UG數控自動編程與加工操作方法研究

王銳 王剛

摘 要：文章主要講述自動編程加工的操作過程，其構建思路為首先進入UG編程環境，其次對幾何體進行分析和檢查，建立加工坐標系與安全平面，再次體驗UG編程的基本過程，包括創建程序、創建方法、創建刀具和創建操作等內容，最后介紹后處理的相關知識。目的使編程人員能夠了解數控自動編程基礎知識，同時掌握自動編程的一般加工過程。

關鍵詞：UG軟件；數控加工；自動編程；操作方法

中圖分類號：TH164 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）14-0110-03

Abstract： This paper mainly describes the operation process of automatic programming and machining， its construction idea is first to enter UG programming environment， secondly to analyze and check geometry， to establish machining coordinate system and safety plane， and to experience the basic process of UG programming again. It includes creating program， creating method， creating tool， creating operation and so on. Finally， it introduces the relevant knowledge of post-processing. The objective is to enable programmers to understand the basic knowledge of CNC automatic programming and to master the general process of automatic programming at the same time.

Keywords： UG software； CNC machining； automatic programming； operating method

1 導入零件模型文件、進入加工環境

（1）啟動Siemens NX軟件，“文件”→“新建”彈出“新建”對話框，輸入文件名kl.prt，指定文件保存的目錄位置，“確定”后即可進入UG建模環境。

（2）“文件”→“導入”→“STEP203”，彈出“導入自STEP203選項”對話框，單擊 按鈕，選擇文件kl.stp，單擊“確定”文件導入成功，零件三維模型如圖1所示。

（3）點擊“開始”→“加工”命令，在“加工環境”選擇框中，“CAM會話配置”按照默認狀態“cam_general”不變，“要創建的CAM設置”選擇mill_planar，點擊“確定”按鈕，進入加工環境。

2 零件模型的檢查與分析

（1）選擇下拉菜單“分析”→“NC助理”命令，在“NC助理”對話框中，“要分析的面”是全部零件模型，“指定矢量”是ZC正方向，“分析類型”按層分析，指定“參考平面”為零件上表面，點擊“應用”或點擊“分析幾何體”圖標 ，工件模型中凡是相對于分析前變了顏色的面全部都是平面。此工件中有2個平面，一個是深藍色（deep blue），另一個是濃綠色（strong green）。再單擊 就會彈出信息對話框，從中我們能夠了解到零件的相關信息，有零件名稱、單位mm、分析類型為平面、以及各平面與所選擇的參考平面之間的距離值。通過“分析”→“形狀”→“距離”，測量出曲面最低點與參考平面的距離，由此來確定所用刀具的最小伸出長度。

（2）鼠標左鍵點擊下拉菜單“分析”→“最小半徑”命

令，選取零件三維模型后，在信息窗口中顯示了零件模型曲面的最小半徑值6mm，通過此數值我們可以確定在曲面刀路軌跡規劃時，只有選擇使用的精加工球刀刀具半徑值不大于6mm，才能夠使零件的加工精度得到滿足。

（3）鼠標左鍵點擊下拉菜單“分析”→“測量距離”命

令，分別選取需要分析的模型相對面，測量零件的長度、寬度和高度，掌握加工零件的大小，為工件的定位和裝夾做準備。

3 MCS坐標系與安全平面的創建

（1）在定義MCS坐標系時，我們首先要將WCS位置確定，因為在編程過程中，安全平面的設置是基于WCS坐標系建立的。加工坐標系MCS可以參照WCS確定，這樣在刀具路徑規劃時才是正確的。

a.固定工序導航器，點擊下拉菜單“格式”→“WCS”→“原點”，在彈出“點”對話框中，利用“面上的點”將WCS坐標系定在零件模型上表面中點處，其中U向參數設置0.5，V向參數設置0.5， “確定”完成工件坐標系的設定。

b.在工序導航器中選擇幾何視圖，右鍵“MCS_MILL”編輯，彈出“Mill Orient”命令框，在“CSYS”中指定MCS坐標系位置參照WCS坐標系，確定后WCS與MCS重合。

那么為什么一定要設置工件坐標系WCS和加工坐標系MCS兩個坐標系重合呢，因為在刀路規劃時起刀點，安全平面的Z值和刀軸矢量以及其他矢量數據都是參照WCS確定的，刀具位置的各點坐標是參照MCS確定的，為了編程過程中避免出錯，所以預先設定兩坐標系重合。

