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本文介紹了UG后處理開發(fā)的方法。以一個典型的A、B擺角的五軸FANUC系統(tǒng)數(shù)控龍門銑床為例。設定了機床參數(shù)、程序和刀軌參數(shù)，敘述了刀庫后處理方法。指出了普通的UG NX/Post Builder產(chǎn)生的后處理文件不符合要求時，可利用Custom Command(用戶自定義命令)來處理，生成符合條件的NC程序。

引言

    UG作為一種優(yōu)秀的CAD/CAM軟件，他幾乎可以覆蓋從設計到加工的方方面面。利用UG NX CAM加工模塊產(chǎn)生刀軌。但是不能直接將這種未修改過的刀軌文件傳送給機床進行切削工件，因為機床的類型很多，每種類型的機床都有其獨特的硬件性能和要求，比如他可以有垂直或是水平的主軸，可以幾軸聯(lián)動等。此外，每種機床又受其控制器(controller)的控制。控制器接受刀軌文件并指揮刀具的運動或其他的行為(比如冷卻液的開關(guān))。但控制器也無法接受這種未經(jīng)格式化過的刀軌文件，因此，刀軌文件必須被修改成適合于不同機床/控制器的特定參數(shù)，這種修改就是所謂的后處理。

    近年來，五軸加工已開始應用到精密機械加工領域，工件一次裝夾就可完成五面體的加工。如配置上五軸聯(lián)動的高檔數(shù)控系統(tǒng)，還可以對復雜的空間曲面進行高精度加工。但五軸機床后置處理因機床具體結(jié)構(gòu)、刀位文件不同。后置處理所得出的數(shù)控程序也不盡相同。因為五軸加工的后處理非常關(guān)鍵，本人結(jié)合自己的實際工作經(jīng)驗，著重談談五軸加工中心后處理的制作過程。

1 UG后處理開發(fā)方法

    UG/Post Execute和UG/Post Builder共同組成了UG加工模塊的后置處理。UG的加工后置處理模塊使用戶可方便地建立自己的加工后置處理程序。后處理最基本的2個要素就是刀軌數(shù)據(jù)(Tool Path Data)和后處理器(A Postprocessor)。

    利用UG/Post Execute后置處理器進行后處理，有2種方法：①利用MOM(Manufacturing Output Manager)，②利用GPM(Graphics Postprocessor Module)。

    MOM的工作過程如下：

    刀軌源文件→Postprocessor→NC機床

    MOM后處理是將UG的刀軌作為輸入，他需要2個文件，一個是Event Handler，擴展名為.tcl，包含一系列指令用來處理不同的事件類型；另一個是Definition File，擴展名為.def，包含一系列機床、刀具的靜態(tài)信息。這2個文件可以利用UG自帶的工具POST BUILDER來生成。當這2個文件生成后，要將他加入template_post.dat文件里才能使用，其格式如下：

    fanuc，${UGII_CAM_POST_DIR}fanuc.tcl，${UGII_CAM_POST_DIR}fanuc.def

    ?GPM的工作過程如下：

    刀軌源文件→CLSF→GPM POST→NC機床

    GPM后處理是將刀軌源文件(the cutter location source file)作為輸入。他需要一個MDF(machine data file)即機床數(shù)據(jù)文件。MDF文件也可以通過UG提供的工具MDFG來生成．其擴展名為.mdfa。

    2種后處理結(jié)果是一樣的，給人的感覺是用MOM比較省事一些，因為他直接將刀軌轉(zhuǎn)換成NC程式，不用再輸出CLSF文件，不過在處理時間上較GPM長一些。隨著微機計算速度越來越快，MOM后處理應用越來越廣泛。

    利用UG/Post Builder進行后處理的新建、編輯和修改時，生成3個文件：機床控制系統(tǒng)的功能和格式的定義文件*.def；用Tcl語言編寫控制機床運動事件處理文件*.tcl；利用PostBuilder編輯器設置所有數(shù)據(jù)信息的參數(shù)文件*.pui。

2 五軸數(shù)控加工中UG NX后處理

    下面就用UG/Post Builder創(chuàng)建一個五軸FANUC控制系統(tǒng)后處理器。這是一個典型的A、B擺角的五軸FANUC系統(tǒng)的后處理器。機床為五軸數(shù)控龍門銑床，單主軸結(jié)構(gòu)，雙擺動軸即雙旋轉(zhuǎn)頭，采用的控制系統(tǒng)為FANUC151系統(tǒng)，具體結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1。

表1 機床結(jié)構(gòu)參數(shù)

    機床的其他參數(shù)如下：

    (1)線性移動精度：各坐標軸小數(shù)精度為小數(shù)點后3位數(shù)即0.001

    (2)兩擺動軸軸心重合，無偏心。

    2.1 設置后置類型及機床結(jié)構(gòu)類型

    進入Post Builder，新建一個后置處理器，后置文件名為FANUC 151M，單位為milimeters，在機床類型中選擇MILL和5-Axis with Dual Rotary Heads即雙旋轉(zhuǎn)頭五軸銑床，控制系統(tǒng)選為Generic(基本設置與FANUC類似)。

