基于UG的車削中心編程模板設(shè)計(jì)與配置

張馳

（西安交通大學(xué)航天航空學(xué)院，西安 710000）

0 引言

隨著數(shù)字化智能制造的不斷推廣，對(duì)產(chǎn)品的加工精度和加工質(zhì)量要求越來越高，普通數(shù)控機(jī)床已不能完全滿足生產(chǎn)需求。為了提高產(chǎn)品的制造效率和精度，具有車削和銑削復(fù)合加工的車削中心從硬件上保證了智能制造的要求；如何提高機(jī)床的應(yīng)用水平，還要從加工工藝和程序編驗(yàn)等軟件方面加以完善。

車削中心的數(shù)控編程難度較大，過程較復(fù)雜，當(dāng)前廣泛采用UG CAM軟件自動(dòng)編程，充分開發(fā)軟件功能，可簡捷高效地編寫出安全規(guī)范的加工程序。

以T3-500車銑復(fù)合中心（ZXC_3軸）為例，對(duì)UG軟件的后置處理文件進(jìn)行二次開發(fā)，設(shè)置一體化滿足自動(dòng)編程、后處理的加工模板。

1 后置處理開發(fā)

1.1 問題引出

車銑復(fù)合加工是在傳統(tǒng)數(shù)控車床的基礎(chǔ)之上增加了部分簡單的銑削功能，能夠在一次裝夾中完成車削、銑削、鉆削、攻絲等多種類型加工[1]。

沈陽聯(lián)合T3-500車削中心是簡易的車銑復(fù)合數(shù)控機(jī)床（ZXC_3軸），是在普通的數(shù)控車床基礎(chǔ)之上加裝了一個(gè)C軸及多個(gè)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力刀座，以便用于銑加工，但車銑復(fù)合加工并不是車削和銑削的簡單復(fù)合，而是有機(jī)的組合應(yīng)用。

NX/Post Builder后處理器構(gòu)造器，提供了機(jī)床的通用后處理開發(fā)平臺(tái)[2]，但不直接適合于某種機(jī)床，實(shí)際中用戶要根據(jù)機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、主要參數(shù)和功能指令進(jìn)行配置，研究并開發(fā)出相應(yīng)的后置處理文件。

1.2 后置處理開發(fā)

T3-500車削中心裝配FANUC 0i TF系統(tǒng)，只能3個(gè)坐標(biāo)軸（ZXC）聯(lián)動(dòng)，ZXC_3軸的編程工序和可支持代碼都要受到限制，后置處理文件反而比多軸車銑復(fù)合中心更復(fù)雜。根據(jù)研究與開發(fā)，需要開發(fā)4組后處理文件才能滿足不同的加工方法，如表1所示。

表1 ZXC_3軸的后處理

1.3 后處理鏈接

創(chuàng)建4組后處理文件后，采用鏈接技術(shù)集成為一個(gè)完整的車銑后處理，使用時(shí)只調(diào)用一個(gè)主后處理即可。在后置處理的過程中能夠自動(dòng)判定加工順序、刀位變化等情況，可根據(jù)程序編寫自動(dòng)變化，設(shè)置后續(xù)的加工流程。

在NX/Post Builder后處理器構(gòu)造器中，建立車銑中心的后處理選項(xiàng)只有“3軸車銑（XZC）”模板，所以將銑削模式作為主后處理器。在主后處理“zxc_z”中，點(diǎn)擊程序和刀軌選項(xiàng)，創(chuàng)建鏈接如圖1所示。

此時(shí)這個(gè)鏈接好的主后處理還不能用，因?yàn)樵谔幚淼毒哕壽E時(shí)，其還分不清哪個(gè)軌跡應(yīng)該使用什么名稱的后處理。需在軟件編程界面對(duì)加工方法進(jìn)行歸類，每類加工方法添加一個(gè)開始事件，輸入圖1中的“機(jī)頭”名稱，這樣就實(shí)現(xiàn)了加工方法對(duì)應(yīng)“機(jī)頭”名稱，再對(duì)應(yīng)后處理名稱。

