Ｕ Ｇ Ｎ Ｘ 數(shù)控車床自動(dòng)編程的Ｍ ＣＳ-ＳＰＩＮ ＤＬ Ｅ 設(shè)置
2016-10-20 來源：蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院 作者：張明艷，劉興勤， 汪 紅
摘要： 設(shè)置加工坐標(biāo)系是自動(dòng)編程與加工的前提條件，加工坐標(biāo)系的設(shè)置對(duì)生成的數(shù)控程序的準(zhǔn)確性有很大影響。闡述了軸類零件在ＵＧ８.５ 的ＣＡＭ 環(huán)境車削模塊中設(shè)置ＭＣＳ-ＳＰＩＮＤＬＥ 的兩種方法， 給出了在ＵＧＮＸ 中創(chuàng)建軸類零件加工模型的要點(diǎn)及思路。
關(guān)鍵詞： ＵＧ ； 自動(dòng)編程； 坐標(biāo)系； 數(shù)控車床
0 .引言
數(shù)控機(jī)床零件加工前必須編寫加工程序，加工程序中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)是以工件坐標(biāo)系為基準(zhǔn)來度量的，因此在使用軟件自動(dòng)編程前，必須設(shè)置好加工坐標(biāo)系。在ＵＧ 中，加工坐標(biāo)系是用ＭＣＳ 來表示的，一般情況下，ＭＣＳ 有３ 個(gè)方向的坐標(biāo)軸，這３ 個(gè)坐標(biāo)軸與數(shù)控機(jī)床的笛卡爾坐標(biāo)系的３ 個(gè)坐標(biāo)軸是一致的。但在使用ＵＧ 的ＣＡＭ 模塊自動(dòng)編程時(shí)，加工零件的模型來自于建模環(huán)境，建模環(huán)境下對(duì)建模坐標(biāo)系并沒有特別的要求，這樣很容易導(dǎo)致加工坐標(biāo)系與建模坐標(biāo)系軸方向的不一致，尤其在數(shù)控車床中，編程及加工是基于Z-X 平面的，只用到兩個(gè)坐標(biāo)軸，如果所設(shè)置的加工坐標(biāo)軸與建模坐標(biāo)軸的映射關(guān)系不匹配，將會(huì)導(dǎo)致所生成的數(shù)控程序手工修改量大甚至完全無法加工的問題。本文將闡述在ＵＧ ＮＸ８ ．５ 中數(shù)控車床自動(dòng)編程的ＭＣＳ 設(shè)置方法。
1. UG 車削加工使用的坐標(biāo)系名稱及用途
ＵＧ 車削加工從零件建模到加工要用到３ 個(gè)坐標(biāo)系：
（１） 絕對(duì)坐標(biāo)系（ＡＣＳ） ：用X-Y-Z 標(biāo)識(shí)，是由ＮＸ 系統(tǒng)內(nèi)核生成的用來度量所有參數(shù)的基礎(chǔ)坐標(biāo)系。該坐標(biāo)系是模型固有坐標(biāo)系，其原點(diǎn)和各坐標(biāo)軸線的方向不可編輯。
（２） 工作坐標(biāo)系（ＷＣＳ） ：用XC-Y C-ZC 標(biāo)識(shí)，是用戶建模所使用的坐標(biāo)系，在初始狀態(tài)下與ＡＣＳ 是重合的，建模過程中可以根據(jù)需要對(duì)ＷＣＳ 坐標(biāo)系進(jìn)行變換（如移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)） 。
（３） 加工坐標(biāo)系（ＭＣＳ 或ＭＣＳ-ＳＰＩＮＤＬＥ ，后者是數(shù)控車床） ：用XM-Y M-ZM 標(biāo)識(shí)，是加工刀具走刀的位置基準(zhǔn)，在數(shù)控編程前應(yīng)進(jìn)行設(shè)置，一般與數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系方向一致。
