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1、第一章 UG编程入门与工艺介绍 制作：求实工作室,UGNX8 数控编程基本功特训,1.1学习目标与课时安排,（1）熟悉UG编程界面及其特点。（2）掌握编程加工工艺知识。（3）掌握一定的模具结构知识。（4）学会进入编程界面。（5）学会创建刀具、加工几何体和创建操作等。（6）学会创建加工模板和导入模型到模板中。,1.2 UG编程简介,UG是当前世界最先进的、面向先进制造行业的、紧密集成的CAID/CAD/CAE/CAM软件系统，提供了从产品设计、分析、仿真、数控程序生成等一整套解决方案。UG-CAM是整个UG系统的一部分，它以三维主模型为基础，具有强大可靠的刀具轨迹生成方法，可以完成铣削（2.5轴
2、5轴）、车削、线切割等的编程。UG-CAM是模具数控行业最具代表性的数控编程软件，其最大的特点就是生成的刀具轨迹合理、切削负载均匀、适合高速加工。另外，在加工过程中的模型、加工工艺和刀具管理，均与主模型相关联，主模型更改设计后，编程只需重新计算即可，所以UG编程的效率非常高。UG-CAM主要由5个模块组成，即交互工艺参数输入模块、刀具轨迹生成模块、刀具轨迹编辑模块、三维加工动态仿真模块和后置处理模块，下面对这5个模块作简单的介绍。,交互工艺参数输入模块：通过人机交互的方式，用对话框和过程向导的形式输入刀具、夹具、编程原点、毛坯、零件等工艺参数。刀具轨迹生成模块：具有非常丰富的刀具轨迹生成方法，
3、主要包括铣削（2.5轴5轴）、车削、线切割等加工方法。本书主要讲解2.5轴和3轴数控铣加工。刀具轨迹编辑模块：刀具轨迹编辑器可用于观察刀具的运动轨迹，并提供延伸、缩短或修改刀具轨迹的功能。同时，能够通过控制图形的和文本的信息编辑刀轨。,多媒体信息传播模式,（4）三维加工动态仿真模块：是一个无需利用机床，成本低，高效率的测试NC加工的方法，可以检验刀具与零件和夹具是否发生碰撞、是否过切、以及加工余量分布等情况，以便在编程过程中及时解决。（5）后处理模块：包括一个通用的后置处理器(GPM)，用户可以方便地建立用户定制的后置处理。通过使用加工数据文件生成器(MDFG)，一系列交互选项提示用户选择定义
4、特定机床和控制器特性的参数，包括：控制器和机床规格和类型、插补方式、标准循环等等。,1.3.1 数控加工的优点先进的数控加工技术是一个国家制造业发达的标志，利用数控加工技术可以加工很多普通机床不能加工的复杂曲面零件或模具，而且加工的稳定性和精度都会得到很大的保证。总体上说，数控加工比传统的加工具有以下优点：1. 加工效率高：利用数字化的控制手段可以加工复杂的曲面，而加工过程是由计算机控制，所以零件的互换性强，加工的速度快。2. 加工精度高：同传统的加工设备相比，数控系统优化了传动装置，提高分辨率，减少了人为和机械误差，因此加工的效率得到很大的提高。3. 劳动强度低：由于采用了自动控制方式，也就
5、是说切削过程是由数控系统在数控程序的控制下完成，不像传统加工手段那样利用手工操作机床完成加工。在数控机床工作时，操作者只需要监视设备的运行状态，所以劳动强度低。4. 适应能力强：数控机床在程序的控制下运行，通过改变程序即可改变所加工产品，产品的改型快且成本低，因此加工的柔性非常高、适应能力强。5. 加工环境好：数控加工机床是机械控制、强电控制、弱电控制为一体高科技产物，通常都有很好的保护措施，工人的操作环境相对较好。,1.3 编程加工工艺知识,用数控机床加工模具或零件时，首先应该编出零件的加工程序作为数控机床的工作指令，将加工程序送到数控装置，由数控装置控制数控机床主传动的变速、起停、进给运动