圖1 后處理鏈接

2 車銑復(fù)合編程模板配置

2.1 問題的引出

在車銑復(fù)合編程過程中，往往需要建立坐標(biāo)系、刀具、程序名、加工方法，以及后處理鏈接的多項(xiàng)設(shè)置，如果每次都要?jiǎng)?chuàng)建，既麻煩也容易出錯(cuò)，若把這些重復(fù)內(nèi)容和固定配置設(shè)置為模板，就不需要再建了。

針對(duì)T3-500車削中心進(jìn)行了分析研究，規(guī)劃出車銑復(fù)合加工的通用父節(jié)點(diǎn)項(xiàng)內(nèi)容，并對(duì)完整的車銑后處理進(jìn)行配置。進(jìn)入加工模塊時(shí)選擇相應(yīng)加工類型，即可調(diào)入模板參數(shù)和繁瑣配置項(xiàng)[3]。

2.2 父節(jié)點(diǎn)組創(chuàng)建

把編程時(shí)重復(fù)設(shè)置的父節(jié)點(diǎn)組內(nèi)容，定義成模板后減少重復(fù)設(shè)置，避免出現(xiàn)遺漏項(xiàng)，更加簡捷和高效。

父節(jié)點(diǎn)通常包括4組，可按如下流程創(chuàng)建。

新建文件 template_ZXC.prt；進(jìn)入“加工”模塊，在窗口中依次選，加工環(huán)境“cam_general”，創(chuàng)建的CAM組裝“turning”。

1）加工方法視圖。如圖2（a）所示， 將其中一個(gè)更改名稱“LATHE”，刪除其他項(xiàng)；右鍵/插入/方法，創(chuàng)建“MILL_Z”的刀軸沿Z向的銑削加工；同樣的方法，創(chuàng)建“DRILL_Z”的刀軸沿Z向的鉆孔加工；創(chuàng)建“MILL_X”的刀軸沿X向的銑削加工；創(chuàng)建“DRILL_X”的刀軸沿Z向的鉆孔加工，選中創(chuàng)建項(xiàng)和父節(jié)點(diǎn)項(xiàng)/右鍵/對(duì)象/模板設(shè)置，鉤選所有項(xiàng)，確定。

圖2 父節(jié)點(diǎn)組

2）幾何視圖。如圖2（b）所示，在“TURNING_WORKPIECE”下，右鍵/插入/幾何體，在類型選擇“turning”， 建立無內(nèi)容項(xiàng)的“AVOIDANCE”；在“WORKPIECE”下，右鍵/插入/幾何體，在類型選擇“mill_planar”，建立無指定內(nèi)容的銑削坐標(biāo)系，選中創(chuàng)建項(xiàng)和父節(jié)點(diǎn)項(xiàng)/右鍵/對(duì)象/模板設(shè)置，鉤選所有項(xiàng)，確定。

3）機(jī)床視圖。如圖2（c）所示，創(chuàng)建外圓車刀-1，設(shè)置刀尖半徑為0.8，刀具號(hào)1，選中“使用車刀夾持器”，設(shè)置“補(bǔ)償寄存器”號(hào)1；外圓車刀-3（D型刀片），設(shè)置刀尖半徑為0.4，刀具號(hào)3，選中“使用車刀夾持器”，設(shè)置“補(bǔ)償寄存器”號(hào)3；創(chuàng)建銑刀D10-7設(shè)置直徑10，刀具號(hào)7，補(bǔ)償寄存器號(hào)7，刀具補(bǔ)償寄存器7。選中創(chuàng)建項(xiàng)和父節(jié)點(diǎn)項(xiàng)/右鍵/對(duì)象/模板設(shè)置，鉤選所有項(xiàng)，確定。

