葉選林

摘要：針對XCV-855加工中心四軸機床的結構特點及NC程序的要求，闡述了在UG/Post Builder通用后置處理文件基礎上，配置了FANUC數(shù)控系統(tǒng)，設定了機床參數(shù)、程序頭、尾及相關刀軌參數(shù)，采用tcl語言編寫了程序在相應位置實現(xiàn)自動添加了M10/M11、M29等指令的功能，制定出符合XCV-855機床需求的后置處理文件。并以濾咀排列鼓的實際加工過程為例，檢驗制定出來的后置處理文件的正確性，通過實踐結果表明，加工的過程沒有出現(xiàn)報警，而且加工的零件能滿足規(guī)定的精度要求，從而驗證后置處理文件的正確性。

Abstract： According to the structural characteristics of the four-axis machine tool of XCV-855 machining center and the requirements of NC program， the FANUC numerical control system is configured based on the general post-processing file of UG/Post Builder， and the machine parameters and program head are set. The tail and related toolpath parameters are written in tcl language. The program automatically adds M10/M11， M29 and other commands to the corresponding position， and develops post-processing files that meet the XCV-855 machine tool requirements. Taking the actual processing of the drums as an example， the correctness of the developed post-processing documents is verified. The practice results show that there is no alarm in the processing process， and the processed parts can meet the specified accuracy requirements， thus verifying the correctness of of post processing file.

關鍵詞：UG8.5；后置處理；優(yōu)化設計；XCV-855加工中心

Key words： UG8.5；post processing；optimal design；XCV-855 machining center

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2019）02-0098-05

0 引言

隨著CAD/CAM技術的迅速發(fā)展，UG軟件在制造領域占據(jù)了很大市場，但由于市場上數(shù)控機床結構和數(shù)控系統(tǒng)的多樣性，造成了不同機床針對NC代碼的格式有不相同要求，UG軟件自附的后置處理文件生成的NC程序不能完全地滿足實際生產要求，還需要做大量的修改工作，嚴重地影響加工效率，為提高自動編程效率，充分發(fā)揮自動編程的優(yōu)勢，解決好UG軟件后置處理文件優(yōu)化、修改等問題，文章擬在UG8.5軟件自附后處理文件的基礎上進行修改、優(yōu)化，制定出符合XCV-855立式加工中心的后置處理文件，即通過此后置處理文件生成的NC程序不需要修改，可以直接上傳至XCV-855立式加工中心，并通過濾咀排列鼓產品加工驗證了該后置處理文件的正確性。

1 四軸機床結構和程序格式特點分析及問題提出

1.1 XCV-855加工中心結構特點及相關參數(shù)

XCV-855為立式加工中心，配置FANUC數(shù)控系統(tǒng)，采用三軸直線機床加第四軸數(shù)控回轉臺的形式，第四軸數(shù)控回轉軸為A軸，X軸、Y軸、Z軸的工作行程分別為850mm、500mm、500mm；回轉軸A軸的行程為9999.999°～99999.999°；機床的工作臺面大小尺寸為950mm×500 mm；主軸最大轉速8000r/min；功率7.5kW，刀庫容量16把刀。

機床的結構及各運動軸的行程參數(shù)，是后處理內容的核心，因為在優(yōu)化UG8.5后置處理文件時，需要把機床的X軸、Y軸、Z軸、A軸的相關參數(shù)進行設置，控制系統(tǒng)是決定了NC程序結構（程序頭、程序尾）及程序中G代碼、M代碼的格式。因此，在進行機床后處理文件構建之前，必須充分了解機床的結構參數(shù)和控制系統(tǒng)，才能保證運行后處理出來的NC程序能滿足機床安全性及系統(tǒng)兼容性的要求。

1.2 XCV-855加工中心程序格式要求及特點

①XCV-855機床NC程序格式包括程序名、程序頭、取消上一次加工的循環(huán)指令、刀具半徑補償、長度補償、坐標系代碼、回參考點指令、換刀指令、加工過程代碼、切削循環(huán)代碼和程序結尾等部分組成，F(xiàn)ANUC數(shù)控系統(tǒng)的程序名以%開頭，程序名為以o開頭后面帶4位整數(shù)，如o1234。②四軸功能：手動或手輪方式下控制第四軸旋轉，在自動和MDI的方式下，用程序控制第四軸旋轉，M10、M11指令控制旋轉控制臺的夾緊與放松，并且旋轉臺松開的狀態(tài)下才能旋轉，即在NC程序中A角度前要有M11出現(xiàn)，對工件夾緊了才可以加工，A角度后要有M10出現(xiàn)。③一個NC程序里面只允許出現(xiàn)一個坐標系。④換刀返回參考點時，返回第二參考點即G30 Z0，G30 X0，Y0。⑤機床在攻螺紋時時需要剛性攻絲，否則會出現(xiàn)亂牙（即螺紋的起始位置不一致），需要在G84攻絲代碼前有M29指令+攻絲時的主軸轉速。

