UG數(shù)控加工技術(shù)的研究

葉海平

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UG數(shù)控加工技術(shù)的研究

葉海平

（漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械與自動(dòng)化工程系，福建漳州 363000）

隨著“工業(yè)4.0”和“智能制造2025”的推進(jìn)，數(shù)控加工制造技術(shù)將具有更加廣闊的發(fā)展前景。雖然數(shù)控加工制造技術(shù)軟件很多，但是UG的功能相對(duì)強(qiáng)大，可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)體及造型的建構(gòu)，早期的UG主要用于模具行業(yè)的三維建模，但隨著PC硬件的發(fā)展和個(gè)人用戶的迅速增長(zhǎng)，在PC上的應(yīng)用取得了迅猛的增長(zhǎng)，已經(jīng)成為集建模和加工為一體的的行業(yè)主流軟件。簡(jiǎn)要介紹UG軟件和數(shù)控加工的編程原理，并對(duì)UG軟件在數(shù)控加工中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

數(shù)控加工；制造技術(shù)；編程技術(shù)

引言

UG是當(dāng)前世界最先進(jìn)、面向先進(jìn)制造行業(yè)、集CAD/CAE/CAM為一體的軟件。它提供了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、仿真到數(shù)控程序生成等一整套解決方案。UG 的CAM模塊是UG系統(tǒng)的一部分，它以幾何模型為基礎(chǔ)，擁有強(qiáng)大的刀具軌跡生成方法，可以完成多軸銑削、車削的自動(dòng)編程。UG的CAM模塊是數(shù)控加工行業(yè)具有代表性的數(shù)控編程模塊，其最大的特點(diǎn)就是生成的刀具軌跡合理、切削負(fù)載均勻、適合高速加工。由于UG的功能強(qiáng)大和更新?lián)Q代速度很快，目前的數(shù)控加工企業(yè)，UG軟件成為三維建模和自動(dòng)編程的主流軟件[1]。

1 UG軟件的編程原理和工藝分析

數(shù)控編程，就是將零件圖紙尺寸和加工工藝、加工步驟以數(shù)字化信息的形式，編成程序代碼，輸入到數(shù)控機(jī)床中，再由數(shù)控裝置進(jìn)行運(yùn)算處理后轉(zhuǎn)成驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)的指令信號(hào)，從而控制機(jī)床各部分協(xié)調(diào)動(dòng)作，自動(dòng)完成零件加工的過(guò)程。數(shù)控程序包含著刀具的走刀路徑，進(jìn)給參數(shù)，主軸轉(zhuǎn)速，吃刀量等工藝參數(shù)，它會(huì)直接影響到機(jī)械產(chǎn)品的表面質(zhì)量和加工精度。UG主要根據(jù)零件的幾何信息計(jì)算數(shù)控加工軌跡，設(shè)置工藝參數(shù)，并對(duì)其進(jìn)行模擬加工和后置處理，最后生成數(shù)控加工程序，將數(shù)控程序傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)床加工機(jī)械產(chǎn)品。

2　UG 軟件的自動(dòng)編程功能

2.1UG軟件自動(dòng)編程功能說(shuō)明

UG軟件的建模功能非常強(qiáng)大，能夠根據(jù)圖紙的幾何信息，畫出三維圖形，模擬零件仿真。除了建模之外，UG中的CAM模塊主要根據(jù)三維模型，設(shè)置刀具路徑，進(jìn)行仿真加工，生成NC程序。進(jìn)入加工模塊后，我們就可以設(shè)置加工路徑和刀具，再用過(guò)UG 軟件的零件加工模擬功能來(lái)檢驗(yàn)設(shè)置的工藝參數(shù)的合理性，保證各項(xiàng)操作在完成模擬時(shí)達(dá)到預(yù)定要求[2]。

由于數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)的多樣性，不同的數(shù)控系統(tǒng)要求加工程序格式不同。因此，需要選擇或者自己設(shè)置一個(gè)合適的后處理器，來(lái)生成合理的NC代碼，還要合理的修改生成的數(shù)控代碼，才能保證在機(jī)床上順利加工出滿足要求的機(jī)械零件[3]。

