基于UG NX的數控車削編程及加工

畢海波

摘 要：該文以基于UG NX的數控車削編程及加工為題目展開相關論述，首先對其進行了簡要概述，主要對當前車削加工技術現狀進行了分析，并且討論了基于UG NX的數控車削編程及加工，分別從創建加工幾何圖形、定義MCS坐標系及兩次裝夾的數控車削加工操作三大方面進行具體說明。主要闡述了基于UG NX的數車削編程的原理、工作方式以及完成實際操作所需的工步及其具體內容。

關鍵詞：UG NG 車削 數控編程 數控加工

中圖分類號：TG519 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（c）-0059-02

現代工業領域的一些老牌制造業國家，如德國、意大利等工業已發展到了4.0階段，對各種影響因素做了優化與整合，質量、效率都有了卓越的提升。其中以現代化計算機為基礎的相關數控編程與數控加工發揮了舉足輕重的作用。

1 概述

在制造業領域，機械工件的加工質量和效率非常重要，如何實現是關鍵問題。要達到這一目標，需要的條件一是精準度提高；二是縮短生產加工的時間；三是在管理上進行合理分配與調整。從時代精神方面來理解，現代正處于以計算機為基礎的互聯網技術盛行時代，其中引領因素主要集中于信息化發展方面，以技術性推動商業性。所以，應該認識到原有數控車床程序與計算機軟件應用兩方面的聯合，如此不但能實現自動化、一體化，更可以使精準度得到提升，從而縮短生產加工的時間。從這兩方面來看，探討基于UG NX的數控車削編程及加工有著其實際意義與價值。

2 車削零件的加工工藝說明

外輪廓、端面、內孔、切槽、切斷、車螺紋等加工方法都屬于數控車削加工的范圍。從工作原理來分析，數控車削加工的原理與普通車削的加工原理具有一致性。本文所討論的數控類型的車削加工，對工件的裝夾方面，其裝夾方式往往會因加工工件的批量、毛坯形式、幾何形狀等不同，而需要采取不同次數的裝夾及專用夾具等。由于通常在次數與需要方面的加工方式是兩次裝夾加工方式，需要具體的說明與論述。

車削零件的加工是以手工編程為準，效率低下，精準度存在缺陷，往往需要重復操作。本文以實例分析，闡述如何克服精準度與生產效率問題。

3 基于UG NX的數控車削編程及加工

從當前來看，在數控銑削方面，一般采用UG NX，還有Mastercam，以及其他的CAD/CAM軟件，來實現自動化編程，其方式可以解決手工編程的缺陷，提高編程效率，而且可以解決精準性問題，尤其是解決對于較為復雜的零件的加工編程。在基于UG NX的數控車削編程及加工中，該軟件提供數控車削模塊，使其需要加工的輪廓自行創建、自動編程，其仿真度較高的模擬環境及操作環境都使其工藝中的環節得到了精確對應，其坐標系統更將問題更為簡化與直觀，利用多種坐標系的設定可以使各種加工零件的毛坯定義等。

例如，當需加工的工件材料確定為45鋼、十件批量、采用棒料形式、將其尺寸限定在60 mm×150 mm時，即可采用這一裝夾方式進行具體加工，具體如圖1所示。

首先，在UG NX坐標系中為MCS_SPINDLE_1，采用加工工具為，端面車刀、外圓車刀、中心鉆（或麻花鉆）、內孔車刀，其具體內容按次序可表述為，夾工件毛坯，伸出90長，找正，夾緊，車端面，采用端面車刀進行切削；當使用外圓車刀時，需要找好精車外輪廓，將其尺寸導向R60回轉面，使小端直徑達到46，大端可設置為54錐面等；再進行中心孔的鉆孔，可采用中心鉆，需要時可用麻花鉆（如鉆20底孔時，深度為51，即可采用）；第五步即是使用內孔車刀，需使粗精車內孔導至尺寸合宜。

