王建波 杜廣 李歡 王泰吉 楊奉義

摘 要：NX軟件廣泛應(yīng)用在模具，機(jī)械等數(shù)控加工領(lǐng)域，隨著生產(chǎn)力與加工精度的不斷提高，數(shù)控機(jī)床在工業(yè)生產(chǎn)中起到了越來(lái)越重要的作用，有效提高了機(jī)床利用率，傳統(tǒng)的人工示教式編程已經(jīng)不能適應(yīng)生產(chǎn)的需要，離線(xiàn)編程成為數(shù)控機(jī)床運(yùn)用中不可缺少的一部分。離線(xiàn)編程需要先建立零件的CAD模型，并產(chǎn)生其刀位文件。由CAD/CAM軟件仿真生成的刀位代碼，無(wú)法直接用于數(shù)控機(jī)床，需要進(jìn)行后置加工處理后，方可成為能夠用于數(shù)控機(jī)床操作的NC代碼，因此，后置處理過(guò)程直接決定了NC代碼的質(zhì)量與精度，進(jìn)而影響數(shù)控加工的精度，在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中關(guān)鍵性的作用。

關(guān)鍵詞：NX自動(dòng)化編程；NX后處理技術(shù)；離線(xiàn)編程

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.124

0 引言

目前傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床加工的程序通過(guò)手工編制，需將每路徑和加工位置、參數(shù)及刀具參數(shù)手動(dòng)輸入，編程效率低且容易出錯(cuò)；在現(xiàn)場(chǎng)加工程序調(diào)試作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，容易發(fā)生碰撞、存在造成加工報(bào)廢的風(fēng)險(xiǎn)，為了節(jié)省成本，零件設(shè)計(jì)的時(shí)候會(huì)考慮更多因素，設(shè)計(jì)也越來(lái)越復(fù)雜，加工難度越來(lái)越大，為了適應(yīng)數(shù)控加工的需求，迫切需要計(jì)算機(jī)輔助軟件參與解決生產(chǎn)中遇到的難題。

1 NX軟件介紹

Siemens PLM Software 數(shù)字化制造解決方案 NX CAM 正在為世界上頂尖的制造者們所采用。他們通過(guò)使用數(shù)字化制造解決方案來(lái)優(yōu)化他們的制造過(guò)程，幫助他們實(shí)現(xiàn)了制造夢(mèng)想，維護(hù)了他們?cè)诟髯灶I(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位。NX CAM 幫助制造企業(yè)加速其產(chǎn)品上市時(shí)間、降低產(chǎn)品成本、 提高了產(chǎn)品質(zhì)量。NX是美國(guó)NXS公司發(fā)行的數(shù)字化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)綜合軟件。作為NXS公司的旗艦產(chǎn)品，NX集成了行業(yè)內(nèi)集成應(yīng)用程序，NX集成了CAD、CAE及CAM多種功能于一身，是一種三維參數(shù)化軟件，該軟件功能強(qiáng)大，能夠輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)體及造型的建構(gòu)，廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車(chē)、制造等領(lǐng)域?；谠摴咎峁┑亩嗉?jí)化、集成化、完整的CAD解決方案，NX基于制造過(guò)程的產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到加工制造的無(wú)縫鏈接，從而進(jìn)一步整合、優(yōu)化了企業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、制造流程。同時(shí)，NX軟件還具有實(shí)體造型模設(shè)計(jì)、曲面造型設(shè)計(jì)、虛擬裝配模擬等功能，能夠輕松實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的有限元分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析及運(yùn)動(dòng)力學(xué)分析等，提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造過(guò)程的的可靠性與有效性。此外，NX集成了二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言NX/OPEN，使用人員可通過(guò)簡(jiǎn)單的培訓(xùn)即可進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，從而滿(mǎn)足特定的使用需求，便于用戶(hù)開(kāi)發(fā)專(zhuān)用的CAD系統(tǒng)。

