基于ugcam的数控加工仿真毕业设计

毕业设计（论文） 目录 1 绪论 .1 1.1 数控加工概述 .1 1.2 数控加工的过程 .1 1.3 UG CAM 概述.2 1.4 数控加工的优点 .4 1.5 数控加工技术发展展望 .5 1.6 本章小结 .5 2 零件的工艺分析 6 2.1 零件图工艺分析 .6 2.2 加工工艺分析 .7 2.3 制定数控编程工序卡 .8 2.4 本章小结 .8 3 加工步骤.10 3.1 初始化加工环境 10 3.2 创建程序节点 10 3.3 创建刀具节点 10 3.4 创建加工几何 12 3.5 本章小结 13 4 创建加工操作.14 4.1 创建粗加工操作 14 4.2 创建半精加工操作 16 4.3 创建精加工操作 18 4.4 创建其他工序操作 23 4.5 本章小结 27 5 NC 程序的输出34 5.1 后置处理 34 5.2 程序检查和添加注释信息 35 5.3 输出 NC 程序和车间工艺文件 .35 5.4 本章小结 36 6 总结 31 参考文献 32 附录 33 附录 48 致谢 53 基于基于 UG/CAMUG/CAM 的轴承座数控加工仿真的轴承座数控加工仿真 摘要摘要 数控机床加工在机械制造业中得到日益广泛的应用，而数控模拟加工是提高加工工 件质量和效率的一个重要环节。数控仿真同时也是数控加工在虚拟环境中的映射，它为产品的可制 造性分析提供关键数据，在对实际零件数控加工的基础上，介绍了以 UG 和 CAD 软件相结合作为 仿真平台，实现加工轨迹仿真和机床仿真同步实现。结合在 UGNX4 中轴承座的加工方式，针对每一 个具体的轴承座实例零件，提出了加工问题，进行加工工艺分析，并选择适当的加工方式、工装及刀 具，完成其刀位轨迹的参数设置、加工仿真与 NC 后处理的操作步骤。在 UG 软件中可利用后置处理 功能可以将刀轨转化成可以被数控机床所接受的 NC 程序，并产生相应车间工艺文件，大大地减低 了生产成本，减低了产品加工时间和生产周期，同时也为轴承座类零件的生产提供参考。 关键词关键词: 自动编程； 数控加工；数控仿真 Abstract CNC machining increasingly widely used in machinery manufacturing, and digitally controlled analog processing is an important part to improve the quality and efficiency of the workpiece. NC simulation and CNC machining in a virtual environment mapping products for manufacturability analysis of critical data, on the basis of the actual parts CNC machining, the combination of UG and CAD software as a simulation platform to achieve processing trajectory simulation and machine tool simulation synchronization. Combination in UGNX4 bearing processing methods, for each specific bearing instance parts processing, process analysis, and select the appropriate processing methods, tooling and tool to complete the tool path parameters set , processing, simulation and NC post-processing steps. Processing capabilities available in UG software tool path into the CNC machine tools accepted by the NC program, and generate the corresponding workshop process documents, and greatly reduce production costs, reduce processing time and production cycles, while also provide a reference for the production of bearing parts. Key words Automatic programming NC machining Nc simulation 1 1 绪论 1.1 数控加工概述 数控加工是指用记录在在媒体上的数字信息对数控机床进行控制，使它自动地执行规 定的加工任务1 1 。数控加工是一种现代化的加工手段，同时，数控加工技术也成为一个国 家制造业发展的标志。利用数控加工技术可以完成很多以前不能完成的曲面零件的加工， 而且加工的准确性和精度都可以得到很好的保证。 