李立軍，孫偉，白衛(wèi)濤

(三峽大學(xué)機(jī)械與材料學(xué)院，湖北宜昌443000)

無(wú)論是哪一種CAM 軟件，其主要用途都是生成在機(jī)床上加工零件的刀具軌跡(簡(jiǎn)稱(chēng)刀軌)。一般來(lái)說(shuō)，CAM 軟件內(nèi)部產(chǎn)生的刀軌不能直接傳輸?shù)綑C(jī)床上進(jìn)行加工，因?yàn)闄C(jī)床的類(lèi)型很多，每種類(lèi)型的機(jī)床都有其獨(dú)特的硬件性能和要求，比如它可以有垂直或是水平的主軸，可以多軸聯(lián)動(dòng)等。此外，每種機(jī)床又受其控制器的控制，控制器接受刀路文件并指揮刀具的運(yùn)動(dòng)或其他的行為(比如冷卻液的開(kāi)關(guān))，但控制器也無(wú)法接受這種未經(jīng)格式化的刀路文件，因此，刀路文件必須被修改成適合于不同機(jī)床/控制器的特定參數(shù)，這種修改就是所謂的后處理［1］。

1 UG 后處理簡(jiǎn)介

UG 系統(tǒng)提供了一般性的后處理器程序——UG/Post，它使用UG 內(nèi)部刀軌數(shù)據(jù)作為輸入，經(jīng)后處理后輸出機(jī)床能夠識(shí)別的NC 代碼。UG/Post 有很強(qiáng)的用戶(hù)化能力，它能適應(yīng)從非常簡(jiǎn)單到任意復(fù)雜的機(jī)床及其控制系統(tǒng)的后處理。雖然UG 本身也自帶一些后處理文件，但處理出來(lái)的格式大多不符合要求(或者即使符合要求，但是與即將用來(lái)加工的機(jī)床和控制系統(tǒng)不配套)，所以一般都需要根據(jù)實(shí)際情況自己定制或者到網(wǎng)上下載與機(jī)床系統(tǒng)相符的后處理。

2 UG 后處理一般流程［2］

UG 的后處理程序是UG/Post，它主要由事件生成器、事件處理器、定義文件和輸出文件等4 個(gè)元素組成，其工作過(guò)程大至如下:事件生成器從頭至尾掃描整個(gè)UG 刀具軌跡數(shù)據(jù)，提取出每一個(gè)事件及其相關(guān)參數(shù)信息，并把它們傳遞給MOM 去處理;然后，MOM 傳送每一事件及其相關(guān)參數(shù)給用戶(hù)預(yù)先開(kāi)發(fā)好的事件處理器，并由事件處理器根據(jù)本身的內(nèi)容來(lái)決定對(duì)每一事件如何進(jìn)行處理;接著事件處理器返回?cái)?shù)據(jù)給MOM 作為其輸出，MOM 讀取定義文件的內(nèi)容來(lái)決定輸出數(shù)據(jù)如何進(jìn)行格式化;最后，MOM 把格式化后的輸出數(shù)據(jù)寫(xiě)入指定的輸出文件中。具體工作流程見(jiàn)圖1。

圖1 UG/post 的工作過(guò)程示意圖

3 基于UG 的三軸加工后處理

3.1 三維模型

以上表面為例，其三維模型如圖2所示。

圖2 三維模型

3.2 在UG 中生成的刀軌

因?yàn)閭?cè)壁粗加工時(shí)既有圓弧走刀，又有直線(xiàn)走刀(見(jiàn)圖3)，所以以此為案例做三軸數(shù)控加工的后處理比較合適。

圖3 側(cè)壁粗加工

3.3 后處理的創(chuàng)建

(1)依次單擊“開(kāi)始”→“所有程序”→“UGS NX6.0”→“加工工具”→“后處理構(gòu)造器”，彈出“UG/Post Builedr”對(duì)話(huà)框，再選擇“File”→“New”，創(chuàng)建一個(gè)名稱(chēng)為“XD_ 30A_ 3Axis”的后處理器。如圖4所示，在“Post Output Unit”中選擇“Millimeters”，即公制;然后將“Machine Tool”選項(xiàng)選擇為“Mill”和“3－Axis”，即創(chuàng)建的后處理器是一臺(tái)3 軸銑床的后處理器;最后，也是至關(guān)重要的一步，選擇合適的控制系統(tǒng)，因?yàn)榧庸ぴ摿慵捎玫氖荴D_ 30A_ 3Axis 三軸數(shù)控立式銑床，其控制系統(tǒng)為FANUC，所以“Controller”選擇為“Library”，再在其下拉菜單中選擇“fanuc_ 6M”［3］。

