基于UG數(shù)控加工的應(yīng)用

笪謙

摘要：數(shù)控控制技術(shù)（Numerically Controlled）簡(jiǎn)稱數(shù)控技術(shù)（NC），是用數(shù)字信息實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的一種技術(shù)，它較好地解決了復(fù)雜、精密、小批、多變的零件加工問題。基于UG數(shù)控編程即是根據(jù)工件的幾何形狀，選用合適的刀具并運(yùn)用CAM軟件自動(dòng)生成合理的刀具路徑，然后通過后置處理將刀位軌跡轉(zhuǎn)化為適合數(shù)控系統(tǒng)加工的NC程序的一種加工方式。特別是零件外形復(fù)雜的產(chǎn)品能大大簡(jiǎn)化編程難度，提高生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：UG；數(shù)控加工；數(shù)控編程

數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的一種技術(shù)，它較好地解決了復(fù)雜、精密、小批、多變的零件加工問題。基于UG數(shù)控編程即是根據(jù)工件的幾何形狀，選用合適的刀具并運(yùn)用CAM軟件自動(dòng)生成合理的刀具路徑，然后通過后置處理將刀位軌跡轉(zhuǎn)化為適合數(shù)控系統(tǒng)加工的NC程序的一種加工方式。特別是零件外形復(fù)雜的產(chǎn)品能大大簡(jiǎn)化編程難度，提高生產(chǎn)效率。

1.數(shù)控加工編程技術(shù)概述

數(shù)控機(jī)床是根據(jù)編制好的程序自動(dòng)地對(duì)工件進(jìn)行加工的自動(dòng)化設(shè)備，數(shù)控程序的質(zhì)量是影響數(shù)控機(jī)床的加工質(zhì)量和效率的重要因素。數(shù)控編程的主要內(nèi)容包括：首先對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，確定加工方案，其次選擇合適的加工機(jī)床、刀具、夾具，并確定合理的走刀路線及切削用量等；然后建立工件的幾何模型、計(jì)算加工過程中刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)軌跡；按照數(shù)控系統(tǒng)可接受的程序格式編寫NC程序，然后對(duì)其進(jìn)行不斷地驗(yàn)證和修改，直到得到合格的加工程序。數(shù)控加工程序可通過手工編程或計(jì)算機(jī)編程來獲得。然而手工編程只能解決點(diǎn)位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的零件編程問題。遇到形狀很復(fù)雜的零件，往往手工編程難度大且易發(fā)生錯(cuò)誤，大大影響生產(chǎn)效率。計(jì)算機(jī)編程即是通過計(jì)算機(jī)軟件來輔助編程。首先在計(jì)算機(jī)軟件中進(jìn)行產(chǎn)品建模，繪制出零件三維造型，然后對(duì)三維圖樣進(jìn)行工藝分析，確定加工方案，利用軟件的計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）功能，完成刀具的選用、切削用量的選擇及各種加工參數(shù)的設(shè)定，指定加工部位和參考面，程序就能自動(dòng)計(jì)算出刀具的加工路徑并生成刀位軌跡文件，還可模擬加工狀態(tài)，顯示刀具路徑和刀具形狀以檢驗(yàn)加工軌跡，如有錯(cuò)誤，可立即進(jìn)行修正。最后利用后置處理功能可生成適合各種數(shù)控系統(tǒng)用的數(shù)控加工程序。因此我們把這種自動(dòng)編程方式稱為圖形交互式自動(dòng)編程，計(jì)算機(jī)輔助編程可以大大減小編程的出錯(cuò)率，提高編程效率。

