基于UG 的精密凹槽零件数控加工初探

李 哲

（湖南有色金属工业技工学校，湖南株洲 412000）

0 引言

在数控加工过程中，凹槽是一个重点和难点加工问题，主要是因为凹槽在加工过程中要求的精度较高，凹槽零件的开发区域加工更加精细，用铣削刀在进行切割时出现很多的碎削问题，导致整个零件的磨损非常大，凹槽零件的质量不能够得到很好地保证。在UG（UniGraphics，统一图形）软件的帮助下，可以通过建立一个CAD（Computer Aided Design，计算机辅助设计）模型，把凹槽的相关数据进行处理，经过精密的数控程序控制，实现整个凹槽的精加工过程，保证其质量。由于国际上较为先进的技术要求较高，对于工厂的基本条件也高，并且有着严格的标准，加上成本高等原因，国内目前还不能全面地使用这种较为先进的技术。通过UG 软件的控制能很好地实现整个凹槽零件的加工过程，最大限度地减小误差，提高零件的精密程度。

UG 集CAD、CAE（Computer Aided Engineering，计算机辅助工程）和CAM（Computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造）于一身，是目前世界上最先进的计算机辅助设计和分析制造软件之一，广泛应用于各个领域，特别是在航空航天。汽车制造和电子等高端产业中。UG 具有强大的虚拟装备功能，能够把曲面造型很好地展示出来，在设计过程中通过有限元分析和动力模拟、机构运动分析等，很好地提高设计的可靠性，同时还能够生成三维模型，对于产品的加工和处理有着重要的作用。

1 凹槽零件的CAD 建模

由于凹槽零件结构复杂，组成零件较多，同时还有各种各样的曲面和倒角之类的。在整个零件的生产过程中，首先要做的就是通过UG 软件对凹槽零件建立一个数据模型。在建立数据模型过程中，由于曲面等部分较为复杂，通过UG 软件下的CAD 功能能够很好地实现整个数据的精密性。在建模过程中，可以先根据零件图绘制一个较为简单的模型，然后再UG 软件中对整个数据进行边倒圆和倒斜角等数据的修正，通过布尔运算等命令来实现整个建模的准确性，保证建模过程中数据的可行性。以下是某45#钢材料，绘制的二维图如图1 所示，实物如图2 所示。

2 精密凹槽零件数控加工的过程设计

图1 二维建模

图2 实物

一般情况下，凹槽零件的加工过程主要分为4 部分重点内容：零件的外形、零件的曲面、糙面和零件的孔。在加工过程中，根据零件的大小选择合适的铣削刀来进行加工，零件的倒斜角和凹槽面是整个加工过程的重点和难点内容。加工过程中还要考虑到整个加工刀具的基本性能，能不能满足基本的铣削，在数据的处理中，要注意不要形成一个过切面，尺寸的设计要合理，避免出现较大误差。

在基于UG 软件的加工过程中，要合理地使用软件中的Manufacturing 模块，通过Manufacturing 模块建立一个良好的零件基本模型，加工过程中选用的凹槽要和基本的模型有一定的关系。另外，UG 软件中的CAM 模块只有在组件库中能使用，因此在整个加工过程中，要根据实际情况将各个零部件进行组合，然后将整个组合的零部件进行应用，为精密零件的制造提供一个良好的技术条件。由于零件不同的位置的要求不同，在加工过程中要根据实际情况确定加工方式，保证其质量，同时还应该注重生产效率。

2.1 一次加工二次粗加工

一次加工是整个零件的第一步加工过程，主要是指零件的粗加工，此阶段主要进行的是零件的边角料的去除，形成一个大致的零件模型。加工过程中，首先要选用直径较大的刀具进行第一次加工，设置一些较为合理的转速和切度，零件都是用平口的夹具进行固定。在进行粗加工的过程中，如果出现零件的移动问题，要在固定条上设置两条合理的固定条，通过固定条保证零件在加工过程中不位移，刀具一般选择直径小于1 mm 的立铣刀。粗加工中零件的切削工作都是在零件的外部区域进行操作的，正常情况下不会对整个零件产生重大影响。