数控加工可以通过数控机床实现。数控机床作为先进的加工工具，数控机床有如下加 工特点： （1）提高生产效率，缩短生产的准备时间； （2）提高零件的加工精度，稳定零件的质量； （3）有很大的灵活性和广泛的适应性，通过改变程序，就可以加工新的零件，能够完 成很多普通机床很难完成的复杂型面零件的加工； （4）可以预先对产品进行成本计算和安排生产进度，加速资金周转，提高经济效益 （5）不需要专用夹具，采用普通的夹具就能满足数控的要求，节省了费用，大大减轻 工人的劳动强度。 1.2 数控加工的过程 （1）正常工作前的准备工作 在接通电源后，CNC 装置将对数控机床的各组成部分的工作状态进行检查和诊断， 并设置初始状态。 （2）零件加工控制信息的输入 CNC 系统具备了正常工作条件后，开始输入零件加工程序、刀具长度补偿数值、 刀具半径补偿数值以及工件坐标系原点相对机床原点的坐标值。 （3）数控加工程序的译码和预处理 加工控制信息输入后，启动加工运行。此时 CNC 装置在系统控制程序的作用下，对数 控程序进行预处理，即进行译码和预计算。 （4）插补计算 一个程序的加工控制信息预处理完毕后进行插补处理。所谓插补就是指在一条已知起 点和终点的曲线上进行数据点的离散化。插补的任务就是根据进给速度的要求，在一段零 件轮廓的起点和终点之间，计算出若干个点，分别向各个坐标轴发出方向、大小和速度都 确定的运动序列指令。 （5）位置控制 各个坐标轴的伺服系统将插补结果作为各个坐标轴位置调节器的指令值，机床上位置 检测元件测得的位移作为各个坐标轴位置调节器的指令值。位置调节器将两者进行比较， 经过调节，输出相应的位置和速度控制信号，控制各轴伺服系统驱动机床坐标轴运动。通 过各个坐标轴运动的合成，产生数控加工程序所要求的工件轮廓尺2。 1.31.3 UGUG CAMCAM 概述 1.3.11.3.1 UGUG CAMCAM 简介简介 UG 功能十分强大，它所包含的模块也很多，涉及到工业设计与制造的各个层面。UG 软 件在现代制造业中的流程3 3为： 三维造型（CAD）虚拟装配（Assembly）分析（CAE）工程图（Drafting） 加工（CAM） 。 UG CAM 即加工制造模块，是 UG 的重要模块之一，具有举足轻重的地位。其主要功能 是承担交互式图形数控编程的任务，即针对已有的 CAD 三维模型所包含的产品表面几何信 息，进行数控加工刀位轨迹的自动计算，完成产品的加工制造，从而实现产品设计者的设 计构想。 UG CAM 可以分为以下几个子模块： 1）基础模块（CAM Base） 。 2）后处理模块（Post Processing） 。 3）车加工模块（Lathe） 。 4）铣削加工模块（Mill） 。 5）制造资源管理系统（Genius） 。 6）机床仿真（Unisim） 。 7）线切割（Wire EDM） 。 8）Nurbs（B 样条）轨迹生成器。 1.3.21.3.2 UGUG CAMCAM 和和 UGUG CADCAD 之间的关系之间的关系 UG CAM 与 UG CAD 紧密地集成，所以 UG CAM 可以直接利用 UG CAD 创建的模型进行 编程加工。而把 CAD 中创建的几何模型称之为主模型。4 UG CAM 生成的 CAM 数据与模型有关，若模型被修改，CAM 数据可以自动更新，以适 应模型的变化，免除了重新编程的繁琐工作，大大提高了工作效率。 UG CAM 不仅可以直接利用产品主模型编程，更重要的是可以利用装配模型编程。5首 先，在产品主模型建立后，可以实现 UG 的并行工作方式，使编程工作与工程图、有限元分 析、优化设计等工作由不同的专业人员分别同时进行，互不干扰，其优势是及其显著的。 3 其次，利用装配模型编程还可以将夹具考虑进去，避免刀具与夹具之间的干涉；同时可以 将几个装配在一起的组件一起加工。 UG CAM 数据与模型一起直接保存在部件文件中，随时可以修改 CAM 数据或根据主 模型的变化随时地更新 CAM 数据，实现协同工作功能。 1.3.31.3.3 UGUG CAMCAM 的一般操作步骤的一般操作步骤 UG CAM 中自动车削编程、铣削自动编程和线切割自动编程的具体操作有所区别， 但从零件设计图开始，到最终加工程序的产生，可以用以下的框图描述，6 6如图 1-1 所示。 零件方案图、概念图 利用 UG Modeling 建立主模型 工艺路线、走刀路线分析 机床、刀具、工艺参数确定 UG CAM 环境初始化 创建刀具创建几何组创建加工方 法 创建程序组 组组 创建具体工序操作，输入工艺操作参数 自动产生刀具加工轨迹 刀轨检查、切削动态模拟仿真 后置处理 生成 NC 程序 由通讯口输入数控机床 生成车间工艺文件 图 1-1 UG CAM 自动编程的流程图 1.4 数控加工的优点 (1)数控加工精度高，质量稳定。尺寸精度一般在 0.0010.01mm 之间，甚至更高，不 受工件形状复杂程度的影响。加工中排除了操作者的主观误差，提高了同批零件加工的一 致性，使产品质量保持稳定。 (2)生产效率高。省去了常规加工过程中的划线、工序切换时的多次装夹定位、检测等 5 工序。在数控设备上的刀库里把需要用到的刀具都装上，加工工件时可以自动换刀，不需 要中断加工过程，提高了加工的连续性。