針對(duì)VDF-850四軸立式加工中心的UG后置處理設(shè)計(jì)

蘇 茜，廖劍斌

（廣西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530007）

隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，多軸數(shù)控機(jī)床技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越普遍，一些實(shí)際零件產(chǎn)品的復(fù)雜程度與難度的增大，使傳統(tǒng)的手工編程已無(wú)法滿足現(xiàn)有加工需求，越來(lái)越多的CAD/CAM軟件應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)加工。然而不同的機(jī)床結(jié)構(gòu)及數(shù)控系統(tǒng)，又會(huì)對(duì)程序格式有不同的要求。

利用CAD/CAM軟件的后置處理模塊，根據(jù)機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和數(shù)控系統(tǒng)的控制原理，進(jìn)行后處理文件的定制開發(fā)，可生成直接應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的后置處理程序。

1 NX后處理構(gòu)造器（Post Builder）簡(jiǎn)介

NX后處理構(gòu)造器是UG軟件提供的一個(gè)非常方便的創(chuàng)建和修改后處理文件的工具，用戶可以通過(guò)NX后處理構(gòu)造器圖形界面的交互方式，定義一些機(jī)床參數(shù)，如機(jī)床結(jié)構(gòu)、各軸運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)范圍、運(yùn)動(dòng)方式、數(shù)據(jù)的精度、擺軸長(zhǎng)度及旋轉(zhuǎn)軸等，建立針對(duì)不同結(jié)構(gòu)機(jī)床的NC程序格式和輸出內(nèi)容。圖1所示為進(jìn)入U(xiǎn)GNX后處理構(gòu)造器（UGPost-Builder）的界面。

圖1 后處理構(gòu)造器

采用NX/后處理構(gòu)造器建立后處理文件的一般過(guò)程，如圖2所示。

圖2 定制后處理文件的過(guò)程

2 VDF-850四軸聯(lián)動(dòng)立式加工中心后處理的構(gòu)建

下面以VDF-850四軸聯(lián)動(dòng)立式加工中心為例，說(shuō)明四軸機(jī)床后置處理程序的構(gòu)建過(guò)程。

2.1 VDF-850四軸機(jī)床的相關(guān)參數(shù)

機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及各運(yùn)動(dòng)軸參數(shù)，是后處理內(nèi)容的核心，而機(jī)床的控制系統(tǒng)，則決定了輸出NC程序中G代碼的格式。因此，在進(jìn)行機(jī)床后處理程序構(gòu)建之前，必須充分了解機(jī)床的結(jié)構(gòu)參數(shù)和控制系統(tǒng)，才能保證運(yùn)行后處理程序時(shí)，能滿足機(jī)床安全性及符合系統(tǒng)兼容性的要求。

VDF-850四軸機(jī)床配HNC-22M數(shù)控系統(tǒng)，采用三軸直線機(jī)床加第四軸數(shù)控回轉(zhuǎn)臺(tái)的形式，工作行程X軸為850 mm，Y軸510 mm，Z軸為510 mm；

A軸 -99999.999°～99999.999°；

工作臺(tái)面1 000 mm×500 mm；

主軸轉(zhuǎn)速60～8 000 r/min；

功率11 kW。

2.2 后置處理程序的制作

2.2.1 機(jī)床基本類型的參數(shù)設(shè)定

（1）啟動(dòng)NX/后處理構(gòu)造器程序，新建后置文件，按圖3設(shè)置以下參數(shù)。

圖3 新建后置文件

其中，

Post Output Unit為后處理輸出單位，根據(jù)實(shí)際加工情況選擇Millimeters（公制）；

Machine Tool為機(jī)床類型，選擇“Mill”。

此時(shí)，在該選項(xiàng)下方，有一條下拉式菜單，用來(lái)選擇機(jī)床的子類型，根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)類型選擇4-Axis with Rotary Table（帶回轉(zhuǎn)臺(tái)的4軸機(jī)床）。

（2）設(shè)置機(jī)床的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。

其一，是按圖4設(shè)置機(jī)床的一般參數(shù)。選擇“Machine Tool”標(biāo)簽中的“General Parameters”頁(yè)面，根據(jù)機(jī)床手冊(cè)上設(shè)定的工作行程設(shè)置Linear Axis Travel Limits（機(jī)床線性軸的移動(dòng)極限）以及Traversal Feed Rate（快速進(jìn)給率極限參數(shù)）。

