Ｕ Ｇ Ｎ Ｘ 数控车床自动编程的Ｍ ＣＳ-ＳＰＩＮ ＤＬ Ｅ 设置
2016-10-20 来源：兰州石化职业技术学院 作者：张明艳，刘兴勤， 汪 红
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
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XC-Y C-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-Y M-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ZMXM 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XC 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-Y M-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 。
图１ Ｔｕｒｎ Ｏｒｉｅｎｔ 对话框
图２ ＭＣＳ 原点及方位设置
图３ 轴线与ＡＣＳ 坐标系的X 轴重合
（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-Y M-ZM 与ＷＣＳ 的XC-Y C-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 设定为主轴，则“指定平面”选择“ ZM-X M ”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-Y M 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-X M 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-Y M 作为工作平面。
图４ 轴线与ＷＣＳ 坐标系的X 轴重合
图５ 工作平面及坐标轴映射
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-X M 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-Y M 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。
表１ 两种不同工作平面选择下生成的ＮＣ 程序对比
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。
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