2.UG軟件簡(jiǎn)介

UG軟件是一款集CAD/CAM/CAE于一身的高端三維CAD軟件，其中包含零件設(shè)計(jì)、二維工程圖、零件加工和仿真以及有限元分析等模塊，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、航空航天、汽車、船舶和電子設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。UG加工模塊可讓編程者在圖形方式下觀測(cè)刀具軌跡，并且修改方便。UG的加工后置處理模塊使編程者很方便地建立自己的加工后置處理程序，并可與目前世界上幾乎所有的主流數(shù)控機(jī)床和加工中心建立連接。使用UG軟件進(jìn)行數(shù)控編程的方法是首先利用UG軟件建立零件的實(shí)體三維造型；然后進(jìn)行加工工藝分析，選用合適的刀具，以合理的加工步驟得到刀具路徑；在交互操作過程中，用戶可在圖形方式下編輯刀具路徑，觀察刀具的運(yùn)動(dòng)過程，并進(jìn)行加工模擬；最后通過UG軟件的后置處理能力生成數(shù)控加工指令代碼，將得到的數(shù)控加工指令代碼編輯調(diào)試后輸入到數(shù)控機(jī)床即可進(jìn)行數(shù)控加工。

3.基于UG軟件的數(shù)控加工過程

數(shù)控加工模擬流程如圖1所示。通過這個(gè)流程處理，很容易在UG軟件中得到比較經(jīng)濟(jì)、高效的數(shù)控加工程序。

在零件設(shè)計(jì)過程中，利用UG軟件的三維建模功能模塊，利用UG的三維建模功能繪制出零件的三維圖。

UG的數(shù)控加工模塊擁有自動(dòng)數(shù)控編程及加工過程仿真等技術(shù)，它的加工仿真功能可以交互式地模擬材料按刀具行進(jìn)軌跡被去除的過程。進(jìn)入加工模塊，設(shè)置好刀具及加工路徑后，利用UG軟件提供的零件加工模擬功能，觀察加工的過程，檢驗(yàn)設(shè)置的工藝參數(shù)是否合理，零件與刀具在實(shí)際加工中是否干涉，并可建立數(shù)控機(jī)床加工環(huán)境，檢驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)行情況是否良好等，對(duì)加工工藝進(jìn)行驗(yàn)證。最后得出刀具合理的刀具軌跡。

再利用UG軟件后處理功能，將生成的刀具軌跡轉(zhuǎn)換為特定數(shù)控機(jī)床能夠識(shí)別的數(shù)控程序。對(duì)于具體的數(shù)控設(shè)備，應(yīng)選用對(duì)應(yīng)的后處理程序， 然后可以輸出到數(shù)控設(shè)備，進(jìn)行數(shù)控加工使用。

4.應(yīng)用實(shí)例

下面以零件的銑削加工為例，闡述UG在數(shù)控加工中的應(yīng)用情況。使用的軟件是UGNX8.5版本。

（1） 三維建模。通過UG軟件獲得零件的CAD數(shù)據(jù)模型，建立三維實(shí)體圖，見圖2。

（2）進(jìn)入加工環(huán)境。選擇“mill_planer（平面銑削）”如圖3所示。

（3）選擇刀具。刀具可通過模板或刀具庫選取。創(chuàng)建或選取刀具時(shí)，應(yīng)考慮加工類型、加工表面的形狀和加工部位的尺寸大小等因素，見圖4。

（4）創(chuàng)建工序并設(shè)置加工部件邊界，切削部分，毛坯外形等參數(shù)，見圖5.

（5）設(shè)置工序參數(shù)。包含設(shè)置切削層參數(shù)、刀具進(jìn)給和主軸轉(zhuǎn)速等。最后生成刀具軌跡，見圖6。

（6）刀具軌跡進(jìn)入后置處理模塊中，選擇合適的數(shù)控設(shè)備即可得到相應(yīng)的NC程序，見圖7。

5.結(jié)論

UG的CAD/CAM模塊，極大地提高了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造能力。它將零件加工的幾何造型、刀位計(jì)算、圖形顯示和后置處理等過程結(jié)合在一起，減少程序編制準(zhǔn)備工作，提高編程效率，避免了手工編程中繁瑣的基點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)計(jì)算，編程效率高、正確性高，特別適用于復(fù)雜零件的數(shù)控編程，有效地彌補(bǔ)了數(shù)控語言編程的不足，而且用戶界面友好，使用簡(jiǎn)便，直觀，準(zhǔn)確，便于檢查。還能與工藝過程設(shè)計(jì)（CAPP），刀具量具設(shè)計(jì)等其它生產(chǎn)過程的集成，從而大大提高實(shí)際加工的效率，進(jìn)而縮短生產(chǎn)周期，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

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