(2)輸入機(jī)床參數(shù)

根據(jù)XD_ 30A_ 3Axis 三軸數(shù)控立式銑床手冊(cè)，將其相關(guān)參數(shù)輸入到建立的后處理器中。具體相關(guān)參數(shù)有各軸最大行程、最大進(jìn)給速率、重復(fù)定位精度，其中“Output Cirecular Record” 選項(xiàng)需選擇為“Yes”，即圓弧輸出為G02 或G03 逼近，如果選擇“No”，則為圓弧輸出G01 逼近，適合于粗加工。具體如圖4所示。

圖4 機(jī)床參數(shù)的選擇

(3)程序頭、自動(dòng)換刀、程序尾的設(shè)置［4］

①程序頭設(shè)置

選擇NX/Post Builder 的Program and Tool Path 中的Program 子頁(yè)，在左側(cè)窗口選擇“Program Start Sequence”，進(jìn)行“Start of Program”的修改。首先可以對(duì)“MOM_ set_ seq_ off”和“MOM_ set_ seq_ on”進(jìn)行刪除或選取以控制程序輸出前段是否有程序段號(hào)，然后將 “G40G17G90G71 ” 指令修改為“G40G17G49G80G90”，并將新加入的指令選擇為“Force Output”，即取消粗車(chē)復(fù)合循環(huán)指令，再加入刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償取消指令，固定循環(huán)取消指令和工作坐標(biāo)系夾具偏移指令。再在最后一條指令后面插入“MOM_ set_ seq_ off”和指令“Operator Message”。在“Operator Message”指令中可以輸入一些附加說(shuō)明，比如加入“編程人員:張三”，不過(guò)有些版本的UG 不支持中文格式，最后后處理的程序中本應(yīng)該輸入中文的地方會(huì)亂碼，所以最好輸入英文的說(shuō)明。程序頭的設(shè)置如圖5所示。

圖5 程序頭設(shè)置

②操作頭設(shè)置

左側(cè)窗口選擇“Operation Start of Sequence”，在右側(cè)窗口中選擇“Start of Path”中的子選項(xiàng)，因?yàn)樵摵筇幚頌槿S，所以將里面內(nèi)容“fourth axis fifth_axis”刪除。為了方便程序的檢查，可以將每一加工操作的名稱(chēng)在操作開(kāi)始時(shí)輸出，其具體步驟為將下拉窗口中的“Operator Message”添加到上一步操作之后，然后在彈出的對(duì)話(huà)框中輸入“$mom_path_name”，則后處理生成的數(shù)控程序每一加工操作之后將會(huì)顯示加工名稱(chēng)(如文中最后給出的數(shù)控程序所示)。

③自動(dòng)換刀設(shè)置

首先將右側(cè)窗口“Auto Tool Change”中第一條指令刪除，對(duì)于第二條指令“G91G28Z0.0”是換刀前回到安全平面的設(shè)置指令，由于個(gè)人愛(ài)好或者要求不一樣，可以刪除也可以保留。然后將下拉窗口中的“Custom Command”指令拖到“T06”和“T”之間，將彈出的窗口名稱(chēng)改為“tool_info”，在窗口中輸入以下信息:

global mom_tool_diameter

global mom_tool_corner1_radius

global mom_tool_length

MOM_output_literal "(D = ［format "%.2f"$mom_tool_diameter］R= ［format "%.2f" $mom_tool_corner1_radius］L = ［format "%.2f" $mom_tool_ length］)"

這些指令的加入可以使生成的數(shù)控程序中在換刀時(shí)顯示刀具的一些信息(見(jiàn)文中最后給出的數(shù)控程序)，不過(guò)，如果下一步操作跟上一步操作使用的是同一把刀具則不會(huì)顯示換刀信息。如果要進(jìn)行手動(dòng)換刀，可以勾選UG/CAM 中換刀設(shè)置中手動(dòng)換刀。

