摘  要：討論了UG線切割編程模塊優(yōu)缺點，并通過UG的平面銑模塊增強線切割編程刀具軌跡的多樣性和易控制性。在掌握電火花機床數(shù)控編程規(guī)范的基礎(chǔ)上，研究了應(yīng)用UG進行線切割編程及其程序后置處理的方法，編制了適合線切割機床的后置處理文件。通過該方法生成的NC代碼在機床上面運行情況良好。

    關(guān)鍵詞：線切割機床 數(shù)控編程 后置處理

前言
 
    線切割加工通過電極絲與導(dǎo)電工件之間放電腐蝕成型來完成工件加工，由于是非接觸加工，加工過程中不存在加工應(yīng)力，因而可以進行普通機械加工難以完成的工件如淬火鋼、薄壁件等脆硬材料的加工。因此線切割加工廣泛地應(yīng)用在機械以及模具行業(yè)中。

    美國UGS公司出品的UG軟件是一款集CAD/CAM/CAE于一身的高端三維CAD軟件。其中包含零件設(shè)計、二維工程圖、零件加工和仿真以及有限元分析等模塊。通過模塊之間的無縫集成，實現(xiàn)了零件的三維信息在設(shè)計、數(shù)控加工以及有限元分析模塊之間的共享，具有設(shè)計修改方便，更新迅速等特點。

1．UG線切割編程功能

    1.1 UG線切割模塊

    UG的線切割模塊包含無廢料內(nèi)部切割、工件內(nèi)形切割、外形切割以及開口輪廓切割等幾個加工子模塊，如圖1所示。用戶可以根據(jù)加工需要，靈活選擇其中一個或者幾個子模塊，就可以完成零件的線切割加工任務(wù)。這些模塊基本上滿足零件了從2軸到4軸的線切割加工需求。

圖1 UG線切割加工模塊
   

    在線切割加工中，有的工件型腔（大深徑比）需要采用無廢料切割方式把型腔內(nèi)的材料全部腐蝕掉以完成加工。通過UG線切割模塊里面的無廢料內(nèi)部切割方式生成的刀具軌跡，有時存在不合理的刀路，如尖角等，這就要求我們對走刀方式進行控制。然而采用無廢料內(nèi)部切割模塊生成的程序其走刀方式是軟件默認的方式，無法控制、修改。

    1.2 巧用UG平面銑模塊編制線切割程序

    由于線切割編程模塊存在不便之處，在分析了UG平面銑模塊的特點后，決定采用這個模塊來編制線切割無廢料內(nèi)部切割程序，達到控制線切割走刀方式的目的。圖2為平面銑模塊的子模塊面板。

圖2 平面銑模塊

    UG平面銑模塊是針對零件的平面部分進行三軸加工的模塊，其特點是銑削加工發(fā)生在XY平面上，Z軸的作用主要是下刀、提刀以及在加工中避讓夾具等功能。走刀方式具有靈活、易于控制等優(yōu)點，可采取的走刀方式有單方向、往返方式、跟隨工件外形、銑外形以及混合加工等等，如圖3所示。線切割機床的工作平面為XY平面，通過線切割絲在二維平面上的運動完成零件的加工。如果能夠在UG平面銑模塊編程時，抑制Z軸下刀和抬刀，就可以生成只含XY兩個坐標(biāo)的刀具軌跡文件。通過后處理便可以生成適用于線切割機床的數(shù)控程序，這樣就極大地增強了線切割編程走刀方式的可控性。

圖3 平面銑走刀方式

    圖4是一個典型零件的外形，現(xiàn)在需要用無廢料內(nèi)部切割方式進行橢圓內(nèi)型腔的加工，如果直接采用UG線切割模塊里面的無廢料內(nèi)部切割方式進行加工，則生成的刀具軌跡如圖5中軌跡1所示，軌跡里面存在尖角，機床在尖角處突然變向容易而引起沖擊。圖5中軌跡2和軌跡3是通過平面銑方式生成的兩種不同走刀方式的刀具軌跡。從這三種走刀軌跡可以看出，采用平面銑的刀具軌跡有更好的可控性，而且生成的程序更加平滑，沒有尖角，因而不會引起機床的沖擊，更好地保證了零件的加工精度以及延長了機床的使用壽命。

