UG NX数控车床自动编程的MCS-SPINDLE设置

 张明艳，刘兴勤，汪  红

 （兰州石化职业技术学院机械工程系，甘肃  兰州  730060）

摘要：设置加工坐标系是自动编程与加工的前提条件，加工坐标系的设置对生成的数控程序的准确性有很大影响。阐述了轴类零件在UG8.5的CAM环境车削模块中设置MCS-SPINDLE的两种方法，给出了在UGNX中创建轴类零件加工模型的要点及思路。

 关键词：UG;自动编程；坐标系；数控车床 中图分类号：TG659  

 0  引言

 数控机床零件加工前必须编写加工程序，加工程序中的坐标数据是以工件坐标系为基准来度量的，因此在使用软件自动编程前，必须设置好加工坐标系。在UG中，加工坐标系是用MCS来表示的，一般情况下，MCS有3个方向的坐标轴，这3个坐标轴与数控机床的笛卡尔坐标系的3个坐标轴是一致的。但在使用UG的CAM模块自动编程时，加工零件的模型来自于建模环境，建模环境下对建模坐标系并没有特别的要求，这样很容易导致加工坐标系与建模坐标系轴方向的不一致，尤其在数控车床中，编程及加工是基于Z-X平面的，只用到两个坐标轴，如果所设置的加工坐标轴与建模坐标轴的映射关系不匹配，将会导致所生成的数控程序手工修改量大甚至完全无法加工的问题。本文将阐述在UG NX8.5中数控车床自动编程的MCS设置方法。

1 UG车削加工使用的坐标系名称及用途

 UG车削加工从零件建模到加工要用到3个坐标系：

 (1)绝对坐标系(ACS)：用X- Y-Z标识，是由NX系统内核生成的用来度量所有参数的基础坐标系。该坐标系是模型固有坐标系，其原点和各坐标轴线的方向不可编辑。

 (2)工作坐标系(WCS)：用X C- YC-，ZC、标识，是用户建模所使用的坐标系，在初始状态下与ACS是重合的，建模过程中可以根据需要对WCS坐标系进行变换（如移动或旋转）。

 (3)加工坐标系（MCS或MCS-SPINDLE，后者是数控车床）：用XM- YM-ZM标识，是加工刀具走刀的位置基准，在数控编程前应进行设置，一般与数控机床的坐标系方向一致。

2轴类零件在UG中的建模要求

 轴类零件一般是用回转成型的方法来创建模型的，在使用“回转”特征命令前，先要绘制二维草图。在用UG的CAD模块建模时，二维草图应绘在ACS的XY平面上，以X轴为旋转轴，尽量使图形右端的回转中心与ACS坐标系原点重合。这样选择草图平面及回转轴形成的轴类零件在加工中直接将对应的ZM-XM作为车削加工平面，生成的加工程序符合数控车

床的坐标。

 如果加工模型是已经创建好的模型，并且建模没有按照上述的要求完成（例如以Z轴旋转），那么，应在建模环境中通过坐标系旋转，把WCS坐标的X c，方位转到回转体旋转轴线方向，并设置WCS的原点位于数控加工的工件坐标系原点，目的在于使回转体模型的轴线与绝对坐标系ACS的X轴重合或与工作坐标系WCS的XC轴重合，以便于加工坐标系的设置。

3  车床加工坐标系的设置（MCS-SPINDLE的设置）

 进入UG的加工环境，在UG加工环境中设置选择LATHE—TURNING．单击工具条中的“创建几何体”图标，打开“创建几何体”对话框，选择第一项“MCS_SPINDLE”，在Turn Orient(见图1)中进行设置。

3.1  设置MCS

 单击“指定MCS”后面的第一个图标，在打开的CSYS窗口（见图2）中，“类型”选取默认的“动态”；“参考CSYS”的选择则需要考虑是选择“绝对”、还是选择“WCS”：

 (1)当回转体工件的轴线与绝对坐标系ACS的X轴重合时，“参考CSYS”选取“绝对”，此时以绝对坐标系ACS来考量MCS的方向和原点位置；在“指定方位”中将加工坐标系原点设定到工件的左（或右）端面中心（可以输入坐标值，也可以用鼠标直接点击右端面中心确定），则就会在端面中心出现XM –YM- ZM的加工坐标系标记，其中ZM和工件轴线重合，与建模的绝对坐标X轴一致，XM与建模的绝对坐标Y轴一致，见图3。

 (2)当回转体工件的轴线与WCS坐标的XC轴重合时，“参考CSYS”就必须选取“WCS”，此种情况下用工作坐标系WCS来考量MCS的方向和原点位置，按上述同样的方法设定加工坐标系的原点位置为工件端面中心．出现的加工坐标系标记XM-YM-ZM与WCS的XC-YC-ZC、完全对应（见图4），此时XM与工件轴线重合。

3.2  车床工作平面及坐标映射关系设置

 车床工作平面是车削加工时车刀运动的二维平面。在UG的车削加工设置时，如果在MCS的设置中已将ZM没定为主轴，则“指定平面”选择“ZM-XM-为工作平面，其他各轴与机床坐标轴的映射关系如图1所示；反之，如果XM为主轴，则XM- YM为工作平面，其他各轴与机床坐标轴的映射关系如图5所示。

 由此可见，车床工作平面的选择与Turn Orient中对“参考CSYS”的选择是相关联的：如果在“参考CSYS”中选取了“绝对”，则ZM轴与X轴一致，此种情况下选取ZM-XM作为工作平面；如果在“参考CSYS”中选取了“WCS”，则XM轴与X c、轴一致，此种情况下选取XM-YM作为工作平面。

4、MCS-SPINDLE设置对程序代码的影响

 车削加工时选择不同的“工作平面”所生成的NC程序是相似的，但同样的刀具运动轨迹在程序中标识的坐标地址字不同。表1是两种不同工作平面选择下的NC程序对比。从表1可以看出，以ZM-XM为工作平面所生成的程序中，x为径向尺寸值（半径值），z为轴向尺寸值（长度值），y值均为零，与数控车床编程的坐标一致；以XM-YM为工作平面生成的程序中，x为轴向尺寸值（长度值），y为径向尺寸值（半径值），z值均为零，与建模用的WCS坐标一致，并不符合数控机床编程的坐标要求，在转换成G代码文件的后处理过程中应该注意并加以修正。

5总结

 在UG数控车削编程时，建模所用的坐标平面及回转轴影响后序加工坐标系MCS-SPINDLE的设置，而“MCS-SPINDLE”设置关系到车床工作平面的选择，并直接影响到所生成数控程序代码的准确性，因此，轴类零件在建模时就应尽可能选择合适的坐标方位，以简化数控加工时程序的后处理问题。