基于UG/NX10.0的數控車床后置處理的研究
2020-6-2 來源： 濱州渤海活塞公司 濱州盟威戴卡輪轂 作者：許海軍 張沛霞 徐敏 張厚茂 張新文
摘要：數控車床主要用于加工回轉零部件，對于簡單的回轉工件，可以通過人工進行點位計算進行手工編程即可，但對于復雜的回轉零部件，由于點位較多，需要單個點分別輸入進行程序編制，工作量較大，嚴重影響生產效率。因此通過對UG/NX10.0軟件后處理功能的探索，利用UG/Post Build 功能, 針對配置FANUC數控系統(tǒng)的數控車床開發(fā)后置處理器，使得所生成的程序代碼能夠直接應用于數控車床。
關鍵詞：數控車床；UG/Post Build；FANUC數控系統(tǒng)；后置處理器
1 、引言
后置處理（Post Processing）是數控加工自動編程中需要考慮的一個重要問題，是數控編程技術的關鍵技術之一。作為CAD/CAM系統(tǒng)與機械制造連接的紐帶，后置處理的主要任務是根據具體機床運動結構和控制指令格式，將前置處理計算的刀位數據變換成機床各軸的運動數據，并按其控制指令格式進行轉換，成為數控機床的加工程序。因此，配置和開發(fā)有效的后置處理程序對解決從設計到制造過程存在的瓶頸、提高編程效率和加工的可靠性有著重要意義。為提高自動編程效率，充分發(fā)揮數控車床的優(yōu)勢，本文通過 UG/Post Build 功能，針對配置 FANUC 數控系統(tǒng)的數控車床開發(fā)了專用后置處理程序，并通過產品加工驗證了該后置處理的正確性。
2、 數控車床主要參數
機床：FT450；數控系統(tǒng)：FANUC_ 0i _D；工作行程：x軸為450mm、Z軸為500mm，刀庫容量8把。
3、 FANUC_ 0i _D 數控系統(tǒng)輔助功能的應用
一個完整的數控加工程序由開始符、程序名、程序加工指令、結束符等組成。常用的指令有：G 功能（準備功能）、M功能（輔助功能）、F功能（進給功能）、S功能（主軸旋轉功能）、T功能（刀補功能）等指令。G功能（準備功能）：使機床和數控系統(tǒng)之間建立起某種加工方式的指令，分為模態(tài)代碼和非模態(tài)代碼。M 功能（輔助功能）：控制機床及其輔助裝置的開、關功能的一種命令，如開、停冷卻泵；主軸正反轉、停轉；程序結束；刀具的更換等功能。本文中 FT450 數控車床數控程序常用 G 功能、M功能的代碼及含義分別如表1、表2所示。
表1 常用G功能代碼及含義
表2 常用M功能代碼及含義
4 、加工程序對后置處理的要求
（1）NC程序自動換刀。
（2）每一程序結束后，機床主軸停轉，冷卻關閉，Z方向回零，便于檢查工件加工質量。
（3）在每一程序結尾處增加加工時間顯示，便于工時計算。
5 、應用UG/Post Build開發(fā)FANUC系統(tǒng)數控車床后置處理
UG/Post Build 是 UG 提供的一個可視化的編制后置處理程序的工具，應用非常方便，它有一個非常重要的優(yōu)點：所見即所得。它使用 UG 內部刀軌數據作為輸入，經后處理后直接將刀具軌跡轉換成機床能夠識別的NC代碼，不用再輸出CLS文件[1]。本文主要以FANUC數控系統(tǒng)為論述對象創(chuàng)建一個數控車床的后置處理程序，步驟如下：
（1）在電腦左下角點擊“開始”按鈕，在所有程序目錄下，打開 NX\Post Build 后置處理程序構造器，如圖1所示。
圖1 后置處理程序構造器界面
（2）新建一個后處理。在新建后置處理“Creat New Post Processor”對話 框 中 ，Post Name 為 FANUC_ 0i _D，輸出單位“Post Output Unit”設置為米制，機床類型選擇 Lathe（車床），機床控制系統(tǒng)從Library中選擇FANUC，如圖2所示，控制系統(tǒng)的選擇非常重要，一定要正確選擇所用數控系統(tǒng)。