圖4 設(shè)置機(jī)床的一般參數(shù)

其中，Linear Motion Resolution為直線插補(bǔ)最小分辨率，按照實(shí)際機(jī)床的最小移動(dòng)量設(shè)定該數(shù)值為0.001。

其二，是設(shè)置第四軸參數(shù)（如圖5所示）。在Fourth Axis頁(yè)面中，“plane of rotation”（第四軸旋轉(zhuǎn)平面）根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)為YZ，轉(zhuǎn)軸字頭按照機(jī)床系統(tǒng)設(shè)為A，為防止A軸超程，Axis limits（A軸的極限轉(zhuǎn)角）最小值設(shè)為-99999.999、最大值為99999.999；公差為0.001，最小旋轉(zhuǎn)角度為0.001，其余參數(shù)保持原有的默認(rèn)值，不作修改。

圖5 設(shè)置第四軸參數(shù)

2.2.2 定義與控制系統(tǒng)相關(guān)的參數(shù)

UG后處理的機(jī)床運(yùn)動(dòng)參數(shù)，確定了機(jī)床的運(yùn)動(dòng)學(xué)，保證輸出NC程序加工產(chǎn)品的準(zhǔn)確性；而與控制系統(tǒng)相關(guān)的參數(shù)，決定了輸出NC程序的G代碼格式，保證其與機(jī)床控制系統(tǒng)的兼容性。這些參數(shù)包括：Program and Tool Path（程序和刀軌）、NC Date Definition（NC數(shù)據(jù)格式）、Output Setting（輸出設(shè)定）等。

（1）程序頭設(shè)置。

其一，設(shè)置程序名。在Program&Tool Path-Program-Program Start Sequence中，單擊下拉箭頭新增Operator Message指令，再單擊Add Block（加程序行）把新增的Operator Message拖拽到%下面，在Operator Message中輸入$mom_output_1234（其中“1234”為自定義的程序文件名），如圖6所示，這樣后置處理輸出的程序名格式就會(huì)是：%1234。

圖6 設(shè)置程序名

其二，設(shè)置程序頭格式。用鼠標(biāo)左鍵單擊“G40G17G90G71”,將 G71、G17刪除，從下拉箭頭中選擇 G_adjust→G49 、G_motion→G80,通過(guò)添加到程序格式中，單擊右鍵，將G49、G80設(shè)置為Force Output；從下拉箭頭中選擇 G→G－User Defined Expression，通過(guò)添加到程序格式中，在彈出的“expression”對(duì)話框中輸入“64”，這樣在后置程序中就會(huì)有“G64”指令，該指令為連續(xù)切削方式，在加工曲面時(shí)可使曲面平滑。如圖7所示。

圖7 設(shè)置連續(xù)切削方式

在“Operation Start Sequence”里通過(guò)在里添加G54定義坐標(biāo)系指令（如圖 8）。

圖8 設(shè)置坐標(biāo)系指令

其三，取消自動(dòng)換刀。如圖9所示，將“Auto Tool Change”刪除。

圖9 取消自動(dòng)換刀

其四，為了保證操作者在加工過(guò)程中不會(huì)用錯(cuò)程序，添加以下文本輸入到對(duì)話框中，用于顯示刀具信息：MOM_output_literal“(ToolName：$mom_tool_name)”（如圖 10）。

圖10 設(shè)置顯示刀具信息

（2）設(shè)置刀具路徑參數(shù)。

其一，設(shè)置打開冷卻液功能：在“Tool path-machine control–coolant on”添加“M07”；

其二，設(shè)置直線運(yùn)動(dòng)，Linear Move中移除多余的M03 S等指令；

其三，設(shè)置圓弧運(yùn)動(dòng)格式。默認(rèn)圓弧是用IJK的形式編程，現(xiàn)將圓弧編程改為R編程形式，把IJK去掉，添加R，把G90，S去掉，由于不能用R的形式編寫整圓程序，所以將“circle record”改為“quadrant”，即1/4圓弧，如圖11所示。

圖11 設(shè)置圓弧運(yùn)動(dòng)格式

（3）設(shè)定程序結(jié)束前的機(jī)床動(dòng)作，關(guān)閉冷卻液及主軸停止，Z軸回到參考點(diǎn)（如圖12）。

圖12 設(shè)定程序結(jié)束前的機(jī)床動(dòng)作

（4）定制小數(shù)位數(shù)防數(shù)據(jù)溢出。可以通過(guò)在“Program&Tool Path－Word Summary”中修改XYZ的fraction值，控制小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)字位數(shù)為3位，防止數(shù)據(jù)溢出導(dǎo)致機(jī)床報(bào)警（如圖13）。

