UG/CAM數控車編程加工的關鍵技術及應用

施鑫煜

（廣東省南方高級技工學校，廣東 韶關 512000）

Unigraphics（簡稱UG）是EDS公司推出的全面產品工程解決方案中產品開發領域的旗艦產品。系統建立在統一的富有關聯性的數據庫基礎上，提供了工程上的完全關聯性，實現并行工程CAD/CAPP/CAM的集成與聯動。要提高企業數控加工技術應用水平，應更多的了解和應用UG所提供的數控加工編程功能。

1 UG/CAM數控車編程關鍵技術

UG/CAM系統通過參數化設計將特征造型與傳統的實體和曲面造型功能結合在一起，可以從簡單的2軸加工到以5軸聯動方式來加工極為復雜的工件表面，并可以控制和優化數控加工過程。下面就以UG/CAM數控車編程加工為例介紹相關方面的關鍵技術。

1.1 UG/CAM數控車編程基本流程

UG/CAM用于產品零件的數控加工，一般操作流程為：首先是調用產品零件加載毛坯；然后創建和規劃加工程序；在定義加工對象（包括加工坐標系、毛坯、零件和切削區域）前，一定要先設置車削加工截面；根據所加工產品零件的工藝要求來確定刀具參數；定義好加工內容（車外圓、鉆孔、車內圓等）并生成相應的加工程序，用戶可依據加工程序的內容和加工對象的具體要求來確定走刀方式、切削參數、進退刀點、干涉面及安全平面等詳細內容；最后依據上述內容系統自動生成刀路軌跡；仿真加工用于驗證刀路軌跡的合理性，不合格的刀路軌跡可進行相應的編輯修改、拷貝等；待所有的刀路軌跡設計合格后，進行后處理生成相應數控系統的加工代碼進行DNC傳輸與數控加工。

1.2 數控編程模板

UG/CAM系統提供了加工程序模板、刀具模板、加工對象模板、切削參數模板和刀具軌跡模板。以lathe模板集為例，其中CAM設置下有“turning”“legacy_lathe”2項。用戶可根據本企業的經驗創建自己的加工程序（粗、精加工）、刀具類型、加工對象等編程模板。

1.3 刀具軌跡生成控制方式

UG/CAM系統提供了外圓加工、內孔加工和螺紋加工等編程模塊，同時具有深孔加工功能，可以任意控制刀具走刀方向，粗精車內外圓，車攻內外螺紋以及車端面和槽等多種刀具軌跡控制方式。刀具軌跡的主要加工策略有：

（1）ROUGH_TURN_OD/ID粗車內外圓

粗車內外圓模塊功能包括平行于軸線的單向走刀、傾斜于軸線的單向走刀、單向輪廓走刀、單向徑向走刀（進刀垂直于軸線，沿輪廓依次切削）、往返徑向走刀（先加工中間，再加工兩邊）、平行于軸線的來回走刀、繞輪廓的來回走刀、插入往復切削和徑向來回走刀等10種走刀方式。同時提供避開夾具、安全余量、分層切削和一些操作機床輔助運動的指令，如冷卻、刀具補償和夾緊等。

（2）FINISH_TURN_OD/ID精車內外圓

在粗加工中要留好精加工余量，利用精車內外圓模塊功能，可以將零件加工至尺寸精度要求。精車內外圓模塊功能包括僅車外圓、僅沿端面走刀、先外圓再端面、先端面在外圓、指向角度走刀、遠離角度走刀、徑向走刀和加工所有面等8中走刀方式。

（3）PARTOFF車槽加工

車槽的關鍵在于清除切槽時所產生的切屑或使切屑斷裂。在徑向走刀方式下，UG/CAM系統提供多種斷削模式包括常量提刀斷削、常量退刀斷削、變量提刀斷削、變量退刀斷削等。

（4）CENTERLINE_SPOTDRILL鉆孔加工

UG/CAM系統提供的鉆孔加工包括鉆孔、擴孔、鉸孔和攻螺紋等功能。鉆孔加工得關鍵在于排屑，系統設置了兩種排屑，即周期性提刀排屑和周期性退刀排屑。

（5）THREAD_OD/ID車螺紋加工

螺紋加工實際上是根據螺紋牙型的不同選取不同形狀的成型刀具的加工方法。其刀具軌跡取決于加工控制參數，包括進退刀方向、最小安全距離、精車次數和光整走刀等。

1.4 刀軌修改

該模塊可在圖形方式下觀測刀具沿軌跡運動的情況并進行圖形化修改，具有刀位文件復制、編輯和修改，定義刀具、機床和切削參數數據庫等功能（如對刀具軌跡進行延伸、縮短或修改等），可按用戶需求進行靈活的用戶化修改和剪裁等。

1.5 切削參數庫設計

使用系統庫可以得到機床、刀具及其材料、零件材料、切削工藝方法、主軸轉速及進給速度的數據，定義標準化刀具庫、加工工藝參數樣板庫，使粗加工、半精加工、精加工等操作常用參數標準化，以減少使用培訓時間并優化加工工藝，提供儲存刀具及切削參數和標準刀具指令數據庫。用戶通過修改庫中的數據，使其滿足本企業的需要。

1.6 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，它采用人機交互方式模擬、檢驗和顯示NC加工程序，是一種方便的驗證數控程序的方法。由于省去了試切樣件的步驟，可節省機床調試時間，減少刀具磨損和機床清理工作。通過定義被切零件的毛坯形狀，調用NC刀位文件數據，就可檢驗由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。作為檢驗的另一部分，該模塊還能計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。

1.7 后置處理程序開發

后置處理最重要的是將CAM軟件生成的刀位軌跡轉化為適合數控系統加工的NC程序，通過讀取刀位文件，根據機床運動結構及控制指令格式，進行坐標運動變換和指令格式轉換。通用后置處理程序是在標準的刀位軌跡以及通用的CNC系統的運動配置及控制指令的基礎上進行處理。它包含機床坐標運動變換、非線性運動誤差校驗、進給速度校驗、數控程序格式變換及數控程序輸出等方面的內容。因此，編制正確的后置處理系統模板是數控編程與加工的前提條件之一。

2 UG/CAM數控車削加工編程實例

如下圖（a）所示為一典型軸類零件，其形狀包含了復雜的外輪廓，深孔、退刀槽和螺紋等。利用UG/CAM分別設計出如圖（b）～圖（f）所示的粗精車削輪廓形狀、車削退刀槽，鉆孔、車削螺紋的刀具軌跡加工示意圖。

圖1 刀具軌跡加工示意圖

3 結束語

本文針對UG/CAM提供的數控車削加工編程功能，從刀具軌跡生成控制方式、切削參數庫設計、加工仿真、后置處理程序開發和二次開發功能接口等多個方面的關鍵技術進行了詳細的介紹。并以實例的形式進行了說明，希望能為讀者更好地應用UG/CAM軟件的數控加工編程功能提供參考借鑒作用。

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