淺談SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)UG后置處理常用TCL語(yǔ)句使用技巧

劉解語(yǔ)

（洛陽(yáng)市第一高級(jí)中學(xué)，河南 洛陽(yáng) 471000）

1 引言

不同的數(shù)控系統(tǒng)對(duì)NC程序格式有不同的要求，UG軟件提供了一個(gè)性能優(yōu)異的后置處理工具PostBuilder，利用它可以把UG軟件制作的刀軌源文件轉(zhuǎn)換成特定數(shù)控系統(tǒng)能接受的NC程序格式，這個(gè)過程叫“后置處理”[1]。UG軟件使用TCL語(yǔ)言以方便后置處理模塊的編輯與設(shè)計(jì)。

TCL（ToolCommand Language機(jī)器命令語(yǔ)言）是一種很通用的交互式解釋性計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，與C語(yǔ)言有相似的地方。TCL語(yǔ)言首先是一種簡(jiǎn)單的腳本語(yǔ)言，其提供了一套標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)法用于發(fā)布命令給一些交互程序；其次，TCL是一個(gè)庫(kù)，可以被嵌入應(yīng)用程序。用戶一旦掌握了TCL語(yǔ)言就可以很容易地在UG的后置處理工具Post Builder中插入用戶自定義的TCL子程序，以滿足數(shù)控系統(tǒng)的特殊要求[2]。

2 TCL語(yǔ)言替換命令及應(yīng)用

2.1 TCL語(yǔ)言替換命令

替換命令（substitution）是TCL中重要的概念，TCL把替換分為三種：命令替換、變量替換和反斜杠符號(hào)替換。在一個(gè)命令的參數(shù)中使用另一個(gè)命令的結(jié)果，這被稱之為命令替換。例如：

當(dāng)方括號(hào)出現(xiàn)在一個(gè)命令中的時(shí)候，TCL把方括號(hào)內(nèi)的所有語(yǔ)句看作是一組TCL命令并對(duì)這組命令進(jìn)行解釋，用結(jié)果替代中括號(hào)內(nèi)的文字，這稱為命令替換。

當(dāng)變量前面出現(xiàn)在一個(gè)“$”符號(hào)的時(shí)候，TCL會(huì)把該變量用它的值來替換，這被稱之為變量替換。例如上面的例子中，TCL將用變量a的值15來替換變量a，結(jié)果第二個(gè)set命令的結(jié)果是b被賦值為60。

TCL中還有一個(gè)替換是反斜杠符號(hào)替換，例如“ ”被替換為 tab，“\”被替換為“”。

2.2 TCL語(yǔ)言替換命令在Siemens數(shù)控系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)頭部固定格式中的應(yīng)用

Siemens數(shù)控系統(tǒng)在程序頭對(duì)程序名稱有固定的格式要求，否則不能識(shí)別。為了在程序頭顯示如下的固定格式：

這就需要用到TCL語(yǔ)言的替換命令。為此需要在UG軟件Post Builder的startof program部分創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程proc，如圖1所示。

此proc中TCL語(yǔ)言內(nèi)容如下：

上面的語(yǔ)句中使用了MOM_output_literal""命令，其可以把""內(nèi)的文本及變量輸出到NC程序中。

圖1 Siemens系統(tǒng)程序頭PostBuilder設(shè)置

程序輸出效果如圖2所示：

圖2 Siemens系統(tǒng)程序頭輸出效果

3 TCL語(yǔ)言流程控制命令及應(yīng)用

3.1 TCL語(yǔ)言流程控制命令

TCL流程控制主要包括條件轉(zhuǎn)移和循環(huán)控制，用于控制程序執(zhí)行的流向。

其中條件轉(zhuǎn)移指令可以控制程序執(zhí)行哪些指令、跳過哪些指令，其用于判斷條件真假，如果條件為真，執(zhí)行一個(gè)流程的指向；如果為假，則執(zhí)行另一個(gè)流程的指令。而循環(huán)控制可以控制程序重復(fù)執(zhí)行某些命令。TCL語(yǔ)言流程控制結(jié)構(gòu)命令的綜合運(yùn)用可以處理遇到的各種復(fù)雜情況。

TCL語(yǔ)言流程控制結(jié)構(gòu)命令主要指令見表1：

表1 TCL語(yǔ)言流程控制結(jié)構(gòu)命令

例如條件語(yǔ)句if：

if語(yǔ)句使得變量x的值為負(fù)時(shí)，將它設(shè)置為0。

再例如條件匹配語(yǔ)句sw itch[3]，其可以依據(jù)一個(gè)給定的值對(duì)多個(gè)腳本中的一個(gè)腳本進(jìn)行求值，其語(yǔ)法結(jié)構(gòu)為：

sw itch命令依次針對(duì)每個(gè)pattern(模式)參數(shù)匹配它的string參數(shù)。如果它發(fā)現(xiàn)一個(gè)pattern匹配string，則立即通過把跟隨在(這個(gè)模式)后面的body參數(shù)遞歸傳遞給TCL解釋器來求值，并返回這次求值的結(jié)果。如果最后的pattern參數(shù)是default，則它匹配所有的東西。如果沒有pattern參數(shù)匹配string，并且沒有給出缺省，則sw itch命令返回一個(gè)空串。

3.3 TCL語(yǔ)言條件轉(zhuǎn)移命令

例1：TCL語(yǔ)言條件轉(zhuǎn)移命令在Siemens數(shù)控系統(tǒng)高速加工指令中的應(yīng)用

Siemens 840D數(shù)控系統(tǒng)中有個(gè)高速加工指令[4]，CYCLE832(a，b，c），根據(jù)常用加工工藝要求，設(shè)計(jì)如下 CYCLE832指令：

