基于UG8.5的XCV—855加工中心后置处理优化设计研究

叶选林

摘要：针对XCV-855加工中心四轴机床的结构特点及NC程序的要求，阐述了在UG/Post Builder通用后置处理文件基础上，配置了FANUC数控系统，设定了机床参数、程序头、尾及相关刀轨参数，采用tcl语言编写了程序在相应位置实现自动添加了M10/M11、M29等指令的功能，制定出符合XCV-855机床需求的后置处理文件。并以滤咀排列鼓的实际加工过程为例，检验制定出来的后置处理文件的正确性，通过实践结果表明，加工的过程没有出现报警，而且加工的零件能满足规定的精度要求，从而验证后置处理文件的正确性。

Abstract： According to the structural characteristics of the four-axis machine tool of XCV-855 machining center and the requirements of NC program， the FANUC numerical control system is configured based on the general post-processing file of UG/Post Builder， and the machine parameters and program head are set. The tail and related toolpath parameters are written in tcl language. The program automatically adds M10/M11， M29 and other commands to the corresponding position， and develops post-processing files that meet the XCV-855 machine tool requirements. Taking the actual processing of the drums as an example， the correctness of the developed post-processing documents is verified. The practice results show that there is no alarm in the processing process， and the processed parts can meet the specified accuracy requirements， thus verifying the correctness of of post processing file.

关键词：UG8.5；后置处理；优化设计；XCV-855加工中心

Key words： UG8.5；post processing；optimal design；XCV-855 machining center

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）02-0098-05

0 引言

随着CAD/CAM技术的迅速发展，UG软件在制造领域占据了很大市场，但由于市场上数控机床结构和数控系统的多样性，造成了不同机床针对NC代码的格式有不相同要求，UG软件自附的后置处理文件生成的NC程序不能完全地满足实际生产要求，还需要做大量的修改工作，严重地影响加工效率，为提高自动编程效率，充分发挥自动编程的优势，解决好UG软件后置处理文件优化、修改等问题，文章拟在UG8.5软件自附后处理文件的基础上进行修改、优化，制定出符合XCV-855立式加工中心的后置处理文件，即通过此后置处理文件生成的NC程序不需要修改，可以直接上传至XCV-855立式加工中心，并通过滤咀排列鼓产品加工验证了该后置处理文件的正确性。

1 四轴机床结构和程序格式特点分析及问题提出

1.1 XCV-855加工中心结构特点及相关参数

XCV-855为立式加工中心，配置FANUC数控系统，采用三轴直线机床加第四轴数控回转台的形式，第四轴数控回转轴为A轴，X轴、Y轴、Z轴的工作行程分别为850mm、500mm、500mm；回转轴A轴的行程为9999.999°～99999.999°；机床的工作台面大小尺寸为950mm×500 mm；主轴最大转速8000r/min；功率7.5kW，刀库容量16把刀。

机床的结构及各运动轴的行程参数，是后处理内容的核心，因为在优化UG8.5后置处理文件时，需要把机床的X轴、Y轴、Z轴、A轴的相关参数进行设置，控制系统是决定了NC程序结构（程序头、程序尾）及程序中G代码、M代码的格式。因此，在进行机床后处理文件构建之前，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出来的NC程序能满足机床安全性及系统兼容性的要求。

1.2 XCV-855加工中心程序格式要求及特点

①XCV-855机床NC程序格式包括程序名、程序头、取消上一次加工的循环指令、刀具半径补偿、长度补偿、坐标系代码、回参考点指令、换刀指令、加工过程代码、切削循环代码和程序结尾等部分组成，FANUC数控系統的程序名以%开头，程序名为以o开头后面带4位整数，如o1234。②四轴功能：手动或手轮方式下控制第四轴旋转，在自动和MDI的方式下，用程序控制第四轴旋转，M10、M11指令控制旋转控制台的夹紧与放松，并且旋转台松开的状态下才能旋转，即在NC程序中A角度前要有M11出现，对工件夹紧了才可以加工，A角度后要有M10出现。③一个NC程序里面只允许出现一个坐标系。④换刀返回参考点时，返回第二参考点即G30 Z0，G30 X0，Y0。⑤机床在攻螺纹时时需要刚性攻丝，否则会出现乱牙（即螺纹的起始位置不一致），需要在G84攻丝代码前有M29指令+攻丝时的主轴转速。