④運(yùn)動(dòng)指令的選擇

運(yùn)動(dòng)指令有直線(xiàn)移動(dòng)、圓弧移動(dòng)和快速移動(dòng)3 個(gè)選項(xiàng)。對(duì)于直線(xiàn)移動(dòng)，一般可以采用UG/Post 默認(rèn)的設(shè)置，而對(duì)于圓弧移動(dòng)就需要修改。選擇“Circular Move”，刪除“I、J、K”指令，替換為“R”指令，然后確?！癈ircular Record”為“Full Circle”，即圓弧輸出為全圓輸出而非四分之一圓弧輸出。最后將“Rapid Move”中的兩條G90 指令刪除。

⑤操作結(jié)束指令的選擇

在左側(cè)窗口選擇“Operation End Sequence”，在右側(cè)下拉窗口將“New Block”添加到“End of Path”右側(cè)，在彈出的對(duì)話(huà)框中添加“M09”指令，再以同樣的步驟添加“M05”指令、“G91G28Z0.0”指令和“M01”指令，即操作結(jié)束后切削液關(guān)閉、主軸停轉(zhuǎn)、刀具返回到安全平面、程序選擇性停止。再將剛添加的4 條指令更改為“Force Output”。

⑥程序尾指令的選擇

在左側(cè)窗口選擇“Program End Sequence”，刪除“PB_CMD_nurbs_end_of_program”指令和“MOM_set_seq_off”指令，將“M02”指令改變?yōu)椤癕30”。再將右側(cè)下拉窗口中的“custom_command”添加到“%”指令后面，在彈出的對(duì)話(huà)框中將名稱(chēng)修改為“machine_time”，在窗口中輸入以下程序使程序結(jié)束后輸出加工時(shí)間。

global mom_machine_time

MOM_output_literal " machine_time = ［format"%.2f" $mom_machine_time］"

⑦其他指令及數(shù)控代碼格式的修改

選擇“Program ＆ Tool Path”→“Word Summary”，在里面可以找到任意G 代碼、M 代碼、N、XYZ等指令，可以對(duì)其格式進(jìn)行修改。比如加工文中零件所用到的數(shù)控機(jī)床重復(fù)定位精度為“0.006”，所以將“XYZR”指令修改為小數(shù)點(diǎn)后兩位以滿(mǎn)足機(jī)床加工精度要求。

UG 后處理還有一個(gè)比較便捷的功能，即將編制的“Custom Command”指令可以?xún)?chǔ)存起來(lái)，這樣以后再創(chuàng)建任意一臺(tái)機(jī)床加工某一零件程序時(shí)都可以調(diào)用該指令，避免了程序的編寫(xiě)。以換刀時(shí)顯示刀具信息為例，選擇“Program ＆ Tool Path”→“Custom Command”→“Export”，找到創(chuàng)建的“PB_CMD_tool_info”指令，雙擊選中，然后將其保存在UG 安裝程序文件夾的“custom command”文件夾中就可以了。

(4)由“XD_30A_3Axis”后處理器后處理的所有加工操作的程序(部分)

4 結(jié)論

由CAM 軟件生成的刀軌文件必須經(jīng)過(guò)后處理才能生成機(jī)床控制系統(tǒng)認(rèn)可的NC 程序。而對(duì)于不同的數(shù)控機(jī)床，具有各自不同的特征、不同的控制系統(tǒng)，由UG 自帶后處理器生成的數(shù)控代碼并不能滿(mǎn)足要求，須通過(guò)UG/Post 來(lái)創(chuàng)建合適的后處理器，從而避免生成的數(shù)控程序在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)生故障(比如撞刀、過(guò)切等)，降低了企業(yè)損失。

【1】張海軍，金永福.基于UG/Post 創(chuàng)建數(shù)控系統(tǒng)后處理器［J］.現(xiàn)代機(jī)械，2008(3):78－80.

【2】趙雪玉.UG/POST 后處理綜述［J］.現(xiàn)代制造，2005(8):90－93.

【3】楊華明.基于UG NX4 華中數(shù)控四軸后處理技術(shù)的研究［J］.機(jī)床與液壓，2012，40(4):102－105.

【4】劉鏑時(shí).用UGPost 創(chuàng)建AB_8400MP 數(shù)控系統(tǒng)后處理文件［J］.現(xiàn)代制造，2006(11):76－77.

【5】艾建軍，劉建敏，許東太.五軸數(shù)控加工中心UGNX 后處理研究［J］.煤礦機(jī)械，2010，31(2):198－200.