UG数控自动编程与加工操作方法研究

王锐 王刚

摘 要：文章主要讲述自动编程加工的操作过程，其构建思路为首先进入UG编程环境，其次对几何体进行分析和检查，建立加工坐标系与安全平面，再次体验UG编程的基本过程，包括创建程序、创建方法、创建刀具和创建操作等内容，最后介绍后处理的相关知识。目的使编程人员能够了解数控自动编程基础知识，同时掌握自动编程的一般加工过程。

关键词：UG软件；数控加工；自动编程；操作方法

中图分类号：TH164 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）14-0110-03

Abstract： This paper mainly describes the operation process of automatic programming and machining， its construction idea is first to enter UG programming environment， secondly to analyze and check geometry， to establish machining coordinate system and safety plane， and to experience the basic process of UG programming again. It includes creating program， creating method， creating tool， creating operation and so on. Finally， it introduces the relevant knowledge of post-processing. The objective is to enable programmers to understand the basic knowledge of CNC automatic programming and to master the general process of automatic programming at the same time.

Keywords： UG software； CNC machining； automatic programming； operating method

1 导入零件模型文件、进入加工环境

（1）启动Siemens NX软件，“文件”→“新建”弹出“新建”对话框，输入文件名kl.prt，指定文件保存的目录位置，“确定”后即可进入UG建模环境。

（2）“文件”→“导入”→“STEP203”，弹出“导入自STEP203选项”对话框，单击 按钮，选择文件kl.stp，单击“确定”文件导入成功，零件三维模型如图1所示。

（3）点击“开始”→“加工”命令，在“加工环境”选择框中，“CAM会话配置”按照默认状态“cam_general”不变，“要创建的CAM设置”选择mill_planar，点击“确定”按钮，进入加工环境。

2 零件模型的检查与分析

（1）选择下拉菜单“分析”→“NC助理”命令，在“NC助理”对话框中，“要分析的面”是全部零件模型，“指定矢量”是ZC正方向，“分析类型”按层分析，指定“参考平面”为零件上表面，点击“应用”或点击“分析几何体”图标 ，工件模型中凡是相对于分析前变了颜色的面全部都是平面。此工件中有2个平面，一个是深蓝色（deep blue），另一个是浓绿色（strong green）。再单击 就会弹出信息对话框，从中我们能够了解到零件的相关信息，有零件名称、单位mm、分析类型为平面、以及各平面与所选择的参考平面之间的距离值。通过“分析”→“形状”→“距离”，测量出曲面最低点与参考平面的距离，由此来确定所用刀具的最小伸出长度。

（2）鼠标左键点击下拉菜单“分析”→“最小半径”命

令，选取零件三维模型后，在信息窗口中显示了零件模型曲面的最小半径值6mm，通过此数值我们可以确定在曲面刀路轨迹规划时，只有选择使用的精加工球刀刀具半径值不大于6mm，才能够使零件的加工精度得到满足。

（3）鼠标左键点击下拉菜单“分析”→“测量距离”命

令，分别选取需要分析的模型相对面，测量零件的长度、宽度和高度，掌握加工零件的大小，为工件的定位和装夹做准备。

3 MCS坐标系与安全平面的创建

（1）在定义MCS坐标系时，我们首先要将WCS位置确定，因为在编程过程中，安全平面的设置是基于WCS坐标系建立的。加工坐标系MCS可以参照WCS确定，这样在刀具路径规划时才是正确的。

a.固定工序导航器，点击下拉菜单“格式”→“WCS”→“原点”，在弹出“点”对话框中，利用“面上的点”将WCS坐标系定在零件模型上表面中点處，其中U向参数设置0.5，V向参数设置0.5， “确定”完成工件坐标系的设定。

b.在工序导航器中选择几何视图，右键“MCS_MILL”编辑，弹出“Mill Orient”命令框，在“CSYS”中指定MCS坐标系位置参照WCS坐标系，确定后WCS与MCS重合。

