【正文】 技術(shù) 加工工藝 UG 編程 AbstractCNC technology is the modern manufacturing automation, flexible, integrated production base, and CNC numerical control technology and equipment has bee a national strategy and reflect the level of national prehensive national power important basic industry, is a measure of the level of the manufacturing sector of a country39。s modernization degree of core mark, implementation of production process of NC machine tool and, has bee the development direction of manufacturing industry.UG ( UNIGRAPHICS ) by the American UGS pany distribution development, not only has the plex modeling and NC machining of the function, also has the management of plex product assembly, a variety of design scheme parison analysis and optimization of functions. Its large module group panies from product design, product analysis, processing and assembly, inspection, to process management virtual operation such as a full range of technical support.Numerical control technology and CAD / CAM / PRO / E / UG software applications, has bee a CNC industry trends. This paper simply introduced the NC technology and trend of development, CNC machining process, NC ( UG in the application of 3D modeling and NC Machining )江西冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院 08 級(jí)自考畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5第一章 緒論數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)和工作過(guò)程進(jìn)行控制的技術(shù)，它是集傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和光機(jī)電技術(shù)等于一體的現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)，具有高精度、高效率、柔性自動(dòng)化等特點(diǎn)，對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化、集成化和智能化起著舉足輕重的作用。數(shù)控裝備則是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透而形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品。數(shù)控技術(shù)是制造自動(dòng)化的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代制造裝備的靈魂核心，是國(guó)家工業(yè)和國(guó)防工業(yè)現(xiàn)代化的重要手段，關(guān)系到國(guó)家戰(zhàn)略地位，體現(xiàn)國(guó)家綜合國(guó)力水平，其水平的高低和數(shù)控裝備擁有量的多少是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。 數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì)數(shù)控加工的發(fā)展趨勢(shì)包括繼續(xù)向開(kāi)放式、基于 PC 的第六代方向發(fā)展、向高速化和高精度化發(fā)展、向智能化方向發(fā)展。 向開(kāi)放式、基于 PC 的第六代方向發(fā)展基于 PC 所具有的開(kāi)放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點(diǎn)，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會(huì)走上這條道路。至少采用 PC 機(jī)作為它的前端機(jī)，來(lái)處理人機(jī)界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問(wèn)題，由原有的系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)控的任務(wù)。PC 機(jī)所具有的友好的人機(jī)界面，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。遠(yuǎn)程通訊，遠(yuǎn)程診斷和維修將更加普遍。 向高速化和高精度化發(fā) 展 效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。 智能化、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì) 21 世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過(guò)程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等；簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)編程、智能化的人機(jī)界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。