4）程序順序視圖。如圖2（d）所示，在“PROGRAM”下，右鍵/插入/程序組，插入5個(gè)程序組，改名為車加工、銑_Z、鉆孔_Z、銑_X和鉆孔_X；選中創(chuàng)建項(xiàng)和父節(jié)點(diǎn)項(xiàng)/右鍵/對(duì)象/模板設(shè)置，鉤選所有項(xiàng)。

2.3 后置處理配置

T3-500車削中心只能3個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，在UG軟件中的后置處理較復(fù)雜，根據(jù)加工類型開發(fā)了4組后置處理文件，并通過鏈接成為一個(gè)整體，由加工方法的名稱調(diào)用。設(shè)置為模板后，可避免重復(fù)設(shè)置，更可避免由于加工方法名稱輸入錯(cuò)誤導(dǎo)致的后處理混亂，生成的代碼不能工作或出現(xiàn)加工事故。

要實(shí)現(xiàn)只使用主后處理即可自動(dòng)根據(jù)加工方法調(diào)用相應(yīng)后處理，需要完成如下配置，如圖2（a）所示，選中“LATHE”/右鍵/對(duì)象/開始事件，在對(duì)話框中為“Head”添加新事件“TURN”名稱事件；選中“MILL_Z”/右鍵/對(duì)象/開始事件，在對(duì)話框中為“Head”添加新事件“MILL_Z”名稱事件；選中“DRILL_Z”/右鍵/對(duì)象/開始事件，在對(duì)話框中為“Head”添加新事件“MILL_ZD”名稱事件；選中“MILL_X”/右鍵/對(duì)象/開始事件，在對(duì)話框中為“Head”添加新事件“MILL_X”名稱事件；選中“DRILL_X”/右鍵/對(duì)象/開始事件，在對(duì)話框中為“Head”添加新事件“MILL_X”名稱事件。

選中創(chuàng)建項(xiàng)和父節(jié)點(diǎn)項(xiàng)/右鍵/對(duì)象/模板設(shè)置，鉤選所有項(xiàng)，確定。

2.4 啟用模板設(shè)置

2.4.1 加工環(huán)境設(shè)置

模板文件設(shè)置保存后，要使用模板有多種方法，習(xí)慣使用的是如圖3所示，在進(jìn)入加工模塊打開“加工環(huán)境”窗口后，在“CAM會(huì)話設(shè)置項(xiàng)”下點(diǎn)擊“cam_general”，將在“要?jiǎng)?chuàng)建的CAM組裝”中出現(xiàn)模板文件名“template_ZXC”，要如下操作。

圖3 調(diào)用加工模板

1）把模板文件“template_ZXC.prt”復(fù)制到…/ MACH/resource/ template_part/ metric文件夾中；2）進(jìn)入目錄…/MACH/ resource/ template_set 文件夾，用記事本打開cam_general.opt。在公制區(qū)域增加一行：${UGII_CAM_TEMPLATE_PART_METRIC_DIR} template_ZXC.prt

2.4.2 啟用模板示例

零件造型完成后，進(jìn)入加工環(huán)境時(shí)，選擇相應(yīng)的模板組裝template_ZXC，即調(diào)入模板參數(shù)，包含了圖3中的所有內(nèi)容。

3 結(jié)語

為了使車銑復(fù)合機(jī)床能夠充分發(fā)揮其先進(jìn)制造功能，通過探索和研究，將設(shè)備特點(diǎn)與FANUC數(shù)控系統(tǒng)同CAM軟件進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，利用UG軟件的二次開發(fā)功能，開發(fā)出適合車削中心的專用后處理和編程模板。按照模板的配置方法，也可進(jìn)一步設(shè)計(jì)出更多的加工工序，完善智能制造的專家系統(tǒng)，從而更加簡單快捷、安全高效地完成實(shí)際工作。