一次装夹就可以完成多个部位的加工，甚至完成 工件的全部加工内容。 (3)自动化程度高，易于实现计算机控制。除了装夹工件毛坯还需手 z：Jb，全部加 工过程都在数控程序的控制下，由数控机床自动完成，不需要人工干预。 (4)便于建立网络化系统。例如，建立直接数控系统(DNC)，把编程、加工、生产管理 三者连成一体，建立自动化车间，走向集成化制造。 1.5 数控加工技术发展趋势 随着科学技术的发展，机械产品的形状和结构不断改进，对零件加工质量的要求也越 来越高。随着社会多产品多样化需求的增强，产品品种增多，产品更新换代加快，这使得 数控加工在生产中得到了广泛的应用，并不断地发展。尤其是随着 FMS 和 CIMS 的兴起和不 断成熟，对机床数控系统提出了更高的要求，现代数控加工正在向高速化、高精度化、高 可靠性、高柔性化、高一体化、网络化和智能化等方向发展。 1.6 本章小结 本章通过对数控加工技术的介绍，让大家了解了数控加工的特点，并介绍了 UG CAM， 对数控加工技术的发展给出了一个展望。同时对本次论文所用的自动编程软件 UG 及其工作 过程进行了介绍。 2 零件的工艺分析 2.1 零件图工艺分析 轴承座零件图如图 2-1 所示，轴承座模型三维图如图 2-2 所示。该轴承座的毛坯是个 长方体铸件，材料为 ZL104，尺寸为 170mm50mm90mm，其四周侧面和底面已经加工好了， 可以作为本次加工的安装面，这样可以对工件上需要加工的几何进行分解和统计，其中加 工型面包括：1 顶盖与底座、2 个定位销孔、2 个底面通孔。 图 2-1 轴承座零件图 7 图 2-2 轴承座模型三维图 2.2 加工工艺分析 加工工艺分析包括工艺路线的制定、加工方法的选择和加工顺序的安排、 （结合 UC CAM 功能）加工模板的选用和相应加工操作中切削工艺参数的选用。 根据先粗后精、先面后孔等工艺划分原则8，确定好工件的装夹方式后，针对加工型 面的特点来选用合理的加工模板操作。具体分析如下9： 1）从毛坯到成品，显然加工余量很大，结合 UG CAM 功能，可以采用型腔铣来去除大 部分余量，本零件为铝材，结合机床的刚性情况，合理选用好开粗刀具和切削用量（每次 切深量） 。一般情况下，采用平底立铣刀开粗后，再选用圆角铣刀来进行二次开粗，来保证 后面余量均匀。 选用粗加工加工模板类型时，考虑加工型面的特征，可以选用“跟随型芯型腔铣”操 作。 2）由于顶盖是自由曲面，一般选用小直径的球头刀具来精加工，主轴转速必须高，刀 具进给速度必须大，否则对加工效率有很大影响。为了提高曲面加工质量，除了设置较小 的步距宽度或者较小的波峰高度值进行控制外，还必须保证精加工之前加工余量的均匀性， 所以可以在精加工顶盖之前安排一道半精加工曲面工序。 在刀路分布形式的选择上，可以根据本零件的型面特点，选用平行切削方法，这种方 法加工后的表面形貌较为美观。切削角设置为 45 度，可使机床工作台相对平稳，减少了切 削振动。 3）鉴于四周轮廓面是直壁面，可以采用等高轮廓铣进行精加工来保证表面质量。 4）台阶平面可以选用平面铣中的精铣底面操作类型，以保证最终表面粗糙度。 5）借助于 UG CAM 中的 NC 助理来分析封闭凹槽圆弧的半径，进而决定球头刀具的规 格。 6）考虑到钻 4 个通孔时刀具的悬臂较长，可以先预安排用中心钻来钻好定位孔。在钻 通工件的底面时，注意不能和装夹该工件的夹具相碰撞。 7）细节特征，比如孔口倒角、棱边倒角这种加工余量小的加工，可以单独安排一刀切 下，来提高效率。还有一些细节特征，比如四周轮廓面的倒圆角，已经在等高轮廓铣中顺 带加工好了，不必单独设置工序操作来加工。 8）选用切削用量时，除了参考上面的加工类型、加工要求以外，还要考虑所用设备的 刚性和用刀具自身的切削性能。一般加工铝质材料可以采用高转速、高进给速度来提高加 工效率和加工表面质量。 9）加工方法的选用问题，主要根据待加工工件的材料来确定，本零件默认 UG CAM 中 的加工方法设置，即粗加工余量为 1mm、精加工为 0.25mm。 2.3 制定数控编程工序卡 在以上加工工艺分析的基础上，结合 UG CAM 现有的加工模板类型和设备的性能，填写 如表 2-1 所示的数控编程工序卡10，作为自动编程的指导和工艺参数设置的依据。 表 2-1 数控编程工序卡 切削用量 工 序号 工序 名称 工序内容 转 速 进 给 切 深 1铸造铸造出毛坯零件 2时效热处理 3清砂去除毛坯表面 2 000 2 50 2 4粗铣20 立铣刀 铣底座相接平面（高面） 2 000 2 50 0 .25 5粗铣20 立铣刀 铣底座相接平面（底面） 2 000 2 50 0 .25 6精铣20 立铣刀 铣底座相接平面（高面） 2 000 3 00 2 7精铣20 立铣刀 铣底座相接平面（底面） 2 000 3 00 2 9 8点钻中心钻，定位底座面上 4 个孔 2 000 2 00 0 .25 9钻孔5.7 钻头，钻底座面上 2 个销孔 5 000 5 00 0 .25 10铰孔6 铰刀，精铰底座面上 2 个销孔 5 000 5 00 0 .25 11钻孔12 钻头，钻底座面上 2 个 12 孔 5 000 5 00 0 .25 12粗铣R6 球刀，粗铣底座内面 2 个圆弧面 2 000 2 50 0 .25 13精铣R6 球刀，精铣底座内面 2 个圆弧面 2 000 2 00 2 14 顶盖加工，由 4-10 步骤，跳过 11 步骤， 12-13 步骤一样 5 000 2 00 0 .25 15精铣20 立铣刀，精铣顶盖顶端平面 2 000 2 00 2 16钻孔6 钻头，钻顶盖顶端 6 孔 5 000 5 00 0 .25 17精铣8 立铣刀，精铣顶盖顶端 8 孔 2 000 2 00 2 2.4 本章小结 本章对所要加工的轴承座零件进行工艺分析，确定了加工路线、加工方法及各工序等， 并制定了数控编程工序卡，为后面的加工提供了所需的参数，保证了加工过程正确而有序 的进行。 