江西冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院 08 級(jí)自考畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）6 UG 數(shù)控中心編程的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用UG NX/CAM 有以下重要組成部分：三維建模、刀具軌跡設(shè)計(jì)、刀具軌跡編輯修改、加工仿真、后置處理、數(shù)控編程模板、切削參數(shù)庫(kù)設(shè)計(jì)和二次開(kāi)發(fā)功能接口等。 數(shù)控編程模塊使用數(shù)控編程模板有利于利用已有的經(jīng)驗(yàn)和專家知識(shí)，達(dá)到企業(yè)內(nèi)部資源共享的目的。系統(tǒng)提供了加工程式模板、刀具模板、加工對(duì)象模板和刀具軌跡模板。在模板中不斷注入數(shù)控編程員、加工工藝師和技術(shù)工人等的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣，建立起規(guī)范的數(shù)控加工工藝過(guò)程，為強(qiáng)化企業(yè)生產(chǎn)管理、提高產(chǎn)品的加工效率和質(zhì)量打下良好的工藝技術(shù)基礎(chǔ)。CAM系統(tǒng)創(chuàng)建用戶自己的模板可以將預(yù)先的加工順序、工藝參數(shù)和切削參數(shù)設(shè)置好。針對(duì)相似的零件加工 對(duì)象，應(yīng)用模板可以大幅度提供數(shù)控編程的效率和質(zhì)量，尤其是在模具行業(yè)對(duì)形似的成組零 件的加工。例如，在制造模具時(shí)將加工凸模和凹模時(shí)的最佳工藝過(guò)程定義為加工模板，在加 工新的產(chǎn)品對(duì)象時(shí)，只需調(diào)用模板文件，選擇所需的幾何體，并起動(dòng)這個(gè)流程即可。用戶通 過(guò)加工向?qū)Х浅Ｈ菀椎貜哪０逯蝎@得專家級(jí)的制造過(guò)程指導(dǎo)。通過(guò)向?qū)?，預(yù)先定義的模板可以被激活，并通過(guò)簡(jiǎn)單的交互快速生成數(shù)控加工刀具軌跡。UG NX 系統(tǒng)提供了基本的數(shù)控編程模板，以 Shops_diemold 模板集為例，其配置文件 位于\mach\resource\configuration 中，模板集文件 Shops 則位于\mach\resource\template 目錄下。用戶可根據(jù)本企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)創(chuàng)建自己的程式、粗精加工、刀具、產(chǎn)品等類型的編程模板。利用模板之前，需要對(duì)不同產(chǎn)品類 的零件的不同加工方式的模板進(jìn)行整理與收集。在創(chuàng)建模板時(shí)可按加工方式進(jìn)行分類，對(duì)于 系列化或相似的加工工藝，如凸凹模具類零件的加工等，則可以包含粗精加工方案、刀具及 工藝參數(shù)的選擇等完整的加工流程模板。模板的定義可根據(jù)產(chǎn)品加工要求與幾何特征劃分， 也可根據(jù)產(chǎn)品加工要求與材料等多種方式進(jìn)行劃分。 刀具軌跡的生成模塊系統(tǒng)提供了鉆孔循環(huán)、攻絲和鏜孔等點(diǎn)位加工編程模塊，具有多種輪廓加工、等高環(huán)切、行切以及島嶼加工平面銑削等編程功能。其提供的 3～5 坐標(biāo)復(fù)雜曲面的固定軸與變軸加工編程功能，可以任意控制刀具軸的矢量方向，具有曲面輪廓、等高分層、參數(shù)線加工、曲面流線、陡斜面和曲面清根等多種刀具軌跡控制方式。(1)UG/Planar Milling(UG 平面銑削) UG 平面銑削模塊功能，包括多次走刀輪廓銑、仿形內(nèi)腔銑、Z 字形走刀銑削，規(guī)定避開(kāi)夾具和進(jìn)行內(nèi)部移動(dòng)的安全余量，提供型腔分層切削功能、凹腔底面小島加工功能，對(duì)邊界和毛料幾何形狀的定義、顯示未切削區(qū)域的邊界，提供一些操作機(jī)床輔助運(yùn)動(dòng)的指令，如冷卻、刀具補(bǔ)償和夾緊等。 (2)UG/Core amp。 Cavity Milling(UG 型芯、型腔銑削) 利用 UG 型芯、型腔銑削可完成粗加工單個(gè)或多個(gè)型腔，可沿任意類似型芯的形狀進(jìn)行去除大余量的粗加工，對(duì)非常復(fù)雜的形狀產(chǎn)生刀具運(yùn)動(dòng)軌跡，確定走刀方式。通過(guò)容差型腔銑削可加工設(shè)計(jì)精度低、曲面之間有間隙和重疊的形狀，而構(gòu)成型腔的曲面可達(dá)數(shù)百個(gè)，發(fā)現(xiàn)型面異常時(shí)，它可以或自行更正，或在用戶規(guī)定的公差范圍內(nèi)加工出型腔來(lái)。 (3) UG/Fixed Axis Milling(UG 固定軸銑削) UG 固定軸銑削模塊功，包括產(chǎn)生 3 軸聯(lián)動(dòng)加工刀具路徑功能、加工區(qū)域選擇功能，有多種驅(qū)動(dòng)方法和走刀方式可供選擇，如沿邊界切削、放射狀切削、螺旋切削及用戶定義方式切削等。在沿邊界驅(qū)動(dòng)方式中，又可選擇同心圓和放射狀走刀等多種走刀方式，提供逆銑、順銑控制以及螺旋進(jìn)刀方式，自動(dòng)識(shí)別前道工序未能切除的未加工區(qū)域和陡峭區(qū)域，江西冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院 08 級(jí)自考畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7以便用戶進(jìn)一步清理這些地方。 (4) UG/Flow Cut (UG 自動(dòng)清根) 自動(dòng)找出待加工零件上滿足“雙相切條件”的區(qū)域，一般情況下這些區(qū)域正好就是型腔中的根區(qū)和拐角。用戶可直接選定加工刀具，UG/Flow Cut 模塊將自動(dòng)計(jì)算對(duì)應(yīng)于此刀具的“雙相切條件”區(qū)域并將其作為驅(qū)動(dòng)幾何，自動(dòng)生成一次或多次走刀的清根程序。當(dāng)出現(xiàn)復(fù)雜的型芯或型腔加工時(shí)，該模塊可減少精加工或半精加工的工作量。 (5) UG/Variable Axis Milling(UG 變軸銑削) 變軸銑削模塊支持定軸和多軸銑削功能，可加工 UG 造型模塊中生成的任意幾何體，并保持主模型的相關(guān)性。該模塊提供經(jīng)多年工程使用驗(yàn)證的 3～5 軸銑削功能，提供刀軸控制、走刀方式選擇和刀具路徑生成功能。 (6) UG/Sequential Milling(UG 順序銑) UG 順序銑模塊可實(shí)現(xiàn)如下功能：控制刀具路徑生成過(guò)程中的每一步驟的情況，支持2～5 軸的銑削編程，和 UG 主模型完全相關(guān)，可以自動(dòng)化的方式獲得類似 APT 直接編程的絕對(duì)控制，允許用戶交互式一段一段地生成刀具路徑，并保持對(duì)過(guò)程中每一步的控制。它提供的循環(huán)功能使用戶可以僅定義某個(gè)曲面上最內(nèi)和最外的刀具路徑，由該模塊自動(dòng)生成中間的步驟。該模塊是 UG 數(shù)控加工模塊中如自動(dòng)清根等功能一樣的特有模塊，適合于高難度的數(shù)控程序編制。 (7) 高速銑削加工的支持 系統(tǒng)提供的等高分層加工應(yīng)用于高速銑削場(chǎng)合，在轉(zhuǎn)角處以圓角的形式過(guò)渡，避免90176。急轉(zhuǎn)(高速場(chǎng)合對(duì)導(dǎo)軌和電機(jī)容易損壞)，同時(shí)采用螺旋進(jìn)退刀，系統(tǒng)還提供環(huán)繞等多種方式支持高速加工刀具軌跡的生成策略。 刀具軸的導(dǎo)動(dòng)方式空間曲面軸加工涉及的內(nèi)容比較多，尤其是五軸加工時(shí)更明顯。進(jìn)行五軸加工時(shí)，涉及加工導(dǎo)動(dòng)曲面、干涉面、軌跡限制區(qū)域、進(jìn)退刀及刀軸矢量控制等關(guān)鍵技術(shù)。四軸五軸加工的關(guān)鍵技術(shù)之一是理解刀具軸的矢量(刀具軸的軸線矢量 )在空間的變化。刀具軸的矢量變化是通過(guò)擺動(dòng)工作臺(tái)或主軸的擺動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于矢量不發(fā)生變化的固定軸銑削場(chǎng)合，一般用三軸銑削即可加工出產(chǎn)品。五軸加工關(guān)鍵就是通過(guò)控制刀具軸矢量在空間位置的不斷變化或使刀具軸的矢量與機(jī)床原始坐標(biāo)系構(gòu)成空間某個(gè)角度，利用銑刀的側(cè)刃或底刃切削加工來(lái)完成。 刀具軌跡編輯的修改該模塊可在圖形方式下觀測(cè)刀具沿軌跡運(yùn)動(dòng)的情況并進(jìn)行圖形化修改，具有刀位文件復(fù)制、編輯和修改，定義刀具、機(jī)床和切削參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)等功能（如對(duì)刀具軌跡進(jìn)行延伸、縮短或修改等） ，可按用戶需求進(jìn)行靈活的用戶化修改和剪裁等。 加工仿真切削仿真模塊 UG/VERICUT 是集成在 UG 軟件中的第三方模塊，它采用人機(jī)交互方式模擬、檢驗(yàn)和顯示 NC 加工程序，是一種方便的驗(yàn)證數(shù)控程序的方法。由于省去了試切樣件的步驟，可節(jié)省機(jī)床調(diào)試時(shí)間，減少刀具磨損和機(jī)床清理工作。通過(guò)定義被切零件的毛坯形狀，調(diào)用 NC 刀位文件數(shù)據(jù)，就可檢驗(yàn)由 NC 生成的刀具路徑的正確性。UG/VERICUT 可以顯示出加工后并著色的零件模型，用戶可以容易地檢查出不正確的加工情況。作為檢驗(yàn)的另一部分，該模塊還能計(jì)算出加工后零件的體積和毛坯的切除量，因此就容易確定原材料的損失。VERICUT 提供了許多功能，其中有對(duì)毛坯尺寸、位置和方位的完全圖形顯示，可模擬 2～5 軸聯(lián)動(dòng)的銑削和鉆削加工。江西冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院 08 級(jí)自考畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8 后置處理后置處理最重要的是將 CAM 軟件生成的刀位軌跡轉(zhuǎn)化為適合數(shù)控系統(tǒng)加工的 NC 程序，通過(guò)讀取刀位文件，根據(jù)機(jī)床運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)及控制指令格式，進(jìn)行坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)變換和指令格式轉(zhuǎn)換。通用后置處理程序是在標(biāo)準(zhǔn)的刀位軌跡以及通用的 CNC 系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)配置及控制指令的基礎(chǔ)上進(jìn)行處理。它包含機(jī)床坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)變換、非線性運(yùn)動(dòng)誤差校驗(yàn)、進(jìn)給速度校驗(yàn)、數(shù)控程序格式變換及數(shù)控程序輸出等方面的內(nèi)容。只有采用正確的后置處理系統(tǒng)才能將刀位軌跡輸出為相應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床能正確進(jìn)行加工的數(shù)控程序，因此，編制正確的后置處理系統(tǒng)模板是數(shù)控編程與加工的前提條件之一。后處理的主要內(nèi)容包括三個(gè)方面的內(nèi)容。 (1)數(shù)控系統(tǒng)控制指令的輸出 　　主要包括機(jī)床種類及機(jī)床配置、機(jī)床的定位、插補(bǔ)、主軸、進(jìn)給、暫停、冷卻、刀具補(bǔ)償、固定循環(huán)和程序頭尾輸出等方面的控制。 (2)格式轉(zhuǎn)換 　　包括數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換與圓整、字符串處理等，主要針對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的輸出格式，如單位、輸出地址字符等方面的控制。 (3)算法處理 　　主要針對(duì)多坐標(biāo)加工時(shí)的坐標(biāo)變換、跨象限處理和進(jìn)給速度控制等。 切削參數(shù)庫(kù)設(shè)置使用系統(tǒng)庫(kù)可以得到機(jī)床、刀具及其材料、零件材料、切