馬士龍，楊 濤，李元馨，潘運(yùn)祺，朱葛明，羊 奎，王瑞平

(1.浙江吉利汽車動力總成 制造部，浙江 慈溪 315336；2.道依茨一汽(大連)柴油機(jī)有限公司 制造部，遼寧 大連 116600；3.蘇州大學(xué) 計算機(jī)系，江蘇 蘇州 215000；4.大眾一汽發(fā)動機(jī)(大連)有限公司 規(guī)劃部，遼寧 大連 116600)

0 引言

NX是SEIMENS公司開發(fā)的一套集CAD/CAM/CAE一身的軟件系統(tǒng)，除了強(qiáng)大的CAD功能之外，其CAM功能在業(yè)界也是數(shù)一數(shù)二。運(yùn)用CAM功能所提供后處理即POST BUILDER可以方便構(gòu)建后處理程序，實(shí)現(xiàn)FANUC系統(tǒng)固有循環(huán)的調(diào)用，基于其TCL腳本語言開發(fā)環(huán)境，重新構(gòu)建后處理程序，可以實(shí)現(xiàn)用戶自定循環(huán)的調(diào)用。

1 后處理及FANUC系統(tǒng)的宏變量

使用NX CAM自動生成刀具軌跡后，主要包含刀具位置信息的數(shù)據(jù)點(diǎn)和一些機(jī)床控制的指令信息。由于不同的機(jī)床控制系統(tǒng)對NC程序格式要求不同，這些刀具軌跡文件不能直接被控制系統(tǒng)所使用，因此NX CAM中的刀具軌跡必須經(jīng)過處理，轉(zhuǎn)換為特定控制系統(tǒng)能夠接收的NC程序格式，這一處理過程就是“后處理”。

后處理是數(shù)控加工中的一個重要環(huán)節(jié)，其主要任務(wù)是將CAM生產(chǎn)刀具軌跡源文件轉(zhuǎn)換成控制系統(tǒng)所能接收的NC代碼文件[1]。

20世紀(jì)90年代，NC代碼吸收了一些高級語音的基本特點(diǎn)，新的程序設(shè)計語言命名為宏編程。特點(diǎn)與計算機(jī)語言的BASIC 或C語言相似，即可以運(yùn)用變量技術(shù)進(jìn)行編程。Fanuc控制系統(tǒng)提供的宏變量有只讀空變量(#0)、局部變量(#1-#33)、公用變量(#100-#199)、永久公用變量(#500-#999)和系統(tǒng)變量(#1000以上)[2]。運(yùn)用局部變量、公用變量、永久公用變量可以靈活的開發(fā)出用戶自定義的循環(huán)鉆孔子程序，實(shí)現(xiàn)不同平面上孔加工的刀具路徑的優(yōu)化。

2 自定義鉆孔循環(huán)

2.1 不帶有孔底停留時間的鉆孔循環(huán)

自定義循環(huán)如圖1所示。

圖1 O0081循環(huán)

圖1中宏變量的意義如下：

#571-開始進(jìn)給平面

#572-孔底平面(孔底的Z坐標(biāo))

#577-主軸進(jìn)給速度，單位mm/s

#590-退刀平面(刀具抬起到位置的Z坐標(biāo))

循環(huán)子程序如下：

%

O0081

#1=#4003 (#4003第三組模態(tài)代碼的值)

G90 G00 Z#571

G01 Z#572 F#577

G00 Z#590

G[#1]

M99

%

2.2 帶有孔底停留時間的鉆孔循環(huán)

自定義循環(huán)如圖2所示。

圖2 O0082循環(huán)

圖2中宏變量的意義如下：

#571-開始進(jìn)給平面

#572-孔底平面(孔底的Z坐標(biāo))

#575-停留時間 (單位為毫秒)

#577-主軸進(jìn)給速度，單位mm/s

#590-退刀平面(刀具抬起到位置的Z坐標(biāo))

循環(huán)子程序如下：

%

O0082

#1=#4003

G90 G00 Z#571

G01 Z#572 F#577

G04 P#575

G00 Z#590

G[#1]

M99

%

3 后處理構(gòu)建及運(yùn)用TCL語言進(jìn)行二次開發(fā)

3.1 定義地址字

對上述子程序中宏變量，在Post Builder中定義自定義地址字，格式如表1所示。

表1 Post Builder中定義自定義地址字

定義自定義宏程序調(diào)用(G66P00)與取消宏程序調(diào)用(G67)地址字如表2所示。

表2 自定義宏程序與取消宏程序地址字

3.2 定義相應(yīng)的程序段模板并對自定義字地址賦值

在Post Builder中定義程序段模板，以保證在調(diào)用用戶自定義循環(huán)時，刀具軌跡的正確性。

BLOCK_TEMPLATE cycle_mac571

{

Z_MAC_R[MYMmom_cycle_rapid_to_pos(MYMmom_cycle_spindle_axis)]opt

}

BLOCK_TEMPLATE cycle_mac572

{

Z_MAC_BOTTOM[MYMmom_cycle_feed_to_pos(2)]opt

}

BLOCK_TEMPLATE cycle_mac575

{

User_Dwell[MYMmom_cycle_delay]opt

}

BLOCK_TEMPLATE cycle_mac577

{

Z_MAC_F[MYMfeed]opt

}

BLOCK_TEMPLATE cycle_mac590

{

Z_MAC_RETRACT[MYMmom_cycle_retract_to_pos(2)]opt

}

BLOCK_TEMPLATE Usercycle_off

{

MacCallOFF[67]

