提高數(shù)控銑削編程效率的研究

廖玉松+韓江

摘要：近年來，數(shù)控銑削加工技術(shù)發(fā)展迅速，數(shù)控產(chǎn)品的技術(shù)水平和質(zhì)量正在不斷提高。數(shù)控銑削加工已成為數(shù)控加工技術(shù)最為重要的應(yīng)用之一，如何提高數(shù)控銑削編程效率成為數(shù)控編程人員十分關(guān)注的問題。

關(guān)鍵詞：數(shù)控編程 CAM 加工模板

中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）08-0075-02

隨著數(shù)控銑削加工技術(shù)發(fā)展迅速，數(shù)控產(chǎn)品的技術(shù)水平和質(zhì)量正在不斷提高。而數(shù)控編程是在數(shù)控加工中保證產(chǎn)品質(zhì)量和加工效率的關(guān)鍵。數(shù)控編程有手工編程和自動編程兩種，手工編程常用于簡單零件加工，在實際生產(chǎn)當中，數(shù)控加工主要采用自動編程即計算機輔助制造CAM（Computer Aided Manufacturing）。計算機輔助制造CAM技術(shù)具有很大的優(yōu)越性，它不但能解決復雜曲面人工無法精確編程的問題，而且計算機與數(shù)控設(shè)備的通訊又大大地提高了程序輸入的速度和避免人工錄入的錯誤。目前常用的自動編程軟件有Master CAM、Cimatron、Pro/E及UG[1]，而UG是全球應(yīng)用最普遍、最富有競爭力的一流計算機輔助設(shè)計、輔助制造、輔助工程（CAD/CAM/CAE）的一體化軟件系統(tǒng)之一[2、3]，是目前市場上功能最齊全的產(chǎn)品設(shè)計工具，廣泛應(yīng)用于機械、飛機、汽車、模具、化工等各個行業(yè)有產(chǎn)品設(shè)計、制造與分析。UG/CAM模塊向用戶提供了當今世界上最好的CAM技術(shù)，利用它強大的針對加工任務(wù)生成優(yōu)化而可用的加工路徑，加工路徑通過后置處理生成數(shù)控程序，將程序用于特定機床即可來加工各種零件。如何利用UG軟件進行快速高效完成數(shù)控編程？筆者根據(jù)自己長期的數(shù)控編程實踐，談?wù)勛约旱目捶ǎＭ芙o讀者帶來一絲啟示。

1 簡化造型

要提高編程效率，首先應(yīng)從簡造型化開始著手，簡化造型是編程工作的第一步。如圖1所示在加工塑料模具模仁時，模仁上的孔在數(shù)控銑削加工前已在鉆床上加工完成，在數(shù)控銑削時不需要再加工，同時在數(shù)控銑削時，防止刀具進入孔中破壞模仁的加工質(zhì)量，編程時必須對模型進行簡化，簡化掉模仁上的孔，模仁簡化后如圖2所示。粗加工和精加工時，刀具在有孔處將連續(xù)切削，不會出現(xiàn)任何停頓，同時不會切入孔中，不會造成模仁損壞，這樣加工效率顯著提高。因此，只要能正確生成NC程序，造型力求簡化，這樣可以提高編程效率[4]。簡化造型既可以縮短編程時間，也可以為修改上的便捷。簡化造型后模型簡單，很容易檢查刀具軌跡是否與邊界相切，是否保留余量等，修改時只需改變邊界定義線。同時，部件文件中對象數(shù)量變少，文件占用內(nèi)存變小，存取速度都會相應(yīng)加快[4]（如圖1、圖2所示）。

2 使用實體造型

對于復雜零件，盡可能使用實體造型，減少自由曲面造型。實體造型優(yōu)點如下：

（1）生成速度快，磁盤占用空間少。例如，生成簡單的SΦ50球體時，實體造型占用116KB字節(jié)數(shù)，自由曲面造型占用124KB字節(jié)數(shù)[4]。

（2）實體造型直觀、簡潔、易于查看。對復雜形狀的零件有比較直觀地認識，編程時選擇加工區(qū)域直觀、簡潔，一般不會出錯。

3 設(shè)置自定義加工模板

但在實際編程中，默認加工模板中許多參數(shù)需要修改和編輯，導致編程的效率低。UG軟件是一個開放式軟件，編程者可以根據(jù)自己的需要，設(shè)置適合自己的加工模板，定義常用刀具，設(shè)置加工參數(shù)。在編程時只需選擇要加工零件、加工區(qū)域、加工刀具，對同類型零件的加工時不需要重新設(shè)置常用的加工參數(shù)，重新定義刀具，編程效率可以顯著提高。下面以塑料模電極加工模板設(shè)置的過程為例介紹設(shè)置自定義加工模板過程：

