UG在线切割编程中的应用

UGUG 在线切割编程中的应用与技巧在线切割编程中的应用与技巧 周林 王宝瑞 2006-2-13 CAD/CAM 与制造业信息化 本文讨论了 UG 线切割编程模块优缺点，并通过 UG 的平面铣模块增强线切割编程刀具轨迹 的多样性和易控制性。在掌握电火花机床数控编程规范的基础上，研究了应用 UG 进行线切割编 程及其程序后置处理的方法，编制了适合线切割机床的后置处理文件。通过该方法生成的 NC 代 码在机床上面运行情况良好。 前言前言 线切割加工通过电极丝与导电工件之间放电腐蚀成型来完成工件加工，由于是非接触加 工，加工过程中不存在加工应力，因而可以进行普通机械加工难以完成的工件如淬火钢、薄壁件 等脆硬材料的加工。因此线切割加工广泛地应用在机械以及模具行业中。 美国 UGS 公司出品的 UG 软件是一款集 CAD/CAM/CAE 于一身的高端三维 CAD 软件 。 其中包 含零件设计、二维工程图、零件加工和仿真以及有限元分析等模块。通过模块之间的无缝集成， 实现了零件的三维信息在设计、数控加工以及有限元分析模块之间的共享，具有设计修改方便， 更新迅速等特点。 1 1．．UGUG 线切割编程功能线切割编程功能 1.1 UG 线切割模块 UG 的线切割模块包含无废料内部切割、工件内形切割、外形切割以及开口轮廓切割等几 个加工子模块，如图1 所示。用户可以根据加工需要，灵活选择其中一个或者几个子模块，就可 以完成零件的线切割加工任务。这些模块基本上满足零件了从 2 轴到 4 轴的线切割加工需求。 图 1 UG 线切割加工模块 在线切割加工中，有的工件型腔（大深径比）需要采用无废料切割方式把型腔内的材料 全部腐蚀掉以完成加工。通过 UG 线切割模块里面的无废料内部切割方式生成的刀具轨迹，有时 存在不合理的刀路，如尖角等，这就要求我们对走刀方式进行控制。然而采用无废料内部切割模 块生成的程序其走刀方式是软件默认的方式，无法控制、修改。 1.2 巧用 UG 平面铣模块编制线切割程序 由于线切割编程模块存在不便之处，在分析了 UG 平面铣模块的特点后， 决定采用这个模 块来编制线切割无废料内部切割程序，达到控制线切割走刀方式的目的。图 2 为平面铣模块的子 模块面板。 图 2 平面铣模块 UG 平面铣模块是针对零件的平面部分进行三轴加工的模块， 其特点是铣削加工发生在 XY 平面上，Z 轴的作用主要是下刀、提刀以及在加工中避让夹具等功能。走刀方式具有灵活、易于 控制等优点， 可采取的走刀方式有单方向、往返方式、 跟随工件外形、 铣外形以及混合加工等等， 如图 3 所示。线切割机床的工作平面为 XY 平面，通过线切割丝在二维平面上的运动完成零件的 加工。如果能够在 UG 平面铣模块编程时，抑制 Z 轴下刀和抬刀，就可以生成只含 XY 两个坐标的 刀具轨迹文件。 通过后处理便可以生成适用于线切割机床的数控程序，这样就极大地增强了线切 割编程走刀方式的可控性。 图 3 平面铣走刀方式 图 4 是一个典型零件的外形，现在需要用无废料内部切割方式进行椭圆内型腔的加工， 如果直接采用 UG 线切割模块里面的无废料内部切割方式进行加工，则生成的刀具轨迹如图 5 中 轨迹 1 所示，轨迹里面存在尖角，机床在尖角处突然变向容易而引起冲击。图 5 中轨迹 2 和轨迹 3 是通过平面铣方式生成的两种不同走刀方式的刀具轨迹。从这三种走刀轨迹可以看出，采用平 面铣的刀具轨迹有更好的可控性，而且生成的程序更加平滑，没有尖角，因而不会引起机床的冲 击，更好地保证了零件的加工精度以及延长了机床的使用寿命。 