（2）安全平面的設定

在“Mill Orient”命令下，利用“安全設置選項”中的“平面”來設定安全平面在零件表面上方30mm處。安全平面設定如圖2所示。

4 零件數控自動編程的一般過程

（1）在工序導航器選擇幾何視圖中，雙擊“WORKP

IECE”，在幾何體組中分別定義加工部件和加工毛坯，單擊圖標 ，選擇零件三維模型為加工部件，單擊圖標 ，應用“包容塊”命令定義零件加工毛坯，檢查幾何體不定義，確定后完成銑削幾何體的設置。

（2）在工序導航器選擇機床視圖中，鼠標單擊圖標 。

在“創建刀具”對話框中刀具子類型選擇銑刀，并輸入名稱D10R2，單擊“應用”打開銑刀設定參數對話框如圖3所示，設置刀具直徑為8，下半徑為2，長度為75，刀刃長度50，刀刃數為2，刀具號為1的標準系列立銑刀，單擊“確定”按鈕創建銑刀D8R2。

用同樣方法創建名稱為D8R4的銑刀，設置刀具直徑為6，下半徑為3，刀刃數為2，刀具號為2。設置完各參數后單擊“確定”按鈕創建刀具D6R3。

（3）點擊創建工序圖標 ，在“創建工序”中選擇“mill_contour”，點擊第一個圖標 型腔銑，“程序”是PROGRAM、“刀具”是D10R2、“幾何體”是WORKPIECE、“方法”是“MILL_ROUGH”，“確定”后打開“型腔銑”工序參數設置對話框，“刀軌設置”中“切削模式”修改為跟隨周邊，“最大距離”1mm。點擊“非切削移動”后的圖標 彈出“非切削移動”對話框，選擇“轉移/快速”選項，在“區域之間”的“轉移類型”下選擇毛坯平面，“安全距離”設置為3mm。點擊圖標 ，定義“主軸轉速”為2000、進給率切削1200。單擊圖標 ，系統經過計算后生成零件型腔銑粗加工的刀路軌跡如圖4所示。

（4）點擊圖標 ，在“創建工序”中選擇 “mill_contour”，選擇工序子類型中的第七個圖標 固定輪廓銑，“程序”為PROGRAM、“刀具”為D8R4、“幾何體”為WORKPIECE、“方法”為MILL_FINISH，點擊“確定”進入“固定輪廓銑”對話框，點擊指定切削區域按鈕 ，選取零件中間曲面部分，“驅動方法”選擇“區域銑削”，在“區域銑削驅動方法”中，非陡峭切削模式選擇“跟隨周邊”，刀路方向“向內”，切削方向“順銑”，步距“恒定”，最大步距“0.2mm”，步距已應用“在部件上”，單擊“確定”按鈕返回“固定輪廓銑”對話框。在“固定輪廓銑”對話框中，打開“切削參數”，在“策略”選項卡中，勾選“在邊上延伸”選項，指定距離為10%的刀具直徑。完成設置后單擊“確定”按鈕返回“固定輪廓銑”對話框。點擊圖標 ，在“進給率和速度”中設置“主軸速度”4000、進給率切削2000，單擊圖標 ，經系統計算后，生成固定輪廓銑精加工刀路軌跡如圖5所示。

（5）在程序順序視圖下，同時選擇型腔銑粗加工和固定輪廓銑精加工程序，單擊圖標 ，在“刀軌可視化”對話框中選擇“3D動態”，單擊圖標 ，開始實體模擬仿真加工，結果如圖6所示。

5 后處理輸出G代碼

選擇型腔銑粗加工和固定輪廓銑精加工程序，單擊圖標 ，在“后處理”對話框，選擇后處理器mill_3ax_sinumerik.pui，指定NC程序保存目錄，點擊“確定”，生成G代碼程序如圖7所示。

6 結束語

以上就是UG編程加工的基本過程，首先定義加工坐標系MCS與工作坐標系WCS重合，然后選擇加工零件幾何體與毛坯幾何體，創建所使用的刀具，創建工序操作，設置工序參數，自動生成刀具路徑，最后刀具路徑模擬，后處理生成機床G代碼程序。

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