UG数控技术.ppt

UGCAM,第二章基础知识,UGCAM界面,2.1UG加工环境,1.什么是UG的加工环境,UG加工环境是指我们进入UG的制造模块后进行编程作业的软件环境。我们已经知道UGCAM可以为数控铣、数控车、数控电火花线切削机编制加工程序，而且单是UGCAM的数控铣还可以实现平面铣（PlanarMill）、型腔铣（CavityMi11）、固定轴曲面轮廓铣（FixedContour）等不同加工类型。但是，每个编程者面对的加工对象可能比较固定，一般不会用到UGCAM的所有功能，那些暂前不用的编程功能对他来说就可以屏蔽掉，定制和选择适合自己的UG的编程环境,2.如何进入UG加工环境首先通过下面的练习学习如何进入特定的UG加工环境,1.打开文件a12.进入加工模块，弹出加工环境对话框如右图3.选择cam_general进入基本的加工环境（包括所有的铣加工、车加工、及电火花线切割）4.选择mill_planar进入平面铣，选择mill_contour进入轮廓铣，5.完成上面操作，便进入cam_general加工环境，可以开始编辑工作。若保存文件，以后再次打开文件，可直接进入加工环境。,2.2菜单与工具条,2.3坐标系与刀具,是指创建曲线、草图、指定避让几何、指定预钻进刀点、切削开始点等对象和位置时输入坐标的参考。,1.工作坐标系（WCS）,是刀轨的参考坐标。下图左边是用图形表达的一段刀轨和MCS,6个刀位点的坐标都是它们在MCS中的坐标值：右边是用文本表示的操作中的刀轨，其中GOTO的坐标就是刀具移动的刀位点坐标，它们与左边图形中6个点的坐标值相同。最后生成的NC文件中的刀位点坐标也是相同的,2.加工坐标系（MCS）,3.机床坐标系,数控铣床以及铣削加工中心的3个移动轴的方向就是3个导轨的方向，因此是固定的，它们与UG加工环境中的MCS的3个坐标轴的方向一对应。机床上有一个机械原点，它的位置在机床制造时已决定好了，用户不可改变，可认为是机床上的绝对坐标系的原点，它是在机床上决定对刀点位置的参考。可以认为对刀点就是机床上的加工坐标系的原点。,4.铣加工刀具,.刀具参考点（ToolReferencePoint)我们知道，数控铣床上的刀具受NC程序的控制沿NC程序的刀轨移动实现对工件的切削，那么，到底刀具上哪一点沿刀轨移动或者说刀轨到底是刀具上的哪一点的轨迹呢？答案是刀具的“参考点”,UG规定不管什么形式的铣刀，其刀具参考点都在刀具底部的中心位置处（见右图)，那么使用UGCAM生成的刀轨就是刀具上这一点的运动轨迹,刀具轴（ToolAxis)UGCAM规定，刀具轴是一个位于刀具的轴线上，从刀具参考点指向刀柄方向的矢量,刀具类型UG铣加工主要的铣刀类型UG铣加工主要的铣刀类型有5参数铣刀、7参数铣刀、10参数铣刀参见下表。常用铣刀的具体形状通过给定适当的参数5参数铣刀、7参数铣刀和10参数铣刀可以实现的常用具体形状参见下表。,2.4节点和树1.节点和树的概念操作导航工具中的刀具、加工几何、加工方法等操作参数作为节点的形式存在并且各自以树状结构组织起来。还有一种节点，它也以树状结构组织在一起，那就是程序节点。在操作导航工具中所包含的所有对象是：程序节点、刀具节点、加工几何节点、加工方法节点。这样操作导航工具中有4种节点以及它们各自的“树”。在操作导航工具中每次只能显示一种节点“树”，我们称之为操作导航工具的一个视图，因此有4种不同的视图。通过单击operationNavigator工具条中的4个图标来切换操作导航工具的视图。,2.创建程序节点单击图标，弹出创建程序对话框，如右图。设置加工类型，父本组和名称即可。3.创建刀具节点单击图标，弹出创建刀具对话框，如右图。设置加工类型，父本组和名称即可。4.创建几何节点单击图标，弹出创建几何对话框，如右图。设置加工类型，父本组和名称即可。5.创建加工方法节点单击图标，弹出创建加工方法对话框，如下图。设置加工类型，父本组和名称即可。,6.共享数据作为操作参数的刀具、加工几何、加工方法一但定义成节点，就可以在以后创建新的操作时所利用，即共享数据。,1.操作导航工具的视图及其内容（见右图）2.操作导航工具的视图。分别点击下面图标，即可在ONT中呈现相应的视图。3.节点和“树。