基于UG的车削中心编程模板设计与配置

张驰

（西安交通大学航天航空学院，西安 710000）

0 引言

随着数字化智能制造的不断推广，对产品的加工精度和加工质量要求越来越高，普通数控机床已不能完全满足生产需求。为了提高产品的制造效率和精度，具有车削和铣削复合加工的车削中心从硬件上保证了智能制造的要求；如何提高机床的应用水平，还要从加工工艺和程序编验等软件方面加以完善。

车削中心的数控编程难度较大，过程较复杂，当前广泛采用UG CAM软件自动编程，充分开发软件功能，可简捷高效地编写出安全规范的加工程序。

以T3-500车铣复合中心（ZXC_3轴）为例，对UG软件的后置处理文件进行二次开发，设置一体化满足自动编程、后处理的加工模板。

1 后置处理开发

1.1 问题引出

车铣复合加工是在传统数控车床的基础之上增加了部分简单的铣削功能，能够在一次装夹中完成车削、铣削、钻削、攻丝等多种类型加工[1]。

沈阳联合T3-500车削中心是简易的车铣复合数控机床（ZXC_3轴），是在普通的数控车床基础之上加装了一个C轴及多个旋转动力刀座，以便用于铣加工，但车铣复合加工并不是车削和铣削的简单复合，而是有机的组合应用。

NX/Post Builder后处理器构造器，提供了机床的通用后处理开发平台[2]，但不直接适合于某种机床，实际中用户要根据机床的数控系统、结构特点、主要参数和功能指令进行配置，研究并开发出相应的后置处理文件。

1.2 后置处理开发

T3-500车削中心装配FANUC 0i TF系统，只能3个坐标轴（ZXC）联动，ZXC_3轴的编程工序和可支持代码都要受到限制，后置处理文件反而比多轴车铣复合中心更复杂。根据研究与开发，需要开发4组后处理文件才能满足不同的加工方法，如表1所示。

表1 ZXC_3轴的后处理

1.3 后处理链接

创建4组后处理文件后，采用链接技术集成为一个完整的车铣后处理，使用时只调用一个主后处理即可。在后置处理的过程中能够自动判定加工顺序、刀位变化等情况，可根据程序编写自动变化，设置后续的加工流程。

在NX/Post Builder后处理器构造器中，建立车铣中心的后处理选项只有“3轴车铣（XZC）”模板，所以将铣削模式作为主后处理器。在主后处理“zxc_z”中，点击程序和刀轨选项，创建链接如图1所示。

此时这个链接好的主后处理还不能用，因为在处理刀具轨迹时，其还分不清哪个轨迹应该使用什么名称的后处理。需在软件编程界面对加工方法进行归类，每类加工方法添加一个开始事件，输入图1中的“机头”名称，这样就实现了加工方法对应“机头”名称，再对应后处理名称。

图1 后处理链接

2 车铣复合编程模板配置

2.1 问题的引出

在车铣复合编程过程中，往往需要建立坐标系、刀具、程序名、加工方法，以及后处理链接的多项设置，如果每次都要创建，既麻烦也容易出错，若把这些重复内容和固定配置设置为模板，就不需要再建了。

针对T3-500车削中心进行了分析研究，规划出车铣复合加工的通用父节点项内容，并对完整的车铣后处理进行配置。进入加工模块时选择相应加工类型，即可调入模板参数和繁琐配置项[3]。

2.2 父节点组创建

把编程时重复设置的父节点组内容，定义成模板后减少重复设置，避免出现遗漏项，更加简捷和高效。

父节点通常包括4组，可按如下流程创建。

新建文件 template_ZXC.prt；进入“加工”模块，在窗口中依次选，加工环境“cam_general”，创建的CAM组装“turning”。

1）加工方法视图。如图2（a）所示， 将其中一个更改名称“LATHE”，删除其他项；右键/插入/方法，创建“MILL_Z”的刀轴沿Z向的铣削加工；同样的方法，创建“DRILL_Z”的刀轴沿Z向的钻孔加工；创建“MILL_X”的刀轴沿X向的铣削加工；创建“DRILL_X”的刀轴沿Z向的钻孔加工，选中创建项和父节点项/右键/对象/模板设置，钩选所有项，确定。

