UG软件在数控加工中的应用.docx

UG 软件在数控加工中的应用章群山，谌立贵，王立坚，苟大维（险峰机床厂，贵州 惠水 550601）摘要：通过介绍 UG 数控软件的应用和特点，比较了手工编程和自动编程各自的特点，特别指出自动编程在数字处理能力、生成数控程序、后置处理程序、程序自检、纠错能力强、数控系统的通讯上的优势， 并着重介绍 UG 软件在三维建模、刀具轨迹设计、刀具轨迹编辑修改、加工仿真、后置处理、数控编程 模板的应用，得出 UG 软件是一种非常不错的数控加工程序。关键词：数控加工；数控编程；手工编程；数控通讯；三维建模数控编程包括手工编程与自动编程。对于加工形状简单的零件，手工编程比较方便，程 序不复杂，而且经济、及时。因此，在点定位 加工及由直线与圆弧组成的轮廓加工中，手工 编程仍广泛应用。自动编程是用计算机及相应 编程软件编制数控加工程序的过程，对于形状 复杂的零件一般采用自动编程。好，这是因为自动编程具有以下主要特点。（1）数字处理能力强 对复杂零件，特别是空间曲面零件，以及几何要素虽不复杂但程序量很大的零件，计算 相当繁琐，采用手工程序编制是难以完成的。 采用自动编程既快速又准确。功能较强的自动 编程系统还能处理手工编程难以胜任的二次曲 面和特种曲面。（2）能快速、自动生成数控程序 在完成计算刀具运动轨迹之后，后置处理程序能在极短的时间内自动生成数控程序，且 数控程序不会出现语法错误。（3）后置处理程序灵活多变 同一个零件在不同的数控机床上加工，由于数控系统的指令形式不尽相同，机床的辅助 功能也不一样，伺服系统的特性也有差别，因 此，数控程序也应该是不一样的。但前置处理 过程中，大量的数学处理、轨迹计算却是一致 的。这就是说，前置处理可以通用化，只要稍 微改变一下后置处理程序，就能自动生成适用 于不同数控机床的数控程序来。对于不同的数 控机床，取用不同的后置处理程序，等于完成 了一个新的自动编程系统，极大扩展了自动编 程系统的使用范围。1 手工编程的特点手工编程的局限性比较大，一般都做车削程序的编制，对于铣削形状复杂的零件一般不 用手工编程。虽然手工编程里宏程序能够完成 所有能用数学表达式表达出来的工件，但是能 写出正确的程序不是人人都可以做到的。而且 有时用宏指令编程加工出来的产品的精度往往 达不到要求，例如，在繁杂零件加工顶面和侧 壁与底面倒角的地方，若采用手工编程，则加 工出来的效果很差，往往粗糙度达不到要求。2 自动编程的特点与手工编程相比，自动编程速度快、质量收稿日期：20110727作者简介：章群山（1968），贵州惠水人，大专，助理工程师，主要从事科技管理和铸造设计工作。机械 2012 年增刊 总第 39 卷计算机应用技术63（4）程序自检、纠错能力强采用自动编程，程序有错主要是原始数据 不正确而导致刀具运动轨迹有误，或刀具与工 件干涉、相撞等。但自动编程能够借助于计算 机在屏幕上对数控程序进行动态模拟，连续、 逼真地显示刀具加工轨迹和零件加工轮廓，发 现问题及时修改，快速方便。现在，往往在前 置处理阶段计算出刀具运动轨迹以后立即进行 动态模拟检查，确定无误以后再进入后置处理， 编写出正确的数控程序来。（5）便于实现与数控系统的通讯 自动编程系统可以利用计算机和数控系统的通讯接口，实现编程系统和数控系统的通讯。 编程系统可以把自动生成的数控程序经通讯接 口直接输入数控系统，控制数控机床加工，无 需再制备穿孔纸带等控制介质，而且可以做到 边输入边加工，不必忧虑数控系统内存不够大， 免除了将数控程序分段。自动编程的通讯功能 进一步提高了编程效率、缩短了生产周期。工对象，应用模板可以大幅度提高数控编程的效率和质量，尤其是在模具行业对形似的成组 零件的加工。用户可根据自己的经验创建自己 的程式、粗精加工、刀具、产品等类型的编程 模板。利用模板之前，需要对不同产品类的零 件的不同加工方式的模板进行整理与收集。3.3 刀具轨迹的生成UG 系统提供了多种加工模块，具有多种轮廓加工、等高环切、行切以及岛屿加工平面铣 削等编程功能。其提供的多轴联动的加工功能， 可以任意控制刀具轴的矢量方向，具有曲面轮 廓、等高分层、参数线加工、曲面流线、陡斜 面和曲面清根等多种刀具轨迹控制方式。（1）UG 平面铣削UG 平面铣削模块功能，用于直壁、岛屿顶 面和槽底面为平面的加工，而且无需做出完整 的造型即依据 2D 图形直接进行刀具路径生成。