（见右图）,2.5操作导航工具（ONT）,4.节点以及操作的状态标记在操作导航工具中的程序节点图符以及操作的图符前面会出现各种状态标记这些标记标明程序节点以及操作的当前状态,见下表。,2.6数控编程的步骤在UG加工应用模块中，编程的步骤如下：创建加工装配使用加工装配的好处是可以对零件几何体进行修改，而不会影响主模型。选择合适的加工环境选择正确的加工配置将会使你选择最合适的工步类型。.创建父节点组最大程度地减少重复性选择和设置，建立和利用继承的概念，已有的参数设置可以传递到其他对象中。.创建工步设置生成刀轨所需的参数和加工方法。.检验刀轨用仿真的方法检查刀轨，尽量减少刀轨中的错误。.后处理刀轨改变刀轨的格式，使之符合指定的机床控制系统要求。.创建车间工艺文件把加工信息输出为工艺文件，便于车间操作人员查看使用。以上步骤可以用下图所示的流程图表示。,UG铣加工流程,UG几何模型,根据部件模型制订加工方法和顺序,指定加工环境进入制造模块,创建程序节点创建刀具节点创建几何节点创建加工方法节点,进入操作创建对话,生成刀轨,验证刀轨,指定操作参数,后处理,生成NC文件,生成车间工艺文件,1.创建父节点组在创建的父节点组中存储加工信息，如刀具数据、进给速率、公差等信息。凡是在父节点组中指定的信息都可以被工步所继承，这就意味着如果父节点组中已经定义了刀具或其他参数，则在工步中无须再定义刀具以及相同数据。2.创建工步（操作）在创建工步前指定这个工步的程序、方法，刀具和几何体父节点组，如右图所示。工步的创建过程：首先选择工步类型，然后选择合适的父节点组，最后输入工步名（即Nome）。值得注意的是如果先输入了工步名，再选择类型，则这时的工步名将自动改变为工步类型名。设置好这些选项后，单击OK按钮则出现对应的工步对话枢，进入下一步。3.指定工步（操作）参数在弹出的对话国框中指定有关参数。4.生成刀轨单击生成图标即可生成刀轨。5.检查刀轨、后处理当对创建的工步和刀轨满意后可以用UG的切削仿真进一步检查刀轨然后对所有的刀轨进行后处理生成符合机床标准格式的数控程序最后建立车间工艺文件把加工信息送达给需要的人员。,2.7可视化仿真与共同参数2.7.1可视化仿真刀具轨迹可视化仿真使所有的加工工步能够以图形的方式显示，同时包括了检查材料过切等。可视化检查有两种方法：重放在刀具轨迹的每一个GOTO到GOTO语句之间显示刀具或刀具装配。动态仿真显示刀具轨迹时，同时显示切除材料的过程。动态仿真方法需要在WORKPIECE父节点组中定义毛坯。可视化仿真对话框如右图。,一、切削步距（Stepover）是相邻两次走刀之间的距离（见右图）常见有4种指定方法Stepover是一个关系到刀具切削负荷、加工效率和零件的表面质量的重要参数。Stepover越大，走刀数量就越少加工时间越短，但是切削负荷增大。因此粗加工采用较大的Stepover值，精加工取小值ToolDiameter：以刀具直径乘Percent参数指定的百分比的积作为切削步距值比如：操作使用的刀具直径是20输入Percent=50，则Stepover=20X50%=10。对于球面刀具，刀具直径指的是其刀具参数中的直径；对于R刀，刀具直径指的是其刀具参数中的直径D减去两个刀角半径CR的差：D-2CR（见右图）Constant:由Distance参数指定的常数值作为切削步距值：比如输入Distance=5，则stepover=5。,2.7.2共同参数,Scallop:由Height参数指定的加工后残余材料高度值作为计算步距的条件（见上图）系统经保证残余材料高度不超过指定的值。但是，只有在刀且轴垂直于被加工表面加工的情形下这个结论才是正确的Variable（变量）：对于Zig-Zag、Zig、Zigwithcontour切削方法，指定最大和最小两个切削步距值，系统根据切削区的总宽度在这两个值之间取一个使刀轨数量最少的数值作为实际的Stepover值（见右图）；对于FollowPeriphery、FollowPart、Profile、StandardDrive切削方法，要求指定多个Stepover值以及应用每个Stepover值的走刀数量（见右图）相对切削区的范围，如果总的走刀数量多或少了，系统会对实际应用在最后的Stepover的走刀数量进行增减二、内外公差内公差（Intol）和外公差（Outtol）参数决定刀具可以偏离零件表面的允许距离，在忽略表面粗糙度因素的前提下，也就是实际加工出的零件表面与CAD模型表面之间的允许偏差。