3 3 加工步骤加工步骤 3.1 初始化加工环境 1）选择“起始”“加工”命令，进入 UGCAM 环境。由于该工件主模型是第一次进 入加工环境，系统将打开“加工环境”对话框。 2）在“加工环境”对话框中，在“CAM 会话配置”列表框中选择通用加工配制文件 （cam_general） ，在“CAM 设置”列表框中再选择“mill_contour(固定轴轮廓铣)” ，单击 “初始化” ，即可完成初始化工作。如图 3-1 图 3-1 加工环境对话框 图 3-2 创建程序对话框 3.2 创建程序节点 创建程序节点的步骤如下： 1）在工具条快捷图标中，单击“创建程序”图标。 2）在该“创建程序”对话框中，默认“父本组”的下拉列表框的“NC_PROGRAM” ，默 认程序名称为“PROGRAM_01” ，现在改写为“MOUSE_MILL” ，单击“确定”按钮，即完成本 工件加工程序节点的创建。如图 3-2。 11 3.3 创建刀具节点 创建刀具节点的步骤如下： 1）在工具条快捷图标中，单击“创建刀具”图标。 2）打开“创建刀具”对话框中，在“子类型”区域中选择“mill”图标，在“位置 下在位置下拉列表框中默认选择“GENERIC_MACHINE” ，在“名称”文本框中输入创建 的第一把刀具命名为“END10” ，单击“应用”按钮。在出现的“MillingTool- 5Parameters”对话框内，输入直径为 12mm 平底立铣刀的相关尺寸参数、刀具补偿号、刀 具号等，单击“确定”退出，创建了第一把刀具。如图 3-3。 图 3-3 创建刀具对话框 3) 按照同样的方法，对照表 2-1 创建其他 5 把立铣刀或者球头铣刀。 4）在“创建刀具”对话框中，把“类型”切换到“drill”图标，在其“子类型”区 域中选择“SPOTDRILL_TOOL”图标，在“位置”下拉列表中默认选择“GENERIC_MACHINE” ， 在“名称”文本框中输入创建第一把中心钻名称，命名为“SDRILL3” ，单击“应用”按钮。 在出现的“钻刀”对话框内，输入直径为 3mm 和其他相关尺寸参数、刀具补偿号、刀具号 等，单击“确定”退出，创建了第一把钻头。 5) 按照同样的方法，对照表 2-1 创建其他 2 把麻花钻或者锪孔钻。 创建好刀具后，可以切换到视图窗口，在“机床（刀具）视图”选项下，观察和检查 创建好的各把刀具。如图 3-4 图 3-4 机床（刀具）视图选项卡 还可以在“创建刀具”对话框中，单击“RetrieveTool”图标，在出现的“库类选择” 对话框中，依次从现有的刀具库中选择符合加工要求的刀具。如果在刀具库中选择不到相 应的刀具规格，可以在刀具库中添加自己。 3.4 创建加工几何 创建加工几何体的操作有两种途径，一是从单击工具条快捷图标“创建几何体”进入 相应的操作；二是从导航器窗口进入，一般后一种的操作相对方便。 1.建立加工坐标系建立加工坐标系 在操作导航器窗口中，单击“几何视图” ，在下面窗口找到“MCS_MILL”图标并双击， 在出现的“MILL_ORINET”对话框下，单击“MCS”选项下的“原点”图标，进入“点构造 器”对话框，由于工作坐标系已调整到毛坯顶盖的中间位置，检查 XC、YX、ZC 的坐标值均 为 0 即可，单击“确定” ，返回到“MILL_ORINET”对话框，在视图窗口可以发现动态加工 坐标系和工作坐标系重合了，再次单击“确定” ，保证加工坐标系原点在毛坯顶盖的中间位 置上，和工件安装在工作台上的对刀点一致。 2.分别指定工件几何体和毛坯几何体分别指定工件几何体和毛坯几何体 1）单击“MCS_MILL”节点前的加号，展开“MCS_MILL”节点的子项，选择节点 “WORKPIECE”,双击“WORKPIECE”图标，出现“MILL_GEOM”对话框。 2）在对话框的“几何体”选项中单击“部件”几何图标，然后单击“确定”按钮，打 开“工件几何体”对话框，在视图窗口中选中工件主模型，然后单击“确定”按钮，即可 完成工件几何体的指定。点击“显示”进行检查。 3）再次在“MCS_MILL”对话框，在“几何体”选项中单击“隐藏（毛坯） ”几何图标 然后单击“选择按钮” ，打开“毛坯几何体”对话框。 4）在视图窗口中，选择毛坯实模型，然后单击“确定”按钮，即可完成毛坯几何体的 指定，点击“显示”进行毛坯检查，单击“确定”按钮，即完成了轴承座模型加工的几何 13 体创建过程。如图 3-5。 图 3-5 指定工件几何体和毛坯体 图 3-6 创建加工几何 5）让工件主模型正常显示在实体窗口中，而把毛坯模型隐藏掉。