2 NX軟件編程研究及模塊功能

基于NX CAD模塊設(shè)計(jì)完成的產(chǎn)品三維模型主要包括數(shù)控編程必要的完整的產(chǎn)品表面數(shù)據(jù)信息，NX軟件能夠針對(duì)產(chǎn)品表面信息進(jìn)行數(shù)控加工刀位的自動(dòng)化運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)全過(guò)程的自動(dòng)化處理。在整個(gè)過(guò)程中，信息的處理都是基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)與文件傳輸格式，因此，NX CAD模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息的全集成與數(shù)據(jù)共享，大幅度提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工效率。雖然，借助于NX軟件能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化數(shù)控編程，在數(shù)控編程前，用戶(hù)應(yīng)確定加工工藝分析與規(guī)劃工作，加工工藝的選擇是否恰當(dāng)將直接影響數(shù)控加工質(zhì)量與效率。加工工藝分析的確定工作應(yīng)包括：合理選擇毛坯工件、規(guī)劃加工區(qū)域、擬定工藝路線(xiàn)、確定加工刀具、確定走刀路線(xiàn)等。當(dāng)加工工藝確定后，用戶(hù)可根據(jù)自身需求，合理選用NX功能模塊，各模塊具體功能如下：

2.1 NX入口模塊

該模塊是NX軟件的基本功能模塊，主要提供常規(guī)操作，包括打開(kāi)、創(chuàng)建、存儲(chǔ)等，可導(dǎo)出文件格式包括：CGM、VRML、TIFF、MPEG、GIF和JPEG等多種格式。同時(shí)，用戶(hù)可借助于NX軟件導(dǎo)入CGM、NX/Parasolid等幾何數(shù)據(jù)，并能夠通過(guò)宏命令自動(dòng)記錄用戶(hù)操作及播放等功能，有效降低用戶(hù)學(xué)習(xí)成本。在用戶(hù)自定義菜單中，用戶(hù)可根據(jù)自己的操作習(xí)慣，設(shè)置常用功能或二次開(kāi)發(fā)功能，以提高軟件操作效率。

2.2 NX實(shí)體建模模塊

該模塊能夠提供產(chǎn)品草圖設(shè)計(jì)、生成曲線(xiàn)、布爾運(yùn)算、實(shí)體模型旋轉(zhuǎn)、非參數(shù)模型參數(shù)化、編輯變量與表達(dá)式等功能。

2.3 NX特征建模模塊

該模塊基于標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)特征的模型，為用戶(hù)提供個(gè)性化模型生成編輯功能，系統(tǒng)中包含了各類(lèi)孔、鍵槽、各類(lèi)形狀的凹腔、凸臺(tái)、圓柱、方塊、椎體、球體等模型，便于用戶(hù)直接進(jìn)行模型設(shè)計(jì)、特征編輯、特征引用、特征順序調(diào)整等操作。

2.4 NX自由曲面建模模塊

該模塊包含豐富的曲面建模工具，能夠提供直紋面、掃描面、自由曲面、類(lèi)正交曲線(xiàn)的自由曲面、曲線(xiàn)廣義掃掠、標(biāo)準(zhǔn)二次曲線(xiàn)方法放樣等進(jìn)行裁減、編輯和生成操作。

2.5 NX工程繪圖模塊

工程繪圖模塊提供了自動(dòng)視圖布置、剖視圖、局部放大圖、手動(dòng)尺寸、公差和粗糙度標(biāo)注，支持漢字輸入、視圖手工編輯、裝配圖剖視及自動(dòng)生成明細(xì)表等操作。

2.6 NX加工基礎(chǔ)模塊

該模塊提供的功能包括：用戶(hù)可在圖形模式下觀察刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡；點(diǎn)位編輯功能，用戶(hù)可根據(jù)自身需求，對(duì)鉆孔、攻絲或鏜孔加工進(jìn)行修改或剪裁操作；用戶(hù)可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化刀具庫(kù)和加工部該工藝參數(shù)樣板庫(kù)進(jìn)行自定義操作，從而滿(mǎn)足用戶(hù)個(gè)性化需求，降低軟件學(xué)習(xí)成本，縮短培訓(xùn)時(shí)間，提高產(chǎn)品模型設(shè)計(jì)、調(diào)整效率。

2.7 NX后處理與加工后置處理

NX后處理模塊廣泛應(yīng)用于主流的NC機(jī)床和加工中心，在2～5軸及以上銑削加工、2～4軸車(chē)削加工及點(diǎn)火花線(xiàn)切割中具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

2.8 NX型芯、型腔銑削模塊

該模塊能夠去除粗加工的單個(gè)、多個(gè)型腔或任意形狀的模型余量，并實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的模擬與計(jì)算，幫助用戶(hù)確定加工刀具走刀的方式。同時(shí)，基于NX軟件容差型銑削加工的方式能夠加工設(shè)計(jì)精度要求低、曲面有間隙或重疊的模型。當(dāng)型腔曲面較多且存在異常時(shí)，型腔銑削模塊能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)調(diào)整，在用戶(hù)允許的公差范圍內(nèi)加工出型腔，從而降低了型腔加工的錯(cuò)誤率，提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可靠性。

