UG/CAM數(shù)控銑編程加工的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

孟波

摘要：在統(tǒng)一且富有關(guān)聯(lián)性的數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上，Unigraphics能夠提供工程上的完全關(guān)聯(lián)性，且能夠與CAD/CAPP/CAM實(shí)現(xiàn)集成與聯(lián)動(dòng)，信息共享可由此獲得有力支持，這些也使得軟件在國(guó)內(nèi)外有著較為廣泛應(yīng)用。基于此，本文簡(jiǎn)單介紹了UG/CAM數(shù)控銑編程加工的關(guān)鍵技術(shù)，并深入探討了UG/CAM數(shù)控銑編程加工的具體應(yīng)用，希望由此能夠?yàn)橄嚓P(guān)業(yè)內(nèi)人士帶來(lái)一定啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：UG/CAM；數(shù)控銑編程；后處理；仿真軟件

前言

UG/CAM數(shù)控銑編程本質(zhì)上屬于全面參數(shù)化的配件生產(chǎn)設(shè)計(jì)，而為了更好保證UG/CAM數(shù)控銑編程質(zhì)量，UG/CAM數(shù)控銑編程與仿真軟件應(yīng)用的結(jié)合必須得到重視，零件的自動(dòng)編程與數(shù)控機(jī)床的仿真加工可由此形成有機(jī)整體，UG/CAM數(shù)控銑編程存在的不足也能夠得到較好彌補(bǔ)，而為了盡可能實(shí)現(xiàn)二者的有效融合并保證UG/CAM數(shù)控銑編程加工質(zhì)量，正是本文研究的主要目的所在。

1.UG/CAM數(shù)控銑編程加工的關(guān)鍵技術(shù)

1.1數(shù)控加工工藝

在工件的數(shù)控加工編程中，工藝設(shè)計(jì)屬于其中重要的前期工藝準(zhǔn)備工作，結(jié)合零件的形狀和尺寸特點(diǎn)，工藝設(shè)計(jì)需嚴(yán)格遵循粗精加工分開(kāi)的原則，并結(jié)合UG/CAM提供的刀具路徑類型，合理制定數(shù)控加工工藝方案。在UG/CAM數(shù)控銑編程加工中，UG/CAM提供了加工程序、刀具、刀具軌跡、加工對(duì)象、切削參數(shù)等模板，這類模板的合理應(yīng)用直接關(guān)系著數(shù)控銑編程加工質(zhì)量，因此模板的應(yīng)用必須得到重視[1]。

1.2工步劃分設(shè)計(jì)

以尺寸為110mm×70mm×30mm的零件為例，結(jié)合刀具路徑類型，即可快速生成零件數(shù)控加工工藝卡，零件采用45#鋼作為材料，加工時(shí)間為68min，采用FAUNC數(shù)控系統(tǒng)，具體工步劃分如下：（1）開(kāi)粗加工。采用D16R0.8圓鼻刀作為刀具，加工方式選擇等高粗加工，吃刀深度為0.35mm，加工時(shí)間為30min，路徑間距、主軸轉(zhuǎn)數(shù)、進(jìn)給速度、余量分別為12mm、1800r/min、2000mm/min、0.2mm。（2）半精加工。采用D16R0.8圓鼻刀作為刀具，加工方式選擇2D外形加工，加工實(shí)際5min，主軸轉(zhuǎn)數(shù)、進(jìn)給速度、余量分別為2300r/min、1500mm/min、0.05mm（底）。（3）精加工。刀具選擇D6R3球刀，采用等高外形精加工方式，吃刀深度為0.18mm，加工時(shí)間18min，主軸轉(zhuǎn)數(shù)、進(jìn)給速度、余量分別為4000r/min、1200mm/min、0mm。（4）平行銑精加工。采用D6R3球刀為刀具，采用平行銑精加工方式，路徑間距為0.2mm，加工時(shí)間為10min，主軸轉(zhuǎn)數(shù)、進(jìn)給速度、余量分別為4000r/min、1000mm/min、0mm。（5）精加工。該環(huán)節(jié)加工采用D12平底刀，加工方式選擇D12平底刀，加工時(shí)間為3min，主軸轉(zhuǎn)數(shù)、進(jìn)給速度、余量分別為4000r/min、700mm/min、0mm。

1.3具體編程流程

結(jié)合工步劃分設(shè)計(jì)，即可按照一定流程進(jìn)行編程，具體流程如下：（1）流程一。創(chuàng)建加工毛坯，需應(yīng)用Extrude、Block等命令。（2）流程二。分中，為在工件頂面的正中處設(shè)置UG的工作坐標(biāo)，需應(yīng)用UG的坐標(biāo)變換功能。（3）流程三。進(jìn)入U(xiǎn)G加工環(huán)境。（4）流程四。在具體的UG/CAM數(shù)控銑編程中，加工幾何節(jié)點(diǎn)的設(shè)定尤為關(guān)鍵，加工幾何節(jié)點(diǎn)的設(shè)定需首先基于欲設(shè)置加工坐標(biāo)系移入工作坐標(biāo)，并雙擊MCS-MILL節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)位于加工幾何節(jié)點(diǎn)下，由此通過(guò)構(gòu)造加工坐標(biāo)系功能，UG即可保證UG工作坐標(biāo)系與加工坐標(biāo)系一致。（5）步驟5。設(shè)定刀具節(jié)點(diǎn)，具體設(shè)定需結(jié)合球刀、鉆頭、平底刀、圓鼻刀等常用刀具。