（1）設(shè)置自定義加工模板文件名。查找UG安裝目錄，假設(shè)UG安裝在D：中，按以下步驟進行操作：D：->Program files->UGS->NX8.0->MACH->resource->template part->metric，在metric文件夾中復制一個默認加工模板mill_planar.part或mill_contour.part[4]，重命名成便于認別同時能反映出加工特征的文件名，如Electrode .part。

（2）根據(jù)加工零件的類型，設(shè)置自定義加工模板的常用操作，編輯、修改加工參數(shù)。用UG8.0打開Electrode.part自定義模板文件，從“Start”開始菜單中進入“Manufacturing”加工模塊，在“Operation Navigator”中刪除原來所有默認操作，根據(jù)具體零件加工類型，設(shè)置具體操作，編輯、修改默認加工參數(shù)。

（3）在自定義加工模板中設(shè)置常用的刀具，定義刀具參數(shù)。在“Operation Navigator”中右鍵，將視窗切換到“Machine Tool View”。點擊“Create Tool”按鈕，打開“Create Tool”對話框，定義刀具參數(shù)。刀具參數(shù)主要包括：Tool type（刀具類型）、Diameter（刀具直徑）、Lower Radius（ R角半徑）、Flutes（刀刃數(shù)目）、Length（裝刀長度）等。在“File”菜單中點擊“Save”，即完成了Electrode自定義加工模板的設(shè)置。關(guān)閉UG后，重新啟動UG，即可使用Electrode自定義加工模板。

（4）在UG默認的“Machining Environment”中添加Electrode自定義加工模板。在UG默認“Machining Environment”中，沒有Electrode自定義加工模板，編程時想要調(diào)用Electrode自定義加工模板，使用起來不是很方便。把Electrode自定義加工模板添加到UG的“Machining Environment”默認加工環(huán)境中，這樣在UG的“Machining Environment”中可以直接使用Electrode自定義加工模板，可以提高編程效率。操作過程如下：D：->Program files->UGS->NX8.0->MACH->resource->template set文件目錄下找到cam_general.opt文件，用“記事本”方式打開cam_general.opt文件[4]。cam_general.opt文件分為兩個部分，上面部分是英制加工模板，下面部分是公制加工模板，在下面部分公制加工模板中添加${UGII_CAM_TEMPLATE_PART_METRIC_DIR}Electrode.part語句[4]，存盤保存。重新啟動UG后，在“Machining Environment”中就會出現(xiàn)已經(jīng)定義好Electrode模板，編程時可以直接調(diào)用Electrode自定義加工模板了。

4 導入已有加工零件的CAM數(shù)據(jù)

對于加工形狀近似，工藝相同的零件，可利用UG的“Import”導入功能導入CAM數(shù)據(jù)，可以提高數(shù)控編程效率。在加工形狀相似的電極時，電極材料一般都采用紫銅，被加工零件的材料切削加工性能相同，形狀近似，相同加工工藝流程，所用刀具基本相同，編程時，可以利用CAM導入數(shù)據(jù)功能。操作過程如下：在“Manufacturing”加工模塊下，單擊File->Import->Part->在Import Part對話框選中“Import CAM Objects”->選擇要導入CAM數(shù)據(jù)文件->點擊確定，即在要加工零件的當前文件中導入已經(jīng)編好過的零件加工操作，重新選擇零件和加工區(qū)域，生成刀具路徑即可。不需要再選擇刀具和設(shè)置參數(shù)，這樣可以提高編程效率[4]。

5 選擇適當?shù)尿?qū)動方式

在曲面加工中，驅(qū)動方式選擇十分重要的，UG提供曲面驅(qū)動和邊界驅(qū)動兩種驅(qū)動方式：

（1）曲面驅(qū)動優(yōu)點是不需要添加輔助線，操作簡單，可選擇曲面的百分比參數(shù)延伸曲面，缺點是需要分析曲面，運算速度慢，程序生成時間長，不易靈活處理曲面邊界上刀具的ON和TANGENT TO。因此，曲面驅(qū)動方式不太適合加工復雜、干涉較多的內(nèi)型面，而對于干涉少，曲面變化小的外型面則較為合適，具有編程效率高，生成速率快的優(yōu)點[4]。

