基于UG宏程序后置處理的二次開發技術研究

張 偉，劉 葵，謝正武，周德民，方振紅

(中國兵器工業集團江山重工研究院有限公司，湖北 襄陽 441057)

Unigraphics NX[1-3](簡稱UG NX)是集CAD/CAE/CAM于一體的三維參數化軟件系統，其在數控編程方面是目前市場上功能較強、使用非常廣泛的集成系統，加工編程功能包含車削加工編程、線切割加工編程、3～5軸(多軸)銑削加工編程等，該系統包括前置處理和后置處理兩大部分。由于機械產品千變萬化，需要針對具體的對象在UG NX系統中的NX/Post后置處理器基礎上，結合TCL腳本語言和UG/POST Builder后處理構造器進行二次開發，針對特定產品來設計出界面友好、功能強大、使用方便、格式規范、內容精簡的NC程序式，即可定制各種TCL腳本語言命令，以滿足所需的特殊NC指令。

1 UG宏程序后置處理二次開發相關界面及功能

1.1 UG NX的后置處理

UG NX的后置處理[4]是數控加工編程過程中一個重要的環節，其主要任務是利用NX/Post將UG NX系統生成的加工刀軌(前置處理部分)轉換成特定機床可以接受的NC代碼，以驅動機床運動，同時保證加工質量。根據制造需要，UG NX的后置處理可以實現個性化定制，這也是UG NX系統功能強大的重要體現之一。

1.2 UG/POST Builder后處理構造器和TCL腳本語言

UG/POST Builder后處理構造器是一個非常方便的可創建和修改后置處理的工具，用戶可以交互式地靈活定義NC程序的格式和輸出內容，以及程序開頭和程序結尾、換刀、循環等每一個事件的處理方式。通過它來創建和修改事件處理文件，進行客戶化后置處理。

TCL腳本語言[5]經常被用于快速原型開發、腳本編程、GUI和測試等方面。實際包含兩部分：1個語言和1個庫。具有如下特點：1)任何東西都是一條命令；2)任何事物都可以重新定義和重載；3)所有的數據類型都可以看作字符串；4)語法規則相當簡單；5)代碼緊湊，易于維護。

POST Builder后處理構造器使用TCL腳本語言作為其命令語言有三大好處：1)TCL提供了標準語法，一旦掌握了TCL就可以容易地發布命令給基于TCL的程序；2)TCL實現了很多功能，使創建和修改后處理變得方便；3)TCL可作為程序間的通信接口。

1.3 數控宏程序

數控程序[6-8]中含有變量的程序稱為宏程序。它的基本原理是用戶用變量作為數據進行編程，變量在編程中充當“媒介”作用，在后續程序中可以重新再賦值，原來內容被新賦的值所取代，利用系統對變量值進行計算和可以重新賦值的特性，使變量隨程序的循環自動增加并計算，實現加工過程的自動循環(見圖1)。

宏程序[9]具有如下幾項特點：1)可以進行變量的算術運算、邏輯運算和函數的混合運算，還可以使用循環語句、分支語句和子程序調用語句；2)宏程序能依據變量，用事先指定的變量代替直接給出的數值，在調用宏程序或宏程序本身執行時，得到計算好的變量值；3)在數控編程中，宏程序編程靈活、高效、快捷，是加工編程的重要補充，宏程序可以實現像子程序那樣功能，例如，型腔加工宏程序、固定加工循環宏程序、球面加工宏程序、錐面加工宏程序等。

變量分為局部變量、公共變量和系統變量，實際加工編程中最常用的是局部變量，變量號范圍#1～#33。

宏程序的構成[10]：1)變量；2)算術或邏輯運算(=)的程序段；3)控制語句(例如：IF、GOTO、DO、END)的程序段；4)宏程序調用指令(G65、G66、G67或其他G代碼，M代碼調用宏程序)的程序段。

宏程序的適用加工范圍和場合：形狀類似但大小不同，大小相同但位置不同，特殊形狀(橢圓、球等)。

2 UG宏程序后置處理的二次開發

在實際數控加工制造過程中，經常會遇到平面銑削恒定分層、重復有規律等的刀具路徑，UG NX系統自帶的后置處理編制的數控程序會因恒定、重復具有一定規律走刀的原因，導致NC程序容量大、語句反復出現、參數修改工作量大、易出錯等問題。針對上述難題，筆者進行了思考，利用宏程序變量的特點和UG NX的后置處理個性化定制功能來實現系統的二次開發，即通過將宏程序變量、算術公式及條件轉移等參數預先植入UG后處理構造器，對后處理構造器功能進行二次定義，使其在數控程序后置處理時系統內部就能自動完成邏輯運算、程序循環等，最終達到簡化刀路、優化程序的目的。后置處理二次開發流程圖如圖2所示。