那么为什么一定要设置工件坐标系WCS和加工坐标系MCS两个坐标系重合呢，因为在刀路规划时起刀点，安全平面的Z值和刀轴矢量以及其他矢量数据都是参照WCS确定的，刀具位置的各点坐标是参照MCS确定的，为了编程过程中避免出错，所以预先设定两坐标系重合。

（2）安全平面的设定

在“Mill Orient”命令下，利用“安全设置选项”中的“平面”来设定安全平面在零件表面上方30mm处。安全平面设定如图2所示。

4 零件数控自动编程的一般过程

（1）在工序导航器选择几何视图中，双击“WORKP

IECE”，在几何体组中分别定义加工部件和加工毛坯，单击图标 ，选择零件三维模型为加工部件，单击图标 ，应用“包容块”命令定义零件加工毛坯，检查几何体不定义，确定后完成铣削几何体的设置。

（2）在工序导航器选择机床视图中，鼠标单击图标 。

在“创建刀具”对话框中刀具子类型选择铣刀，并输入名称D10R2，单击“应用”打开铣刀设定参数对话框如图3所示，设置刀具直径为8，下半径为2，长度为75，刀刃长度50，刀刃数为2，刀具号为1的标准系列立铣刀，单击“确定”按钮创建铣刀D8R2。

用同样方法创建名称为D8R4的铣刀，设置刀具直径为6，下半径为3，刀刃数为2，刀具号为2。设置完各参数后单击“确定”按钮创建刀具D6R3。

（3）点击创建工序图标 ，在“创建工序”中选择“mill_contour”，点击第一个图标 型腔铣，“程序”是PROGRAM、“刀具”是D10R2、“几何体”是WORKPIECE、“方法”是“MILL_ROUGH”，“确定”后打开“型腔铣”工序参数设置对话框，“刀轨设置”中“切削模式”修改为跟随周边，“最大距离”1mm。点击“非切削移动”后的图标 弹出“非切削移动”对话框，选择“转移/快速”选项，在“区域之间”的“转移类型”下选择毛坯平面，“安全距离”设置为3mm。点击图标 ，定义“主轴转速”为2000、进给率切削1200。单击图标 ，系统经过计算后生成零件型腔铣粗加工的刀路轨迹如图4所示。

（4）点击图标 ，在“创建工序”中选择 “mill_contour”，选择工序子类型中的第七个图标 固定轮廓铣，“程序”为PROGRAM、“刀具”为D8R4、“几何体”为WORKPIECE、“方法”为MILL_FINISH，点击“确定”进入“固定轮廓铣”对话框，点击指定切削区域按钮 ，选取零件中间曲面部分，“驱动方法”选择“区域铣削”，在“区域铣削驱动方法”中，非陡峭切削模式选择“跟随周边”，刀路方向“向内”，切削方向“顺铣”，步距“恒定”，最大步距“0.2mm”，步距已应用“在部件上”，单击“确定”按钮返回“固定轮廓铣”对话框。在“固定轮廓铣”对话框中，打开“切削参数”，在“策略”选项卡中，勾选“在边上延伸”选项，指定距离为10%的刀具直径。完成设置后单击“确定”按钮返回“固定轮廓铣”对话框。点击图标 ，在“进给率和速度”中设置“主轴速度”4000、进给率切削2000，单击图标 ，经系统计算后，生成固定轮廓铣精加工刀路轨迹如图5所示。

（5）在程序顺序视图下，同时选择型腔铣粗加工和固定轮廓铣精加工程序，单击图标 ，在“刀轨可视化”对话框中选择“3D动态”，单击图标 ，开始实体模拟仿真加工，结果如图6所示。

5 后处理输出G代码

选择型腔铣粗加工和固定轮廓铣精加工程序，单击图标 ，在“后处理”对话框，选择后处理器mill_3ax_sinumerik.pui，指定NC程序保存目录，点击“确定”，生成G代码程序如图7所示。

6 结束语

以上就是UG编程加工的基本过程，首先定义加工坐标系MCS与工作坐标系WCS重合，然后选择加工零件几何体与毛坯几何体，创建所使用的刀具，创建工序操作，设置工序参数，自动生成刀具路径，最后刀具路径模拟，后处理生成機床G代码程序。

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