如图 3-6。 3.5 创建加工方法 考虑到加工的工件为铝材，所以可以默认其中粗加工、半精加工和精加工的有关设置。 3.6 本章小结 本章为后面创建各个加工操作做了有关设置准备。 4 创建加工操作 4.1 创建粗加工操作 1.创建一个型腔铣操作创建一个型腔铣操作 由于工件加工余量大，型面复杂，第一步是选用一种型腔加工类型，第二步是根据本 工件型面的机会特点，可以选用型腔铣中的子类型“跟随型芯型腔铣 （ZLEVEL_FOLLOW_CORE） ”作为加工模板较为合适。创建操作步骤如下： 点击工具条快捷图标“创建操作” ，出现“创建操作”对话框，类型选择 “mill_contour” ，在“子类型”中选择“ZLEVEL_FOLLOW_CORE”图标，各个选项的设置如 下： 程序。选择前面创建好的程序节点名称，即“MOUSE_MILL” 。 2）几何体。选择前面创建好的几何体节点，即“WORKPIECE” 。 3) 刀具。选择前面创建的粗加工立铣刀，即“EMD10” 。 4) 方法。选择本次加工为粗加工方法，即“MILL_ROUGH” 。 5) 名称。选用系统自动创建的操作名称，即“ZLEVEL_FOLLOW_CORE” 。 图 4-1 所示为创建操作的选项全部设置完毕，单击“应用” ，即可进入操作。 图 4-1 创建跟随型型芯型腔铣操作 15 2.型腔铣操作的参数设置型腔铣操作的参数设置 由于几何体选项全部创建好了，其他操作参数设置的步骤如下14： 1） “切削模式”选用“跟随部件” ，即系统默认方式。 2） “步进”设置为刀具直径的 50%。 3） “每一刀的全局深度”输入为 2。 4）单击“切削层”图标，进入“切削层对话框”发现系统判断从顶层测量，总切削 围深度为 28mm，而整个毛坯高度为 40mm，但是希望粗加工能够切削到工件模型的底座 面，如图 4-3 所示，用轴承座选中工件模型的底座面，该面高亮度显示，系统自动判断出 “范围深度”的文本框中已变成 31mm，单击“确定” ，回到如图 4-2 所示的对话框。 图 4-3 切削层对话框设置 5）单击“非切削移动”按钮，进入“非切削移动”对话框，单击“传递/快递”按钮， 在“安全设置选项”的下拉列表中选取“平面”选项，单击“选中平面”按钮，打开“平 面构造器”对话框，默认 XC-YC 基准平面，在“偏置”文本框中输入“5” ，确认后返回 “Zlevel_Follow_Core”对话框。 6）单击“角控制”按钮，进入“拐角和进给率控制”对话框，激活“圆周进给率补偿” 选项功能，同时在“圆角”选项的下拉列表中选择“全部刀路” ，默认设置值。 7）在“进给和速度”选项中依次设置好主轴转速和刀具各个运动的进给速度。 其他切削参数均按照系统默认值，在此不再做修改和调整。 3.型腔铣刀轨的生成型腔铣刀轨的生成 单击“ZLEVEL_FOLLOW_CORE”操作对话框下面的“生成刀轨”按钮，会出现“显示参 数”对话框，利用该对话框，可以观察一层一层的刀轨的生成过程，还可以去掉该对话框 中 3 个选项前面的勾，让全部加工的刀轨全部生成，由于不同颜色的线条代表不同运动形 式的刀具运动，这样可以判断各个运动情况，当然线条比较多，可以通过局部刀轨放大等 显示方式来观察。 在刀轨中重点检查刀具开始切入工件材料的刀轨运动，一般情况下刀具从工件外侧螺 旋或者斜线切入比较安全，不能从材料中间垂直切入，否则刀具容易发生嘣刃。一旦发现 这样的刀轨类型，一定要手工指定刀具进刀和切入工件的位置。 如图 4-4 所示的型腔加工生成的刀轨，检查无误后，单击“ZLEVEL_FOLLOW_CORE”操 作对话框下面的“刀轨确认”按钮，进入“可视化刀轨轨迹”对话框，选择“3D 动态”仿 真对话框，切削仿真后工件的形貌如图 4-5 所示。 图 4-4 粗加工刀轨图 图 4-5 粗加工切削仿真图 4.2 创建半精加工操作 1.创建一个曲面轮廓铣操作创建一个曲面轮廓铣操作 选用本次曲面轮廓铣操作作为半精加工，是为后面的精加工曲面轮廓铣作准备，显然 选取的加工方法为半精加工，具体步骤如下： 点击工具条快捷图标“创建操作” ，出现“创建操作”对话框，类型选择 “mill_contour” ，在“子类型”中选择“FIXED_CONTOUR”图标，各个选项按下面设置： 1）程序。选择前面创建好的程序节点名称，即“MOUSE_MILL” 。 2）几何体。选择前面创建好的几何体节点，即“WORKPIECE” 。 3) 刀具。选择前面创建的球头立铣刀，即“BMD10R5” 。 17 4) 方法。选择本次加工为半精加工方法，即“MILL_SEMI_FINISH” 。 5) 名称。选用系统自动创建的操作名称，即“FIXED_CONTOUR” 。 图 4-6 所示为创建半精加工操作的选项全部设置完毕，单击“应用” ，即可进入 “FIXED_CONTOUR”操作对话框。 2.曲面轮廓铣操作的参数设置曲面轮廓铣操作的参数设置 区域驱动方式通常作为优先使用的驱动方法莱创建刀位轨迹，操作方便，刀轨生成可 靠。所以本工件半精加工、精加工曲面都采用这种驱动方式。 