（2）選擇邊界驅(qū)動方式優(yōu)點是不用分析面，運算較快，而且修改時移動邊界即可，缺點是需要添加輔助線，造型時較為麻煩。在加工復雜的形狀曲面時，選擇邊界驅(qū)動方式，編程效率高，便于編輯、修改。

6 充分利用刀具參數(shù)

利用刀具參數(shù)可以簡化造型，例如型腔的底部圓角半徑，斜筋過渡圓角半徑處，可以由加工刀具來保證，不需要詳細的造型，這樣生成NC程序時計算簡單，程序生成速度快。例如待加工零件的型腔底部圓角為R5，在造型時，可簡化掉底部R5圓角，而加工時用，采用帶有R5的圓鼻刀把底部圓角加工出來[4]。

7 結(jié)語

想要提高數(shù)控銑削編程效率，就要不斷提高自身的數(shù)控加工工藝水平，靈活應(yīng)用自動編程軟件。編程時，使用實體造型，盡可能簡化造型，充分利用好軟件的自定義加工模板，根據(jù)具體情況，使用好軟件導入CAM數(shù)據(jù)功能，充分利用好刀具，選擇適當?shù)尿?qū)動方式。在實際編程中多思考，多總結(jié)，就一定會提高自己的編程效率。

參考文獻

[1]蘇紅衛(wèi).UG NX 銑加工過程培訓教程[M].北京：清華大學出版社，2004年10月，第一版.

[2]衛(wèi)兵工作室編著.UG NX 數(shù)控加工實例教程[M].北京：清華大學出版社，2006年6月，第一版.

[3]展迪優(yōu).UG NX 8.0數(shù)控加工教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012年1月，第一版.

[4]廖玉松.冰箱發(fā)泡模CAD/CAM關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用[D].[碩士學位論文].安徽：合肥工業(yè)大學機械與汽車工程學院，2008年.

4 導入已有加工零件的CAM數(shù)據(jù)

對于加工形狀近似，工藝相同的零件，可利用UG的“Import”導入功能導入CAM數(shù)據(jù)，可以提高數(shù)控編程效率。在加工形狀相似的電極時，電極材料一般都采用紫銅，被加工零件的材料切削加工性能相同，形狀近似，相同加工工藝流程，所用刀具基本相同，編程時，可以利用CAM導入數(shù)據(jù)功能。操作過程如下：在“Manufacturing”加工模塊下，單擊File->Import->Part->在Import Part對話框選中“Import CAM Objects”->選擇要導入CAM數(shù)據(jù)文件->點擊確定，即在要加工零件的當前文件中導入已經(jīng)編好過的零件加工操作，重新選擇零件和加工區(qū)域，生成刀具路徑即可。不需要再選擇刀具和設(shè)置參數(shù)，這樣可以提高編程效率[4]。

5 選擇適當?shù)尿?qū)動方式

在曲面加工中，驅(qū)動方式選擇十分重要的，UG提供曲面驅(qū)動和邊界驅(qū)動兩種驅(qū)動方式：

（1）曲面驅(qū)動優(yōu)點是不需要添加輔助線，操作簡單，可選擇曲面的百分比參數(shù)延伸曲面，缺點是需要分析曲面，運算速度慢，程序生成時間長，不易靈活處理曲面邊界上刀具的ON和TANGENT TO。因此，曲面驅(qū)動方式不太適合加工復雜、干涉較多的內(nèi)型面，而對于干涉少，曲面變化小的外型面則較為合適，具有編程效率高，生成速率快的優(yōu)點[4]。

（2）選擇邊界驅(qū)動方式優(yōu)點是不用分析面，運算較快，而且修改時移動邊界即可，缺點是需要添加輔助線，造型時較為麻煩。在加工復雜的形狀曲面時，選擇邊界驅(qū)動方式，編程效率高，便于編輯、修改。

6 充分利用刀具參數(shù)

利用刀具參數(shù)可以簡化造型，例如型腔的底部圓角半徑，斜筋過渡圓角半徑處，可以由加工刀具來保證，不需要詳細的造型，這樣生成NC程序時計算簡單，程序生成速度快。例如待加工零件的型腔底部圓角為R5，在造型時，可簡化掉底部R5圓角，而加工時用，采用帶有R5的圓鼻刀把底部圓角加工出來[4]。

7 結(jié)語

想要提高數(shù)控銑削編程效率，就要不斷提高自身的數(shù)控加工工藝水平，靈活應(yīng)用自動編程軟件。編程時，使用實體造型，盡可能簡化造型，充分利用好軟件的自定義加工模板，根據(jù)具體情況，使用好軟件導入CAM數(shù)據(jù)功能，充分利用好刀具，選擇適當?shù)尿?qū)動方式。在實際編程中多思考，多總結(jié)，就一定會提高自己的編程效率。

參考文獻

[1]蘇紅衛(wèi).UG NX 銑加工過程培訓教程[M].北京：清華大學出版社，2004年10月，第一版.

