基于UG数控加工的应用

笪谦

摘要：数控控制技术（Numerically Controlled）简称数控技术（NC），是用数字信息实现自动控制的一种技术，它较好地解决了复杂、精密、小批、多变的零件加工问题。基于UG数控编程即是根据工件的几何形状，选用合适的刀具并运用CAM软件自动生成合理的刀具路径，然后通过后置处理将刀位轨迹转化为适合数控系统加工的NC程序的一种加工方式。特别是零件外形复杂的产品能大大简化编程难度，提高生产效率。

关键词：UG；数控加工；数控编程

数控技术是用数字信息实现自动控制的一种技术，它较好地解决了复杂、精密、小批、多变的零件加工问题。基于UG数控编程即是根据工件的几何形状，选用合适的刀具并运用CAM软件自动生成合理的刀具路径，然后通过后置处理将刀位轨迹转化为适合数控系统加工的NC程序的一种加工方式。特别是零件外形复杂的产品能大大简化编程难度，提高生产效率。

1.数控加工编程技术概述

数控机床是根据编制好的程序自动地对工件进行加工的自动化设备，数控程序的质量是影响数控机床的加工质量和效率的重要因素。数控编程的主要内容包括：首先对零件进行工艺分析，确定加工方案，其次选择合适的加工机床、刀具、夹具，并确定合理的走刀路线及切削用量等；然后建立工件的几何模型、计算加工过程中刀具相对工件的运动轨迹；按照数控系统可接受的程序格式编写NC程序，然后对其进行不断地验证和修改，直到得到合格的加工程序。数控加工程序可通过手工编程或计算机编程来获得。然而手工编程只能解决点位加工或几何形状不太复杂的零件编程问题。遇到形状很复杂的零件，往往手工编程难度大且易发生错误，大大影响生产效率。计算机编程即是通过计算机软件来辅助编程。首先在计算机软件中进行产品建模，绘制出零件三维造型，然后对三维图样进行工艺分析，确定加工方案，利用软件的计算机辅助制造（CAM）功能，完成刀具的选用、切削用量的選择及各种加工参数的设定，指定加工部位和参考面，程序就能自动计算出刀具的加工路径并生成刀位轨迹文件，还可模拟加工状态，显示刀具路径和刀具形状以检验加工轨迹，如有错误，可立即进行修正。最后利用后置处理功能可生成适合各种数控系统用的数控加工程序。因此我们把这种自动编程方式称为图形交互式自动编程，计算机辅助编程可以大大减小编程的出错率，提高编程效率。

2.UG软件简介

UG软件是一款集CAD/CAM/CAE于一身的高端三维CAD软件，其中包含零件设计、二维工程图、零件加工和仿真以及有限元分析等模块，广泛应用于机械制造、航空航天、汽车、船舶和电子设计等领域。UG加工模块可让编程者在图形方式下观测刀具轨迹，并且修改方便。UG的加工后置处理模块使编程者很方便地建立自己的加工后置处理程序，并可与目前世界上几乎所有的主流数控机床和加工中心建立连接。使用UG软件进行数控编程的方法是首先利用UG软件建立零件的实体三维造型；然后进行加工工艺分析，选用合适的刀具，以合理的加工步骤得到刀具路径；在交互操作过程中，用户可在图形方式下编辑刀具路径，观察刀具的运动过程，并进行加工模拟；最后通过UG软件的后置处理能力生成数控加工指令代码，将得到的数控加工指令代码编辑调试后输入到数控机床即可进行数控加工。

3.基于UG软件的数控加工过程

数控加工模拟流程如图1所示。通过这个流程处理，很容易在UG软件中得到比较经济、高效的数控加工程序。

在零件设计过程中，利用UG软件的三维建模功能模块，利用UG的三维建模功能绘制出零件的三维图。

UG的数控加工模块拥有自动数控编程及加工过程仿真等技术，它的加工仿真功能可以交互式地模拟材料按刀具行进轨迹被去除的过程。进入加工模块，设置好刀具及加工路径后，利用UG软件提供的零件加工模拟功能，观察加工的过程，检验设置的工艺参数是否合理，零件与刀具在实际加工中是否干涉，并可建立数控机床加工环境，检验设备的运行情况是否良好等，对加工工艺进行验证。最后得出刀具合理的刀具轨迹。

再利用UG软件后处理功能，将生成的刀具轨迹转换为特定数控机床能够识别的数控程序。对于具体的数控设备，应选用对应的后处理程序， 然后可以输出到数控设备，进行数控加工使用。

4.应用实例

下面以零件的铣削加工为例，阐述UG在数控加工中的应用情况。使用的软件是UGNX8.5版本。

（1） 三维建模。通过UG软件获得零件的CAD数据模型，建立三维实体图，见图2。

（2）进入加工环境。选择“mill_planer（平面铣削）”如图3所示。

（3）选择刀具。刀具可通过模板或刀具库选取。创建或选取刀具时，应考虑加工类型、加工表面的形状和加工部位的尺寸大小等因素，见图4。

（4）创建工序并设置加工部件边界，切削部分，毛坯外形等参数，见图5.

（5）设置工序参数。包含设置切削层参数、刀具进给和主轴转速等。最后生成刀具轨迹，见图6。

（6）刀具轨迹进入后置处理模块中，选择合适的数控设备即可得到相应的NC程序，见图7。

5.结论

UG的CAD/CAM模块，极大地提高了产品的设计和制造能力。它将零件加工的几何造型、刀位计算、图形显示和后置处理等过程结合在一起，减少程序编制准备工作，提高编程效率，避免了手工编程中繁琐的基点、节点计算，编程效率高、正确性高，特别适用于复杂零件的数控编程，有效地弥补了数控语言编程的不足，而且用户界面友好，使用简便，直观，准确，便于检查。还能与工艺过程设计（CAPP），刀具量具设计等其它生产过程的集成，从而大大提高实际加工的效率，进而缩短生产周期，提高企业的竞争力。

参考文献：

[1]李安泰.UG软件在数控加工中的应用[J].电子工艺技术，2007（03）

[2]杨胜群.UG NX 数控加工技术[M]. 清华大学出版社，2006

[3]洪如瑾.UGNX CAD快速入们指导.北京清华大学出版社，2003

[4]许曙宏.UGNX8数控加工入门与实战.人民邮电出版社，2013