浅谈SIEMENS数控系统UG后置处理常用TCL语句使用技巧

刘解语

（洛阳市第一高级中学，河南 洛阳 471000）

1 引言

不同的数控系统对NC程序格式有不同的要求，UG软件提供了一个性能优异的后置处理工具PostBuilder，利用它可以把UG软件制作的刀轨源文件转换成特定数控系统能接受的NC程序格式，这个过程叫“后置处理”[1]。UG软件使用TCL语言以方便后置处理模块的编辑与设计。

TCL（ToolCommand Language机器命令语言）是一种很通用的交互式解释性计算机语言，与C语言有相似的地方。TCL语言首先是一种简单的脚本语言，其提供了一套标准语法用于发布命令给一些交互程序；其次，TCL是一个库，可以被嵌入应用程序。用户一旦掌握了TCL语言就可以很容易地在UG的后置处理工具Post Builder中插入用户自定义的TCL子程序，以满足数控系统的特殊要求[2]。

2 TCL语言替换命令及应用

2.1 TCL语言替换命令

替换命令（substitution）是TCL中重要的概念，TCL把替换分为三种：命令替换、变量替换和反斜杠符号替换。在一个命令的参数中使用另一个命令的结果，这被称之为命令替换。例如：

当方括号出现在一个命令中的时候，TCL把方括号内的所有语句看作是一组TCL命令并对这组命令进行解释，用结果替代中括号内的文字，这称为命令替换。

当变量前面出现在一个“$”符号的时候，TCL会把该变量用它的值来替换，这被称之为变量替换。例如上面的例子中，TCL将用变量a的值15来替换变量a，结果第二个set命令的结果是b被赋值为60。

TCL中还有一个替换是反斜杠符号替换，例如“ ”被替换为 tab，“\”被替换为“”。

2.2 TCL语言替换命令在Siemens数控系统程序结构头部固定格式中的应用

Siemens数控系统在程序头对程序名称有固定的格式要求，否则不能识别。为了在程序头显示如下的固定格式：

这就需要用到TCL语言的替换命令。为此需要在UG软件Post Builder的startof program部分创建一个进程proc，如图1所示。

此proc中TCL语言内容如下：

上面的语句中使用了MOM_output_literal""命令，其可以把""内的文本及变量输出到NC程序中。

图1 Siemens系统程序头PostBuilder设置

程序输出效果如图2所示：

图2 Siemens系统程序头输出效果

3 TCL语言流程控制命令及应用

3.1 TCL语言流程控制命令

TCL流程控制主要包括条件转移和循环控制，用于控制程序执行的流向。

其中条件转移指令可以控制程序执行哪些指令、跳过哪些指令，其用于判断条件真假，如果条件为真，执行一个流程的指向；如果为假，则执行另一个流程的指令。而循环控制可以控制程序重复执行某些命令。TCL语言流程控制结构命令的综合运用可以处理遇到的各种复杂情况。

TCL语言流程控制结构命令主要指令见表1：

表1 TCL语言流程控制结构命令

例如条件语句if：

if语句使得变量x的值为负时，将它设置为0。

再例如条件匹配语句sw itch[3]，其可以依据一个给定的值对多个脚本中的一个脚本进行求值，其语法结构为：

sw itch命令依次针对每个pattern(模式)参数匹配它的string参数。如果它发现一个pattern匹配string，则立即通过把跟随在(这个模式)后面的body参数递归传递给TCL解释器来求值，并返回这次求值的结果。如果最后的pattern参数是default，则它匹配所有的东西。如果没有pattern参数匹配string，并且没有给出缺省，则sw itch命令返回一个空串。

