《数控编程与CAM技术》课件-第九章 UG NX CAM 2.5轴加工

数控编程与CAM技术第一节|第二节|UGNXCAM2.5轴加工水果盘模具自动编程实例目录CONTENTS第九章UGNXCAM2.5轴加工UGNXCAM2.5轴加工第一节相关基础知识一、平面铣加工平面铣加工时，其刀路是由边界几何体所限制的。创建平面铣工序时，在弹出的“平面铣”对话框中可以看到几何体中有部件边界、毛坯边界、检查边界、修剪边界和底面，如图9-1-1所示。掌握这些边界的各自作用十分重要。图9-1-1平面铣几何体1．平面铣各类边界相关基础知识一、平面铣加工03040501022）毛坯边界毛坯边界用于描述将要被加工的材料范围。5）指定底面4）修剪边界修剪边界几何体用一个边界对生成的刀轨做进一步修剪。1）部件边界部件边界用于描述完成的零件，指定部件边界可控制刀具运动的范围。3）检查边界检查边界几何体用于描述刀具不能碰撞的区域，是刀具在切削过程中要避让的几何体。1．平面铣各类边界相关基础知识一、平面铣加工“指定底面”选项用于指定平面铣工序加工的最低平面位置。单击“平面铣”对话框中的“指定底面”按钮，弹出如图9-1-2所示的“平面”对话框。在该对话框中通过直接指定XY平面的偏置值或在工件上选择一个平面。指定底面后，单击“指定底面”选项右侧的“显示”按钮，将显示指定的平面位置。底面是平面铣工序中必须选择的，而且只能选择与刀具轴垂直的平面，不能选择曲面。底面只能选择一个面，再次指定底面将删除原先指定的底面。图9-1-2“平面”对话框1．平面铣各类边界相关基础知识一、平面铣加工在“平面铣”对话框“几何体”组中单击任意一种边界几何体类型右侧的按钮，均可打开“边界几何体”对话框，如图9-1-3所示。在该对话框中可以通过选择面、曲线、边、点和边界等方式定义边界几何体。2．平面铣边界选择图9-1-3“边界几何体”对话框相关基础知识一、平面铣加工“材料侧”列表框用于定义工件的材料在边界的内侧或外侧，以确定切削范围。如图9-1-4所示为同一部件边界几何体设置不同材料侧生成的刀轨。2．平面铣边界选择图9-1-4材料侧1）“面”模式（1）材料侧相关基础知识一、平面铣加工在选择面时，可以先设置是否忽略面中孔、岛屿的边缘及倒斜角。如果打开这一选项，将不考虑面上的这些细节特征。如图9-1-5所示为是否忽略岛指定的边界示例。2．平面铣边界选择图9-1-5忽略岛1）“面”模式（2）忽略孔/岛/倒斜角相关基础知识一、平面铣加工“凸边”与“凹边”列表框用于指定加工最终轮廓的刀具位置。由于凸边通常为开放的区域，因此可以将刀具位置设为“上”，以完全切除此处的材料。而凹边通常会有直立的相邻面，刀具在内角凹边的位置，一般应为“相切”，如图9-1-6所示的刀轨示例。2．平面铣边界选择图9-1-6凹边与凸边1）“面”模式（3）凸边与凹边相关基础知识一、平面铣加工在“曲线/边”模式下，可通过选择已经存在的曲线和曲面边缘来创建边界，这是最常用的一种选择方式。在边界几何体的对话框中选择模式为“曲线/边”，打开“创建边界”对话框，如图9-1-7所示。2．平面铣边界选择图9-1-7“创建边界”对话框2）“曲线/边”模式相关基础知识一、平面铣加工“类型”列表框中有“开放的”和“封闭的”选项。其中，选择“开放的”选项，则可选择不封闭边界，如图9-1-8所示；选择“封闭的”选项，则选择的边界必须首尾相接，若选择不相连的曲线，系统将作延长封闭，图9-1-9所示为拾取相同边缘产生的封闭边界。2．平面铣边界选择图9-1-8开放的轮廓图9-1-9封闭的轮廓2）“曲线/边”模式（1）类型相关基础知识一、平面铣加工在“平面”列表框中可指定边界的高度位置。该列表框中有两个选项，分别为“用户定义”和“自动”。其中，“自动”选项是默认的，边界平面将取决于选择的几何体；使用“用户自定义”方式时，将弹出“平面”对话框，如图9-1-10所示。在该对话框中可选择或创建一个平面。指定平面后，创建的平面轮廓将投影到平面上，如图9-1-11所示。2．