深孔钻专用UG后处理构建及应用

黄伟淳 吴博

摘要：本文通过对深孔钻工艺的分析，并介绍了在UGNX/ POSTBUILDER中通过使用TCL语言来定制钻孔程序的方法，解决了在现有机床设备的钻孔程序编程难题，提高编程效率和程序的质量。

关键词：深孔钻;工艺分析;UGNX/POSTBUILDER;TCL语言;定制

引言

制造业中通常将孔深与孔径比大于5的孔称为深孔。在轮胎模具上面为了在硫化轮胎的时候达到更好的排气效果，遍布着密密麻麻的排气孔。一块花纹的排气孔大概是在300-500个孔，孔径一般都是小于3mm，最小的可达到1.2mm，深度在25-120mm不等，同一块花纹块的孔的深度也会由于背面的尺寸不同导致深度不一。本文通过对深孔加工的刀路进行分析，然后结合UG软件后置处理工具UGNX/POSTBUILDER的功能开发出专用的UG后处理，实现电脑编程，并在现有的数控机床上进行钻孔加工。

一、深孔加工工艺分析

数控系统提供的固定循环功能中，一般能满足绝大多数的孔加工循环，但是在进行深孔加工时，随着孔深的加深，排屑必然变得困难，在钻深固定的情况下，往往是在开始时适合，等到接近孔底时便会产生众多问题。

经过测试，下面的钻孔的走刀方式是相对比较合适的钻孔方式。

首先钻头已低转速快速移动到距离孔口0.5mm。以低转速和正常的进给的状态寻孔进入预先加工好的引导孔内。进入引导孔后转速迅速恢复到正常转速。接着进行钻深，钻到既定深度后，快速提刀到刀尖距离孔口2mm处，钻头不完全退出孔口，目的是在快速提刀的时候可以把断屑排出孔内，但是钻头前端还是保留在孔内，保证钻头的方向不会变化，下一阶段钻深不需要再次寻孔，减少对孔口质量的影响。接着不做暂停，直接快移到距离上次钻孔深度的0.5mm处，这时进给速度降到正常钻孔速度，继续钻孔，到底既定深度后再次快速提刀到距离孔口2mm处。重复该流程，直到钻到孔的要求深度后，直接快速退刀，退出孔口。

二、专用的后处理构建

2.1、TCL编程语言

TCL（Tool Command Language），是一种很通用的脚本语言，它几乎在所有的平台上都可以解释运行。它实际上包含了两个部分：一个语言和一个库。UG软件后置处理工具UGNX/POSTBUILDER中定制的不同的TCL指令会从数控加工文件中抽取信息，依据事先的定义分别加以处理，最后生成可以被数控机床不同控制系统接受的程序代码。

TCL编程语言可以进行计算和循环等功能，我们可以通过编制TCL的语句实现自动判断深度，进行计算加工的步距，实现我们需要的钻孔方式。

2.2、后处理的构建

本后处理利用的是FANUC G68.2倾斜面加工的原理进行增量编程，HEIDENHAIN 的PLANE功能和SIEMENS的CYCLE800功能也可以使用此方式，只是指令根据不同的数控系统不同进行指令修改即可。

此文构建的后处理是适合DOOSAN VC 630/5AX机床，控制系统为FANUC Series 31i-MODEL B5。

根据机床的加工手册及架构构建合适的后处理，过程此文不做详细介绍。构建好的后处理中在现有循环里的循环平面更改必须有FANUC G68.2倾斜面加工的指令

切换到定制命令中创建一个新的用户定义命令，名字为PB_CMD_drill_text。

UG软件后置处理工具UGNX/POSTBUILDER是在TCL语言的基础上建立起来的，所以用户定义命令的编程方式跟TCL语言的编程方式一致。

UGNX/POSTBUILDER扩展了TCL语言，下面的代码会涉及到一些扩展命令或变量，这些命令或变量都是以MOM或mom开头的，以适应一些UGNX/POSTBUILDER中的特殊用途。

