五坐標加工技術是航空工業機械加工的關鍵技術之一。為提高數控加工能力，筆者所在公司于1997年購進了公司第一臺五坐標龍門銑，該機床的數控系統采用法國的NUM1060系統。由于飛機零件的復雜性，手工編程顯然難以滿足生產需要，為此急需一個五坐標機床的后置處理程序。考慮到公司已經廣泛使用UG（Unigraphics）軟件來編程這一實際情況。為UG軟件配一個五坐標機床兵團處理用的機床信息文件（MDF：MACHINE DATEFILE）便成為當務之急。 一、UG的刀位源文件簡介 UG在用于計算機輔助制造（CAM）的過程中需經過三個步驟。首先以APT格式產生一個刀位源文件（CUTTER LOCATION SOURCE FILE）－C LSF文件，它包括刀具坐標數據和后處理語句。然后對CLSF文件由APT進行編譯，產生一個二進制的中間文件——CLS文件。最后經UG利用機床數據文件MDF和GPM（GRAPHICSPOSTPROCESSOR MODULE）對CLF進行處理，得到一個機床直接可用的PTP文件，它就是機床數控代碼文件，送入機床數控系統即可執行零件加工（UG已經做好GPM文件．一般不需改動 ，一般情況下用戶只需為不同機床配置不同的MDF文件）。 CLSF文件包括所有選用刀具的幾何信息語句、加工坐標系與幾何體絕對坐標系的坐標變換關系語句、刀具顯示語句、刀具位置點定義語句和機床的各種準備功能與輔助功能定義語句和進給速率語句等組成。 下面是一個CLSF的例子。 第10語句表示所定義的銑刀名為T5，后跟的五個數字為銑刀參數，Pl為操作名。第2O語句描述了加工坐標系（MCS）與幾何體絕對坐標系之間的變換矩陣。第3O語句定義了一個進給速率語句。第40語句定義了一個五軸的GOTO語句，它的前三個數字是該點的X、Y、Z坐標值，后三個數字定義了該點刀具軸線單位矢量。 下面是五軸GOTO語句的通用格式。 GOTO／X，Y．Z，I．J．K X，Y，Z為刀位點的三維坐標值，I，J，K為刀具軸線單位矢量。 二、UG五軸MDF文件的編制 UG的MDFG主菜單如下。 五軸MDF文件的定義方法與三軸機床相類似，下面僅將幾個主要不同點進行描述。 1 機床類型的選擇 在MACHINE TOOL TYPE中我們選擇MILL，2 OR MORE AXIS選項，在這選項的線性運動參數定義中我們再選擇FIVE ，X，Y，Z AND 2 ROTARY的選項，可以產生X、Y，Z和兩個旋轉軸的五軸聯動的NC程序。 2． MDFG POSTPBOSESSOB COMMANDS中旋轉軸的定義 在這里我們將定義如何將GOTO語句中的I，J，K刀軸矢量轉換成旋轉的角度。 （1）機床旋轉軸的定義方法如圖1所示，繞x軸的旋轉定義為A軸，繞Y軸的旋轉定義為B軸，繞Z軸的旋轉定義為C軸。VI2000M2T五坐標龍門銑，銑頭具有A、B兩個擺角，B擺裝在A擺上，其擺動范圍為A軸：-30[sup]。[/sup]至30[sup]。[/sup]；B軸：-30[sup]。[/sup]至30[sup]。[/sup]. （2）轉動軸類型的定義我們的龍門銑是A、B擺類型，旋轉運動僅僅引起刀具的擺動。故而選擇Contouring Swiveling Head類。 （3）第4軸第5軸的確定根據機床的A、B兩軸的結構特點，我們確定第4軸為B軸，第5軸為A軸。 （4）A、B軸轉動方向的確定A、B軸的轉動方向按右手定則，逆時針為正，順時針為負。 3．旋轉軸進給速率的定義 一個五軸機床刀具的運動，當它是由X、Y、Z三個線性軸加上A、B兩個轉動軸的聯動來實現時，需要采用時間的倒數來表示進給速率。因為線性軸的進給速率為毫米／分，而轉動軸的速率是以度／分來表示的，在程序段中采用時間的倒數l／分來表示進給速率．適臺于直線運動和旋轉同時存在的場合數控系統用G93代碼來表示時間的倒數 這時F=V／L=1／time。 V為給定的進給速率，單位是毫米／分。L為刀具軌跡長度（刀具移動的路程）。 三．MDF文件的調試及試加工 1 調試MDF文件 編輯一個刀位源文件，如圖2所示，OP為刀位源文件GOTO／X，Y，Z，I，J，K語句中的刀具軸線單位法矢。刀具軸線OP在X、Y、Z三個方向的分量為I，J，K。該V12000M2T五軸龍門銑的B軸是安裝在A軸上的，A、B轉角的原理描述見圖2。 如果我們想獲得A=30[sup]。 [/sup]，B=30[sup]。[/sup]的轉角，I，J，K值應為多少? 我們還可以算出其他A、B角度組合下的I，J，K值，寫出一系列GOTO語句。把這一系列的GOTO語句編輯成一個CLS文件，再加上頭尾，便可通過UG的后置處理程序（POSTPROCESSOR）進行試算。如果算出來的A、B轉角的角度值為我們所計算出來的值便為正確。否則再重新調MDF文件，使之所產生的PTP文件的A、B角正確為止。用類似的方法再調試A、B角的符號，即轉動方向。如果A、B轉動方向不符合我們所設想的則調整MDF文件，重新設定旋轉方向（DIRECTION OF ROTATION）直到符合正確的旋轉方向為止。 2． 試切 用所生成的MDF文件，我們對一個圓臺（機床驗收的試切件）的加工程序作了后置處理。試切工件經三坐標測量機測量，符臺圓臺NAS件機床驗收標準。 四．試用及結論 該五軸MDF文件投人運行后，在南京14所雷達罩金屬條鉆模板法向孔的加工，金屬條法向輪廓及法向孔的加工編輯中進行了試用，所加工零件通過三坐標測量機測量完全符合圖紙要求。目前該鉆孔保形工裝及金屬條已交付用戶。該MDF文件可以用于生產。