淺析UG中坐標系的種類、相互關系及對加工的影響

梅　梅，姬宜朋，李合增，丁　杰，殷業(yè)財

(北京石油化工學院 工程師學院，北京 102617)

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淺析UG中坐標系的種類、相互關系及對加工的影響

梅梅，姬宜朋，李合增，丁杰，殷業(yè)財

(北京石油化工學院 工程師學院，北京 102617)

摘要：UG軟件是面向制造業(yè)的高端軟件之一，其隸屬于西門子公司。軟件開發(fā)了多個應用模塊，設計的圖形在各個模塊進行轉換時在某些方面也存在一定的關聯(lián)。其中，由于每個模塊都擁有自身獨立的坐標系系統(tǒng)，導致繪圖人員經常容易出現(xiàn)坐標系混淆的問題。通過了軟件在圖形繪制及加工時常用的3種坐標系(基準坐標系、WCS坐標系和MCS坐標系)，研究了三者之間的區(qū)別與聯(lián)系，并利用例題直觀地說明了當工件坐標系(文中統(tǒng)稱為MCS坐標系)放置位置不同時的不足、優(yōu)勢及程序數(shù)值的變化。

關鍵詞：基準坐標系；WCS坐標系；MCS坐標系

UG是當前機械設計、機械制造領域應用最為普遍，功能最為強大的一款軟件。由于功能強大，軟件的操作命令也極為繁多，在使用過程中難免出現(xiàn)疑惑。對經常使用“加工”模塊的人員來說，如何順利完成零件的加工并應用于實際最為關鍵。在眾多的操作細節(jié)中坐標系尤為重要和突出，一旦出現(xiàn)坐標系的概念混淆，零件的基準位置發(fā)生偏差，必然導致零件的加工出現(xiàn)誤差[1]。

1基準坐標系

基準坐標系是軟件自帶坐標系，各坐標軸分別用X、Y和Z表示(見圖1)。對其移動時，輸入的坐標值是以自身原點為基準進行計算的。該坐標系的原點位置和各坐標軸方向決定了零件在軟件中的放置位置及觀察視角。移動基準坐標系，零件的方位隨之變化。

2WCS坐標系

選擇菜單中“格式→WCS→顯示”命令，可顯示WCS坐標系，各坐標軸分別用XC、YC和ZC表示。系統(tǒng)默認WCS坐標系與基準坐標系原點重合，各坐標軸方向一致。繪制圖形時輸入的坐標值均以該

坐標系為基準，該坐標系類似設備固有的“機床坐標系”。例如，銑削機床的銑刀軸線與Z軸重合，所以，WCS坐標系Z軸方向確定了刀具的放置方位(見圖2)。移動WCS坐標系時，輸入的坐標值以其自身原點為基準。此外，移動基準坐標系不會影響WCS坐標系的位置。

圖1　基準坐標系　　　　圖2　WCS坐標系

3MCS坐標系

MCS坐標系是加工模塊特有的坐標系，各坐標軸分別用XM、YM和ZM表示(見圖3)，默認與基準坐標系原點重合，各坐標軸方向一致。坐標系對應的是實際生產使用的工件坐標系，即程序中坐標數(shù)據的計算基準[2]。一般說來，默認的MCS坐標系位置不總是符合實際的加工要求，通常需要對其方位進行調整。調整過程中，要充分考慮到實際應用中的工件坐標系原點的放置原則：1)便于人員的操作和測量；2)便于坐標值的計算。移動MCS坐標系時，以基準坐標系原點為基準輸入坐標值，移動基準坐標系和WCS坐標系不會影響MCS坐標系的位置[3-4]。

圖3　MCS坐標系

通過簡單零件圖(見圖4)，直觀地展示了當MCS坐標系原點位置不同時，對刀方法和程序數(shù)據的變化。

圖4　零件圖

1)MCS坐標系原點位于零件底面左下角點，鑒于坐標系的放置位置，加工前通常采用如圖5所示的方法對刀，并由式1計算獲得X和Y軸原點的數(shù)據，編寫的程序見程序1(見表1)。不足在于，如果毛坯的4個側面垂直度偏差較大，且加工余量較少，實際生產中容易導致誤差，且由于Z軸原點位于底平面，刀具無法直接接觸，所以Z軸原點數(shù)據也不夠準確。

圖5　對刀方法1

(1)

2)MCS坐標系位于工件上表面中心，鑒于坐標系的放置位置，加工前通常采用如圖6所示的方法對刀，并由式2計算獲得X和Y軸原點的數(shù)據，編寫的程序見程序2(見表1)。且為獲得Z軸數(shù)據，刀具應直接與上表面接觸， 所得數(shù)據較為準確。優(yōu)勢

在于，能夠均勻分配誤差，在一定程度上提高了加工精度。

圖6　對刀方法2

(2)

表1　零件加工程序

注：刀具直徑為8 mm。

由表1可知，當MCS坐標系位置不同時，相同零件的程序不同，這其中主要是坐標值不同。可以看出，坐標系的位置不正確或與實際操作脫節(jié)，將加大加工人員的操作難度，并可能導致零件的加工精度無法滿足要求。

4結語

在UG的應用過程中，為使后續(xù)操作簡潔明了，建議遵守如下注意事項：1)盡量使基準坐標系、WCS坐標系和MCS坐標系的原點位置重合，坐標軸方向一致；2)注意WCS坐標系Z軸方向，應使其與實際加工使用的機床Z軸方向一致，以保證刀具的正確方位；3)應保證MCS坐標系的原點位置和坐標軸方向與實際生產環(huán)境相符；4)注意繪圖及各坐標系移動時坐標數(shù)值輸入所遵循的基準。

參考文獻

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[3] 李維. UG NX 7.5數(shù)控編程工藝師基礎與范例標準教程[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2011.

[4] 趙東福. UG NX數(shù)控編程技術基礎[M]. 南京：南京大學出版社，2007.

責任編輯彭光宇

Research on Different Kinds of Coordinate and Relationship and Influence of Manufacturing based on UG

MEI Mei， JI Yipeng， LI Hezeng， DING Jie， YIN Yecai

(Beijing Institute of Petrochemical Technology， Beijing 102617， China)

Abstract：UG software is for the manufacturing of high-end software, which is belonging to SIEMENS.Software develops multiple application modules, the graphic in each module transformation has certain correlation in some ways. Because each module has its own independent coordinate system, the problem that the coordinate system is confused. This paper lists three kinds of coordinate system(datum coordinate system, work coordinate system and machine coordinate system), shows the difference and connection, and the example shows change of datum coordinate system position illustrating disadvantage and advantage and change of numerical.

Key words:datum coordinate system， work coordinate system， machine coordinate system

收稿日期：2015-06-15

作者簡介：梅梅(1981-)，女，大學本科，實驗師，主要從事機械加工、實操實訓教學等方面的研究。

中圖分類號：TP 391

文獻標志碼:A