1.3 問題的提出

針對XCV-855機床，需要根據(jù)機床數(shù)控系統(tǒng)、機床特點、加工操作者習慣等方面對UG/Post Builder 8.5軟件配置的后置處理文件進行優(yōu)化修改，8.5軟件配置的后置處理文件不能滿足XCV-855機床的NC代碼格式需求。例如：第一，XCV-855機床需要有程序頭和程序尾，但UG/Post Builder8.5配置處理文件處理出來的NC程序有相應的程序頭和程序尾，如圖1所示，但不符合XCV-855加工中心的NC程序格式要求。第二，XCV-855機床在自動和MDI的方式下，用程序控制第四軸旋轉時，M10、M11指令控制旋轉控制臺的夾緊與放松，并且旋轉臺在松開的狀態(tài)下才能旋轉，如果沒有出現(xiàn)M11、M10指令機床就會報警，停止運行。但UG/Post Builder8.5配置處理文件處理出來的NC程序沒有M11、M10指令，不能滿足XCV-855加工中心的實際加工需求。第三，XCV-855機床的自動換刀返回參考點是第二參考點，即G30 Z0，G30 X0，Y0，而UG/Post Builder8.5配置處理文件處理出來的NC程序是自動換刀返回參考點是第一參考點，即G28 Z0，G28 X0，Y0，也不能滿足XCV-855加工中心的實際加工需求。第四，XCV-855機床在攻螺紋時需要剛性攻絲，即需要在G84攻絲指令前面有M29+攻絲時的主軸轉速，但UG/Post Builder8.5配置處理文件處理出來的NC程序沒有M29+攻絲時的主軸轉速，它不能滿足XCV-855加工中心的實際加工。因此，有必要對XCV-855機床開發(fā)專用的后置處理文件，以滿足教學及工廠實際生產加工需求，充分發(fā)揮UG8.5軟件CAM模塊的效能，從而提高生產效益。

筆者經(jīng)過大量的探索嘗試，對UG/Post Builder8.5配置的后處理文件作一些修改、優(yōu)化，使其后置出來的NC程序不需要修改，直接可以在XCV-855加工中心上運行。下面是筆者結合現(xiàn)有XCV-855加工中心，對UG/Post Builder8.5配置處理文件所做的修改、優(yōu)化的情況，并以圖2所示的濾咀排列鼓零件編程加工為實例進行驗證UG8.5軟件后置處理文件的準確性。

2 問題解決方案

2.1 程序頭、程序尾及四軸機床參數(shù)設置解決方案

XCV-855加工中心在程序頭需要有%和程序名，需要出現(xiàn)公制代碼G21、平面選擇代碼G17、取消上一次加工的刀具半徑補償代碼G40、刀具長度補償代碼G49、取消上一次循環(huán)加工的代碼G80和絕對值編程代碼G90，旋轉軸是A軸，程序尾有M30代碼，XCV-855加工中心的自動換刀返回參考點是第二參考點，即G30 Z0，G30 X0，Y0，而UG/Post Builder8.5配置后處理文件出來的是返回參考點是第一參考點，即G28 Z0，G28 X0，Y0。由圖1可知，UG/Post Builder8.5配置的后處理文件處理出來NC程序不能滿足XCV-855加工中心的實際加工需求。

解決上述問題的方案，打開UG/Post Builder8.5配置的后處理文件，在機床的一般參數(shù)界面輸入X線性軸行程限制方框里輸入850，Y線性軸行程限制方框里輸入500，Z線性軸行程限制方框里輸入500，第四軸的界面選擇旋轉平面為YZ平面，文字指引線為A[1-5]。程序頭的設置如圖3所示，自動換刀的設置如圖4所示。單段程序結束設置如圖5所示[6]，程序尾的設置如圖6所示。

