黃偉淳 吳博

摘要：本文通過對深孔鉆工藝的分析，并介紹了在UGNX/ POSTBUILDER中通過使用TCL語言來定制鉆孔程序的方法，解決了在現(xiàn)有機(jī)床設(shè)備的鉆孔程序編程難題，提高編程效率和程序的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：深孔鉆;工藝分析;UGNX/POSTBUILDER;TCL語言;定制

引言

制造業(yè)中通常將孔深與孔徑比大于5的孔稱為深孔。在輪胎模具上面為了在硫化輪胎的時候達(dá)到更好的排氣效果，遍布著密密麻麻的排氣孔。一塊花紋的排氣孔大概是在300-500個孔，孔徑一般都是小于3mm，最小的可達(dá)到1.2mm，深度在25-120mm不等，同一塊花紋塊的孔的深度也會由于背面的尺寸不同導(dǎo)致深度不一。本文通過對深孔加工的刀路進(jìn)行分析，然后結(jié)合UG軟件后置處理工具UGNX/POSTBUILDER的功能開發(fā)出專用的UG后處理，實現(xiàn)電腦編程，并在現(xiàn)有的數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行鉆孔加工。

一、深孔加工工藝分析

數(shù)控系統(tǒng)提供的固定循環(huán)功能中，一般能滿足絕大多數(shù)的孔加工循環(huán)，但是在進(jìn)行深孔加工時，隨著孔深的加深，排屑必然變得困難，在鉆深固定的情況下，往往是在開始時適合，等到接近孔底時便會產(chǎn)生眾多問題。

經(jīng)過測試，下面的鉆孔的走刀方式是相對比較合適的鉆孔方式。

首先鉆頭已低轉(zhuǎn)速快速移動到距離孔口0.5mm。以低轉(zhuǎn)速和正常的進(jìn)給的狀態(tài)尋孔進(jìn)入預(yù)先加工好的引導(dǎo)孔內(nèi)。進(jìn)入引導(dǎo)孔后轉(zhuǎn)速迅速恢復(fù)到正常轉(zhuǎn)速。接著進(jìn)行鉆深，鉆到既定深度后，快速提刀到刀尖距離孔口2mm處，鉆頭不完全退出孔口，目的是在快速提刀的時候可以把斷屑排出孔內(nèi)，但是鉆頭前端還是保留在孔內(nèi)，保證鉆頭的方向不會變化，下一階段鉆深不需要再次尋孔，減少對孔口質(zhì)量的影響。接著不做暫停，直接快移到距離上次鉆孔深度的0.5mm處，這時進(jìn)給速度降到正常鉆孔速度，繼續(xù)鉆孔，到底既定深度后再次快速提刀到距離孔口2mm處。重復(fù)該流程，直到鉆到孔的要求深度后，直接快速退刀，退出孔口。

二、專用的后處理構(gòu)建

2.1、TCL編程語言

TCL（Tool Command Language），是一種很通用的腳本語言，它幾乎在所有的平臺上都可以解釋運行。它實際上包含了兩個部分：一個語言和一個庫。UG軟件后置處理工具UGNX/POSTBUILDER中定制的不同的TCL指令會從數(shù)控加工文件中抽取信息，依據(jù)事先的定義分別加以處理，最后生成可以被數(shù)控機(jī)床不同控制系統(tǒng)接受的程序代碼。

TCL編程語言可以進(jìn)行計算和循環(huán)等功能，我們可以通過編制TCL的語句實現(xiàn)自動判斷深度，進(jìn)行計算加工的步距，實現(xiàn)我們需要的鉆孔方式。

2.2、后處理的構(gòu)建

本后處理利用的是FANUC G68.2傾斜面加工的原理進(jìn)行增量編程，HEIDENHAIN 的PLANE功能和SIEMENS的CYCLE800功能也可以使用此方式，只是指令根據(jù)不同的數(shù)控系統(tǒng)不同進(jìn)行指令修改即可。

