论文部分内容阅读
摘 要：论述了利用Unigraphics NX进行数控加工编程过程中所涉及的数控编程模板、刀具轨迹的生成和加工仿真、数控编程流程的一些关键技术。
关键词：Unigraphics NX；数控加工
Unigraphics NX（简称UG）支持数控铣削、车削、线切割加工编程。五轴数控铣削加工包括五轴底刃、侧刃和钻孔等加工编程，基于残留毛坯的加工和数控编程模板的切削加工编程，基于变速和高速切削加工功能。Unigraphics NX 提供了基于VisualC++和VisualBasic二次开发语言的丰富函数库。在Microsoft VisualStudio集成开发环境下，利用这些函数库可以很方便地开发出自己专用的应用程序，为系统功能模块的扩充提供了较好的平台。
一、数控编程模板
使用数控编程模板有利于利用已有的经验和专家知识，达到企业内部资源共享的目的。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。在模板中不断注入数控编程员、加工工艺师和技术工人等的知识、经验和习惯，建立起规范的数控加工工艺过程，为强化企业生产管理、提高产品的加工效率和质量打下良好的工艺技术基础。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。针对相似的零件加工对象，应用模板可以大幅度提供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。例如，在制造模具时将加工凸模和凹模时的最佳工艺过程定义为加工模板，在加工新的产品对象时，只需调用模板文件，选择所需的几何体，并起动这个流程即可。
二、刀具轨迹的生成
系统提供了钻孔循环、攻丝和镗孔等点位加工编程模块，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3～5坐标复杂曲面的固定轴与变轴加工编程功能，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/Planar Milling（UG平面铣削）。
UG平面铣削模块功能，包括多次走刀轮廓铣、仿形内腔铣、Z字形走刀铣削，规定避开夹具和进行内部移动的安全余量，提供型腔分层切削功能、凹腔底面小岛加工功能，对边界和毛料几何形状的定义、显示未切削区域的边界，提供一些操作机床辅助运动的指令，如冷却、刀具补偿和夹紧等。
（2）UG/Core & CavityMilling（UG型芯、型腔铣削）。
利用UG型芯、型腔铣削可完成粗加工单个或多个型腔，可沿任意类似型芯的形状进行去除大余量的粗加工，对非常复杂的形状产生刀具运动轨迹，确定走刀方式。通过容差型腔铣削可加工设计精度低、曲面之间有间隙和重叠的形状，而构成型腔的曲面可达数百个，发现型面异常时，它可以或自行更正，或在用户规定的公差范围内加工出型腔来。
（3） UG/Fixed AxisMilling（UG固定轴铣削）。
UG固定轴铣削模块功，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，以便用户进一步清理这些地方。
（4） UG/Flow Cut （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/Flow Cut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。
（5） UG/Variable Axis Milling（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3～5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。
三、加工仿真
切削仿真模块UG/Vericut是集成在UG软件中的第三方模块，它采用人机交互方式模拟、检验和显示NC加工程序，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/Vericut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。Vericut提供了许多功能，其中有对毛坯尺寸、位置和方位的完全图形显示，可模拟2～5轴联动的铣削和钻削加工。
四、数控编程流程
Unigraphics NX/CAM用于产品零件的数控加工，其流程一般如下。
首先是调用产品零件加载毛坯，调用系统的模板或用户自定义的模板；然后分别创建加工的程式，定义工序加工的对象，设计刀具，定义加工的方式并生成该相应的加工程式；用户依据加工程式的内容，如加工对象的具体内容、刀具的导动方式、切削步距、主轴转速、进给量、切削角度、进退刀点、干涉面及安全平面等详细内容来确立刀具轨迹的生成方式；仿真加工后对刀具轨迹进行相应的编辑修改、拷贝等；待所有的刀具轨迹设计合格后，进行后处理生成相应数控系统的加工代码进行DNC传输与数控加工。Unigraphics NX/CAM系统提供了多种加工对象的定义方式，刀具轴的导动方式和刀具轨迹的多样化设计。
Unigraphics NX是一款功能非常丰富的CAD/CAM一体化软件，非常适合于各种模具的开发和加工。随着大家对Unigraphics NX的熟悉和应用，一定会发现其在模具设计与加工中的强大功能。
参考文献：
[1]陈柏良；高职CAD/CAM课程中UG NX数控编程教学探究[J]；时代教育（教育教学）；2011年08期.
[2]黄志荣；俞庆；钱伟忠；；UGNX软件在数控加工教学中的应用[J]；中国现代教育装备；2011年19期5.
[3]陈思涛；；NX在数控编程中的应用技巧[J]；CAD/CAM与制造业信息化；2009年10期.