粗加工完成之后，零件的大致模型可以显现出来。在粗加工过程中，主要是去除零件的边角位置的一些材料，对零件的一些空和其他结构并没有加工。在零件的二次粗加工过程中，主要是加工零件的一些凹面和孔，零件在进行二次粗加工的过程中要选择直径比较小的刀具进行加工，主要是因为在加工过程中要在封闭空间内进行，立铣刀在Z 向进刀的过程中，要将基本速度设置为0，避免在操作过程中出现扎刀现象，严重时可能会造成技术人员的受伤。在刀具进行Z 向进刀时，相关技术人员要避开插销操作，尽可能地将进销速度设置得低一些，尽可能保证加工过程中的安全。第二次粗加工中要选择两种刀具，并且分成两次进行，主要目的是提高加工效率和保证零件的准确性。

2.2 二次精加工

完成二次粗加工之后，要对零件进行基本的二维轮廓的精加工。二维轮廓的精加工主要是针对于零件表面进行的，经过粗加工之后零件可以有一个基本的模型。精加工是对零件的主要加工步骤，在加工过程中要选择合适的加工精度的刀具，根据凹槽零件的主要孔的大小和凹槽面的的倒角等重要参数来确定。加工类型一般选择是平面轮廓铣，主要是为了减少加工过程中出现一些比较多的刀痕，影响零件的美观和性能。设置的切削顺序要以层的形式排布，刀的基本路径选择为光顺。在加工过程中，要根据零件的要求设置相关的进刀深度，不能太深或太浅。当基本的轮廓完成精加工之后，要对孔进行精加工。孔的精加工和其他的不一定，主要是用铣削和铰削操作来实现，刀具的选择根据市实际情况来制定。在使用的刀具中，每一个刀具都要有较强的物理性能，因此适用于数控机床精度允许的情况下对凹槽零件进行孔加工，这种加工方法在小批量或中批量的条件中适用。铰孔技术是在数量较多的孔加工中适用。孔的精加工完成后要进行平面的精加工，需要的刀具为立铣刀，为了降低换刀频率，通常选择直径较小的立铣刀进行平面的精加工。由于平面铣能够很好地对零件的周边实现良好的切面，因此，在二次精加工的过程中使用这种方式，设置的加工步距一般为刀具半径的65%左右，以确保切割效果，并且选用线性的进刀方式。

凹槽零件的表面精加工之后，要对凹槽的槽面进行精加工。在数控加工中，凹槽的槽面精加工是整个零件加工过程中最为重要的一步，也是难度最大的一步。在加工过程中，要选择相对较小的槽面尺寸，还是在平面先铣上面进行操作。同时要降低整个道具在Z 方向上面的切割阻力。要提升其形位精度，选取螺旋式的下刀方法，切削动作要跟随部件，将起点钻设置在凹槽的中间，加工顺序要遵循深度优先的原则。同时，要将刀路设置光顺，这样加工出来的凹槽零件才会光滑并且刀痕少。在凹槽的整个表面中，要根据实际情况选择合适的刀具进行工作，不同于凹槽表面，孔的加工比较复杂，选用的方式也是根据实际情况而定，在进行加工过程中，要保证每一空都有足够的空间使得整个刀具能够顺利进行作业，在作业过程中，相关技术人员要佩戴好相应的防护措施，保证安全的情况下进行工作。

在UG 软件中进行仿真处理，把精密凹槽零件的基本实切过程仿真出来，这个步骤是整个零件加工的最后一个步骤。UG模拟软件能够很好地给技术人员一个良好的技术支持，能够提供一个清晰地加工路径，对于出现问题地时候能够给与一定的校正意见。技术人员还可以通过改变一些参数，防止在加工过程中出现碰撞问题，保证能够顺利地完成加工。仿真工作完成之后，技术人员根据零件的表面观察是不是合格、断凹槽零件是否有切削太过或切削不到位的情况。合理应用UG 软件功能可以很大程度的降低整个工件在制作过程中出现问题，提高零件的安全效率。仿真工作结束后，需要通过UG 软件的后处理功能将刀位的走向选中，然后再导入到数控机床的专用后处理文件中，从而生成用于执行命令的代码。最后经过数据线，将代码程序输入给数控加工机床。

3 结语

结合实例，对UG 的精密凹槽零件数控加工的相关步骤和技术进行阐述，说明UG 软件控制之下的精密加工控制技术的精密度，科学的方法能够很好地减少整个零件的加工效率和零件的工作效率。在凹槽的零件的加工过程中，人们可以使用现代化的技术对传统的零件加工技术进行改造和升级，通过软件控制来实现精密制造。在零件的精密加工中，合理使用UG 软件能够最大限度地体现加工精度，确保精密零件的准确性，保证加工工件质量，进而推动数控加工技术的发展。