圖2 新建FANUC_ 0i _D后處理器
（3）單擊“Creat New Post Processor”對話框中的“OK”按鈕，進入用戶編輯界面，在“Mchine Tool”屬性頁的左面結構窗口中設置和FANUC數控系統(tǒng)相關的參數。設置完成后，點擊“Display Machine Tool”按鈕，系統(tǒng)顯示2-Axis Lathe數控車床簡圖，如圖3所示。
圖3 2-Axis Lathe數控車床簡圖
（4）機床參數設置。床自身的數據輸入機床參數，如各軸的極限行程、最大進給速率等，如圖4所示。
圖4 機床參數設置
（5）程序和刀軌參數設置。定義程序開始程序段：此處定義數控車程序開頭部分需要書寫的程序段。在 start of program 程序塊里輸入G40（取消刀具補償），否則會造成一定的安全隱患，M06實現自動換刀功能，創(chuàng)建過程如圖5所示。
圖5 開始程序段的創(chuàng)建
（6）定義數控程序加工過程程序段。程序加工過程中常用到的直線插補 G01，圓弧插補G02\G03等，不再贅述，如圖6所示。
圖6 數控程序結束程序段
（7）定義數控程序結束程序段。其中包括取消刀具補償（M40），關閉切削液（M09），主軸停轉（M05），主軸 Z 方向回原點，以便檢查工件加工質量，如圖7所示。
圖7 數控程序結束程序段
（8）在程序結尾處增加加工時間的顯示，以便工時計算。
點擊圖 7 中的下拉列表，選擇 Custom Command添加到%后面，彈出圖 8 所示對話框。在文本欄輸入Total_Time，對話框空白處填寫：
圖8 顯示加工時間程序段
（9）保存退出，在保存文件夾目錄下生成FANUC_0i _D_post.cdl，FANUC_ 0i _D.pui，FANUC_0i _D.tcl3個文件源代碼，圖9所示為生成的部分后置處理源代碼。
圖9 部分后置處理源代碼
（10）數控車后置處理程序與UG NX10.0的集成。為了在 UG/NX10.0 安裝程序中順利找到新創(chuàng)建的機床后置處理程序，便于加工程序的生成，必須把新生成的3個源文件 FANUC_ 0i _D_post.cdl，FANUC_ 0i _D.pui，FANUC_ 0i _D.tcl 集成安裝到Postprocessor文件夾內才能生效。
6 、運用UG/NX10.0編寫程序進行實驗驗證
應用UG/Post Build開發(fā)FANUC數控系統(tǒng)數控車專用后置處理程序[1]，對復雜外形回轉件加工刀軌文件進行后置處理，輸出的數控加工程序應用數控車進行加工，驗證了該后置處理程序的正確性。加工某一零件時（見圖 10），采用單向輪廓切削加工方式，切削深度恒定，以避免突然變向或深度變化影響加工精度，其他的參數按常規(guī)參數設置，加工過程與仿真過程完全一致，沒有運動干涉，加工的零件經過檢驗后其尺寸精度等滿足工程要求。
圖10 計算機演示加工效果
下面是該零件進行后置處理后生成的部分程序代碼：
7 、結束語
應用 UG/Post Build 開發(fā) FANUC_0i_D 數控系統(tǒng)后置處理程序所生成的數控代碼，無需生成 CLS 文件，可以直接生成用于數控車床的程序代碼，加工各種復雜回轉零部件，從而極大地提高數控車床的編程效率，同時，各個企業(yè)的數控系統(tǒng)及軟件版本各有不同，所開發(fā)的后處理并不能應用于不同的機床，但對其它后處理的開發(fā)起到一定的借鑒作用。
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