在零件加工余量大于等于1時(shí)，輸出CYCLE832(0.1,2,1)；

在零件加工余量大于0小于1時(shí)，輸出CYCLE832(0.05,2,1)；

在零件加工余量等于0時(shí)，輸出CYCLE832(0.01,2,1)。

比如在零件加工余量為2時(shí)，數(shù)控程序輸出為CYCLE832(0.1,2,1)。

為此需要在UG軟件Post Builder的Operation Start Sequence的initialmove里創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程proc，如圖3所示。

圖3 Siemens系統(tǒng)高速加工指令高速加工指令PostBuilder設(shè)置

內(nèi)容如下：

例如，當(dāng)加工如圖4a所示的零件時(shí)，粗加工中設(shè)置如圖4b所示零件基準(zhǔn)面的加工余量為1，則此刀軌使用Siemens數(shù)控系統(tǒng)后置處理后，生成的NC代碼如圖4c所示。因?yàn)榧庸び嗔康脑O(shè)置，會(huì)在NC代碼特定位置出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的不同的CYCLE832高速加工指令。

圖4 TCL語(yǔ)言條件轉(zhuǎn)移命令在Siemens數(shù)控系統(tǒng)高速加工指令中的應(yīng)用

例2：TCL語(yǔ)言條件轉(zhuǎn)移命令在Siemens數(shù)控系統(tǒng)換刀操作中的應(yīng)用

每條刀軌加工結(jié)束之后需要判斷是否需要換刀，如果需要換刀，則輸出關(guān)閉主軸M 5命令，關(guān)閉冷卻液M 9命令,為此，使用TCL語(yǔ)言寫成用戶自定義命令，在UG/Post Builder軟件的Operation End Sequence中的End of path中創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程proc，如圖5所示。

圖5 Siemens系統(tǒng)程序尾PostBuilder設(shè)置

其內(nèi)容如下：

其中變量mom_next_oper_has_tool_change的取值可以為YES或者NO，string為TCL語(yǔ)言的字符串命令，在此條件轉(zhuǎn)移指令中，如果變量mom_next_oper_has_tool_change的值為YES，則意味著下一操作有換刀動(dòng)作為真，需要輸出M 5及M 9，如果不需要換刀，則不輸出任何語(yǔ)句。

3.3 TCL語(yǔ)言條件匹配

例1：TCL語(yǔ)言條件匹配命令在Siemens數(shù)控系統(tǒng)換刀類型指令中的應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床換刀有兩種：手動(dòng)(MANUAL)與自動(dòng)(AUTO)，根據(jù)換刀類型的不同，數(shù)控系統(tǒng)分別執(zhí)行相應(yīng)的不同的指令，為實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，可以使用條件匹配指令，其內(nèi)容如下：

首先對(duì)變量mom_tool_change_type進(jìn)行聲明，它定義換刀類型，有兩個(gè)取值，MANUAL與AUTO；Sw itch命令對(duì)mom_tool_change_type的取值進(jìn)行匹配，如果取值為MANUAL，則執(zhí)行PB_manual_tool_change子程序，如果取值為AUTO，則執(zhí)行PB_auto_tool_change子程序。

例2：TCL語(yǔ)言條件匹配命令在Siemens數(shù)控系統(tǒng)輸出程序單位中的應(yīng)用

UG軟件模型建模單位與后置處理輸出程序單位常常存在不一致的現(xiàn)象，比如有些國(guó)家使用英制單位IN建立模型，而我們使用公制單位MM做后置處理，這樣就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，為消除這種錯(cuò)誤，可以使用如下語(yǔ)句：

解釋如下：首先對(duì)變量mom_output_unit、mom_part_unit、mom_siemens_tol進(jìn)行聲明，變量mom_output_unit意為后置處理輸出程序的單位，變量mom_part_unit為模型建模單位，這兩個(gè)變量的取值都只有2個(gè)：IN（英制單位）或者M(jìn)M（公制單位），但mom_output_unit與mom_part_unit可以不同；mom_siemens_tol為中間變量，是UG軟件建模數(shù)值，無單位。

使用TCL語(yǔ)言條件轉(zhuǎn)移指令if，對(duì)mom_output_unit與mom_part_unit的值進(jìn)行判斷，當(dāng)mom_output_unit與mom_part_unit取值不同時(shí)，用TCL條件匹配指令sw itch對(duì)mom_output_unit的值進(jìn)行匹配：如果后置處理需要輸出IN英制單位（這時(shí)意味著模型建模單位為MM公制單位），則把中間變量mom_siemens_tol建模尺寸數(shù)值除以25.4；如果后置處理需要輸出MM公制單位（這時(shí)意味著模型建模單位為IN英制單位），則把中間變量mom_siemens_tol建模尺寸數(shù)值乘以25.4；最后使用TCL語(yǔ)言替換命令把mom_siemens_tol的6位小數(shù)格式賦值給自己。

根據(jù)TCL語(yǔ)言條件轉(zhuǎn)移指令if，當(dāng)mom_output_unit與mom_part_unit取值相同時(shí)，不做任何處理。

4 結(jié)束語(yǔ)

TCL語(yǔ)言目前已應(yīng)用于UG軟件的Post Builder、Process Assistants(CAM過程輔助)等多個(gè)功能模塊。Post Builder中的Custom Command（用戶自定義命令）可以讓用戶插入自己編寫的TCL子程序，以滿足特殊需要的輸出格式，如需對(duì)UG軟件進(jìn)行高級(jí)定制或二次開發(fā)，則必須熟練掌握TCL語(yǔ)言。