[2]衛(wèi)兵工作室編著.UG NX 數(shù)控加工實例教程[M].北京：清華大學出版社，2006年6月，第一版.

[3]展迪優(yōu).UG NX 8.0數(shù)控加工教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012年1月，第一版.

[4]廖玉松.冰箱發(fā)泡模CAD/CAM關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用[D].[碩士學位論文].安徽：合肥工業(yè)大學機械與汽車工程學院，2008年.

4 導入已有加工零件的CAM數(shù)據(jù)

對于加工形狀近似，工藝相同的零件，可利用UG的“Import”導入功能導入CAM數(shù)據(jù)，可以提高數(shù)控編程效率。在加工形狀相似的電極時，電極材料一般都采用紫銅，被加工零件的材料切削加工性能相同，形狀近似，相同加工工藝流程，所用刀具基本相同，編程時，可以利用CAM導入數(shù)據(jù)功能。操作過程如下：在“Manufacturing”加工模塊下，單擊File->Import->Part->在Import Part對話框選中“Import CAM Objects”->選擇要導入CAM數(shù)據(jù)文件->點擊確定，即在要加工零件的當前文件中導入已經(jīng)編好過的零件加工操作，重新選擇零件和加工區(qū)域，生成刀具路徑即可。不需要再選擇刀具和設(shè)置參數(shù)，這樣可以提高編程效率[4]。

5 選擇適當?shù)尿?qū)動方式

在曲面加工中，驅(qū)動方式選擇十分重要的，UG提供曲面驅(qū)動和邊界驅(qū)動兩種驅(qū)動方式：

（1）曲面驅(qū)動優(yōu)點是不需要添加輔助線，操作簡單，可選擇曲面的百分比參數(shù)延伸曲面，缺點是需要分析曲面，運算速度慢，程序生成時間長，不易靈活處理曲面邊界上刀具的ON和TANGENT TO。因此，曲面驅(qū)動方式不太適合加工復雜、干涉較多的內(nèi)型面，而對于干涉少，曲面變化小的外型面則較為合適，具有編程效率高，生成速率快的優(yōu)點[4]。

（2）選擇邊界驅(qū)動方式優(yōu)點是不用分析面，運算較快，而且修改時移動邊界即可，缺點是需要添加輔助線，造型時較為麻煩。在加工復雜的形狀曲面時，選擇邊界驅(qū)動方式，編程效率高，便于編輯、修改。

6 充分利用刀具參數(shù)

利用刀具參數(shù)可以簡化造型，例如型腔的底部圓角半徑，斜筋過渡圓角半徑處，可以由加工刀具來保證，不需要詳細的造型，這樣生成NC程序時計算簡單，程序生成速度快。例如待加工零件的型腔底部圓角為R5，在造型時，可簡化掉底部R5圓角，而加工時用，采用帶有R5的圓鼻刀把底部圓角加工出來[4]。

7 結(jié)語

想要提高數(shù)控銑削編程效率，就要不斷提高自身的數(shù)控加工工藝水平，靈活應(yīng)用自動編程軟件。編程時，使用實體造型，盡可能簡化造型，充分利用好軟件的自定義加工模板，根據(jù)具體情況，使用好軟件導入CAM數(shù)據(jù)功能，充分利用好刀具，選擇適當?shù)尿?qū)動方式。在實際編程中多思考，多總結(jié)，就一定會提高自己的編程效率。

參考文獻

[1]蘇紅衛(wèi).UG NX 銑加工過程培訓教程[M].北京：清華大學出版社，2004年10月，第一版.

[2]衛(wèi)兵工作室編著.UG NX 數(shù)控加工實例教程[M].北京：清華大學出版社，2006年6月，第一版.

[3]展迪優(yōu).UG NX 8.0數(shù)控加工教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012年1月，第一版.

[4]廖玉松.冰箱發(fā)泡模CAD/CAM關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用[D].[碩士學位論文].安徽：合肥工業(yè)大學機械與汽車工程學院，2008年.