其次，需要在UG NX坐標系中，采用MCS_SPINDLE_2，使用工具為外圓車刀、切槽刀、外螺紋車刀，其具體工部的加工內容可以表述為，第一，工件掉頭，銅皮包裹54已加工好的表面，使工件伸出75，夾緊，車端面至零件總長，采用端面車刀完成；第二，在使用外圓車刀時，粗車外輪廓需導至尺寸為R60回轉面、小端直徑為46，大端為54錐面等；第三，用切槽刀使5×3退刀槽，外輪廓車削殘余區域得到處理，最后即可使用外螺紋車刀去完成車M40×1.5外螺紋。

從原理與方法來理解這一軟件系統，一如上述，以我國為具體探討對象可知，其設定標準主要以制定的《數控機床坐標和運動方向的命名》為主，以此提供定量描述數控機床上刀具相對工件的運動位置，其坐標系被命名為右手直角笛卡爾坐標系。當其建立時，即可利用其系統與具體的車床聯接操作控制來實現對所需零件的加工。一般而言，較為通用的加工坐標第中，X可表示工件直徑方向，Z表示軸線方面，豎起右手大拇指，將手握緊，即可得到，豎向的+X+Y+Z，繞大拇指即可表示為+A+B+C；而把大拇指與食指張開，使食指朝上，中指搭于并攏掌心的無名指與小指上時，即可得到大拇指表示+X方向，朝上的食指則表示+Y方向，而Z即可從中指得到。這樣即可容易理解右手笛卡爾坐標系。本文所講的基于UG NX坐標系即與此右手笛卡爾坐檔系相一致，具體如圖2所示。

為了更為精準的說明這一編程及其加工中的問題，應該對其兩部分采用分別論述，依據普通車削加工中的次序展開這一技術中的實際對應，其中，可以從坐標系的建立、幾何輪廓的構建、加工軌跡的設定、毛坯的定義、以及兩次區別中的具體差異等方面對實例加以剖析。下文中將從四大方面展開具體論述。

4 在UG NX中創建加工幾何圖形

在基于UG NX中的幾何圖形的構建首先是對該程序中的編程所需的工件的加工輪廓進行軟件模擬，使其符合設計要求，對應上面所說的例子與所進行的討論順序，也從兩個方面進行剖析，即第一次裝夾所需的幾何輪廓的創建與第二次裝夾中所需的幾何輪廓的創建。

從上面的例子即可理解兩次裝夾的方式中的順序，即上文所說的數控車削工步加工的內容。在其兩次的加工中，UG NX坐標系不同，一個采用MCS_SPINDLE_1，一個采用MCS_SPINDLE_2，其中第一次裝夾中有5步工序，第二次裝夾中共4步工序，其使用的工具也略有不同，在工步加工的內容上也略有變化，因此來看，兩次裝夾共同完成一個加工程序。其突出優勢即在于清晰、準確、易于實現。

可以看出該坐標系中需要建立兩個層次的幾何輪廓來完成兩次裝夾方式，在第一次裝夾中其存放在層20，其工作方式是復制、平移、鏡像操作，在第一層完成之后，再掉頭裝夾二次工件幾何輪廓，兩次裝夾幾何圖形的完成，即其幾何輪廓即是加工所需的樣板或模型。

5 定義MCS坐標系

利用這一坐標系的原因非常簡單，即是使虛擬的模型與現實所需的樣板模型相一致或稱之為得到對應，這樣，即可通過對幾何輪廓的定型結果進行命令傳達，利用數控車床按照既定目標來實現它。在兩次不同的坐標系的定義過程中，主要是其原點不同，第一次定義較為規范，主要是第二次需要改變其中的坐標系原點，將其設定在工件右端與中心線相交的位置，也即是在掉頭后的右端面與中心線的交點上設置二次裝夾工件坐標系的原點。