图 4 典型线切割工件 图 5 线切割模块生成刀具轨迹 P 2 2．进口线切割机床数控编程．进口线切割机床数控编程 我单位某进口线切割机床具有很高的定位精度和重复定位精度，适合加工表面粗糙度要 求高，尺寸精度控制严格的零件。现以该机床的程序编制为例，介绍线切割程序编制一般步骤。 前述生成的刀具轨迹是刀具在加工过程中所经过的一系列位置点的集合，称之为刀位， 以一定格式和表述方法来记录这些刀位位置信息的文件称为刀位文件。在 UG 中，这些文件一般 都以 cls（cutter location source）文件格式保存，里面不仅记录了刀位的点位信息，同时还 包含刀具信息以及进给、主轴转速等其他加工信息。刀位文件不能直接用于数控机床，要使数控 机床识别这些刀位，就应该将其转变成机床能够识别的 NC 代码。 图 6 为刀位文件转换成 NC 代码 的流程图。其中后置处理文件包含两个，一个是以 tcl 结尾的文件，另外一个是以 def 结尾的文 件。UG 后处理中，通过这两个文件来定义机床类型以及在后置处理中生成 NC 代码的格式。通过 后置处理编辑器 POSTBUILDER 创建和编辑上述两个文件，使其符合特定的机床规范。 图 6 刀位文件后置处理流程图 2.1 编程规范与后置处理 在编制该机床的后置处理器之前，首先要了解该机床的程序规范。该线切割机床的编程 规范有如下一些特点，（1）程序开头以 N 作为序号，后面的数字从 1 往后以 1 逐步递增；（2） 程序第一段以 G00 作为机床的定位点，此点必不可少，而且只能在一个程序中出现一次。然后再 进行直线（G01）、圆弧（G02 或者 G03）等的插补；（3）程序中每一段都以分号“；”结束； （4）圆弧中心 I、J 值为从圆弧起点指向圆心的向量；（5）当整段程序运行完成以后，以 M02 完成该程序段。 2.2 UG 后处理编制 在了解了该机床的编程规范后，下面的工作就是按照该规范创建、编辑与之相应的后置 处理文件。最后进入后置处理时，输入创建的后置处理文件，把刀位文件转换为该机床的 NC 代 码。UG 的后置处理文件编辑器 POSTBUILDER 主界面如图 6 所示，选择相应机床类型，然后根据 规范编辑机床行程、程序序号以及程序结尾等相关内容，保存创建内容，POSTBUILDER 自动生成 上述两个文件（.tcl，.def），就可以应用于后置处理器中了。 上述采用平面铣模块生成的线切割刀位文件在进行后置处理时，需另外编制后置处理文 件。其中机床类型选择为三轴铣，否则在进行后置处理的时候系统会出错。其余内容按照编程规 范进行编辑、修改即可。 图 7 后置处理文件编辑器 2.3 编程实例 以上述图 4 中的零件为例，采用平面铣模块创建如图 5 中轨迹 2，生成刀位文件。创建、 编辑后处理文件并保存。通过后置处理生成的 NC 代码如下，该 NC 代码在机床上面运行良好。 N1 G00 X0.0 Y1.; N2 G01 X0.02; N3 G01 X0.03; . N259 G02 X18.545 Y-47.884 I-54.147 J152.257; N260 G02 X0.0 Y-49. I-18.662 J155.49; N261 M02; 3.3.结束语结束语 利用 UG 软件进行线切割数控编程，缩短了程序编制时间，提高了加工效率。通过对线切 割数控规范的分析，创建了后置处理文件并应用于后置处理器，把刀位文件转化成了机床能够识 别的 NC 程序。同时，通过平面铣模块进行线切割无废料切割程序