基于UG8.5數(shù)控銑床零件的自動(dòng)編程與仿真加工

羅玉龍

摘 要： 采用傳統(tǒng)的手工方式對(duì)零件進(jìn)行編程往往耗時(shí)耗力，而且容易發(fā)生錯(cuò)誤。如果采用自動(dòng)編程技術(shù)對(duì)復(fù)雜零件進(jìn)行編程，既可以提高加工零件的編程效率，更可以提高零件的加工品質(zhì)。本文以數(shù)控銑床零件為例，采用UG8.5軟件，對(duì)該零件進(jìn)行了造型設(shè)計(jì)、自動(dòng)編程以及仿真加工處理。實(shí)踐證明：采用UG8.5對(duì)零件進(jìn)行自動(dòng)編程，可以大大降低編程難度，提高編程效率。

關(guān)鍵詞： UG8.5； 數(shù)控銑床； 自動(dòng)編程； 仿真加工

中圖分類(lèi)號(hào)： TH 122 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)： 1671-2153（2015）04-0083-04

0 引 言

針對(duì)簡(jiǎn)單的加工零件，一般采取手工編程的方式對(duì)其進(jìn)行加工，但是對(duì)于工序復(fù)雜的加工零件，采用傳統(tǒng)的手工方式往往耗時(shí)耗力，而且容易發(fā)生錯(cuò)誤；如果采用自動(dòng)編程技術(shù)對(duì)復(fù)雜零件進(jìn)行編程，既可以提高加工零件的編程效率，更可以提高零件的加工品質(zhì)。對(duì)于數(shù)控機(jī)床自動(dòng)編程的軟件有很多，本文主要采用UG8.5軟件對(duì)零件進(jìn)行編程，該軟件可以提供全面的、易于使用的功能，從而解決數(shù)控刀軌的生成、加工仿真和加工驗(yàn)證的問(wèn)題，使其更好的滿(mǎn)足特定的工業(yè)需求，實(shí)現(xiàn)編程的自動(dòng)化，以提高效率，優(yōu)化生產(chǎn)速度[1]。本文將通過(guò)對(duì)一個(gè)復(fù)雜加工零件的數(shù)控編程與仿真加工，介紹如何使用UG8.5軟件對(duì)零件進(jìn)行自動(dòng)編程與仿真加工。

1 數(shù)控銑床零件

1.1 零件圖分析

本文設(shè)計(jì)的零件圖如圖1所示。該零件本可以用型腔銑來(lái)加工，本文是用UG8.5軟件的CAM部分來(lái)對(duì)數(shù)控銑床的平面銑來(lái)完成零件的編程與加工，并主要介紹了平面銑的“毛坯邊界”的選擇與定義問(wèn)題。平面銑只能用來(lái)完成輪廓的側(cè)面為直壁的（即側(cè)面與底面垂直）零件及底面為平面而非曲面的零件的加工。由于該零件所要加工的面和型腔的底面都是平面，而且所有要加工的側(cè)壁都與底面垂直，所以完全可以用平面銑來(lái)實(shí)現(xiàn)，零件圖如圖1所示。

1.2 生成三維模型

先用UG8.5軟件的CAD部分生成三維模型，其三維模型如圖2所示。

1.3 工藝分析

采用UG8.5軟件的CAM部分來(lái)對(duì)數(shù)控銑床的平面銑來(lái)完成零件的編程與加工，工藝分析過(guò)程如下：

（1） 該零件只涉及到直壁型腔，而且底面都是平面，所以選擇UG8.5的平面銑功能。

（2） 毛坯材料選擇為146 mm×100 mm×20 mm的長(zhǎng)方體鋼材。

（3） 工藝。

粗加工：a.先粗銑大平面，使其高度到16 mm，留0.5 mm的余量；

b.粗銑平面至高度13 mm，留0.5 mm的余量；

c.粗銑中間的型腔，留0.5 mm的余量；

d.粗銑兩邊的型腔，留0.5 mm的余量。

精加工：a.精銑大平面，使其高度到16 mm，至最終尺寸；

b.精銑平面至高度13 mm，至最終尺寸；

c.精銑中間的型腔，至最終尺寸；

d.精銑兩邊的型腔，至最終尺寸。

（4）刀具選擇。加工大平面時(shí)，可以選擇直徑較大的平面銑刀？覫50 mm，因?yàn)槎际倾姷耐廨喞矫妫帚娦颓粫r(shí)選擇刀具直徑為？覫15 mm，最小型腔寬度為20 mm。精加工型腔時(shí)選擇的刀具直徑為？覫10 mm，型腔圓角半徑為6 mm。

1.4 UG8.5的加工模塊

按照工藝要求，先粗銑高度為16 mm的大平面，粗銑高度為16 mm的大平面：選擇平面銑功能，先設(shè)置刀具，還可設(shè)置粗加工余量為0.5 mm。在設(shè)置工序參數(shù)時(shí)，需要設(shè)置坐標(biāo)系、工件、部件邊界、底面高度、加工方式、刀軸、削參數(shù)、主軸轉(zhuǎn)速等參數(shù)（這里不作詳細(xì)說(shuō)明），然后生成粗銑大平面的刀具的走刀軌跡[2]。在設(shè)置此次加工參數(shù)時(shí)，由于“毛坯邊界”和“部件邊界”要設(shè)置在同一個(gè)平面上，也就是同一高度上（讓部件邊界和毛坯邊界中間的材料全部去掉），材料銑多深由設(shè)置的底面來(lái)進(jìn)行控制。部件的邊界選擇方式為“邊界幾何體”的模式選擇“曲線/邊”，“材料側(cè)”設(shè)置為“內(nèi)部”（即內(nèi)部保留），選擇界面如圖3所示。