下面具體介紹創建UG NX宏程序后置處理開發全過程的方法和步驟。

1)新建UG后置處理文件(見圖3)。注：UG后置處理文件名的命名一定要有特定性并配有注釋，便于開發完成的宏程序后置處理技術的后期查閱。

注意：為了方便轉換，且最大限度地保證UG NX系統中原有的后置處理功能的安全性、可靠性和完整性，每段定制命令開始前，都設置有激活和關閉二次開發宏程序后置處理功能選項的判斷語句，如果條件滿足，執行宏程序后置處理，否則退出。

global iii

set iii 0

global iii

if {iii==2} {

MOM_suppress Once Z FG_motion(“MOM”表示NXMOM事件；“mom”表示NX mom變量)

MOM_disable_address Z

globalmom_feed_approach_value(逼近移動的進給率)

globalmom_feed_engage_value(切削移動的進給率)

globalmom_mcs_goto(刀軌轉至點將輸出到一個CLSF)

globalmom_nxt_mcs_goto(絕對轉至坐標中下一mcs轉至的值)

globalkkk

setkkk [expr mom_mcs_goto(2)-mom_nxt_mcs_goto(2)]

if {kkk!=0} {

MOM_output_literal "#3=#1"

globalmom_seqnum

globalxzwn

setxzwn mom_seqnum

MOM_set_seq_on

MOM_output_literal "G00 Z [#1+[format "%.2f" kkk]]"

MOM_add_to_address_buffer F start "Z#1"

MOM_add_to_address_buffer F End "M08"

}

if {kkk==0} {

globalmom_seqnum

globalxzwn

setxzwn mom_seqnum

MOM_output_literal "G0 Z[ #1+3.0]"(循環起始位置)

MOM_set_seq_on(如果在定義文件中給出SEQUENCE說明符，則允許輸出序號，在執行命令時返回序列設置)

MOM_output_literal "G1 Z#1 Fmom_feed_approach_value M08"

(開始下刀以及定義逼近移動的進給率和打開M08)

}

globalmom_pos

globalxzwx

globalxzwy

setxzwx mom_pos(0)

setxzwy mom_pos(1)

}

globalmom_Instruction

globaliiijjj

set jjj [string match #？=* mom_Instruction](判斷用戶定義事件是否輸入)

set iii [expr iii+jjj]

MOM_output_literal "mom_Instruction"(將用戶定義事件中的文字作為單行輸出)

global iii

if {iii==2} {

globalmom_last_pos

globalxzwzz

setxzwzz mom_last_pos(2)

globalmom_mcs_goto

global xzwzz2

set xzwzz2 mom_mcs_goto(2)

MOM_forceOffG_motion G

}

global iii

if {iii==2} {

globalxzwn

globalxzwzz xzwzz2

globalddd

set ddd [expr xzwzz2-xzwzz]

if {ddd>0} {

MOM_output_literal "Z[#1+[format "%.2f" ddd]]"

}

globalxzwxxzwy

MOM_output_literal "X[format "%.3f" xzwx] Y[format "%.3f" xzwy]"(返回循環X方向和Y方向的起始位置)

MOM_output_literal "#1=#1-#2"(將文字“#1=#1-#2”作為單行輸出)

globalmom_pos

MOM_output_literal "IF[#1>=[format "%.2f" xzwzz]] GOTO[format"%.f" xzwn]"

MOM_output_literal "G0 Z[format "%.2f" mom_pos(2)]"(Z方向退刀)

}

3 UG宏程序后置處理的二次開發應用實例

1)新建一個UG加工文檔(見圖4)。

2)定義進刀量：機床控制→開始刀軌事件→【Insert】選項卡輸入(見圖5)。#1=-0.5，為初始進刀量；#2=0.5，為每刀進刀步距。

3)選定制作的UG后置處理如圖6所示。

4)驗證自制后置處理的結果如圖7所示。

5)實例驗證，UG NX系統自帶后置處理與UG NX系統二次開發后的宏程序后置處理制作的數控程序效果對比如圖8所示。

4 結語

本文介紹了UG NX系統中宏程序后置處理的二次開發技術的研究與運用，在不破壞原程序的基礎上，利用宏程序編程原理，將后置處理進行二次挖掘，通過自動判斷語句，激活或關閉宏程序后置處理的定制事件，促使刀具路徑直接轉化為NC宏程序，NC程序基本不用修改，可直接傳輸到機床使用。后置處理器的二次開發后生成的NC程序具有語句簡短、格式規范、查找方便、自動運算等特點，解決了原有NC程序容量大、語句反復出現、參數修改工作量大、出錯率高等多項短板，這在實際制造過程中具有較強現實意義，在數控制造領域具有一定的創新性和推廣性。