针对VDF-850四轴立式加工中心的UG后置处理设计

苏 茜，廖剑斌

（广西机电职业技术学院，广西 南宁 530007）

随着数控技术的不断发展，多轴数控机床技术应用越来越普遍，一些实际零件产品的复杂程度与难度的增大，使传统的手工编程已无法满足现有加工需求，越来越多的CAD/CAM软件应用于实际生产加工。然而不同的机床结构及数控系统，又会对程序格式有不同的要求。

利用CAD/CAM软件的后置处理模块，根据机床的结构特点和数控系统的控制原理，进行后处理文件的定制开发，可生成直接应用于数控机床的后置处理程序。

1 NX后处理构造器（Post Builder）简介

NX后处理构造器是UG软件提供的一个非常方便的创建和修改后处理文件的工具，用户可以通过NX后处理构造器图形界面的交互方式，定义一些机床参数，如机床结构、各轴运动方向、运动范围、运动方式、数据的精度、摆轴长度及旋转轴等，建立针对不同结构机床的NC程序格式和输出内容。图1所示为进入UGNX后处理构造器（UGPost-Builder）的界面。

图1 后处理构造器

采用NX/后处理构造器建立后处理文件的一般过程，如图2所示。

图2 定制后处理文件的过程

2 VDF-850四轴联动立式加工中心后处理的构建

下面以VDF-850四轴联动立式加工中心为例，说明四轴机床后置处理程序的构建过程。

2.1 VDF-850四轴机床的相关参数

机床的结构特点及各运动轴参数，是后处理内容的核心，而机床的控制系统，则决定了输出NC程序中G代码的格式。因此，在进行机床后处理程序构建之前，必须充分了解机床的结构参数和控制系统，才能保证运行后处理程序时，能满足机床安全性及符合系统兼容性的要求。

VDF-850四轴机床配HNC-22M数控系统，采用三轴直线机床加第四轴数控回转台的形式，工作行程X轴为850 mm，Y轴510 mm，Z轴为510 mm；

A轴 -99999.999°～99999.999°；

工作台面1 000 mm×500 mm；

主轴转速60～8 000 r/min；

功率11 kW。

2.2 后置处理程序的制作

2.2.1 机床基本类型的参数设定

（1）启动NX/后处理构造器程序，新建后置文件，按图3设置以下参数。

图3 新建后置文件

其中，

Post Output Unit为后处理输出单位，根据实际加工情况选择Millimeters（公制）；

Machine Tool为机床类型，选择“Mill”。

此时，在该选项下方，有一条下拉式菜单，用来选择机床的子类型，根据机床结构类型选择4-Axis with Rotary Table（带回转台的4轴机床）。

（2）设置机床的运动参数。

其一，是按图4设置机床的一般参数。选择“Machine Tool”标签中的“General Parameters”页面，根据机床手册上设定的工作行程设置Linear Axis Travel Limits（机床线性轴的移动极限）以及Traversal Feed Rate（快速进给率极限参数）。

图4 设置机床的一般参数

其中，Linear Motion Resolution为直线插补最小分辨率，按照实际机床的最小移动量设定该数值为0.001。

其二，是设置第四轴参数（如图5所示）。在Fourth Axis页面中，“plane of rotation”（第四轴旋转平面）根据机床结构设为YZ，转轴字头按照机床系统设为A，为防止A轴超程，Axis limits（A轴的极限转角）最小值设为-99999.999、最大值为99999.999；公差为0.001，最小旋转角度为0.001，其余参数保持原有的默认值，不作修改。

图5 设置第四轴参数

2.2.2 定义与控制系统相关的参数

UG后处理的机床运动参数，确定了机床的运动学，保证输出NC程序加工产品的准确性；而与控制系统相关的参数，决定了输出NC程序的G代码格式，保证其与机床控制系统的兼容性。这些参数包括：Program and Tool Path（程序和刀轨）、NC Date Definition（NC数据格式）、Output Setting（输出设定）等。

（1）程序头设置。

其一，设置程序名。在Program&Tool Path-Program-Program Start Sequence中，单击下拉箭头新增Operator Message指令，再单击Add Block（加程序行）把新增的Operator Message拖拽到%下面，在Operator Message中輸入$mom_output_1234（其中“1234”为自定义的程序文件名），如图6所示，这样后置处理输出的程序名格式就会是：%1234。

图6 设置程序名

其二，设置程序头格式。用鼠标左键单击“G40G17G90G71”,将 G71、G17删除，从下拉箭头中选择 G_adjust→G49 、G_motion→G80,通过添加到程序格式中，单击右键，将G49、G80设置为Force Output；从下拉箭头中选择 G→G－User Defined Expression，通过添加到程序格式中，在弹出的“expression”对话框中输入“64”，这样在后置程序中就会有“G64”指令，该指令为连续切削方式，在加工曲面时可使曲面平滑。如图7所示。