MOM变量可以通过MOM变量浏览器中进行查找和了解相关细节。

首先我们需要对命令中会用到的变量进行声明，使用global语句来声明，后面才能使用这些变量值。

部分变量声明语句如下：

global mom_pos

global mom_cycle_feed_to_pos mom_cycle_rapid_to

global mom_cycle_retract_to_pos mom_cycle_retract_to

…………

接下来我们需要对變量进行赋值及计算，赋值是采用set语句。计算出孔的实际深度，然后才可以根据孔的深度判断需要加工的层数。

部分赋值和计算语句如下：

set mom_cycle_rapid_to_pos（2）[expr $mom_pos（2）+$mom_cycle_rapid_to]

set mom_cycle_retract_to_pos（2）[expr $mom_pos（2）+$mom_cycle_retract_to]

set mom_cycle_feed_to_pos（2）[expr $mom_pos（2）+$mom_cycle_feed_to]

…………

接着需要使用MOM_output_literal的方式，即输出命令的方式将我们要输出的指令进行强制输出。

首先输出钻孔前的相关准备指令，使用G91增量编程的方式，这样才能更好得控制实际刀路的走刀距离。主轴正转以低转速，快速移动到下刀点，开启冷却液，低速进入孔内，进入孔内后主轴正转调用操作中的转速，format%.0f代表取值的小数点后几位数，开始钻第一次，钻后快速提刀到距离孔口2mm，不完全退出孔外。

具体指令语句如下：

MOM_output_literal"G91"

MOM_output_literal"M03 S100"

MOM_output_literal"G00 Z[format%.3f"$mom_cycle_A1"]"

MOM_output_literal"M08"

MOM_output_literal"G01 Z-2.5 F100"

MOM_output_literal"M03 S[format%.0f"$mom_spindle_speed"]"

MOM_output_literal"G01 Z-2 F[format%.0f"$feed"]"

MOM_output_literal"G00 Z2"

接着需要使用TCL语言流程控制中的if-elseif-else多层决策结构判断语句，根据不同情况输出不同的指令，直到已经钻到孔的要求深度，最后快速提刀退出孔口，提刀到安全高度。

部分指令语句如下：

if{$mom_cycle_AA > 0}{

MOM_output_literal"G01 Z-3.5 F[format%.0f"$feed"]"

MOM_output_literal"G00 Z1"

if{$mom_cycle_AB > 0}{

MOM_output_literal"G01 Z-2 F[format%.0f"$feed"]"

MOM_output_literal"G00 Z2"

…………

}elseif{$mom_cycle_AA == 0}{

MOM_output_literal"G01 Z-1.5 F[format%.0f"$feed"]"

}else{

MOM_output_literal"G01 Z[format%.3f"$mom_cycle_ZAA"]F[format%.0f"$feed"]"

}

MOM_output_literal"G00 G90 Z[format%.3f"$mom_cycle_retract_to_pos（2）"]"

用户定义命令PB_CMD_drill_text的设置完成后，切换到程序里面的现有循环，找到里面的深钻，打开后将里面的所有内容都删除，插入前面已经设定好的用户定义命令PB_CMD_drill_text。如果无法删除，请在前面找到公共参数，打开进去，在深钻前面的定制打勾，这样就可以自定义深钻里面的内容。

同时该后处理需要配套UG编程里面的操作设置，循环类型里面的循环需要选择“标准钻，深孔钻”对应我们把用户定义命令PB_CMD_drill_text设置在深钻里面。然后不需要设置安全高度，但是最小安全距离必须高于所需横跨的高度。

结语

通过TCL与UGNX/POSTBUILDER结合的二次开发，在UGNX/POSTBUILDER中的Custom Command（用户自定義命令）插入自己编写的TCL子程序，以满足特殊需要的输出格式，解决了钻孔程序的编程问题，减少程序编制中的失误，提高编程效率。所以学习并掌握 TCL语言定制用户命令，对我们能更好地使用UGNX/POSTBUILDER是有很大帮助。

参考文献：

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[3]周瑜哲.基于深孔加工技术的应用探讨[J].山东工业技术，2018.

[4]杨彦伟.宏程序在深孔加工中的应用研究[J].太原城市职业技术学院学报，2015.

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