3.3 TCL语言条件转移命令

例1：TCL语言条件转移命令在Siemens数控系统高速加工指令中的应用

Siemens 840D数控系统中有个高速加工指令[4]，CYCLE832(a，b，c），根据常用加工工艺要求，设计如下 CYCLE832指令：

在零件加工余量大于等于1时，输出CYCLE832(0.1,2,1)；

在零件加工余量大于0小于1时，输出CYCLE832(0.05,2,1)；

在零件加工余量等于0时，输出CYCLE832(0.01,2,1)。

比如在零件加工余量为2时，数控程序输出为CYCLE832(0.1,2,1)。

为此需要在UG软件Post Builder的Operation Start Sequence的initialmove里创建一个进程proc，如图3所示。

图3 Siemens系统高速加工指令高速加工指令PostBuilder设置

内容如下：

例如，当加工如图4a所示的零件时，粗加工中设置如图4b所示零件基准面的加工余量为1，则此刀轨使用Siemens数控系统后置处理后，生成的NC代码如图4c所示。因为加工余量的设置，会在NC代码特定位置出现对应的不同的CYCLE832高速加工指令。

图4 TCL语言条件转移命令在Siemens数控系统高速加工指令中的应用

例2：TCL语言条件转移命令在Siemens数控系统换刀操作中的应用

每条刀轨加工结束之后需要判断是否需要换刀，如果需要换刀，则输出关闭主轴M 5命令，关闭冷却液M 9命令,为此，使用TCL语言写成用户自定义命令，在UG/Post Builder软件的Operation End Sequence中的End of path中创建一个进程proc，如图5所示。

图5 Siemens系统程序尾PostBuilder设置

其内容如下：

其中变量mom_next_oper_has_tool_change的取值可以为YES或者NO，string为TCL语言的字符串命令，在此条件转移指令中，如果变量mom_next_oper_has_tool_change的值为YES，则意味着下一操作有换刀动作为真，需要输出M 5及M 9，如果不需要换刀，则不输出任何语句。

3.3 TCL语言条件匹配

例1：TCL语言条件匹配命令在Siemens数控系统换刀类型指令中的应用

数控机床换刀有两种：手动(MANUAL)与自动(AUTO)，根据换刀类型的不同，数控系统分别执行相应的不同的指令，为实现这个功能，可以使用条件匹配指令，其内容如下：

首先对变量mom_tool_change_type进行声明，它定义换刀类型，有两个取值，MANUAL与AUTO；Sw itch命令对mom_tool_change_type的取值进行匹配，如果取值为MANUAL，则执行PB_manual_tool_change子程序，如果取值为AUTO，则执行PB_auto_tool_change子程序。

例2：TCL语言条件匹配命令在Siemens数控系统输出程序单位中的应用

UG软件模型建模单位与后置处理输出程序单位常常存在不一致的现象，比如有些国家使用英制单位IN建立模型，而我们使用公制单位MM做后置处理，这样就会出现错误，为消除这种错误，可以使用如下语句：

解释如下：首先对变量mom_output_unit、mom_part_unit、mom_siemens_tol进行声明，变量mom_output_unit意为后置处理输出程序的单位，变量mom_part_unit为模型建模单位，这两个变量的取值都只有2个：IN（英制单位）或者MM（公制单位），但mom_output_unit与mom_part_unit可以不同；mom_siemens_tol为中间变量，是UG软件建模数值，无单位。

使用TCL语言条件转移指令if，对mom_output_unit与mom_part_unit的值进行判断，当mom_output_unit与mom_part_unit取值不同时，用TCL条件匹配指令sw itch对mom_output_unit的值进行匹配：如果后置处理需要输出IN英制单位（这时意味着模型建模单位为MM公制单位），则把中间变量mom_siemens_tol建模尺寸数值除以25.4；如果后置处理需要输出MM公制单位（这时意味着模型建模单位为IN英制单位），则把中间变量mom_siemens_tol建模尺寸数值乘以25.4；最后使用TCL语言替换命令把mom_siemens_tol的6位小数格式赋值给自己。

根据TCL语言条件转移指令if，当mom_output_unit与mom_part_unit取值相同时，不做任何处理。

4 结束语

TCL语言目前已应用于UG软件的Post Builder、Process Assistants(CAM过程辅助)等多个功能模块。Post Builder中的Custom Command（用户自定义命令）可以让用户插入自己编写的TCL子程序，以满足特殊需要的输出格式，如需对UG软件进行高级定制或二次开发，则必须熟练掌握TCL语言。