在“FIXED_CONTOUR”操作对话框中，在“驱动方式”选项的下拉列表中选择“区域铣 削” ，进入“区域铣削驱动方式”对话框，主要参数如图 4-7 所示，设置如下： 图 4-6 固定轴曲面轮廓铣创建操作对话框 图 4-7 区域铣削驱动方式主要参数设置 1） “陡峭空间范围”选用“非陡峭的” ，陡峭角度按照默认值即可。 2） “图样”选用“平行线”方式， “切削类型”选用“Zig_Zig(往复)”方式，目的是 保证加工效率。 3） “切削角”选用“用户定义” ，设置为 45 度，既保证形貌的美观，又减少机床振动。 4“步进”和“距离”分别选用“恒定的”和“1.0” 。 以上注意参数设置后，确认后返回到“FIXED_CONTOUR”操作对话框，在点击几何体选 项中的“区域切削”图标，单击下面的“选择”按钮，在窗口中选中轴承座模型顶盖，确 认即可。 在“FIXED_CONTOUR”操作对话框中单击“切削参数”按钮，进入“切削参数”对话框， 激活“在边上延伸”选项，保证刀轨能超出切削区域，其他均按照默认值，点击“确定” 。 在“FIXED_CONTOUR”操作对话框中单击“非切削移动”按钮，进入“非切削运动对话 框” ，在“进刀类型”选项下拉列表中选择“顺时针螺旋”子项，其他均按照默认值，点击 “确定” 。 再在“FIXED_CONTOUR”对话框的“进给和速度”选项中设置好主轴转速和各个进给速 度。 最后对所有设置的参数进行检查，确认无误后即可进入刀轨生成。 4.3 创建精加工操作 1.创建一个等高轮廓铣操作创建一个等高轮廓铣操作 （1）创建陡峭区域等高轮廓铣操作 点击工具条快捷图标“创建操作” ，出现“创建操作”对话框，类型选择 “mill_contour” ，在“子类型”中选择“ZLEVEL_PROFILE_STEEP”图标，其选项的设置如 下： 1）程序。选择前面创建好的程序节点名称，即“MOUSE_MILL” 。 2）几何体。选择前面创建好的几何体节点，即“WORKPIECE” 。 3) 刀具。选择前面创建的立铣刀，即“EMD6” 。 4) 方法。选择本次加工为精加工方法，即“MILL_FINISH” 。 5) 名称。选用系统自动创建的操作名称，即“ZLEVEL_PROFILE_STEEP” 。 设置完毕后单击“应用” ，即可进入“ZLEVEL_PROFILE_STEEP”操作对话框。 （2）设置陡峭区域等高轮廓铣的操作参数 首先单击几何体选项中的“切削区域”图标，在实体窗口中选择轴承座模型四周轮廓 区域，确认即可。其他的主要切削参数设置如下： 1.“每一刀的全局深度”改为 2mm。 2.切削层的范围以顶层开始，指定顶盖面，由系统自动判断即可。 3.在“非切削运动”对话框的“进刀”选项中，设置进刀类型为“螺旋线” 。在“传递 /快递”选项中，设置安全平面 XC-YC 基准平面的高度为 5mm。 4“进给和速度”设置按照表 2-1 所示的数控编程工序卡。 其他设置均按照默认值，并作检查。 （3）生成刀轨 19 单击“生成刀轨”按钮，生成了如图 5-10 所示的等高轮廓铣精加工的刀轨，单击“刀 轨确认”按钮，进入“可视化刀轨轨迹”对话框，选择“3D 动态”对话框。 图 4-10 精加工四周轮廓刀轨图 2.创建一个曲面轮廓铣操作创建一个曲面轮廓铣操作 1.创建固定曲面轮廓铣的操作 点击工具条快捷图标“创建操作” ，出现“创建操作”对话框，类型选择 “mill_contour” ，在“子类型”中选择“FIXED_CONTOUR”图标，各个选项的设置如下： 1）程序。选择前面创建好的程序节点名称，即“MOUSE_MILL” 。 2）几何体。选择前面创建好的几何体节点，即“WORKPIECE” 。 3) 刀具。选择前面创建的球头立铣刀，即“BMD6R3” 。 4) 方法。选择本次加工为精加工方法，即“MILL_FINISH” 。 5) 名称。选用系统自动创建的操作名称，即“FIXED_CONTOUR” 。 以上选项全部设置完毕，单击“应用” ，即可进入“FIXED_CONTOUR”操作对话框。 2.切削参数设置 在“FIXED_CONTOUR”操作的切削参数设置中，和半精加工相比，主要的区别和原因有 以下方面： （1）裁剪几何体 因为精加工顶盖的区域边界是固定的，显然裁剪几何体可以参考顶盖区域的边界。 在“FIXED_CONTOUR”对话框的“几何体”选项中，单击“指定修剪边界”图标，进入 “修剪边界”对话框在主模型中选择轴承座主体的底面封闭的边缘线，确定后退回到 “FIXED_CONTOUR”对话框，单击“显示” ，在模型相应位置上显示出修剪边界（和平面铣 边界指定方法类似） ，如图 4-12 所示。 图 4-12 显示修剪边界 图 4-13 在边上延伸设置 （2）步进 在“步进”选项中，选择“残余波峰高度”子项，在“高度”文本框中设置为“0.01” 。 （3）切削边界延伸 单击“FIXED_CONTOUR”对话框的“切削参数”图标，打开“切削参数”对话框，如图 4-13 所示，其中“在边上延伸”的“百分比”设置为“60” ，目的是为了更可靠保证刀具 能全部加工到顶盖区域，当然该百分比数值是调整后确定的。 同样设置本工件中固定轴曲面轮廓铣精加工和半加工的其他切削参数。 3.刀轨生成和切削仿真 单击“刀轨生成”按钮，稍微等待全部刀轨的产生，如图 4-14 所示即为轴承座顶盖精 加工刀轨。 21 图 4-14 顶盖精加工刀轨图 3.