平面铣边界选择图9-1-10指定平面图9-1-11用户定义平面生成的边界2）“曲线/边”模式（2）平面相关基础知识一、平面铣加工“材料侧”列表框用于定义去除边界左右（开放的边界）或边界内外（封闭的边界）的材料。此处的左右是相对于其串连方向而言的，如图9-1-12所示。2．平面铣边界选择（a）开放边界：左（b）开放边界：右（c）封闭边界：内部（d）封闭边界：外部图9-1-12材料侧2）“曲线/边”模式（3）材料侧相关基础知识一、平面铣加工使用成链可以快速选择一组相接的串连外形曲线。选择“成链”选项后，拾取起始曲线，再拾取终止曲线，则在两曲线间的所有曲线都将被选择并连接，如图9-1-13所示。2．平面铣边界选择图9-1-13“成链”方式创建边界2）“曲线/边”模式（4）成链相关基础知识一、平面铣加工创建边界时，“点”模式与“曲线/边”模式类似，系统在选择的点与点之间以直线相连接，形成一个开放或封闭的边界。如图9-1-14所示为使用“点”模式创建的边界示例。2．平面铣边界选择图9-1-14“点”模式创建边界3）“点”模式相关基础知识一、平面铣加工在“边界几何体”对话框的“模式”列表中选择“点”时，将显示“创建边界”对话框，该对话框与“曲线/边”模式下的“创建边界”对话框基本相同，如图9-1-15所示。在该对话框“点方法”列表框中可使用过滤方式捕捉特征点。使用“点”模式选择边界时，选择的下一点将与上一点以直线连接，连接的方向即为串连方向。建议将视图方向设置为顶视图，这样可以准确地确定点的位置，并直观显示边界范围。2．平面铣边界选择图9-1-15“点”模式3）“点”模式相关基础知识一、平面铣加工在“边界”模式下可以选择一个前面创建好的永久边界为当前边界几何体，可以选择的边界包括创建的边界以及由系统自动生成的边界。“边界几何体”对话框中的“边界”模式如图9-1-16所示，利用该对话框可以选择永久边界作为平面铣加工的几何体。2．平面铣边界选择图9-1-16“边界”模式4）“边界”模式相关基础知识一、平面铣加工对于已经指定的边界几何体，若因选择错误、参数调整需要或者其他原因需要进行修改时，可以再次单击指定几何体的图标进行编辑。此时，将打开如图9-1-17所示的“编辑边界”对话框，利用该对话框可以对已选择的边界进行修改。2．平面铣边界选择图9-1-17“编辑边界”对话框5）边界的编辑相关基础知识二、平面轮廓铣平面轮廓铣是用于侧壁精加工的一种平面铣，产生的刀轨与平面铣中沿着轮廓方式的平面铣工序刀轨类似。创建平面轮廓铣工序与创建平面铣工序的步骤基本相同，而且大部分参数设置也是一致的。“平面轮廓铣”工序对话框与“平面铣”工序对话框基本相似，但没有“切削模式”“步距”及“切削层”选项，却增加“部件余量”“切削进给”和“切削深度”选项。相关基础知识三、面铣削面铣削以面为加工对象，是一种特殊的平面铣加工，分为“使用边界面铣削”

和“底面和壁”两种。其中，“边界面铣削”最适用于切削实体上的平面，如进行毛坯顶面的加工。面铣削可以将部件几何体作为加工对象，并且不需要选择底面。单击“使用边界面铣削”按钮，然后单击“确定”按钮，弹出如图9-1-18所示的“面铣”对话框。“底面和壁”命令的加工对话框如图9-1-19所示，从该对话框中可看出，“底面和壁”命令不需要指定加工边界。图9-1-18“面铣”对话框图9-1-19“底面壁”对话框相关基础知识三、面铣削“指定部件”选项用于设置完成的部件。单击其右侧的按钮，可打开“部件几何体”对话框，如图9-1-20所示。面铣中的部件只能选择“体”，不能选择特征或面作为部件几何体。1．指定部件图9-1-20部件几何体相关基础知识三、面铣削面包含封闭的边界，由边界内部的材料指明要加工的区域。单击“指定面边界”右侧的按钮，将弹出如图9-1-21所示的“指定面几何体”对话框。在该对话框中可通过指定面、曲线和点方式定义面边界，与定义一个毛坯边界相似。2．指定面边界图9-1-21面几何体相关基础知识三、面铣削如图9-1-22所示为使用曲线方式选择的面几何体。2．指定面边界图9-1-22曲线定义面边界相关基础知识三、面铣削“指定检查体”与“指定检查边界”选项用于指定刀轨需要避开的体或封闭边界。