2.UG/CAM數(shù)控銑編程加工的具體應(yīng)用

2.1簡(jiǎn)要操作過(guò)程

仍以上文提及的零件為例，其UG/CAM數(shù)控銑編程加工的簡(jiǎn)要操作流程為：（1）工步1。該環(huán)節(jié)屬于Cavity-milling型腔銑，除上文設(shè)定的參數(shù)外，內(nèi)公差、外公差分別取0.03與0.1，采用Follow Part刀具圖案，以Depth Firsrt的切削順序。采用0.5mm高度的垂直進(jìn)刀，并沿外形斜向下刀。（2）工步2。不更換刀具，開(kāi)展二維半精加工以滿足零件2個(gè)平臺(tái)處理需要，壁余量、底余量分別為0.1mm、0.05mm。（3）工步3。開(kāi)展工件的等高外形精加工，采用D6R3合金球刀，具體編程需選取加工邊界范圍，并采用Direct on Part的刀具傳遞方式，由此即可得出等高外形精加工刀軌。（4）工4。仍使用D6R3合金球刀進(jìn)行加工，平行銑精加工主要圍繞凹槽底面和四周倒圓角面展開(kāi)，加工角度取45°，由此即可生成刀軌。（5）工步5。采用d12合金平底銑刀進(jìn)行加工，二維精加工主要圍繞零件的2個(gè)凸臺(tái)展開(kāi)，具體編程過(guò)程可首先復(fù)制“工步2”的2條刀具軌跡，并由由此開(kāi)展針對(duì)性修改加工參數(shù)，加工過(guò)程中的壁及底的余量均為0，由此即可最終得出模擬加工效果，以及按刀具管理排序的操作導(dǎo)航器下程序。

2.2刀軌后處理

結(jié)合上述設(shè)計(jì)，即可對(duì)程序進(jìn)行處理，在具體程序中選擇一把刀具進(jìn)行處理，輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，即可得到機(jī)床加工代碼，這一過(guò)程需輸入機(jī)床加工代碼的放置目錄，并選.nc為擴(kuò)展名。

2.3加工模擬

為保證UG/CAM數(shù)控銑編程質(zhì)量，需引入數(shù)控加工仿真，通過(guò)計(jì)算機(jī)上的仿真軟件，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)加工環(huán)境、材料切除過(guò)程、刀具路徑的仿真，這種程序檢驗(yàn)方法可達(dá)成與零件試切同樣的目的。

以應(yīng)用廣州超軟數(shù)控加工仿真軟件（CZK）的仿真為例，仿真軟件具備CNC代碼驗(yàn)證仿真、數(shù)控機(jī)床操作仿真等功能，在具體的仿真過(guò)程中，數(shù)控系統(tǒng)的操作過(guò)程如下：（1）開(kāi)機(jī)回零。按數(shù)控機(jī)床的開(kāi)機(jī)啟動(dòng)按鈕，再按機(jī)床的回零操作，以此通過(guò)仿真操作面板依次完成Z軸、XY軸的回零，并保證3軸能夠沿正方向移動(dòng)，移動(dòng)位置需結(jié)合仿真需求確定。（2）毛坯及分中棒安裝。在完成毛坯的安裝后，需輸入“M03S550；”，在MDI模式下點(diǎn)擊自動(dòng)運(yùn)行按鈕，即可通過(guò)操作面板實(shí)現(xiàn)主軸帶動(dòng)分中棒旋轉(zhuǎn)。（3）用分中棒對(duì)刀。為確定工件水平面內(nèi)的中心，需應(yīng)用分中棒四面分中確定中心，而當(dāng)仿真軟件顯示分中棒位于工件頂面以上正中位置時(shí)，需輸入X0.測(cè)量、Y0.測(cè)量，通過(guò)向G54的輸入，即可保證XY軸分好中，而通過(guò)按RESET，即可實(shí)現(xiàn)主軸停止，此時(shí)分中棒需卸下需要的刀具，并以此對(duì)Z軸，刀具的大小類型需在裝刀時(shí)設(shè)置好。值得注意的是，G54為刀軌經(jīng)后處理后的默認(rèn)加工坐標(biāo)系，在具體的仿真軟件應(yīng)用中，必須保證NC程序指令代碼與仿真軟件加工環(huán)境選擇的工件坐標(biāo)系一致。在具體的仿真過(guò)程中，還需要充分考慮刀具的長(zhǎng)度和半徑補(bǔ)償，補(bǔ)償號(hào)也需要得到明確。（4）導(dǎo)入程序。進(jìn)行模擬仿真加工，獲得加工效果圖。（5）測(cè)量評(píng)估。

結(jié)論

綜上所述，UG/CAM數(shù)控銑編程加工需關(guān)注多方面因素影響，在此基礎(chǔ)上，本文涉及的數(shù)控加工工藝、工步劃分設(shè)計(jì)、具體編程流程、簡(jiǎn)要操作過(guò)程、刀軌后處理、加工模擬等內(nèi)容，則提供了可行性較高的UG/CAM數(shù)控銑編程加工路徑，而為了進(jìn)一步提升編程質(zhì)量，參數(shù)庫(kù)的針對(duì)性設(shè)計(jì)、仿真廣泛應(yīng)用必須得到重視。

參考文獻(xiàn)

[1]張立昌.基于UG-CAM模塊鋁合金吸塑模具數(shù)控編程與制造[J].模具技術(shù)，2018（03）：54-57.

[2]吳永鋼，劉波，楊興隆.UG/CAM數(shù)控車編程加工的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2018（04）：158+162.

（作者單位：天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院）