2.2 出現(xiàn)M11、M10問題分析及解決方案

由于UG/Post Builder8.5配置處理文件處理出來的NC程序沒有M11、M10指令，把后置出來的程序上傳到XCV-855加工中心進行加工時，機床就會報警，停止運行。解決上述問題的方案有，打開UG/Post Builder8.5配置的后處理文件，在操作起始系列，在刀軌開始界面選擇定制命令，添加兩個塊，名稱為分別為：PC_CMD_custom_type 和PC_CMD_ start_of_operationforce_addresses，定義鎖軸變量并賦予值，在塊里面添加如表1所示的Tcl語言代碼。然后在初始移動和第一次移動界面定制命令，添加塊，名稱為PC_CMD_ clamp_initial，定義刀軸向量的變量并賦值，在塊里面添加如表2所示的Tcl語言代碼，如圖7所示。

2.3 剛性攻絲問題分析及解決方案

由于在剛性攻絲時UG/Post Builder8.5配置處理文件處理出來的NC程序在G84指令前沒有M29及相應的主軸轉速，攻出來的螺紋的起始位置隨時變化，固定不能下來，發(fā)生亂牙，不能滿足實際生成要求。

解決上述問題的方案，打開UG/Post Builder8.5配置的后處理文件，在現(xiàn)成循環(huán)，攻絲界面里面選擇命令、Custom command命令，在G84指令前面添加塊，塊名稱為PC_CMD_m29_st_1，在G80指令后面添加塊，塊名稱為PC_CMD_m29_st，在塊里面添加如表3所示的Tcl語言代碼，在G84指令和塊PC_CMD_m29_st_1中間添加M29及主軸轉速S指令，并強制輸出M29指令，如圖8所示。

綜上所述，通過修改和優(yōu)化UG/Post Builder8.5配置的后處理文件后，后置出來的NC程序不用手動修改，可以直接在XCV-855機床運行，自動化程度很高，提高了生產效率。將上述的方法修改和優(yōu)化的UG/Post Builder8.5配置后置NC文件保存為Mill_4A，下面以濾咀排列鼓自動編程加工為實例，驗證后置文件Mill_4A的準確性。

3 濾咀排列鼓的加工實例

UG是由美國UGS公司推出的功能強大的三維CAD/CAM/CAE軟件系統(tǒng)，其內容涵蓋了產品從概念設計、工業(yè)造型設計、三維模型設計到生成加工產品的全過程。UG8.5軟件建模功能十分強大，可以進行三維建模、裝配、出工程圖等等。利用UG8.5軟件建模功能對濾咀排列鼓進行三維建模，完成建模后進入到UG8.5軟件加工環(huán)境創(chuàng)建加工操作，創(chuàng)建加工坐標系、創(chuàng)建刀具，創(chuàng)建粗加工、精加工操作。刀具路徑創(chuàng)建完成后利用UG8.5軟件的仿真功能，同時選中需要仿真加工的刀具路徑，選擇軌跡確認，進行三維切削仿真（圖略），UG8.5軟件仿真模擬加工是檢驗刀軌是否正確的主要有效手段，檢查切削效果以及有無過切等現(xiàn)象。檢查模擬仿真確保刀軌正確無誤時，選擇進行后處理，同時選中需要進行后置處理的刀具路徑，點擊后處理圖標，然后進入到后處理生成數(shù)控加工程序界面（圖略），選擇后處理器“Mill_4A”，輸入保存的程序名，按確定即可生成NC程序。Mill_4A文件后置出來的NC程序如圖9、圖10所示。把后置處理的NC程序上傳到XCV-855加工中心進行實際切削加工，并對其工件進行測量，實踐結果表明，能滿足零件的精度要求，從而驗證四軸后置處理的正確性[7-10]。

4 結論

筆者經(jīng)過反復修改與調試，成功地開發(fā)出了適合XCV-855機床應用的UG/Post Builder 8.5后處理文件。通過實踐檢驗，結果表明，通過此后置處理文件后置出來的NC程序不需要修改，就可以直接上傳到機床加工，機床沒有出現(xiàn)報警情況，精度滿足要求，從而解決了實際教學和實際生產中的問題，大大縮短了程序的修改及加工時間，提高了生產效率?？梢詾槠髽I(yè)和學校節(jié)約購置后置處理文件模塊的費用，適合在企業(yè)和學校進一步推廣應用[11]。

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