3．检查几何体与检查边界4．指定切削区底面5．指定壁几何体通过指定面为切削区域，并只在切削区域内产生刀轨。“指定壁几何体”选项用于指定侧壁。指定侧壁后，在加工面时将不会越过壁，其作为类似于检查几何体，但可以指定特定的壁余量。此外，还可以使用“自动壁”方式选择切削区域周边的面作为壁几何体。相关基础知识四、文本铣削文本铣削用于生成沿文本曲线加工的刀轨。文本铣削生成的刀轨与标准驱动的平面铣类似，其刀具位置只能“对中”，而且文本铣削是从底面开始加工，向下加工一个指定的文本深度。选择平面铣的子类型“平面文本”按钮，可打开“平面文本”工序对话框进行文字雕刻加工，如图9-1-23所示。图9-1-23“平面文本”对话框相关基础知识四、文本铣削文本铣削的加工对象只有文本和底面，在“平面文本”对话框中单击“指定制图文本”按钮，可打开“文本几何体”对话框，如图9-1-24所示。此时，直接在图形上拾取注释文字即可，如图9-1-25所示。图9-1-24“文本几何体”对话框图9-1-25选择文本几何体1．几何体的选择相关基础知识四、文本铣削在“平面文本”对话框中需要设置“文本深度”值，这个深度值是文本加工到底面以下的深度距离，如图9-1-26所示。当文本深度较大时，可以设置每刀深度进行分次加工，与面铣削的设置方法相同。图9-1-26文本铣削2．文本深度水果盘模具自动编程实例第二节相关基础知识一、任务导入本节以水果盘模具零件为例进行数控加工自动编程，包括创建程序、刀具、几何体、工序，最后生成刀轨和仿真。通过该实例的创建，了解UGNX中程序创建的步骤，以及面铣和平面铣工序的综合应用。相关基础知识二、加工工艺性分析1．跟随部件如图9-2-1所示为水果盘模具模型，该模型结构简单，底面均为平面且侧壁和底面均垂直，因此适合用平面铣来铣削。模型尺寸为100mmx80mmx20mm，可采用的毛坯尺寸为100mmx80mmx22mm。毛坯为立方体，六面均已光整。图9-2-1水果盘模具模型相关基础知识三、总体设计方案（1）工件坐标系原点设置。（2）加工工艺方案确定。本例分以下4步对该零件进行加工，加工工艺方案如表9-2-1所示。表9-2-1加工工艺表序号加工部位方法加工形式刀具号刀具类型/mm1上表面精加工面铣1D20立铣刀2侧壁台阶位精加工平面铣2D8立铣刀3封闭区域1精加工平面铣2D8立铣刀4封闭区域2精加工平面铣2D8立铣刀相关基础知识四、公共项目设置1．打开文件从主菜单中选择“文件”＞“打开”，找到该模型文件单击“OK”按钮。2．进入加工模块3．检查MCS选择“开始”＞“所有应用模块”＞“加工”菜单。单击“工序导航器”面板下方的“几何视图”按钮，双击面板中的“MCS_MILL”选项，检查MCS与WCS是否重合。如果不重合，可单击“指定MCS”选项右侧的“CSYS对话框”按钮，在弹出的对话框中的“参考”列表框中选择“WCS”。相关基础知识四、公共项目设置4．创建程序在加工环境下单击“创建程序”按钮，在打开的“创建程序”对话框中选择“mill_planar”选项，最后单击“确定”按钮，如图9-2-2所示。图9-2-2创建程序相关基础知识四、公共项目设置5．创建刀具单击“创建刀具”按钮，在“刀具子类型”组中选择“MILL”按钮，单击“确定”按钮，在刀具参数设定对话框中输入刀具参数，如图9-2-3所示，并将刀具号定为1，最后单击“确定”按钮。按照上述方法创建刀具2，参数设定如图9-2-4所示。图9-2-3创建1号刀具图9-2-4创建2号刀具相关基础知识四、公共项目设置6．编辑几何体单击“创建几何体”按钮，在打开的“创建几何体”对话框中选择“MILL_GEOM”按钮，单击“确定”按钮，然后在打开的“铣削几何体”对话框中分别指定部件和毛坯，如图9-2-5所示。图9-2-5编辑几何体图9-2-6指定部件相关基础知识四、公共项目设置6．编辑几何体部件选择如图9-2-6所示的整个模型，毛坯选择“包容块”类型，其尺寸按如图9-2-7所示设置。设置完成后单击“确定”按钮。图9-2-7指定毛坯相关基础知识五、加工步骤1．