2. 軸類零件在UG 中的建模要求
軸類零件一般是用回轉(zhuǎn)成型的方法來創(chuàng)建模型的，在使用“回轉(zhuǎn)”特征命令前，先要繪制二維草圖。在用ＵＧ 的ＣＡＤ 模塊建模時(shí)，二維草圖應(yīng)繪在ＡＣＳ 的XY 平面上，以X 軸為旋轉(zhuǎn)軸，盡量使圖形右端的回轉(zhuǎn)中心與ＡＣＳ 坐標(biāo)系原點(diǎn)重合。這樣選擇草圖平面及回轉(zhuǎn)軸形成的軸類零件在加工中直接將對(duì)應(yīng)的ZMXM 作為車削加工平面，生成的加工程序符合數(shù)控車床的坐標(biāo)。
如果加工模型是已經(jīng)創(chuàng)建好的模型，并且建模沒有按照上述的要求完成（例如以Z 軸旋轉(zhuǎn)） ，那么，應(yīng)在建模環(huán)境中通過坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)，把ＷＣＳ 坐標(biāo)的XC 方位轉(zhuǎn)到回轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)軸線方向，并設(shè)置ＷＣＳ 的原點(diǎn)位于數(shù)控加工的工件坐標(biāo)系原點(diǎn)，目的在于使回轉(zhuǎn)體模型的軸線與絕對(duì)坐標(biāo)系ＡＣＳ 的X 軸重合或與工作坐標(biāo)系ＷＣＳ 的XC 軸重合，以便于加工坐標(biāo)系的設(shè)置。
3. 車床加工坐標(biāo)系的設(shè)置（MCS-SPINDLE 的設(shè)置）
進(jìn)入ＵＧ 的加工環(huán)境，在ＵＧ 加工環(huán)境中設(shè)置選擇ＬＡＴＨＥ → ＴＵＲＮＩＮＧ ，單擊工具條中的“創(chuàng)建幾何體”圖標(biāo)，打開“創(chuàng)建幾何體” 對(duì)話框，選擇第一項(xiàng)“ＭＣＳ＿ＳＰＩＮＤＬＥ” ，在Ｔｕｒｎ Ｏｒｉｅｎｔ（見圖１）中進(jìn)行設(shè)置。
３.１ 設(shè)置ＭＣＳ
單擊“指定ＭＣＳ”后面的第一個(gè)圖標(biāo)，在打開的ＣＳＹＳ 窗口（見圖２）中，“類型”選取默認(rèn)的“動(dòng)態(tài)” ；“參考ＣＳＹＳ”的選擇則需要考慮是選擇“絕對(duì)” 、還是選擇“ＷＣＳ” ：
（１） 當(dāng)回轉(zhuǎn)體工件的軸線與絕對(duì)坐標(biāo)系ＡＣＳ 的X 軸重合時(shí)，“參考ＣＳＹＳ”選取“絕對(duì)” ，此時(shí)以絕對(duì)坐標(biāo)系ＡＣＳ 來考量ＭＣＳ 的方向和原點(diǎn)位置；在“指定方位”中將加工坐標(biāo)系原點(diǎn)設(shè)定到工件的左（或右）端面中心（可以輸入坐標(biāo)值，也可以用鼠標(biāo)直接點(diǎn)擊右端面中心確定） ，則就會(huì)在端面中心出現(xiàn)XM-Y M-ZM 的加工坐標(biāo)系標(biāo)記，其中ZM 和工件軸線重合，與建模的絕對(duì)坐標(biāo)X 軸一致，XM 與建模的絕對(duì)坐標(biāo)Y 軸一致，見圖３ 。
圖１ Ｔｕｒｎ Ｏｒｉｅｎｔ 對(duì)話框
圖２ ＭＣＳ 原點(diǎn)及方位設(shè)置
圖３ 軸線與ＡＣＳ 坐標(biāo)系的X 軸重合