[4]魏强；；UG NX数控铣加工编程的关键技术及应用[J]；信息系统工程；2010年08期.
关键词：Unigraphics NX；数控加工
Unigraphics NX（简称UG）支持数控铣削、车削、线切割加工编程。五轴数控铣削加工包括五轴底刃、侧刃和钻孔等加工编程，基于残留毛坯的加工和数控编程模板的切削加工编程，基于变速和高速切削加工功能。Unigraphics NX 提供了基于VisualC++和VisualBasic二次开发语言的丰富函数库。在Microsoft VisualStudio集成开发环境下，利用这些函数库可以很方便地开发出自己专用的应用程序，为系统功能模块的扩充提供了较好的平台。
一、数控编程模板
使用数控编程模板有利于利用已有的经验和专家知识，达到企业内部资源共享的目的。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。在模板中不断注入数控编程员、加工工艺师和技术工人等的知识、经验和习惯，建立起规范的数控加工工艺过程，为强化企业生产管理、提高产品的加工效率和质量打下良好的工艺技术基础。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。针对相似的零件加工对象，应用模板可以大幅度提供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。例如，在制造模具时将加工凸模和凹模时的最佳工艺过程定义为加工模板，在加工新的产品对象时，只需调用模板文件，选择所需的几何体，并起动这个流程即可。
二、刀具轨迹的生成
系统提供了钻孔循环、攻丝和镗孔等点位加工编程模块，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3～5坐标复杂曲面的固定轴与变轴加工编程功能，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/Planar Milling（UG平面铣削）。
UG平面铣削模块功能，包括多次走刀轮廓铣、仿形内腔铣、Z字形走刀铣削，规定避开夹具和进行内部移动的安全余量，提供型腔分层切削功能、凹腔底面小岛加工功能，对边界和毛料几何形状的定义、显示未切削区域的边界，提供一些操作机床辅助运动的指令，如冷却、刀具补偿和夹紧等。
（2）UG/Core & CavityMilling（UG型芯、型腔铣削）。
利用UG型芯、型腔铣削可完成粗加工单个或多个型腔，可沿任意类似型芯的形状进行去除大余量的粗加工，对非常复杂的形状产生刀具运动轨迹，确定走刀方式。通过容差型腔铣削可加工设计精度低、曲面之间有间隙和重叠的形状，而构成型腔的曲面可达数百个，发现型面异常时，它可以或自行更正，或在用户规定的公差范围内加工出型腔来。
（3） UG/Fixed AxisMilling（UG固定轴铣削）。
UG固定轴铣削模块功，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，以便用户进一步清理这些地方。
（4） UG/Flow Cut （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/Flow Cut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。
（5） UG/Variable Axis Milling（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3～5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。
三、加工仿真
切削仿真模块UG/Vericut是集成在UG软件中的第三方模块，它采用人机交互方式模拟、检验和显示NC加工程序，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/Vericut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。Vericut提供了许多功能，其中有对毛坯尺寸、位置和方位的完全图形显示，可模拟2～5轴联动的铣削和钻削加工。
四、数控编程流程
Unigraphics NX/CAM用于产品零件的数控加工，其流程一般如下。
首先是调用产品零件加载毛坯，调用系统的模板或用户自定义的模板；然后分别创建加工的程式，定义工序加工的对象，设计刀具，定义加工的方式并生成该相应的加工程式；用户依据加工程式的内容，如加工对象的具体内容、刀具的导动方式、切削步距、主轴转速、进给量、切削角度、进退刀点、干涉面及安全平面等详细内容来确立刀具轨迹的生成方式；仿真加工后对刀具轨迹进行相应的编辑修改、拷贝等；待所有的刀具轨迹设计合格后，进行后处理生成相应数控系统的加工代码进行DNC传输与数控加工。Unigraphics NX/CAM系统提供了多种加工对象的定义方式，刀具轴的导动方式和刀具轨迹的多样化设计。
Unigraphics NX是一款功能非常丰富的CAD/CAM一体化软件，非常适合于各种模具的开发和加工。随着大家对Unigraphics NX的熟悉和应用，一定会发现其在模具设计与加工中的强大功能。
参考文献：
[1]陈柏良；高职CAD/CAM课程中UG NX数控编程教学探究[J]；时代教育（教育教学）；2011年08期.
[2]黄志荣；俞庆；钱伟忠；；UGNX软件在数控加工教学中的应用[J]；中国现代教育装备；2011年19期5.
[3]陈思涛；；NX在数控编程中的应用技巧[J]；CAD/CAM与制造业信息化；2009年10期.
[4]魏强；；UG NX数控铣加工编程的关键技术及应用[J]；信息系统工程；2010年08期.