图7 设置连续切削方式

在“Operation Start Sequence”里通过在里添加G54定义坐标系指令（如图 8）。

图8 设置坐标系指令

其三，取消自动换刀。如图9所示，将“Auto Tool Change”删除。

图9 取消自动换刀

其四，为了保证操作者在加工过程中不会用错程序，添加以下文本输入到对话框中，用于显示刀具信息：MOM_output_literal“(ToolName：$mom_tool_name)”（如图 10）。

图10 设置显示刀具信息

（2）设置刀具路径参数。

其一，设置打开冷却液功能：在“Tool path-machine control–coolant on”添加“M07”；

其二，设置直线运动，Linear Move中移除多余的M03 S等指令；

其三，设置圆弧运动格式。默认圆弧是用IJK的形式编程，现将圆弧编程改为R编程形式，把IJK去掉，添加R，把G90，S去掉，由于不能用R的形式编写整圆程序，所以将“circle record”改为“quadrant”，即1/4圆弧，如图11所示。

图11 设置圆弧运动格式

（3）设定程序结束前的机床动作，关闭冷却液及主轴停止，Z轴回到参考点（如图12）。

图12 设定程序结束前的机床动作

（4）定制小数位数防数据溢出。可以通过在“Program&Tool Path－Word Summary”中修改XYZ的fraction值，控制小数点后的数字位数为3位，防止数据溢出导致机床报警（如图13）。

图13 定制小数位数防数据溢出

（5）定制计算加工时间。为方便编程者及操作工安排工作进程，可以通过在程序中添加文本“global mom_machine_time MOM_output_literal”；(Total Operation Machine Time:[format"%.2f“$mom_machine_time]min)”，使在后置处理程序中显示加工时间（如图14）。

图14 设置显示加工时间

（6）定制程序尾。如图15中，把“MCode”中的“Program End”中的“02”改为“30”，这样程序就会以M30结束，而不是M02。

图15 定制程序尾

（7）定制程序文件后缀。为了使生成的程序后缀名默认为“.nc”,点击Output Settings中Other Options子页，在N/C Output File Extension栏中输入nc（如图16）。

图16 定制文件后缀

（8）设置虚拟NC控制器。在“Virtual N/C Controller”里勾选“Generate Virtual N/C Controller”，若不勾选此项，则会在进行后处理时出现如图17所示错误，导致无法生成后处理程序。

图17 未设置“虚拟N/C控制器”出现的错误提示

所有参数设置完成之后，以“VDF-850”命名保存退出，在保存目录下会生成这3个文件，分别是：VDF-850.def、VDF-850.tcl、VDF-850.pui。

为了避免每次进入UG进行后处理刀轨时，都必须浏览后处理文件保存的位置，通过以下方法，可直接从机床列表中选择后处理：分别将以上3个文件复制到UG安装目录中的如下位置“盘符:UGSNX 6.0MACH esourcepostprocessor”；用记事本打开该目录下的文件“template_post.dat”，加入语句：

VDF-850，${UGII_CAM_POST_DIR}VDF-850.tcl，${UGII_CAM_POST_DIR}VDF-850.def保存修改过的文件（如图18）。

图18 加入了VDF-850的UG后处理对话框

3 后处理程序的验证

如图19所示，采用UG多轴加工模块对图示叶片零件进行加工，产生刀轨。

图19 加工叶片零件

刀轨生成后，选择已经编写好的后置处理文件（VDF-850）产生NC程序如下：

%1234

G80 G90 G40 G49 G64

G91 G28 Z0

S1000 M03

(ToolNAME:FLAT14-H DIA=14.CR=0.0)

G54 G90 X0 Y0 A0.0

G43 G00 Z50 H01

G00 A73.657

X-284.976 Y59.016

Z23.567

M07

Y9.741 Z38.016

Z28.016

G01 Z18.016 F350.

Y12.962 Z18.083 A73.979

Y18.451 Z18.228 A74.492

……

X-185.189 Y6.508 Z17.973 A428.679

X-185.191 Y11.18 Z18.012 A428.972

Z28.012

G00 Z38.012

G91 G28 Z0

M05 M09

M30

%

(Total Operation Machine Time:93min)

应用VDF-850机床对产生的程序进行切削加工，验证了程序的正确性和实用性。

4 结束语

本文介绍了通过设置NX后处理构造器中的刀具路径参数、圆弧运动方式、小数点溢出位数等参数，针对实际机床结构及数控系统的特点，为四轴立式加工中心定制后置文件的过程，对广大UG使用者灵活应用NX后处理构造器，构建符合实际情况的四轴机床优化程序，以充分发挥数控机床的功能，提供了一定帮助。

[1]武汉华中数控股份有限公司.HNC-21M世纪星铣削数控装置操作说明书[K].武汉：武汉华中数控股份有限公司，2006.

[2]张 磊.UGNX6后处理技术培训教程[M].北京：清华大学出版社，2009.

[3]武汉华中数控股份有限公司.华中世纪星编程说明[K].武汉：武汉华中数控股份有限公司，2006.

[4]赵世田，孙殿柱.基于UG/POST加工中心专用后置处理器的研发与应用[J].山东理工大学学报，2005(5)：56-60.