内公差是实际零件表面偏向CAD模型表面下面的允许误差，外公差是实际零件表面偏向CAD模型表面上面的允许误差，参见下图。,正如右图所显示的那样，如果Stepover值取得很小，以排除表面粗糙度的形响的前提下，如果公差值取得很大，实际加工出来的零件表面将会呈现出马赛克效果（见下图），曲面好像由许多小平面构成。公差值越小，小平面的尺寸就越小，零件表面越圆滑。因此内外公差值不仅决定零件表而的精度也影响粗糙度不过没有Stepover对粗糙度的影响明显。虽然公差值越小零件质量越好，但计算机生成刀轨的时间变长，NC文件变大因此只要能满足零件精度和表面粗糙度要求，不要取过小的公差值。,系统根据内外公差值计算刀轨的过程实际是：以CAD模型的表面为基础，系统根据内外公差值生成一个小平面模型（FacetedBody），这个小平面模型就是用于创建刀轨的准备几何体（PrepareGeometry），然后通过刀具接触小平面模型并在小平面模型表面上移动创建刀轨。因此这个小平面模型也就是实际加工出来的模型表面的形状，这也是实际加工出来的零件表面呈现出马赛克效果的原因。当系统创建刀轨时，很大一部分时间花费在生成准备几何体之上。,三、零件余量（PartStock）和普通铣床加工零件一样，用数控铣加工零件也要经过粗加工、半精加工、精加工等步骤，相应地，需要创建粗加工操作、半精加工操作、精加工操作。即便是精加工操作可能也要考虑后续的抛光、研磨工序因此，创建每一个操作时都可能需要为下一个操作或工序保留加工余量，这就是零件余量（PartStock）。上图所示是平面铣加工结束后侧面保留零件余量的例子。四、零件材料（PartMaterial）为了系统能够自动计算进给量和主轴转速，需要指定被加工零件的材料。在进入制造模块后，选取Tools/PartMaterial弹出零件材料库对话框，从中选取一种相近的材料即可。五、进给量和主轴转速（FeedRates/SpindleSpeed）进给量和主轴转速是操作的重要参数。在操作对话框中单击“FeedRates”按钮弹出进给量和切削速度（FeedsandSpeeds）对话框（见下图），通过这个对话框可以由人工或由系统自动决定切削进给量和切削速度,按不同的刀具运动阶段，UGCAM将刀轨分段设置不同的进给速度。关于各种进给速度的名称及其对应的运动阶段参见下图。,六、顺铣和逆铣（ClimbCut/ConventionalCut）除钻加工之外的所有铣加工操作参数中都涉及到顺铣（Climb）和逆铣(Conventional）右图反映了顺铣和逆铣的区别，其中水平箭头表示刀具相对工件进给的方向。七、刀具轴控制（ToolAxis)在这一小节，初步介绍刀具轴的控制问题，这也是操作参数之一。除钻加工外，平面铣、型腔铣、固定轴轮廓铣操作全部是固定轴操作（三轴加工），一般情况下刀具轴始终保持在MCS的ZM轴方向，但是也可以通过后处理命令对话框（MachineControl）指定刀具可以倾斜着进行加工。（但是在钻加工操作中可以实现可变轴加工）。八、避让几何（Avoidance）一个完整的刀轨，除了对工件实现切削的那部分切削刀轨，还有在切削刀轨前后的非切削运动刀轨。复杂的非切削运动刀轨需要由用户来定义。用于定义非切削运动刀轨的几何对象称为避让几何（AvoidanceGeometry）,因为其主要目的是为了避免切入冲击和撞刀。下面专门介绍如何为平面铣和型腔铣定义避让儿何，以及由此设计非切削运动刀轨。并不是每一个操作都必须定义所有的避让几何，一般是根据实际需要由用户来灵活决定。一般情况下只要定义从点（FromPoint）和回零点（GohomePoint）就可以防止刀具干涉工件。,除了上图显示的从点（FromPoint）、起始点（StartPoint）、返回点（ReturnPoint）、回零点（GohomePoint）、安全平面（ClearancePoint）外，还有一个底限制平面（LowerLimitPlane）从点、起始点、返回点、回零点、安全平面共同决定了非切削刀轨（在这些几何对象之间的直线运动）。