6 創建兩次裝夾的數控車削加工操作

首先需要創建第一次裝夾的數控車削加工操作。當定義好第一次裝夾前的MCS_SPINDLE_1后，即可具體進行第一次裝夾所對應的具體的加工工步操作。打開操作系統中的PART部分選項中的操作導航器——幾何體，設置好幾何坐標模型，即可在定義加工與毛坯輪廓設定的基礎上，根據加工工藝表，即上面所說的第一裝夾中的前5個工步中的加工內容，按部就班，通過對虛擬軌跡的模擬，使操作開始，并實現所需的實際中的零件加工。

其次創建第二次裝夾的數控車削加工操作。即在第一次裝夾的數控車削加工操作完成的基礎上，掉頭裝夾，依次序更換加工所需的坐標系，即進入MCS_SPINDLE_2坐標系中，按照其中設定的第二次裝夾的幾何輪廓來，依其加工軌跡，通過數控車削加工操作系統的設定來執行具體操作，使其符合所需軌跡模擬的路線，從而達到第二次裝夾加工操作的完成。

其中，需要說明的是，在使用in-process part，即IPW這一傳遞方式時，先進行毛坯設置，編輯好第二坐標系，選擇“來源于文件”，再在第一次切削的截面輪廓基礎上選擇一個具有特征的代表點，使其與第二次截面上的輪廓上的特征點相同，從而在基于同一特征點的基礎上，需要特別注意使其中的矢量得到相反方向的設置，在這里所指的掉頭并不是實際中的加工零件的掉頭，而是設置操作中的掉頭，以此來實現掉頭后的反方向上的具體操作。即按照上面所說的第六到第九個工步中的具體內容，即第二次裝夾操作中的4大工步中的具體內容來進行工藝表的執行操作，從而完成在基于UGNX中的數據編程所模擬的加工軌跡，最終通過數控車削加工的具體按軌跡操作來完成對所需工件的加工。

7 探討數控車削加工

編程模型的模擬是第一步操作，雖然是比較重要的鋪墊，但后序工作還需要通過具體的數控車削加工來實現。兩者缺一不可，是這一工作中的兩個組成部分，只有當二者共同達到最優時才能使其所需的整體工作的結果中的質量、效率達到最優化。因而需要注意編程程序中所需的機型以及軟件與操作程序的兼容問題；另一個是對其意義應該有一個理解后的體會，從而認識到其真正的價值在于未來更為長遠的制造業的繁榮與發展。

完成上面所說的模擬設置后，就需要探討一下具體的數控車削加工問題。首先，在具體的處理模塊生成時，需要有一個兼容的數控操作系統來執行操作，如SIEMENS840D數控系統即可實現這一兼容，這主要是指加工程序方面。另一方面，具體的數控車床需選用CAK3665ni型號。依據上面的例子中所需的工具，來選擇安裝好所需的刀具，然后再依次按程序進行操作。這一應用有利地實現了編程與加工的自動化與一體化，大大提高了生產效率，也使工件加工的質量得到了提高。

在這一數控編程與加工的自動一體化應用中，提升高效率的途徑還有很多，本文所論述的只是其中的提高效率為出發點的方面，是以基于UGNX數控加工編程中的幾何輪廓構建，從而構建數控車削加工編程的一面，其中所提出的重點主要是在于毛坯設置完成后的兩次裝夾的具體編程操作問題和加工實踐問題。所以，對于其他方面還需進一步探討。

8 結語

在新時代應該更好地吸收時代精神，利用現有的發明創造，針對數控車削加工也應該因時制宜，分析兩次裝夾零件的特點，從而通過對加工工藝的分析與科學調整，即基于UG NX的數控車削編程及加工方式，利用CAD/CAM等編程程序等提升整體的清晰性、直觀性、精準性，從而保證整個加工過程中的科學合理，提高效率，增強通用性，提升競爭實力。

參考文獻

[1] 吳正洪，朱建能，盧耀渾，等.基于UG NX數控車削編程模板的建立及實踐[J].機械設計與制造，2013（8）：54-57.

[2] 宋國旸.基于UG的數控車削加工編程技術及應用[J].機械，2007（5）：37-39，45.

[3] 何晶昌，申龍，程虎，等.基于UG自動編程的數控車削加工[J].機械制造與自動化，2010（4）：43-46.