基于UG的車削中心編程模板設計與配置

張馳

（西安交通大學航天航空學院，西安 710000）

0 引言

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

車削中心的數控編程難度較大，過程較復雜，當前廣泛采用UG CAM軟件自動編程，充分開發軟件功能，可簡捷高效地編寫出安全規范的加工程序。

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

1 后置處理開發

1.1 問題引出

車銑復合加工是在傳統數控車床的基礎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]。

沈陽聯合T3-500車削中心是簡易的車銑復合數控機床（ZXC_3軸），是在普通的數控車床基礎之上加裝了一個C軸及多個旋轉動力刀座，以便用于銑加工，但車銑復合加工并不是車削和銑削的簡單復合，而是有機的組合應用。

NX/Post Builder后處理器構造器，提供了機床的通用后處理開發平臺[2]，但不直接適合于某種機床，實際中用戶要根據機床的數控系統、結構特點、主要參數和功能指令進行配置，研究并開發出相應的后置處理文件。

1.2 后置處理開發

T3-500車削中心裝配FANUC 0i TF系統，只能3個坐標軸（ZXC）聯動，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合中心更復雜。根據研究與開發，需要開發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

創建4組后處理文件后，采用鏈接技術集成為一個完整的車銑后處理，使用時只調用一個主后處理即可。在后置處理的過程中能夠自動判定加工順序、刀位變化等情況，可根據程序編寫自動變化，設置后續的加工流程。

在NX/Post Builder后處理器構造器中，建立車銑中心的后處理選項只有“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，點擊程序和刀軌選項，創建鏈接如圖1所示。

此時這個鏈接好的主后處理還不能用，因為在處理刀具軌跡時，其還分不清哪個軌跡應該使用什么名稱的后處理。需在軟件編程界面對加工方法進行歸類，每類加工方法添加一個開始事件，輸入圖1中的“機頭”名稱，這樣就實現了加工方法對應“機頭”名稱，再對應后處理名稱。

圖1 后處理鏈接

2 車銑復合編程模板配置

2.1 問題的引出

在車銑復合編程過程中，往往需要建立坐標系、刀具、程序名、加工方法，以及后處理鏈接的多項設置，如果每次都要創建，既麻煩也容易出錯，若把這些重復內容和固定配置設置為模板，就不需要再建了。

針對T3-500車削中心進行了分析研究，規劃出車銑復合加工的通用父節點項內容，并對完整的車銑后處理進行配置。進入加工模塊時選擇相應加工類型，即可調入模板參數和繁瑣配置項[3]。

2.2 父節點組創建

把編程時重復設置的父節點組內容，定義成模板后減少重復設置，避免出現遺漏項，更加簡捷和高效。

父節點通常包括4組，可按如下流程創建。

新建文件 template_ZXC.prt；進入“加工”模塊，在窗口中依次選，加工環境“cam_general”，創建的CAM組裝“turning”。

1）加工方法視圖。如圖2（a）所示， 將其中一個更改名稱“LATHE”，刪除其他項；右鍵/插入/方法，創建“MILL_Z”的刀軸沿Z向的銑削加工；同樣的方法，創建“DRILL_Z”的刀軸沿Z向的鉆孔加工；創建“MILL_X”的刀軸沿X向的銑削加工；創建“DRILL_X”的刀軸沿Z向的鉆孔加工，選中創建項和父節點項/右鍵/對象/模板設置，鉤選所有項，確定。

圖2 父節點組

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”， 建立無內容項的“AVOIDANCE”；在“WORKPIECE”下，右鍵/插入/幾何體，在類型選擇“mill_planar”，建立無指定內容的銑削坐標系，選中創建項和父節點項/右鍵/對象/模板設置，鉤選所有項，確定。

3）機床視圖。如圖2（c）所示，創建外圓車刀-1，設置刀尖半徑為0.8，刀具號1，選中“使用車刀夾持器”，設置“補償寄存器”號1；外圓車刀-3（D型刀片），設置刀尖半徑為0.4，刀具號3，選中“使用車刀夾持器”，設置“補償寄存器”號3；創建銑刀D10-7設置直徑10，刀具號7，補償寄存器號7，刀具補償寄存器7。選中創建項和父節點項/右鍵/對象/模板設置，鉤選所有項，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個程序組，改名為車加工、銑_Z、鉆孔_Z、銑_X和鉆孔_X；選中創建項和父節點項/右鍵/對象/模板設置，鉤選所有項。

2.3 后置處理配置

T3-500車削中心只能3個坐標軸聯動，在UG軟件中的后置處理較復雜，根據加工類型開發了4組后置處理文件，并通過鏈接成為一個整體，由加工方法的名稱調用。設置為模板后，可避免重復設置，更可避免由于加工方法名稱輸入錯誤導致的后處理混亂，生成的代碼不能工作或出現加工事故。

要實現只使用主后處理即可自動根據加工方法調用相應后處理，需要完成如下配置，如圖2（a）所示，選中“LATHE”/右鍵/對象/開始事件，在對話框中為“Head”添加新事件“TURN”名稱事件；選中“MILL_Z”/右鍵/對象/開始事件，在對話框中為“Head”添加新事件“MILL_Z”名稱事件；選中“DRILL_Z”/右鍵/對象/開始事件，在對話框中為“Head”添加新事件“MILL_ZD”名稱事件；選中“MILL_X”/右鍵/對象/開始事件，在對話框中為“Head”添加新事件“MILL_X”名稱事件；選中“DRILL_X”/右鍵/對象/開始事件，在對話框中為“Head”添加新事件“MILL_X”名稱事件。

選中創建項和父節點項/右鍵/對象/模板設置，鉤選所有項，確定。

2.4 啟用模板設置

2.4.1 加工環境設置

模板文件設置保存后，要使用模板有多種方法，習慣使用的是如圖3所示，在進入加工模塊打開“加工環境”窗口后，在“CAM會話設置項”下點擊“cam_general”，將在“要創建的CAM組裝”中出現模板文件名“template_ZXC”，要如下操作。

圖3 調用加工模板

1）把模板文件“template_ZXC.prt”復制到…/ MACH/resource/ template_part/ metric文件夾中；2）進入目錄…/MACH/ resource/ template_set 文件夾，用記事本打開cam_general.opt。在公制區域增加一行：${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，進入加工環境時，選擇相應的模板組裝template_ZXC，即調入模板參數，包含了圖3中的所有內容。

3 結語

為了使車銑復合機床能夠充分發揮其先進制造功能，通過探索和研究，將設備特點與FANUC數控系統同CAM軟件進行有機結合，利用UG軟件的二次開發功能，開發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，也可進一步設計出更多的加工工序，完善智能制造的專家系統，從而更加簡單快捷、安全高效地完成實際工作。