图2 父节点组

2）几何视图。如图2（b）所示，在“TURNING_WORKPIECE”下，右键/插入/几何体，在类型选择“turning”， 建立无内容项的“AVOIDANCE”；在“WORKPIECE”下，右键/插入/几何体，在类型选择“mill_planar”，建立无指定内容的铣削坐标系，选中创建项和父节点项/右键/对象/模板设置，钩选所有项，确定。

3）机床视图。如图2（c）所示，创建外圆车刀-1，设置刀尖半径为0.8，刀具号1，选中“使用车刀夹持器”，设置“补偿寄存器”号1；外圆车刀-3（D型刀片），设置刀尖半径为0.4，刀具号3，选中“使用车刀夹持器”，设置“补偿寄存器”号3；创建铣刀D10-7设置直径10，刀具号7，补偿寄存器号7，刀具补偿寄存器7。选中创建项和父节点项/右键/对象/模板设置，钩选所有项，确定。

4）程序顺序视图。如图2（d）所示，在“PROGRAM”下，右键/插入/程序组，插入5个程序组，改名为车加工、铣_Z、钻孔_Z、铣_X和钻孔_X；选中创建项和父节点项/右键/对象/模板设置，钩选所有项。

2.3 后置处理配置

T3-500车削中心只能3个坐标轴联动，在UG软件中的后置处理较复杂，根据加工类型开发了4组后置处理文件，并通过链接成为一个整体，由加工方法的名称调用。设置为模板后，可避免重复设置，更可避免由于加工方法名称输入错误导致的后处理混乱，生成的代码不能工作或出现加工事故。

要实现只使用主后处理即可自动根据加工方法调用相应后处理，需要完成如下配置，如图2（a）所示，选中“LATHE”/右键/对象/开始事件，在对话框中为“Head”添加新事件“TURN”名称事件；选中“MILL_Z”/右键/对象/开始事件，在对话框中为“Head”添加新事件“MILL_Z”名称事件；选中“DRILL_Z”/右键/对象/开始事件，在对话框中为“Head”添加新事件“MILL_ZD”名称事件；选中“MILL_X”/右键/对象/开始事件，在对话框中为“Head”添加新事件“MILL_X”名称事件；选中“DRILL_X”/右键/对象/开始事件，在对话框中为“Head”添加新事件“MILL_X”名称事件。

选中创建项和父节点项/右键/对象/模板设置，钩选所有项，确定。

2.4 启用模板设置

2.4.1 加工环境设置

模板文件设置保存后，要使用模板有多种方法，习惯使用的是如图3所示，在进入加工模块打开“加工环境”窗口后，在“CAM会话设置项”下点击“cam_general”，将在“要创建的CAM组装”中出现模板文件名“template_ZXC”，要如下操作。

图3 调用加工模板

1）把模板文件“template_ZXC.prt”复制到…/ MACH/resource/ template_part/ metric文件夹中；2）进入目录…/MACH/ resource/ template_set 文件夹，用记事本打开cam_general.opt。在公制区域增加一行：${UGII_CAM_TEMPLATE_PART_METRIC_DIR} template_ZXC.prt

2.4.2 启用模板示例

零件造型完成后，进入加工环境时，选择相应的模板组装template_ZXC，即调入模板参数，包含了图3中的所有内容。

3 结语

为了使车铣复合机床能够充分发挥其先进制造功能，通过探索和研究，将设备特点与FANUC数控系统同CAM软件进行有机结合，利用UG软件的二次开发功能，开发出适合车削中心的专用后处理和编程模板。按照模板的配置方法，也可进一步设计出更多的加工工序，完善智能制造的专家系统，从而更加简单快捷、安全高效地完成实际工作。