圖4 典型線切割工件

圖5 線切割模塊生成刀具軌跡

2．進口線切割機床數(shù)控編程

    我單位某進口線切割機床具有很高的定位精度和重復(fù)定位精度，適合加工表面粗糙度要求高，尺寸精度控制嚴(yán)格的零件。現(xiàn)以該機床的程序編制為例，介紹線切割程序編制一般步驟。

    前述生成的刀具軌跡是刀具在加工過程中所經(jīng)過的一系列位置點的集合，稱之為刀位，以一定格式和表述方法來記錄這些刀位位置信息的文件稱為刀位文件。在UG中，這些文件一般都以cls（cutter location source）文件格式保存，里面不僅記錄了刀位的點位信息，同時還包含刀具信息以及進給、主軸轉(zhuǎn)速等其他加工信息。刀位文件不能直接用于數(shù)控機床，要使數(shù)控機床識別這些刀位，就應(yīng)該將其轉(zhuǎn)變成機床能夠識別的NC代碼。圖6為刀位文件轉(zhuǎn)換成NC代碼的流程圖。其中后置處理文件包含兩個，一個是以tcl結(jié)尾的文件，另外一個是以def結(jié)尾的文件。UG后處理中，通過這兩個文件來定義機床類型以及在后置處理中生成NC代碼的格式。通過后置處理編輯器POSTBUILDER創(chuàng)建和編輯上述兩個文件，使其符合特定的機床規(guī)范。

圖6 刀位文件后置處理流程圖

    2.1編程規(guī)范與后置處理

    在編制該機床的后置處理器之前，首先要了解該機床的程序規(guī)范。該線切割機床的編程規(guī)范有如下一些特點，（1）程序開頭以N作為序號，后面的數(shù)字從1往后以1逐步遞增；（2）程序第一段以G00作為機床的定位點，此點必不可少，而且只能在一個程序中出現(xiàn)一次。然后再進行直線（G01）、圓弧（G02或者G03）等的插補；（3）程序中每一段都以分號“；”結(jié)束；（4）圓弧中心I、J值為從圓弧起點指向圓心的向量；（5）當(dāng)整段程序運行完成以后，以M02完成該程序段。

    2.2 UG后處理編制

    在了解了該機床的編程規(guī)范后，下面的工作就是按照該規(guī)范創(chuàng)建、編輯與之相應(yīng)的后置處理文件。最后進入后置處理時，輸入創(chuàng)建的后置處理文件，把刀位文件轉(zhuǎn)換為該機床的NC代碼。UG的后置處理文件編輯器POSTBUILDER主界面如圖6所示，選擇相應(yīng)機床類型，然后根據(jù)規(guī)范編輯機床行程、程序序號以及程序結(jié)尾等相關(guān)內(nèi)容，保存創(chuàng)建內(nèi)容，POSTBUILDER自動生成上述兩個文件（.tcl，.def），就可以應(yīng)用于后置處理器中了。

    上述采用平面銑模塊生成的線切割刀位文件在進行后置處理時，需另外編制后置處理文件。其中機床類型選擇為三軸銑，否則在進行后置處理的時候系統(tǒng)會出錯。其余內(nèi)容按照編程規(guī)范進行編輯、修改即可。

圖7 后置處理文件編輯器

    2.3編程實例

    以上述圖4中的零件為例，采用平面銑模塊創(chuàng)建如圖5中軌跡2，生成刀位文件。創(chuàng)建、編輯后處理文件并保存。通過后置處理生成的NC代碼如下，該NC代碼在機床上面運行良好。

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.結(jié)束語

    利用UG軟件進行線切割數(shù)控編程，縮短了程序編制時間，提高了加工效率。通過對線切割數(shù)控規(guī)范的分析，創(chuàng)建了后置處理文件并應(yīng)用于后置處理器，把刀位文件轉(zhuǎn)化成了機床能夠識別的NC程序。同時，通過平面銑模塊進行線切割無廢料切割程序的編制，豐富了線切割程序走刀方式的多樣性和可操作性，成為了線切割編程模塊有益的補充。實踐證明，采用這種方法進行線切割程序編制取得了很好的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1]  UGS公司.NX help library,2004
[2]  AGIECHARMLLES公司.機床操作手冊.2002