}

BLOCK_TEMPLATE mac_call_G66P0081

{

G_UDC_81[81]

}

BLOCK_TEMPLATE mac_call_G66P0082

{

G_UDC_81[82]

}

3.3 定義用戶循環(huán)事件及TCL控制代碼的輸出

在Post Builder中定義自定義循環(huán)如圖3所示。

圖3 自定義鉆孔循環(huán)

其中運(yùn)用TCL控制程序段輸出的代碼如下：

#=======================

proc PB_CMD_custom_afterCYC81 { } {

#=======================

global afterCYC81

set afterCYC81 1

}

#=======================

proc PB_CMD_mac_call_G66P0081 { } {

#=======================

global op_start_var

if { [info exists op_start_var] } {

if { MYMop_start_var == 1 } {

MOM_force_block Once cycle_mac571

MOM_do_template cycle_mac571-

MOM_force_block Once cycle_mac572

MOM_do_template cycle_mac572

MOM_force_block Once cycle_mac577

MOM_do_template cycle_mac577

MOM_force_block Once cycle_mac590

MOM_do_template cycle_mac590

MOM_force_block Once mac_call_G66P0081

MOM_do_template mac_call_G66P0081

set op_start_var 0

} else {

MOM_do_template cycle_mac571

MOM_do_template cycle_mac572

MOM_do_template cycle_mac577

MOM_do_template cycle_mac590

}

}

}

#=======================

proc PB_CMD_mac_call_G66P0082 { } {

#=======================

global op_start_var

if { [info exists op_start_var] } {

if { MYMop_start_var == 1 } {

MOM_force_block Once cycle_mac571

MOM_do_template cycle_mac571

MOM_force_block Once cycle_mac572

MOM_do_template cycle_mac572

MOM_force_block Once cycle_mac575

MOM_do_template cycle_mac575

MOM_force_block Once cycle_mac577

MOM_do_template cycle_mac577

MOM_force_block Once cycle_mac590

MOM_do_template cycle_mac590

MOM_force_block Once mac_call_G66P0082

MOM_do_template mac_call_G66P0082

set op_start_var 0

} else {

MOM_do_template cycle_mac571

MOM_do_template cycle_mac572

MOM_do_template cycle_mac575

MOM_do_template cycle_mac577

MOM_do_template cycle_mac590

}

}

}

3.4 用戶循環(huán)結(jié)束代碼輸出控制TCL程序

#=======================

proc PB_CMD_custom_resetCYC81 { } {

#=======================

global afterCYC81

if { [info exists afterCYC81] } {

if { MYMafterCYC81 == 1 } {

MOM_force_block Once Usercycle_off

MOM_do_template Usercycle_off

set afterCYC81 0

} else {

MOM_do_template cycle_offG80

}

}

if { ![info exists afterCYC81] } {

MOM_do_template cycle_offG80

}

}

4 應(yīng)用實(shí)例

圖4是一個工程圖，零件的材料為HT250，鉆削加工零件上5個直徑為10.5mm的孔。

圖4 工程圖實(shí)例

在NX11鉆孔加工中選擇用戶自定義循環(huán)CYCLE81，給出非加工運(yùn)動的相關(guān)數(shù)據(jù)，生成如圖5所示刀具路徑。

圖5 鉆孔選項(xiàng)及刀具路徑圖

運(yùn)用上述開發(fā)的后處理，生成的NC代碼如下：

N100 ( WORKPIECE-----Supporter )

N102 ( UPDATETIME------- )

N104 ( MODIFIER------ )

N106 ( PROGRAMMER--- Shilong.Ma )

N108 ( CONTROLLER-----Fanuc OM )

N110 G90 G21 G98 G40 G17

N112 ( TOOLPATH: DRILLING )

N114 ( TOOL:DRILL_D10.5_A135 DIAMETER:10.50 )

N116 G91 G30 Z0.0

N118 G91 G30 X0.0 Y0.0

N120 T01

N122 M06

N124 G54

N126 S2880 M03

N128 G90 G00 X200. Y0.0

N130 G43 Z53. H01

N132 #571=53.

N134 #572=12.825

N136 #577=1152.

N138 #590=110.

N140 G66P0081

N142 G00 X200. Y0.0

N144 #571=93.

N146 #572=52.825

N148 #590=160.

N150 G00 X100. Y0.0

N152 #571=143.

N154 #572=102.825

N156 G00 X0.0 Y0.0

N158 #571=93.

N160 #572=52.825

N162 #590=110.

N164 X-100.

N166 #571=53.

N168 #572=12.825

N170 #590=53.

N172 G00 X-200. Y0.0

N174 G67

N176 G91 G30 Z0.0

N178 G91 G30 X0.0 Y0.0

N180 M30

N182 ( CUTTING TIME(S): 10.5 )

%

使用CIMCOEDIT軟件對上述NC程序反向生成刀具路徑如圖6所示。

圖6 刀具路徑驗(yàn)證

5 結(jié)論

運(yùn)用TCL語言，開發(fā)出可以調(diào)用用戶自定義鉆孔循環(huán)的后處理程序，使NX加工模塊生成的鉆孔刀具路徑自動以優(yōu)化的形式輸出NC代碼，可實(shí)現(xiàn)刀具路徑的最小化，降低刀具快速運(yùn)動的時間，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率。

[1] 張磊，張振亞.UG NX6后處理技術(shù)培訓(xùn)教程[M]. 北京:清華大學(xué)出版社,2009.

[2] S K Sinha. FANUC 數(shù)控宏程序編程技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社，2011.