1.3 问题的提出

针对XCV-855机床，需要根据机床数控系统、机床特点、加工操作者习惯等方面对UG/Post Builder 8.5软件配置的后置处理文件进行优化修改，8.5软件配置的后置处理文件不能满足XCV-855机床的NC代码格式需求。例如：第一，XCV-855机床需要有程序头和程序尾，但UG/Post Builder8.5配置处理文件处理出来的NC程序有相应的程序头和程序尾，如图1所示，但不符合XCV-855加工中心的NC程序格式要求。第二，XCV-855机床在自动和MDI的方式下，用程序控制第四轴旋转时，M10、M11指令控制旋转控制台的夹紧与放松，并且旋转台在松开的状态下才能旋转，如果没有出现M11、M10指令机床就会报警，停止运行。但UG/Post Builder8.5配置处理文件处理出来的NC程序没有M11、M10指令，不能满足XCV-855加工中心的实际加工需求。第三，XCV-855机床的自动换刀返回参考点是第二参考点，即G30 Z0，G30 X0，Y0，而UG/Post Builder8.5配置处理文件处理出来的NC程序是自动换刀返回参考点是第一参考点，即G28 Z0，G28 X0，Y0，也不能满足XCV-855加工中心的实际加工需求。第四，XCV-855机床在攻螺纹时需要刚性攻丝，即需要在G84攻丝指令前面有M29+攻丝时的主轴转速，但UG/Post Builder8.5配置处理文件处理出来的NC程序没有M29+攻丝时的主轴转速，它不能满足XCV-855加工中心的实际加工。因此，有必要对XCV-855机床开发专用的后置处理文件，以满足教学及工厂实际生产加工需求，充分发挥UG8.5软件CAM模块的效能，从而提高生产效益。

笔者经过大量的探索尝试，对UG/Post Builder8.5配置的后处理文件作一些修改、优化，使其后置出来的NC程序不需要修改，直接可以在XCV-855加工中心上运行。下面是笔者结合现有XCV-855加工中心，对UG/Post Builder8.5配置处理文件所做的修改、优化的情况，并以图2所示的滤咀排列鼓零件编程加工为实例进行验证UG8.5软件后置处理文件的准确性。

2 问题解决方案

2.1 程序头、程序尾及四轴机床参数设置解决方案

XCV-855加工中心在程序头需要有%和程序名，需要出现公制代码G21、平面选择代码G17、取消上一次加工的刀具半径补偿代码G40、刀具长度补偿代码G49、取消上一次循环加工的代码G80和绝对值编程代码G90，旋转轴是A轴，程序尾有M30代码，XCV-855加工中心的自动换刀返回参考点是第二参考点，即G30 Z0，G30 X0，Y0，而UG/Post Builder8.5配置后处理文件出来的是返回参考点是第一参考点，即G28 Z0，G28 X0，Y0。由图1可知，UG/Post Builder8.5配置的后处理文件处理出来NC程序不能满足XCV-855加工中心的实际加工需求。

解决上述问题的方案，打开UG/Post Builder8.5配置的后处理文件，在机床的一般参数界面输入X线性轴行程限制方框里输入850，Y线性轴行程限制方框里输入500，Z线性轴行程限制方框里输入500，第四轴的界面选择旋转平面为YZ平面，文字指引线为A[1-5]。程序头的设置如图3所示，自动换刀的设置如图4所示。单段程序结束设置如图5所示[6]，程序尾的设置如图6所示。