2.2 UG軟件的自動(dòng)編程流程

數(shù)控加工模擬流程如圖1所示。通過(guò)這個(gè)流程處理，能較容易在CAD／CAM軟件中得到數(shù)控加工程序。

圖1 數(shù)控加工模擬流程

在零件的CAD過(guò)程中，首先利用到UG軟件建模功能，我們可以利用UG的建模功能創(chuàng)建零件的三維圖，而UG的CAM模塊則針對(duì)數(shù)控加工過(guò)程仿真過(guò)程及加工NC編程生成技術(shù)，它的加工仿真功能可以交互式地模擬演示零件被去除材料的過(guò)程。當(dāng)我們進(jìn)入加工模塊之后，設(shè)置好刀具路徑，利用UG軟件CAM模塊提供的零件加工模擬功能，我們可以清楚的看到整個(gè)切削加工的過(guò)程，通過(guò)觀察加工的合理性，來(lái)調(diào)整數(shù)控工藝的參數(shù)，以及檢測(cè)加工中是否存在干涉等，保證最終產(chǎn)生的程序的合理性。

零件加工的走刀軌跡文件產(chǎn)生以后，其結(jié)果是不能直接應(yīng)用到數(shù)控機(jī)床上，這是因?yàn)閿?shù)控機(jī)床中的控制系統(tǒng)只能識(shí)別數(shù)控指令，如G代碼、M代碼等。為了得到能夠驅(qū)動(dòng)數(shù)控機(jī)床工作的數(shù)控指令，必須將走刀文件轉(zhuǎn)換成特定的數(shù)控指令，即進(jìn)行后處理，生成數(shù)控代碼。對(duì)于不同的數(shù)控設(shè)備，其數(shù)控系統(tǒng)不盡相同，加工程序的格式也有所區(qū)別，因此要對(duì)G代碼進(jìn)行后處理。對(duì)于具體的數(shù)控設(shè)備，應(yīng)選用或是自己建立一個(gè)合適的后處理器，后處理生成的數(shù)控代碼經(jīng)合理修改后，就可以輸出到數(shù)控設(shè)備進(jìn)行數(shù)控加工使用，利用UG后處理功能，生成的NC程序[4]。

2.3UG 軟件數(shù)控加工案例

現(xiàn)在我們就以剃須刀殼體零件的數(shù)控加工為例，來(lái)簡(jiǎn)單地描述UG軟件在數(shù)控加工中的應(yīng)用流程。

(1)根據(jù)零件的圖紙所提供的剃須刀殼體的幾何信息，通過(guò)UG軟件的CAD模塊建模功能畫出剃須刀殼體的幾何模型，如圖2所示。

(2)根據(jù)三維模型，編制數(shù)控加工工藝。根據(jù)數(shù)控加工工藝的內(nèi)容，選擇毛坯，建立坐標(biāo)系，選擇刀具，刀具的選擇可以通過(guò)刀具庫(kù)來(lái)選取并創(chuàng)建所需加工刀具的尺寸參數(shù)，創(chuàng)建和選取刀具時(shí)，應(yīng)考慮加工類型、加工表面的形狀和加工部位的尺寸大小等因素。根據(jù)數(shù)控加工工藝，結(jié)合刀具和毛坯材料，來(lái)定義加工參數(shù)。定義切削參數(shù)如切削順序、切削方向、余量等，以及進(jìn)給量的確定，如圖3所示。

(3)根據(jù)零件的幾何形狀，選擇合適的走刀方式，根據(jù)步驟二來(lái)完成數(shù)控加工參數(shù)設(shè)置，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)設(shè)置的參數(shù)來(lái)進(jìn)行刀具軌跡的計(jì)算，進(jìn)而生成加工刀具路徑，如圖4所示。

圖4 自動(dòng)生成的走刀軌跡

(4)根據(jù)加工走到方式和加工參數(shù)，進(jìn)行數(shù)控加工仿真實(shí)驗(yàn)。根據(jù)仿真的結(jié)果，檢查走刀方式和參數(shù)設(shè)置是否合理，若不合理，可對(duì)相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，最終獲得一個(gè)比較合理的刀具路徑。然后根據(jù)加工所使用的數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)型號(hào)，選擇相對(duì)應(yīng)的后處理器，如果找不到合適的后處理器，可以自己制作一個(gè)后處理器。再將走刀軌跡，經(jīng)過(guò)后處理器產(chǎn)生合適的NC程序。