2.9 NX平面銑削模塊

該模塊能夠提供Z字形走刀銑削、走刀輪廓銑、仿形內(nèi)腔銑、確定內(nèi)部移動(dòng)安全余量、型腔分層切削等功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)加工邊界和毛料形狀的自定義操作，并模擬現(xiàn)實(shí)未切削區(qū)域的邊界，提供部分機(jī)場(chǎng)輔助運(yùn)動(dòng)制指令，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)床冷卻、刀具補(bǔ)償或夾緊等操作。

2.10 NX定軸銑削模塊

該模塊主要是對(duì)3軸聯(lián)動(dòng)加工刀具路徑、加工區(qū)域進(jìn)行選擇，并可提供多種驅(qū)動(dòng)和走刀方式，并能夠自動(dòng)識(shí)別前道工序未加工完成的區(qū)域，以便于用戶(hù)進(jìn)一步調(diào)整、優(yōu)化加工操作。通過(guò)該模塊生成的刀位文件，用戶(hù)能夠進(jìn)行壓縮、傳輸和存儲(chǔ)操作，并可根據(jù)需求進(jìn)行導(dǎo)入、調(diào)整和重新計(jì)算。

2.11 NX自動(dòng)清根模塊

該模塊能夠根據(jù)用戶(hù)設(shè)定自動(dòng)找出待加工零件滿(mǎn)足加工條件的區(qū)域。通常情況下，待加工區(qū)域是型腔中的根區(qū)或拐角位置，用戶(hù)可通過(guò)直接選定加工刀具，借助自動(dòng)清根模塊和選定的刀具，以刀具“雙向切條件”區(qū)域?yàn)轵?qū)動(dòng)幾何，生成一次或多次走刀清根程序。該模塊尤其適用于復(fù)雜型腔、型芯的加工，能夠有效降低精加工或半精加工的工作量。

2.12 NX順序銑模塊

順序銑模塊能夠控制刀具每一步驟操作，支持2～5軸及以上銑削編程，用戶(hù)可通過(guò)該模塊實(shí)現(xiàn)度刀具路徑的自動(dòng)化、交互式控制，允許用戶(hù)在圖形界面下對(duì)刀具路徑進(jìn)行編輯和調(diào)整，確保刀具路徑的滿(mǎn)足加工要求。當(dāng)用戶(hù)僅提供某曲面兩端的刀具路徑時(shí)，該模塊能夠自動(dòng)補(bǔ)充中間的步驟，實(shí)現(xiàn)刀具路徑的自動(dòng)化處理。在NX數(shù)控加工中，NX順序銑模塊的功能與自動(dòng)清根功能相似的特有模塊，主要面向于較高難度的數(shù)控程序編制。

通過(guò)NX軟件各模塊的應(yīng)用，能夠滿(mǎn)足各行業(yè)、領(lǐng)域產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工要求，基本上滿(mǎn)足現(xiàn)代化零件的生成需求。

2.13 NX后處理技術(shù)

NX后處理出來(lái)的NC程序就是通過(guò)NX的后處理器產(chǎn)生出來(lái)的，NX的后處理器主要由三個(gè)文件組成，*.pui，*.def，*.tcl，NX后處理程序時(shí)最直接用到的是*.def和*.tcl這兩個(gè)文件，這些文件可以使用拷貝復(fù)制的方法獲得，也可以從無(wú)到有利用NX軟件自帶的后處理構(gòu)造器生成制作出來(lái)。根據(jù)不同的機(jī)床參數(shù)開(kāi)發(fā)專(zhuān)用后處理，滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。

3 結(jié)論

通過(guò)NX后置處理技術(shù)研發(fā)開(kāi)發(fā)和自動(dòng)編程研發(fā)，可解決現(xiàn)階段加工機(jī)床加工側(cè)程序通過(guò)手工編制，不能進(jìn)行離線(xiàn)編程和調(diào)試作業(yè)存在風(fēng)險(xiǎn)的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)類(lèi)加工機(jī)床加工離線(xiàn)編程、模擬仿真、自動(dòng)程序輸出，可大幅提高編程效率及程序的可靠性和加工產(chǎn)品品質(zhì)，解決了實(shí)際加工過(guò)程中容易發(fā)生碰撞、存在造成加工報(bào)廢的風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題。

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