2.2 出现M11、M10问题分析及解决方案

由于UG/Post Builder8.5配置处理文件处理出来的NC程序没有M11、M10指令，把后置出来的程序上传到XCV-855加工中心进行加工时，机床就会报警，停止运行。解决上述问题的方案有，打开UG/Post Builder8.5配置的后处理文件，在操作起始系列，在刀轨开始界面选择定制命令，添加两个块，名称为分别为：PC_CMD_custom_type 和PC_CMD_ start_of_operationforce_addresses，定义锁轴变量并赋予值，在块里面添加如表1所示的Tcl语言代码。然后在初始移动和第一次移动界面定制命令，添加块，名称为PC_CMD_ clamp_initial，定义刀轴向量的变量并赋值，在块里面添加如表2所示的Tcl语言代码，如图7所示。

2.3 刚性攻丝问题分析及解决方案

由于在刚性攻丝时UG/Post Builder8.5配置处理文件处理出来的NC程序在G84指令前没有M29及相应的主轴转速，攻出来的螺纹的起始位置随时变化，固定不能下来，发生乱牙，不能满足实际生成要求。

解决上述问题的方案，打开UG/Post Builder8.5配置的后处理文件，在现成循环，攻丝界面里面选择命令、Custom command命令，在G84指令前面添加块，块名称为PC_CMD_m29_st_1，在G80指令后面添加块，块名称为PC_CMD_m29_st，在塊里面添加如表3所示的Tcl语言代码，在G84指令和块PC_CMD_m29_st_1中间添加M29及主轴转速S指令，并强制输出M29指令，如图8所示。

综上所述，通过修改和优化UG/Post Builder8.5配置的后处理文件后，后置出来的NC程序不用手动修改，可以直接在XCV-855机床运行，自动化程度很高，提高了生产效率。将上述的方法修改和优化的UG/Post Builder8.5配置后置NC文件保存为Mill_4A，下面以滤咀排列鼓自动编程加工为实例，验证后置文件Mill_4A的准确性。

3 滤咀排列鼓的加工实例

UG是由美国UGS公司推出的功能强大的三维CAD/CAM/CAE软件系统，其内容涵盖了产品从概念设计、工业造型设计、三维模型设计到生成加工产品的全过程。UG8.5软件建模功能十分强大，可以进行三维建模、装配、出工程图等等。利用UG8.5软件建模功能对滤咀排列鼓进行三维建模，完成建模后进入到UG8.5软件加工环境创建加工操作，创建加工坐标系、创建刀具，创建粗加工、精加工操作。刀具路径创建完成后利用UG8.5软件的仿真功能，同时选中需要仿真加工的刀具路径，选择轨迹确认，进行三维切削仿真（图略），UG8.5软件仿真模拟加工是检验刀轨是否正确的主要有效手段，检查切削效果以及有无过切等现象。检查模拟仿真确保刀轨正确无误时，选择进行后处理，同时选中需要进行后置处理的刀具路径，点击后处理图标，然后进入到后处理生成数控加工程序界面（图略），选择后处理器“Mill_4A”，输入保存的程序名，按确定即可生成NC程序。Mill_4A文件后置出来的NC程序如图9、图10所示。把后置处理的NC程序上传到XCV-855加工中心进行实际切削加工，并对其工件进行测量，实践结果表明，能满足零件的精度要求，从而验证四轴后置处理的正确性[7-10]。

4 结论

笔者经过反复修改与调试，成功地开发出了适合XCV-855机床应用的UG/Post Builder 8.5后处理文件。通过实践检验，结果表明，通過此后置处理文件后置出来的NC程序不需要修改，就可以直接上传到机床加工，机床没有出现报警情况，精度满足要求，从而解决了实际教学和实际生产中的问题，大大缩短了程序的修改及加工时间，提高了生产效率。可以为企业和学校节约购置后置处理文件模块的费用，适合在企业和学校进一步推广应用[11]。

参考文献：

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[11]吴新腾.基于UG NX_Postbuilder HAAS四轴加工中心专用后置处理器的研发[J].煤矿机械，2013，34（4）：166-167.