    2.2 A、B擺角參數(shù)設置

    確定進入后續(xù)后處理參數(shù)設置，在機床特性(Machine Tool)選項卡中選中通用參數(shù)設置接點，如圖1所示。

    隨即在右邊窗口中按機床實際參數(shù)設置機床行程等參數(shù)。首先設置X、Y、Z等3個線性坐標軸的參數(shù)，然后設置線性插補精度和最大移動速度，如圖2所示。

    這里要注意圓弧導軌輸出cord選項中一定選擇Yes，這時候加工出來的曲面才不會出現(xiàn)馬賽克平面，才能符合要求。因為這時候輸出的加工曲面數(shù)控代碼為G01、G02、G03，而不是單純的C01。一些模具加工人員用UG NX CAM加工出來的曲面呈現(xiàn)不光滑和不連續(xù)，認為是刀具和機床設備的問題或者是UG NX軟件不好用，其實是他們沒能深刻理解Yes與No含義。數(shù)控五軸機床作為高端設備，要經(jīng)常加工復雜曲面，所以選擇Yes。如果機床不加工復雜曲面，就要選擇No，這時候后處理器生成的數(shù)控程序簡短而高效，機床的加工效率非常高。

    然后選中第4軸設置接點，在右邊的窗口中可見旋轉(zhuǎn)軸的設置對話框。首先單擊Configure(配置)命令按鈕，在彈出的旋轉(zhuǎn)軸配置窗口中設置第4軸和第5軸的轉(zhuǎn)動平面。本例設置第4軸的轉(zhuǎn)動平面為YZ平面，即繞X軸旋轉(zhuǎn)、根據(jù)右手定則，該旋轉(zhuǎn)軸為A軸。第5軸的轉(zhuǎn)動平面為ZX平面，即繞軸Y旋轉(zhuǎn)，根據(jù)右手定則，該旋轉(zhuǎn)軸為B軸。缺省插補精度為0.001，下面的旋轉(zhuǎn)坐標軸超程處理方式設為退刀/重新進刀方式。然后單擊完成設置并返回前一窗口。

    隨后配置第4軸的其他相關(guān)參數(shù)，如每分鐘最大旋轉(zhuǎn)角度、偏心距、擺動距離、角度偏移值、擺動軸的旋轉(zhuǎn)方向是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)、角度正負方向判斷原則、擺動角度行程以及是否支持角度增量編程方式等。鑒于參數(shù)較多，不一一說明，如圖3所示。

    同理，選中第5軸接點設置相同參數(shù)，由于在第4軸配置時已經(jīng)設置了第5軸的擺動關(guān)系，故不再需要進行第5軸配置。

    設置完成后可單擊接點樹上方的Display Machine Tool(顯示機床設置)按鈕，即可查看設置的坐標軸是否合乎實際。

    2.3 刀庫后處理

    由于數(shù)控加工中心帶有刀庫．必須考慮刀庫后處理即換刀程序。有2種后處理方法：

    2.3.1 簡單的刀庫換刀

    簡單的刀庫換刀后處理，可以在Post Builder中的機床換刀事件中進行設置，如圖4所示。

    #Tool Change中定義M06用于換刀指令。注意必須在換刀事件中包含M代碼，這樣的設置才會起作用。

    #Configure用于定義刀具代碼(T)的含義和格式。如圖5所示。

    #在Tool Number Minimum與Tool Number Maximum中設置機床控制系統(tǒng)可以使用的最小刀號與最大刀號。

    #Time Tool Change：用于定義機床換刀時間，用于統(tǒng)計系統(tǒng)總加工時間。

    #Retract To Z of：指定在換刀時系統(tǒng)退刀到Z方向的坐標值。這個設置非常重要，因為不同的機床設置的換刀點也不同。如果該值設置不當，就會造成換刀機械手打在主軸上或者擊斷刀具。

    2.3.2 復雜、特殊刀庫換刀

    對于復雜、特殊刀庫換刀后處理．可以利用Tcl程序建立用戶自定義命令，輸出符合條件的換刀程序。至于其他的G代碼、M代碼、S代碼等通用數(shù)控代碼，在創(chuàng)建后處理器時，已經(jīng)自動生成了。如果有特殊的代碼，簡單的可以在后處理器中進行更改，復雜的可以在用戶自定義命令中進行設置。

3 結(jié)語

    總之，UG產(chǎn)生的刀軌文件必須進行后處理，通常利用UG的后處理器能夠生成滿足一定機床控制系統(tǒng)要求的NC程序。但是有些機床控制系統(tǒng)(尤其是五軸加工中心)比較特殊，普通的UG NX/Post Builder產(chǎn)生的后處理文件不符合要求時，須利用Custom Command(用戶自定義命令)來處理，生成符合條件的NC程序，從而減少在實際應用中因后處理的不當所帶來的損失(如撞刀和過切)。