（２） 當(dāng)回轉(zhuǎn)體工件的軸線與ＷＣＳ 坐標(biāo)的XC 軸重合時(shí)，“參考ＣＳＹＳ”就必須選取“ＷＣＳ” ，此種情況下用工作坐標(biāo)系ＷＣＳ 來考量ＭＣＳ 的方向和原點(diǎn)位置，按上述同樣的方法設(shè)定加工坐標(biāo)系的原點(diǎn)位置為工件端面中心，出現(xiàn)的加工坐標(biāo)系標(biāo)記XM-Y M-ZM 與ＷＣＳ 的XC-Y C-ZC 完全對(duì)應(yīng)（見圖４） ，此時(shí)XM 與工件軸線重合。
３ ．２ 車床工作平面及坐標(biāo)映射關(guān)系設(shè)置
車床工作平面是車削加工時(shí)車刀運(yùn)動(dòng)的二維平面。在ＵＧ 的車削加工設(shè)置時(shí)，如果在ＭＣＳ 的設(shè)置中已將ZM 設(shè)定為主軸，則“指定平面”選擇“ ZM-X M ”為工作平面，其他各軸與機(jī)床坐標(biāo)軸的映射關(guān)系如圖１ 所示；反之，如果XM 為主軸，則XM-Y M 為工作平面，其他各軸與機(jī)床坐標(biāo)軸的映射關(guān)系如圖５ 所示。
由此可見，車床工作平面的選擇與Ｔｕｒｎ Ｏｒｉｅｎｔ 中對(duì)“參考ＣＳＹＳ”的選擇是相關(guān)聯(lián)的：如果在“參考ＣＳＹＳ”中選取了“絕對(duì)” ，則ZM 軸與X 軸一致，此種情況下選取ZM-X M 作為工作平面；如果在“參考ＣＳＹＳ”中選取了“ＷＣＳ” ，則XM 軸與X C 軸一致，此種情況下選取XM-Y M 作為工作平面。
圖４ 軸線與ＷＣＳ 坐標(biāo)系的X 軸重合
圖５ 工作平面及坐標(biāo)軸映射
4. MCS-SPINDLE 設(shè)置對(duì)程序代碼的影響
車削加工時(shí)選擇不同的“工作平面”所生成的ＮＣ 程序是相似的，但同樣的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡在程序中標(biāo)識(shí)的坐標(biāo)地址字不同。表１ 是兩種不同工作平面選擇下的ＮＣ 程序?qū)Ρ取谋恚?可以看出，以ZM-X M 為工作平面所生成的程序中，x 為徑向尺寸值（半徑值） ，z 為軸向尺寸值（長(zhǎng)度值） ，y 值均為零，與數(shù)控車床編程的坐標(biāo)一致；以XM-Y M 為工作平面生成的程序中，x 為軸向尺寸值（長(zhǎng)度值） ，y 為徑向尺寸值（半徑值） ，z 值均為零，與建模用的ＷＣＳ 坐標(biāo)一致，并不符合數(shù)控機(jī)床編程的坐標(biāo)要求，在轉(zhuǎn)換成Ｇ 代碼文件的后處理過程中應(yīng)該注意并加以修正。
表１ 兩種不同工作平面選擇下生成的ＮＣ 程序?qū)Ρ?/font>
5. 總結(jié)
在ＵＧ 數(shù)控車削編程時(shí)，建模所用的坐標(biāo)平面及回轉(zhuǎn)軸影響后序加工坐標(biāo)系ＭＣＳ-ＳＰＩＮＤＬＥ 的設(shè)置，而“ＭＣＳ-ＳＰＩＮＤＬＥ” 設(shè)置關(guān)系到車床工作平面的選擇，并直接影響到所生成數(shù)控程序代碼的準(zhǔn)確性，因此，軸類零件在建模時(shí)就應(yīng)盡可能選擇合適的坐標(biāo)方位，以簡(jiǎn)化數(shù)控加工時(shí)程序的后處理問題。
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