(5)我們可以利用數(shù)據(jù)線和傳輸軟件，將生成的NC程序下載到數(shù)控機(jī)床里面，利用NC程序來(lái)加工零件，以驗(yàn)證NC程序的合理性。加工材料一般選鋁合金或者石蠟等。如圖5所示，本文采用鋁合金來(lái)進(jìn)行加工。

本文通過(guò)UG軟件實(shí)現(xiàn)了幾何模型建立、走刀方式的規(guī)劃及刀具軌跡的編輯、后置處理的產(chǎn)生，NC程序的生成并加工出剃須刀殼體模型。在整個(gè)操作過(guò)程中，我們只需根據(jù)UG軟件的提示，來(lái)正確的設(shè)置好毛坯尺寸，走刀方式，加工工藝參數(shù)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)生成正確的走刀路徑，最后通過(guò)后置處理器系統(tǒng)自動(dòng)生成NC程序。在整個(gè)過(guò)程中，NC程序是自動(dòng)生成的，可以大大減少人為因素產(chǎn)生的編程誤差，同時(shí)提高了編程速度和加工效率。

3 結(jié)語(yǔ)

UG是當(dāng)今較為流行的機(jī)械軟件，主要是因?yàn)槠涔δ軓?qiáng)大和更新?lián)Q代速度很快。其擁有強(qiáng)大的建模功能和編程功能，避免了多種軟件之間不兼容問(wèn)題的生成。UG的CAM軟件中自帶的粗加工、半精加工和精加工的加工工藝參數(shù)設(shè)置，使得操作過(guò)程工藝參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，還可以自動(dòng)優(yōu)化加工工藝，大大方便了廣大用戶。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)制造的機(jī)械產(chǎn)品會(huì)越來(lái)越復(fù)雜，UG的CAM功能將會(huì)在今后的產(chǎn)品制造過(guò)程中，凸顯其優(yōu)越性[5]。

參考文獻(xiàn)：

[1] 笪謙. 基于UG數(shù)控加工的應(yīng)用[J]. 中國(guó)機(jī)械, 2015(7): 184-186.

[2] 董廣強(qiáng). 基于UG數(shù)控銑削加工有關(guān)參數(shù)的優(yōu)化研究[J]. 機(jī)床與液壓, 2012(3): 80-83.

[3] 李俊濤, 吳讓利. 基于UG NX6.0 的整體葉輪數(shù)控加工仿真研究[J]. 制造業(yè)自動(dòng)化, 2011(15): 26-28.

[4] 劉旭. 基于典型端蓋零件加工工藝分析及UG數(shù)控加工[J]. 煤礦機(jī)械, 2015(11): 161-163.

[5] 姚偉德. UG軟件在數(shù)控加工中的分析研究[J]. 現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備, 2016(2): 143-144.

（責(zé)任編輯: 季平）

Research on the Technology of UG in NC machining

YE Hai-ping

(Mechanical and Automation Engineering Department, Zhangzhou Institute of Technology,Zhangzhou 363000, China)

With the "industry 4" and "intelligent manufacturing 2025", CNC machining manufacturing technology will have a more broad prospects for development. CNC manufacturing technology a lot of software, UG relatively powerful can easily achieve a variety of complex entities and other construction, it was mainly workstation based, but with the rapid growth of the PC hardware development and individual users, the application on the PC made rapid growth, has become a mainstream application of 3D design of die and mould industry. This article briefly introduced the UG software and the numerical control processing programming principle, and carries on the brief analysis to the UG software in the numerical control processing application.

CNC machining; manufacturing technology; programming technology

UG35

A

1673-1417（2016）03-0017-05 doi:10.13908/j.cnki.issn1673-1417.2016.03.0004

2016－06－05

葉海平（1982—），男，福建漳州人，講師，碩士，研究方向：數(shù)控技術(shù)。