创建一个精铣底面操作创建一个精铣底面操作 本工件加工材料为铝合金，所以没有考虑对轴承座模型两个台阶平面进行半精加工。 下面采用平面铣操作进行精加工，直接来加工两个台阶平面和他们之间的四周侧壁。 1.精加工顶盖平面 （1）创建面铣操作 点击工具条快捷图标“创建操作” ，出现“创建操作”对话框，类型选择 “mill_planar” ，在“子类型”中选择“FACE_MILLING(面铣)”图标，各个选项的设置如 下： 1）程序。选择前面创建好的程序节点名称，即“MOUSE_MILL” 。 2）几何体。选择前面创建好的几何体节点，即“WORKPIECE” 。 3) 刀具。选择前面创建的粗加工立铣刀，即“EMD6” 。 4) 方法。选择本次加工为精加工方法，即“MILL_FINISH” 。 5) 名称。选用系统自动创建的操作名称，即“FACE_MILLING” 。 如图 4-16 所示设置完毕后，单击“应用” ，即可进入“FACE_MILLING（面铣削） ”操作 对话框。 图 4-16 创建面铣操作 图 4-17 面铣主要切削参数设置 （2）设置面铣操作的切削参数 在如图 4-17 所示的“FACE_MILLING（面铣削） ”操作对话框中，选择几何体选项中的 “指定面边界”图标，单击“选择” ，直接在主模型上选中顶盖面，其他参数主要设置如下： 1)“切削模式”选用“跟随周边（轮廓） ”方式。 2） “角控制”选项所有的子项都激活。 3）在“非切削运动”对话框的“传递/快递”选项中设置好安全平面。 4） “进给率”设置好主轴转速和各个进给运动的进给速度。 其他参数按照系统默认值设置。 （3）刀轨生成 单击“刀轨生成”按钮直接产生精加工平面的刀轨，图 4-18 所示为轴承座模型顶盖平 面的精加工刀轨，也可进入切削模拟仿真，切削仿真完成后的工件形貌如图 4-19。 图 4-18 精加工顶盖面刀轨图 2.精加工底座平面 精加工底座平面的加工类型、切削参数和操作过程与精加工顶盖平面一样。其中图 4- 20 为精加工底座平面的刀轨。 23 图 4-20 精加工底座面刀轨图 4.4 创建其他工序操作 1.创建清根操作创建清根操作 本工序是为了加工轴承座模型上的封闭小凹槽，根据其余量的大小，安排一道精加工。 主要步骤如下： （1）创建清根工序操作 点击工具条快捷图标“创建操作” ，出现“创建操作”对话框，类型选择 “mill_contour” ，在“子类型”中选择“FLOWCUT_SMOOTH(光顺清根铣)”图标，其他选项 按照图 4-22 进行设置，即可创建好一个清根铣的操作，其选项设置如下： 1）程序。选择前面创建好的程序节点名称，即“MOUSE_MILL” 。 2）几何体。选择前面创建好的几何体节点，即“WORKPIECE” 。 3) 刀具。选择前面创建的小型球头铣刀，即“BMD2R1” 。 4) 方法。选择本次加工为精加工方法，即“MILL_FINISH” 。 5) 名称。选用系统自动创建的操作名称，即“FLOWCUT_SMOOTH” 。 设置完毕后单击“应用” ，即可进入“FLOWCUT_SMOOTH”操作对话框。 （2）设置操作参数 清根铣操作参数的设置和固定轴曲面轮廓铣有所区别，如图 4-23 所以。主要操作步骤 如下： 1)在“FLOWCUT_SMOOTH”对话框“几何体”选项中，单击“指定切削区域”图标，在 轴承座模型中选中封闭小凹槽所以的面，确认即可。 图 4-22 创建一个清根铣操作 4-23 图 Flowcut_Smooth 2）切削类型选择“往复上升”方式。 3） “参考工具直径”输入“3” ，注意此数值必须比本工序所用刀具的直径要大。 4）单击“切削参数”图标，进入“切削参数”对话框，在该对话框中单击“多条刀路” 选项，如图 4-24 所示，激活“多重深度切削”功能，在“步进方式”下拉列表中选择“刀 路”在“刀路数”文本框输入“3” ，确定后返回“FLOWCUT_SMOOTH”对话框。 图 4-24 切削参数中多条刀路的设置 5）按照表 2-1 所示的数控编程工序卡设置“进给率” ，考虑到所用刀具直径很小，主 轴转速尽可能高些，各项进给速度数值要小些，兼顾切削效率和安全性。 其他各项参数均按照系统的默认值进行设置。 25 2.创建钻中心孔操作创建钻中心孔操作 下面进行的是钻轴承座模型下底面上的 4 个沉头孔，安排 3 道工序操作，分别是创建 钻中心孔、钻中心孔和钻沉孔操作，显然它们在操作方式和切削参数设置上有很多相似之 处。4 个孔均在顶盖的下面，孔的下面距离 XC-YC 平面将近 23mm，显然，为安全起见钻好 一般的孔后必须提升 24mm 以上，才能保证钻头不干涉工件，这是本工件操作中重要的参数 设置。 由于加工的 4 个孔类型相同，不必设置循环参数组，首先创建钻中心孔操作。 （1）创建一个钻中心孔操作 点击工具条快捷图标“创建操作” ，出现“创建操作”对话框，类型选择“drill”加 工模板，在“子类型”中选择“SPOT_DRILLING”图标，其他选项按照图 4-27 进行选择， 完成后点击“应用” ，即可进入“SPOT_DRILLING”操作对话框。 （2）选择加工孔的位置 1）在“SPOT_DRILLING”操作对话框的几何体选中“指定孔” ，单击“选择或编辑孔几 何体”按钮，便进入“点到点几何体”对话框，点击“选择”进入“选择加工孔位置”对 话框，点击“一般点” ，出现了“点构造器”对话框，用鼠标光标在主模型的各个孔口位置 上依次点击。 2）在“点到点几何体”对话框中，单击“避让”选项，窗口提示栏出现“选择起点” ， 用光标单击图 4-32 中的左孔，接着窗口提示栏出现“选择终点” ，用光标单击图 4-32 中左 下孔，马上出现“退刀安全距离”对话框，如图 4-29 所示。 3）在“退刀安全距离”对话框中，单击“距离”选项，出现一个“距离”对话框，在 其中的文本框内输入 24mm 即可，如图 5-30 所示。该参数设置是本操作中最为关键的，目 的是保证钻头退刀后，从一个区域横越到另一个区域，不去干涉工作。 图 4-29 退刀安全距离对话框 图 4-30 退刀安全距离输入对话框 4）再经过两次“确定”操作后，返回到“点到点几何体”对话框，单击其中的“规划 完成” ，又返回到“SPOT_DRILLING”对话框。 5）由于循环方式默认“标准钻” ，单击其右边的“编辑参数”图标，出现“指定参数 组”对话框，单击“确定” ，出现“Cycle 参数”对话框，如图 4-31 所示下面对其中的切 削参数进行设置。 图 4-31 Cycle 参数对话框 6）在“Cycle 参数”对话框中，单击“Depth”选项，在出现的“Cycle 深度”对话框 中，单击“刀尖深度”选项，随后在出现的“深度”文本框中输入“2” ，确定后退出。 7）同样的操作方法，在“进给率”中设置为进给速度为 500mm/min；“Dwell”选项 设置为 2 秒。其他默认，确定后退出。 最后还是返回到“SPOT_DRILLING”对话框，并进一步检查设置情况。 （3）刀轨生成 在“SPOT_DRILLING”对话框单击“生成刀轨”按钮，生成了如图 5-32 所示的钻 4 个 中心孔的刀轨，单击“刀轨确认”按钮，进入“可视化刀轨轨迹”对话框，选择“3D 动态” 对话框，可以对点位加工进行切削仿真，如图 5-33。 27 图 4-32 钻 2 个销孔孔生成的仿真图 图 4-33 钻 1 个中心孔生成的仿真图 3.创建钻通孔操作创建钻通孔操作 在成功生成点位加工刀轨的基础上，本次操作方法可以借鉴上述点位加工操作。具体 步骤如下： （1）创建一个普通钻孔操作 点击工具条快捷图标“创建操作” ，出现“创建操作”对话框，类型选择“drill”加 工模板，在“子类型”中选择“DRILLING（钻） ”图标，其他选项按照图 4-34 进行选择， 完成后点击“应用” ，即可进入“DRILLING”操作对话框。 （2）选择孔加工位置 该操作方法和上述钻中心孔的步骤一样，循环方式也选用“标准钻” ，最后返回到 “DRILLING”对话框。其他有所区别的步骤如下： 1）在“DRILLING”对话框的几何体选项中，单击“底面” ，点击“选择”后在主模型 上，选中其底面，单击“底面”对话框中的“确定”图标。 2）在“DRILLING”对话框中，由于循环方式默认采用“标准钻” ，单击其右边的“编 辑”图标，出现“指定参数组”对话框，单击“确定” ，出现“Cycle 参数”对话框，下面 对其中的切削参数进行设置。 3）在“Cycle 参数”对话框中，单击“Depth”选项，在出现的“Cycle 深度”对话框 中，单击“穿过底面”选项，其他选项参考中心孔的设置参数。 最后还是返回到“DRILLING”对话框，并进一步检查设置情况。 （3）刀轨生成 在“DRILLING”对话框单击“生成刀轨”按钮，生成了如图-35 所示的钻 4 个通孔的 刀轨，单击“刀轨确认”按钮，进入“可视化刀轨轨迹”对话框，选择“3D 动态”对话框， 可以对点位加工进行切削仿真。 图 4-34 创建普通钻孔操作图 图 4-35 轴承座 3D 成型图 至此，本工件所有的加工工序操作全部结束15。见图 4-35 轴承座的 3D 成型图。 4.5 本章小结 本章通过创建各个粗、精加工操作，根据工件的加工型面的几何特点选用合适的加工 类型。 5 NC 程序的输出 5.1 后置处理 利用后置处理功能，根据加工的实际需要，既可以对整个加工过程中某个操作的刀轨 转化成 NC 程序，也可以对所有操作的刀轨转化成 NC 程序16。 本工件后置处理操作是用制作好的后置处理文件来转化刀轨为数控 NC 程序。 1）在操作导航器窗口，选择前面成功生成刀轨的所有操作，在工具条中单击“后处理” 29 图标，出现“后处理”对话框，如图 5-1 所示，在“可用机床”的列表中选择前面制作好 的后处理文件“MILL_3_AXIS” 。 图 5-1 对本工件的操作进行后置处理 2）输出文件名可以允许默认的路径名，也可以通过“浏览”设定 NC 程序安放路径。 3）在单位中选择“公制/部件”选项， “列出输出”不必激活。 4）单击“应用” ，稍等，即出现如图 5-2 所示的带“.ptp”后缀名的 NC 程序。 图 5-2 本工件生成的部分 NC 程序 5.2 程序检查和添加注释信息 对于生成的 NC 程序进行检查时，一般主要两个方面。 1）对于数控机床中数控系统特殊的编程格式，可以利用记事本进行添加、删减和调整 等操作。 2）一般需要对程序名称、关键程序段、使用的刀具补充