利用UG三軸后置生成臥式四軸定面加工NC程序

■航宇救生裝備有限公司 （湖北襄陽 441003）

寧 勇

四軸數控機床能夠完成在一次裝夾下回轉運動的加工任務，因其采購價格遠比五軸數控機床低且加工范圍相對較大而多被用戶選用。常見的四軸數控機床根據第四軸的不同分為立式A軸數控機床和臥式B軸數控機床，其結構如圖1、圖2所示。

圖1 A軸數控機床

圖2 B軸數控機床

1. 項目介紹及意義

四軸數控機床的編程手段分為兩種：手工編程和軟件編程。手工編程的優點是程序較短易編輯，較適合用于簡單零件，但缺點是不適合復雜工件的編程，容易人為出錯。現在加工行業中最廣泛使用的還是軟件編程。下面就以NX6.0軟件編程介紹一種利用FANUC三軸后置出臥式四軸定面NC程序的方法。

在學習NX6.0軟件編程時，會接觸到后置處理。UG后置處理是U G軟件加工模塊的一部分，它的作用是將加工操作生成的刀軌文件轉化成數控機床可執行的NC代碼，但由于數控機床的種類較多，結構千差萬別，一般來說常見的數控銑削加工中心分為三軸和多軸（四軸、五軸）數控機床。UG軟件附帶的后置處理只適用于通用三軸數控機床，如需多軸后置處理則需向軟件商定制購買或自己二次開發。UG公司在軟件中放置了用來開發的后處理構造器如圖3、圖4所示。

圖 3

圖 4

我們可以使用它來配置自己想要的專用機床UG后置處理。良好的后置處理能大幅度提升工作效率，縮短編程時間。本文的目的就是在沒有專用的四軸后置處理情況下，利用較為簡單的三軸后置處理直接生成臥式四軸定面NC程序。希望對有臥式機床的企業或單位有所幫助。

2. 定制三軸后置處理

為使N C程序能直接生成可用，必須先有一個正確的三軸后置處理，本文以800H設備為例。打開后處理構造器后新建p o s t name為800H（見圖5）。

圖 5

將800H的X、Y、Z軸的行程范圍分別填入（見圖6）。

圖 6

在Program Start Sequence中 Start of Program增加一個New Block，然后用Text格式寫入：2000($mom_output_file_basename)（見圖7）。

圖 7

這里2 0 0 0 是固定輸出的FANUC程序代號($mom_output_file_basename)，是在UG加工操作完成后用后處理在輸出文件中填寫的文件名，一般寫零件圖號+工序(工步)號，例如XHBCXSM-022-20A在Operatraion Start Sequence中First Tool增加一個Custom Comand，然后創造一個命名為PB_CMD_tool_name，內容如下：

global mom_tool_name

MOM_output_literal “($mom_tool_name)”

該語句作用是輸出U G 加工操作設置的刀具名稱（需在設刀具時提前填寫，例如T16-MILL-D10-H16-D26-L45），在Operatraion Start Sequence中Auto Tool Change增加9個New Block依次為

G0Z600. M5

M9

G91G30Z0.

G91G30Y0.

G49

Y0.

G90

T M6(注意T的Change Element要選T-Next Tool Number)

PB_CMD_tool_name（和First Tool增加PB_CMD_tool_name一樣）

在First Move中和上面一樣加入PB_CMD_tool_name，在Tool Pash中的Motion中加Rapid Move，第一行加入New Block為G，拖入【G-M C X F i x t u r e Offset (G54～G59)】后，接下來反鍵選Change Element 下一級 User Defind Expresstion，會出現Expresstion Entry框，將其中$mom_fixture_offset_value + 53 改為$mom_fixture_offset_value + 54后按Force Output強制輸出。在第二行中加入New Block為M8，并按Optional（見圖8～圖11）。

在Program End Sequence中End Of Program改9個New Block依次為

G0Z600. M5

M9

G91G30Z0.

圖 8

圖 9

圖 10

圖 11

G91G30Y0.

G49

Y0.

G90

M30

%

補充一句，當不需要輸出行號時，可在N/C Data Definitions中Other Data Elements的Sequence Number Frequency 填入9999即可。

至此三軸后置完成，保存生成800H.def、800H.pui、800H.tcl三個文件，存放到D盤根目錄下。

3. 測試后置處理

找出一個以前做好的普通三軸UG操作，用800H后處理看看能否正常輸出，此處不做累述。

4. 臥式四軸定面加工NC程序介紹

臥式四軸定面加工N C程序簡單地說就是一次裝夾加工將基于各個不同方向及位置的加工坐標系的三軸操作綜合到一起的數控加工程序。這其中包含兩個要求：①多個加工坐標系的三軸操作編制，該要求較易完成，在刀軸中去指定相應的矢量既可。 ②多個加工系間轉換，該要求就相對復雜些，需用到宏程序，并在其中填寫機床回轉中心與機床零點有關參數等。 800H的加工系轉換宏程序如下：（其中702.798和1139.766分別是機床回轉中心與機床零點在X和Z方向上的實測距離）：

%

:0015

(U2000-800H)

(#24 X X1-ZBX)

(#26 Z Z1-ZBX)

(#21 U X2-X1)

(#23 W Z2-Z1)

(#1 A )

#27=#24+702.798+#21

#28=#26+1139.766+#23

#29=SQRT[#27*#27+#28*#28]

#30=ATAN[#27]/[#28]

#31=#29*SIN[#30-#1]

#32=#29*COS[#30-#1]

#15=#31-[#24+702.798]

#16=#32-[#26+1139.766]

G52 X#15 Z#16

M99

%

另外還需介紹一下變量#5221（第一軸G54工件零點偏移值），#5223（第三軸G54工件零點偏移值）當寫為X#5221Z#5223時，可將G54坐標代入到宏程序中參與運算。

宏程序調用模式0015X#5221Z# 5223U0W0A0，其中U后填入當前加工坐標系與主加工坐標系在X方向（以主加工坐標系為準）的矢量值，W后填入當前加工坐標系與主加工坐標系在Z方向（以主加工坐標系為準）的矢量值，A后填入當前加工坐標系與主加工坐標系的以Y為軸旋轉角度（以主加工坐標系為準，順時針正、逆時針負）。

軟件編程中建議各個加工坐標系均以主加工坐標系原點為旋轉點，這樣U、W值可保持0不動。

主加工坐標系通常是指B=0°的那個加工坐標系。

5. UG操作中的設定

我們在做每個UG操作中，需在機床控制的開始刀軌事件中選定編輯，在出現的可用列表中選定insert，分三次填入

G52X0.Y0.Z0.

5P0015X#5221Z#5223U0W0A175

G0B175.

其中B和A后填的值175為當前加工坐標系與主加工坐標系的以Y為軸旋轉角度（見圖12、圖13）。

圖 12

圖 13

全部完成后利用我們事先做好的800H后置直接出程序即可（見圖14）。

圖 14

生成數控程序如圖1 5 所示（僅出一個操作示范）。

圖 15