設(shè)置“毛坯邊界”時(shí)，由于毛坯邊界和部件邊界要設(shè)置在同一個(gè)平面上，因此毛坯邊界不太好直接選擇，可以通過(guò)“邊界幾何體”的模式選擇“點(diǎn)”，然后通過(guò)點(diǎn)選方式選擇三維模型的四個(gè)頂點(diǎn)。但這四個(gè)頂點(diǎn)選擇后，和部件邊界相差4 mm高度，不在同一平面上，因此，還要把“編輯邊界”里的“平面”設(shè)置為“用戶(hù)定義”，然后再把光標(biāo)移動(dòng)到最高的那個(gè)平面上點(diǎn)選最高平面，這樣，毛坯邊界就被定義為和部件邊界在同一平面上。

定義好毛坯邊界以后，再選擇底面，這樣所需要去除的材料就都定義好了。定義好所有參數(shù)以后，大平面的加工的刀具軌跡如圖4所示。

粗銑至高度13 mm的平面：選擇和上一平面加工的相同刀具，在設(shè)置此次加工時(shí)，設(shè)置“部件邊界”和“毛坯邊界”時(shí)，要注意毛坯邊界的選擇一定要和部件邊界在同一平面上，它們的選擇和設(shè)置方式和前面的一個(gè)平面的設(shè)置方式相似，設(shè)置完成后，就可以對(duì)兩側(cè)面進(jìn)行仿真加工。

粗銑中間的型腔：由于中間的型腔有圓角，而且圓角的半徑為6 mm，但由于是粗銑，可以選擇？覫15 mm的刀具來(lái)進(jìn)行加工，銑型腔時(shí)，只需要定義“部件邊界”即可。因?yàn)槭遣考吔缫詢(xún)?nèi)的材料全部都要銑掉，因此不需要定義“毛坯邊界”，但是在定義部件邊界時(shí)要注意把“材料側(cè)”設(shè)置為“外部”（即外部保留），粗銑中間型腔的走刀軌跡如圖5所示。

粗細(xì)兩邊型腔：選擇？覫15 mm的刀具，其原因和銑中間的型腔相似，而且設(shè)置加工參數(shù)時(shí)也是相似的，參照上述的參數(shù)設(shè)置即可，這里不再贅述。

1.5 程序后處理

零件所有需要加工部位的參數(shù)全部都設(shè)置好后，在UG8.5的加工界面，把所有的加工工序全部選中，讓所有部位加工的刀軌都生成，可以檢驗(yàn)到整個(gè)零件的加工過(guò)程，其全部的加工的刀具軌跡如圖6所示。

檢查所有部位的刀具走刀軌跡無(wú)誤后，就可以把整個(gè)的加工過(guò)程全部自動(dòng)生成程序，其生成程序如圖7所示，生成的程序可以轉(zhuǎn)化成文本文檔格式，直接導(dǎo)入機(jī)床進(jìn)行加工。

1.6 本次編程加工的創(chuàng)新之處

第一，本研究主要采用平面銑加工技術(shù)，該技術(shù)可以不需要作出完整的造型，只需要根據(jù)2D圖形，即可直接生成刀具路徑；另外，刀具軸是垂直于XY平面的，即在加工的過(guò)程中機(jī)床是兩軸聯(lián)動(dòng)，這樣普通的數(shù)控銑床就可以滿(mǎn)足加工，編程方式適應(yīng)性強(qiáng)。第二，編程過(guò)程中采用定義邊界幾何的方法來(lái)約束刀具運(yùn)動(dòng)的區(qū)域，調(diào)整方便，能更好的控制刀具在邊界上的位置，減少刀具的走刀軌跡，提高生產(chǎn)效率。第三，本研究使用平面銑加工技術(shù)，既可用于粗加工，也可以用于精加工，不用在編程加工方式上進(jìn)行多次變換，編程較為簡(jiǎn)單，易于操作。此外，平面銑的編程方式比用型腔銑編程時(shí)刀具的走刀軌跡要簡(jiǎn)潔很多，可以減少刀具運(yùn)動(dòng)的軌跡和少很多空走刀，比用型腔銑加工的生產(chǎn)效率要高很多。

2 結(jié)束語(yǔ)

本文采用UG8.5軟件對(duì)零件進(jìn)行了自動(dòng)編程與仿真加工，該方法可以減少樹(shù)形轉(zhuǎn)換中繁瑣的計(jì)算問(wèn)題，并且替代了傳統(tǒng)的手工編程，可以大大節(jié)省編程的時(shí)間，提高了編程人員的工作效率[3-4]。此外，通過(guò)UG8.5的自動(dòng)編程技術(shù)對(duì)零件進(jìn)行加工編程，可以大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量以及生產(chǎn)周期，減少了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：徐興華）