（2）UG 型腔铣削 型腔铣用于非直壁的岛屿顶面和槽底面为平面或曲面的加工。在很多情况下型腔铣可以 代替平面铣，也可用于平面的精加工或清角。（3）UG 等高加工铣削 通过多个切削层来加工零件实体轮廓与表面轮廓。等高加工还可以指定切削区域集合体 作为零件几何的子集，以便限制切削区域。在 等高加工中，系统将追踪零件集合体，检测整 个零件几何体的陡峭区域定制追踪形状，识别 可加工区域，并在切削层上不过切零件。（4）固定轴铣削UG 固定轴铣削模块功能，包括产生 3 轴联 动加工刀具路径功能、加工区域选择功能，有 多种驱动方法和走刀方式可供选择，如沿边界 切削、放射状切削、螺旋切削及用户定义方式 切削等。在沿边界驱动方式中，又可选择同心 圆和放射状走刀等多种走刀方式，提供逆铣、 顺铣控制以及螺旋进刀方式，自动识别前道工 序未能切除的未加工区域和陡峭区域，以便用3 UG 在编程中的应用UG 数控铣削加工编程 UG/CAM 的重要组成部分有：三维建模、刀具轨迹设计、刀具轨 迹编辑修改、加工仿真、后置处理、数控编程 模板、切削参数库设计和二次开发功能接口等。3.1 三维建模模块有些软件编程功能比较好，但是建模功能太差；有的建模功能好，但是编程很复杂。UG 系统提供了较强大的三维建模功能，能够简单、 快捷绘制出需要的三维模型。3.2 数控编程模板UG 系统提供了加工程式模板、刀具模板、加工对象模板和刀具轨迹模板。CAM 系统创 建用户自己的模板可以将预先的加工顺序、工 艺参数和切削参数设置好。针对相似的零件加64计算机应用技术机械 2012 年增刊 总第 39 卷户进一步清理这些地方。（5）UG 自动清根 自动找出待加工零件上满足“双相切条件”的区域，一般情况下这些区域正好就是型腔中 的根 区和拐角。 用户可直接 选定加工刀 具， UG/FJowCut 模块将自动计算对应于此刀具的 “双相切条件”区域并将其作为驱动几何，自 动生成一次或多次走刀的清根程序。当出现复 杂的型芯或型腔加工时，该模块可减少精加工 或半精加工的工作量。（6）UG 变轴铣削 变轴铣削模块支持定轴和多轴铣削功能，可加工 UG 造型模块中生成的任意几何体，并 保持主模型的相关性。该模块提供经多年工程 使用验证的 35 轴铣削功能，提供刀轴控制、 走刀方式选择和刀具路径生成功能。确的加工情况。作为检验的另一部分，该模块还能 计算出加工 后零件的体 积和毛坯的 切除 量，因此就容易确定原材料的损失。3.6 后置处理后置处理最重要的是将 CAM 软件生成的刀位轨迹转化为适合数控系统加工的 NC 程序， 通过读取刀位文件，根据机床运动结构及控制 指令格式，进行坐标运动变换和指令格式转换。 通用后置处理程序是在标准的刀位轨迹以及通 用的 CNC 系统的运动配置及控制指令的基础 上进行处理。它包含机床坐标运动变换、非线 性运动误差校验、进给速度校验、数控程序格 式变换及数控程序输出等方面的内容。只有采 用正确的后置处理系统才能将刀位轨迹输出为 相应数控系统的机床能正确进行加工的数控程 序，因此，编制正确的后置处理系统模板是数 控编程与加工的前提条件之一。3.4 刀具轨迹的编辑修改自动编程生成的程序在某些时候会出现很多空刀，降低加工效率，UG 可在图形方式下观 测刀具沿轨迹运动的情况并进行图形化修改， 具有刀位文件复制、编辑和修改，定义刀具、 机床和切削参数数据库等功能（如对刀具轨迹 进行延伸、缩短或修改等），可按用户需求进 行灵活的用户化修改和剪裁，从而提高程序的 加工效率。4 结束语UGCAD/CAM 软件，由于程序是自动生成，可大大节省计算工作量，缩短新产品的工 艺准备时间，也可避免手工编程的出错，提高 产品的加工质量。3.5 加工仿真（上接第 57 页）价格低于国外同类产品，使用方便，具有着良好的行业发展前景。切削仿真模块是集成在 UG 软件中的第三方模块，采用人机交互方式模拟、检验和显示 NC 加工程序，可以看到整个零件的加工过程， 加工过程中有无发生干涉现象，是一种方便的 验证数控程序的方法。由于省去了试切样件的 步骤，可节省机床调试时间，减少刀具磨损和 机床清理工作。通过定义被切零件的毛坯形状， 调用 NC 刀位文件数据，就可检验由 NC 生成 的刀具路径的正确性。UG 可以显示出加工后并 着色的零件模型，用户可以容易地检查出不正参考文献：1谢永齐，王苏平. SolidWorks2005 中