创建上表面面铣工序（1）单击“创建工序”按钮，在弹出的对话框中选择“使用边界面铣削”按钮，程序选择为“NC_PROGRAM”，刀具选择前面创建的1号刀具，几何体选择“WORKPIECE”，方法为精加工“MILL_FINISH”，如图9-2-8所示，最后单击“确认”按钮。图9-2-8创建工序相关基础知识五、加工步骤1．创建上表面面铣工序（2）在“面铣”对话框中单击“指定面边界”右侧的按钮，如图9-2-9所示，选择零件上表面的四条侧边。图9-2-9指定切削区域相关基础知识五、加工步骤1．创建上表面面铣工序指定面边界的方法：①选中过滤器类型中的“曲线边界”按钮，如图9-2-10所示，然后选择如图9-2-11所示的4条边线；图9-2-10选择“曲线边界”过滤器图9-2-11选择边界线相关基础知识五、加工步骤1．创建上表面面铣工序指定面边界的方法：②单击“手工”单选钮，打开“平面”对话框，采用默认设置，选中模型的上表面，如图9-2-12所示；③依次单击“确定”按钮，最后单击“面铣”对话框中“指定面边界”右侧的“显示”按钮，可看到创建的面边界，以后所选择的边界都会投影到该平面内，如图9-2-13所示。图9-2-12选择参考边界面图9-2-13创建的面边界相关基础知识五、加工步骤1．创建上表面面铣工序（3）在“刀轴”组中将加工轴的方向设为“+ZM轴”。（4）刀轨设置。“切削模式”选择“往复”，“步距”为“刀具平直百分比”，数值为“50%”，毛坯距离为“3”，其余参数采用默认设置，如图9-2-14所示。单击“进给率和速度”按钮，在打开的对话框中设置“主轴转速”为2000，“切削”为800，如图9-2-15所示，最后单击“确认”按钮。图9-2-14刀轨设置图9-2-15设置进给率和速度相关基础知识五、加工步骤1．创建上表面面铣工序（5）生成刀轨。单击“面铣”对话框中的“生成”按钮，生成的刀轨如图9-2-16所示。图9-2-16生成刀轨相关基础知识五、加工步骤1．创建上表面面铣工序（6）单击“确认”按钮，在“刀轨可视化”对话框中选择“2D动态”选项卡，单击“播放”按钮，可得到模拟刀轨的影像，如图9-2-17所示。图9-2-172D动态刀轨相关基础知识五、加工步骤1．创建上表面面铣工序（7）后处理。选择程序导航器中的选项，单击“后处理”按钮，选择一个输出文件后单击“确定”按钮，即可得到NC代码，如图9-2-18所示。图9-2-18NC代码相关基础知识五、加工步骤2．创建侧壁台阶位平面铣工序（1）单击“创建工序”按钮，在弹出的对话框中选择“平面铣”按钮，“程序”选择NC_PROGRAM，选择前面创建的2号刀具，“几何体”选择WORKPIECE，“方法”选择精加工“MILL_FINISH”，如图9-2-19所示，最后单击“确认”按钮。图9-2-19创建工序相关基础知识五、加工步骤2．创建侧壁台阶位平面铣工序（2）在“平面铣”对话框中指定部件边界、毛坯边界和底面。其中，部件边界和毛坯边界如图9-2-20和图9-2-21所示，底面为侧壁台阶处的底平面，如图9-2-22所示。图9-2-20指定部件边界图9-2-21指定毛坯边界图9-2-22指定底面

相关基础知识五、加工步骤2．创建侧壁台阶位平面铣工序（3）刀轨设置。“切削模式”设为跟随周边，“步距”为刀具平直百分比，其数值为30%，其余参数采用默认设置，如图9-2-23所示。图9-2-23刀轨设置相关基础知识五、加工步骤2．创建侧壁台阶位平面铣工序（4）设置进给率和速度。单击“进给率和速度”按钮，在打开的对话框中设置“主轴转速”为2000，“切削”为800，最后单击“确认”按钮。（5）生成刀轨。单击“平面铣”对话框中的“生成”按钮，生成的刀轨如图9-2-24所示。图9-2-24生成刀轨相关基础知识五、加工步骤2．创建侧壁台阶位平面铣工序（6）单击“确认”按钮，在“刀轨可视化”对话框中选择“2D动态”选项卡，单击“播放”按钮，可得到模拟刀轨的影像，如图9-2-25所示。图9-2-252D动态刀轨相关基础知识五、加工步骤2．创建侧壁台阶位平面铣工序（7）后处理。选择程序导航器中的选项，单击“后处理”按钮，