G17/G18/G19 G43/G44 Z/Y/X_H_格式（见图4）。

图4 带刀具补偿的刀轨移动格式

4）设置钻孔循环参数。通过对钻孔循环公共参数进行设置，保证各类孔加工输出合适的DN格式。在“Co mmon Parameters”公共设置中，添加PB_CMD_set_cycle_plane指令，进行孔加工平面识别和刀轨正确的输出，其他循环参数按图5设置[1]。

5） 定 义 程序/操作尾。将程序尾中结束程序指令更改为M30，其他设置默认或根据需要进行调整。到此，侧铣后处理基本设置完成。

为方便操作后处理器的调用，可用写字板打开UG新建侧铣后处理安装盘下postprocessor文件夹（如X:Program FilesSiemensNX 10.0MACH esourcepostprocessor）下的template_post.dat 文件。在文件段尾或段首增加“CXnew_post,$ {UGII_CAM_POST_DIR} CXnew_post.tcl,$ {UGII_CAM_POST_DIR} CXnew_post.def”语句, 其中“CXnew_post”为新建侧铣后处理名，CXnew_post.def为CXnew_post格式定义文件，CXnew_post.tcl为CXnew_post控制机床运动事件处理文件。添加保存后，打开UG软件浏览查找后处理器“CXnew_post”便出现在窗口中，方便编程过程中后处理的便捷使用。

图5 钻孔循环设置

3 侧铣后处理格式检查及程序验证

3.1 侧铣后处理程序的格式检查

在UG软件加工模块中，创建一个长方体，在ZMXM（G18平面）平面内以往返走刀方式精铣平面、钻孔来校验侧铣后处理后的NC格式。数控CAM编程过程与三轴编程相同，不再赘述。为正确输出面铣刀具半径补偿，还需在UG软件加工模块中打开面铣操作，在非切削运动下→刀具补偿→刀具补偿位置→选择“最终精加工刀路”。

平面程序代码如下：

对照刀具长度补偿B类代码和平面钻孔设置要求可知，该后处理生成的NC代码能正确识别G17/G18/G19平面，可按要求输出G41、G42、刀具半径补偿值D01及长度补偿H01。

3.2 工艺防差错设置

为进一步实现减少加工前可能因刀具调用问题、有效悬伸过短等差错的发生。可根据需要增加定制刀具清单、每个操作的切削余量显示等。下面为刀具参数读取的一段命令，用于生产刀具信息。

具体命令代码：

3.3 基于UG自带机床的程序仿真

自UG8.5后软件自身具有机床仿真功能，可在加工模块、机床视图“Generic Machine”中，点击右键加载仿真机床，进行机床设置：

1）从库中调用机床控制系统为FANUC的“3-Ax Mill Vertical”机床，推荐部件与机床采用“使用部件安装连接”，可根据需要在浮动坐标系中调整x、y、z值，调整加工坐标系处于机床坐标系上方；

2）在“3-Ax Mill Vertical”机床配置界面的库类型中，库中调用设备选择“头”→AC_HEAD角度头。为确保UG机床仿真时角度头正常调用，还需将刀具节点（含铣削操作）拖到AC_HEAD角度头下，实现角度头与刀具的切换功能（见图6左）。

点击进入机床仿真控制面板中，勾选仿真设置中的显示刀轨，界面中的管理设置→单步→选择“事件”或“块”，动画→采用“刀轨仿真”模式，点击可视化播放按钮，进行角度头铣削机床模拟仿真（见图6右）。

图6 UG中角度头设置和刀轨仿真

因UG软件自带机床有限，若要实现完全1∶1虚拟仿真，需自己创建机床，也可借助机床库中的相似机床只对刀路进行确认仿真。为进一步进行加工过程工装干涉、过切检查等操作时，可以根据实际机床参数在UG软件中创建，也可以采用VERICUT机床库提供的设备进行的钻孔、曲面、型腔切削仿真（见图7）。经UG及VERICUT仿真加工验证：开发的侧铣后处理构造器生成的NC程序正确、有效，可用于实际侧铣加工中。

图7 基于VERICUT的侧铣钻孔、型腔、曲面铣削仿真

4 结 论

侧铣头作为一种功能强大的机床附件，能增强加工中心使用范围和设备能力。为避免角度头在快速移动时与零件发生碰撞或与夹具体发生干涉等故障，建议在刀具快速移动时，先沿X、Y方向移动，再沿-Z方向进刀；加工前刀具在靠边或分中找正的参数输入时，需考虑是否应减去刀具半径值；生成的程序尽可能采用虚拟仿真进行验证，消除运动过程中潜在的如过切、干涉等风险。三轴侧铣后处理可助力侧铣头功能的进一步发挥，能更好地解决狭小空间、孔内壁切槽钻孔的加工。