此文構(gòu)建的后處理是適合DOOSAN VC 630/5AX機(jī)床，控制系統(tǒng)為FANUC Series 31i-MODEL B5。

根據(jù)機(jī)床的加工手冊及架構(gòu)構(gòu)建合適的后處理，過程此文不做詳細(xì)介紹。構(gòu)建好的后處理中在現(xiàn)有循環(huán)里的循環(huán)平面更改必須有FANUC G68.2傾斜面加工的指令

切換到定制命令中創(chuàng)建一個新的用戶定義命令，名字為PB_CMD_drill_text。

UG軟件后置處理工具UGNX/POSTBUILDER是在TCL語言的基礎(chǔ)上建立起來的，所以用戶定義命令的編程方式跟TCL語言的編程方式一致。

UGNX/POSTBUILDER擴(kuò)展了TCL語言，下面的代碼會涉及到一些擴(kuò)展命令或變量，這些命令或變量都是以MOM或mom開頭的，以適應(yīng)一些UGNX/POSTBUILDER中的特殊用途。

MOM變量可以通過MOM變量瀏覽器中進(jìn)行查找和了解相關(guān)細(xì)節(jié)。

首先我們需要對命令中會用到的變量進(jìn)行聲明，使用global語句來聲明，后面才能使用這些變量值。

部分變量聲明語句如下：

global mom_pos

global mom_cycle_feed_to_pos mom_cycle_rapid_to

global mom_cycle_retract_to_pos mom_cycle_retract_to

…………

接下來我們需要對變量進(jìn)行賦值及計算，賦值是采用set語句。計算出孔的實際深度，然后才可以根據(jù)孔的深度判斷需要加工的層數(shù)。

部分賦值和計算語句如下：

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]

…………

接著需要使用MOM_output_literal的方式，即輸出命令的方式將我們要輸出的指令進(jìn)行強(qiáng)制輸出。

首先輸出鉆孔前的相關(guān)準(zhǔn)備指令，使用G91增量編程的方式，這樣才能更好得控制實際刀路的走刀距離。主軸正轉(zhuǎn)以低轉(zhuǎn)速，快速移動到下刀點，開啟冷卻液，低速進(jìn)入孔內(nèi)，進(jìn)入孔內(nèi)后主軸正轉(zhuǎn)調(diào)用操作中的轉(zhuǎn)速，format%.0f代表取值的小數(shù)點后幾位數(shù)，開始鉆第一次，鉆后快速提刀到距離孔口2mm，不完全退出孔外。

具體指令語句如下：

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"

接著需要使用TCL語言流程控制中的if-elseif-else多層決策結(jié)構(gòu)判斷語句，根據(jù)不同情況輸出不同的指令，直到已經(jīng)鉆到孔的要求深度，最后快速提刀退出孔口，提刀到安全高度。

部分指令語句如下：

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）"]"

用戶定義命令PB_CMD_drill_text的設(shè)置完成后，切換到程序里面的現(xiàn)有循環(huán)，找到里面的深鉆，打開后將里面的所有內(nèi)容都刪除，插入前面已經(jīng)設(shè)定好的用戶定義命令PB_CMD_drill_text。如果無法刪除，請在前面找到公共參數(shù)，打開進(jìn)去，在深鉆前面的定制打勾，這樣就可以自定義深鉆里面的內(nèi)容。

同時該后處理需要配套UG編程里面的操作設(shè)置，循環(huán)類型里面的循環(huán)需要選擇“標(biāo)準(zhǔn)鉆，深孔鉆”對應(yīng)我們把用戶定義命令PB_CMD_drill_text設(shè)置在深鉆里面。然后不需要設(shè)置安全高度，但是最小安全距離必須高于所需橫跨的高度。

結(jié)語

通過TCL與UGNX/POSTBUILDER結(jié)合的二次開發(fā)，在UGNX/POSTBUILDER中的Custom Command（用戶自定義命令）插入自己編寫的TCL子程序，以滿足特殊需要的輸出格式，解決了鉆孔程序的編程問題，減少程序編制中的失誤，提高編程效率。所以學(xué)習(xí)并掌握 TCL語言定制用戶命令，對我們能更好地使用UGNX/POSTBUILDER是有很大幫助。

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