安全平面和起始点或EngagePoint（如果没有起始点的话）之间的运动是垂直于安全平面的；退刀点（ReturnPoint）和安全平面之间的运动也是垂直于安全平面的。虽然也可以让横越运动（Traversal）在安全平而以上发生，但出于加工效率的考虑，通常只在最小安全间隙（MinimumClearance）高度上发生横越运动注：MinimumClearance是一个操作参数，在后面操作参数之进退刀参数部分将涉及它。底限制平面（LowerLimitPlane）是一个定义在工件下部的平面，用于防止刀轨在它的下面发生起到保护机床工作台或夹具的作用。上图显示的是一个有着完整的避计几何以及由之定义的非切削运动的刀轨。其中From点、Clearance平面、start点、Return点、Gohome点就是避让几何。从From点到Start点是进入切削前的非切削运动刀轨；横越运动（Traversal）也是非切削运动刀轨：从切削结束位置到Gohome点是切削结束后的非切削运动刀轨：除去横越运动，从Start点到切削结束位置之间的刀轨是切削运动刀轨。,单击平面铣和型腔铣操作对话框中的“Avoidance”按钮可以进入定义避让几何的对话框（见右图），通过这个对话框可以完成From点、Start点、Return点、Gohome点Clearance平面、LowerLimit平面的定义，至于横越运动Engage（进刀）点、Retract（退刀）点则由其他途径指定。曲面轮廓铣操作的避让几何使用另外的一套手段定义，但基本原理相似，将在后面介绍九、后处理命令（Machine)概述各种操作对话框的“Machine”按钮用于定义位于操作头和尾的后处理命令。这些后处理命令是关于换刀、开关切削液、主轴速度、主轴启动停止之类的命令，在操作中以APT语言表达。右图所示是去掉中间的刀轨，只留下刀轨前后的后处理命令的结果，并以某种机床控制器的NC程序的代码作对照进行解释。（提示：如果使用了机床控制操作，就不必在每一个操作中定义后处理命令。）后处理命令对话框单击操作对话框中“Machine”按钮，弹出后处理命令对话框（见下图）。,刀具轴（ToolAxis)默认选择是ZMAxis，表示刀具轴与ZM轴方向一致。如果选择specifyvector,将弹出矢量构造器，指定一个刀具轴方向，那么刀具将倾斜着加工零件，当然只有为具有轴控制能力的五轴机床才可以选取此项。一般情况下不需要做此选择。运动输出（Motionoutput)下面以某种机床控制器的NC程序的代码作对照解释运动输出选项。LinearOnly：整个刀轨使用线性插补。即不论直线、圆弧、曲线运动都通过G0I实现。Circle-PerptoTA：垂直于刀具轴的圆弧运动采用圆弧插补（由G02和G03实现）,其余运动使用线性插补。CirclePerp/PartoTA：垂直和平行于刀具轴的圆弧运动采用圆弧插补（由G02和C03实现）其余运动使用线性插补。Nurbs：曲线采用样条插补其余运动使用线性插补。只有支持样条插补的机床才可以使用此选项。,决定已定义的操作头的后处理命令是否起作用，如果没有定义任何操作头的后处理命令，此项灰出。决定已定义的操作尾的后处理命令是否起作用如果没有定义任何操作尾的后处理命令，此项灰出从已有的其他操作或操作模板中获取现成的后处理命令两个Edit按钮，一个定义或编辑操作头的后处理命令，另一个定义或编辑操作尾的后处理命令，但是两个Edit按钮弹出的用户定义事件（UserDefinedEvents）对话框（见右图）是完全相同的。.可用事件列表（AvailableList)：列出所有可以选取的后处理事件。双击列表中的任何一个事件（或选取一个事件，然后单击Add按钮）开始定义一个事件。一个事件可以包含不只一个后处理命令。.己定义事件列表（DefinedList）：已定义好的事件出现在这个列表中。双击一个已定义的事件（或选取一个事件，然后单击Edit按钮）可以编辑它。.“Delete”删除一个被选取的已定义的事件.“Cut”“Paste”通过剪切和粘贴改变己定义的事件的排列顺序。在此事件的顺序不同，将来在操作和NC文件中相应的后处理命令的位置就不同。.“Edit”“Add”这两个按钮在同一个位置交替出