圖13 定制小數(shù)位數(shù)防數(shù)據(jù)溢出

（5）定制計(jì)算加工時(shí)間。為方便編程者及操作工安排工作進(jìn)程，可以通過(guò)在程序中添加文本“global mom_machine_time MOM_output_literal”；(Total Operation Machine Time:[format"%.2f“$mom_machine_time]min)”，使在后置處理程序中顯示加工時(shí)間（如圖14）。

圖14 設(shè)置顯示加工時(shí)間

（6）定制程序尾。如圖15中，把“MCode”中的“Program End”中的“02”改為“30”，這樣程序就會(huì)以M30結(jié)束，而不是M02。

圖15 定制程序尾

（7）定制程序文件后綴。為了使生成的程序后綴名默認(rèn)為“.nc”,點(diǎn)擊Output Settings中Other Options子頁(yè)，在N/C Output File Extension欄中輸入nc（如圖16）。

圖16 定制文件后綴

（8）設(shè)置虛擬NC控制器。在“Virtual N/C Controller”里勾選“Generate Virtual N/C Controller”，若不勾選此項(xiàng)，則會(huì)在進(jìn)行后處理時(shí)出現(xiàn)如圖17所示錯(cuò)誤，導(dǎo)致無(wú)法生成后處理程序。

圖17 未設(shè)置“虛擬N/C控制器”出現(xiàn)的錯(cuò)誤提示

所有參數(shù)設(shè)置完成之后，以“VDF-850”命名保存退出，在保存目錄下會(huì)生成這3個(gè)文件，分別是：VDF-850.def、VDF-850.tcl、VDF-850.pui。

為了避免每次進(jìn)入U(xiǎn)G進(jìn)行后處理刀軌時(shí)，都必須瀏覽后處理文件保存的位置，通過(guò)以下方法，可直接從機(jī)床列表中選擇后處理：分別將以上3個(gè)文件復(fù)制到UG安裝目錄中的如下位置“盤符:UGSNX 6.0MACH esourcepostprocessor”；用記事本打開該目錄下的文件“template_post.dat”，加入語(yǔ)句：

VDF-850，${UGII_CAM_POST_DIR}VDF-850.tcl，${UGII_CAM_POST_DIR}VDF-850.def保存修改過(guò)的文件（如圖18）。

圖18 加入了VDF-850的UG后處理對(duì)話框

3 后處理程序的驗(yàn)證

如圖19所示，采用UG多軸加工模塊對(duì)圖示葉片零件進(jìn)行加工，產(chǎn)生刀軌。

圖19 加工葉片零件

刀軌生成后，選擇已經(jīng)編寫好的后置處理文件（VDF-850）產(chǎn)生NC程序如下：

%1234

G80 G90 G40 G49 G64

G91 G28 Z0

S1000 M03

(ToolNAME:FLAT14-H DIA=14.CR=0.0)

G54 G90 X0 Y0 A0.0

G43 G00 Z50 H01

G00 A73.657

X-284.976 Y59.016

Z23.567

M07

Y9.741 Z38.016

Z28.016

G01 Z18.016 F350.

Y12.962 Z18.083 A73.979

Y18.451 Z18.228 A74.492

……

X-185.189 Y6.508 Z17.973 A428.679

X-185.191 Y11.18 Z18.012 A428.972

Z28.012

G00 Z38.012

G91 G28 Z0

M05 M09

M30

%

(Total Operation Machine Time:93min)

應(yīng)用VDF-850機(jī)床對(duì)產(chǎn)生的程序進(jìn)行切削加工，驗(yàn)證了程序的正確性和實(shí)用性。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了通過(guò)設(shè)置NX后處理構(gòu)造器中的刀具路徑參數(shù)、圓弧運(yùn)動(dòng)方式、小數(shù)點(diǎn)溢出位數(shù)等參數(shù)，針對(duì)實(shí)際機(jī)床結(jié)構(gòu)及數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)，為四軸立式加工中心定制后置文件的過(guò)程，對(duì)廣大UG使用者靈活應(yīng)用NX后處理構(gòu)造器，構(gòu)建符合實(shí)際情況的四軸機(jī)床優(yōu)化程序，以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的功能，提供了一定幫助。

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