6、的方向、速度和位移量、以及其他（如刀具的选择交换、工件的夹紧与松开、冷却和润滑的开关等）动作，使刀具与工件及其他辅助装置严格地按照加工程序规定的顺序、轨迹和参数有条不紊地工作，从而加工出合乎要求的工作。数控加工主要步骤如下图所示。,1.3.2数控机床介绍,01,02,03,一. 夹具与装夹在数控铣床或加工中心上常用的夹具主要有通用夹具、组合夹具、专用夹具和成组夹具，在选择夹具时要综合考虑各种因素，选择最经济、合理的夹具。1. 螺钉压板利用T形槽螺栓和压板将工件固定在机床工作台上即可。装夹工件时，需根据工件装夹精度要求，使用百分表较正工件。2. 虎钳（平口钳）形状比较规则的零件铣削时常用虎钳进行
7、装夹，方便灵活，适应性广。当加工精度要求较高时，需要较大的夹紧力时，则需要使用较高精度的机械式或液压式虎钳。虎钳在数控铣床工作台上的安装要根据加工精度控制钳口与X轴或Y轴的平行度，且零件夹紧时要注意控制工件变形和一端钳口上翘。 3. 铣床用卡盘当需要在数控铣床上加工回转体零件时，可以使用三爪卡盘装夹，对于非回转零件可使用四爪卡盘装夹。,1.3.3 铣床与加工中心的操作,二. 装夹注意事项在装夹工件时，应该注意以下问题：(1)安装工件时，应保证工件在本次定位装夹中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，以方便加工。同时，也应考虑机床主轴与工作台面之间的最小距离和刀具的装夹长度，确保在主轴的行程范围内
8、能使工件的加工范围能使工件的加工内容全部完成。(2)夹具在机床工作台上的安装位置必须给刀具运动轨迹留有空间，不能和各工步刀具轨迹发生干涉。三. 对刀对刀的目的是通过刀具或对刀工具确定工件坐标系与机床坐标系之间的空间位置关系，并将对刀数据输入到相应的存储器中。它是数控加工中最重要的操作内容，其准确性将直接影响零件的加工精度。对刀分为X、Y向对刀和Z向对刀。,1。 对刀方法根据现有条件和加工精度要求选择对刀方法，可采用试切法、寻边器对刀、对刀仪对刀和自动对刀等。其中试切法精度较低，加工中常用寻边器和Z轴设定器对刀，效率高且保证加工精度。2。对刀注意事项在对刀操作过程中应注意以下问题：根据加工要求选
9、择合适的对刀工具，控制对刀误差。在对刀过程中，可通过改变微调进给量来提高对刀精度。对刀时需谨慎操作，防止刀具在移动的过程中碰撞工件。对刀数据一定要存储在与程序对应的存储地址中，防止因调用错误而产生严重后果。,一、刀具的介绍数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为：整体式；镶嵌式，采用焊接或机夹式联接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；特殊型式，如复合式刀具、减震式刀具等。根据制造刀具所用的材料可分为：高速钢刀具；硬质合金刀具；
10、金刚石刀具；其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在使用数量上达到整个数控刀具的30%40%，金属切除量占总数的80%90%。数控铣刀从形状上主要分为平底刀（端铣刀）、圆鼻刀和球刀，如图1-3所示，从刀具使用性能上分为白钢刀、飞刀和合金刀。在工厂实际加工中，最常用的刀具有D63R6，D50R5，D35R5，D32R5，D30R5，D25R5，D20R0.8，D17R0.8，D13R0.8，D12，D10，D8，D6，D4，R5，R3，R2.5，R2，R1.5，R1和R0.5等。,1.3.4 数控刀
11、具介绍以及使用,1）平底刀：主要用于粗加工、平面精加工、外形精加工和清角加工。其缺点是刀尖容易磨损，影响加工精度。 2）圆鼻刀：主要用于模胚的粗加工、平面粗精加工，特别适用于材料硬度高的模具开粗加工。3）球刀：主要用于非平面的半精加工和精加工。,数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点： 刚性好(尤其是粗加工刀具)、精度高、抗振及热变形小。互换性好，便于快速换刀。寿命高，切削性能稳定、可靠。刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间。刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除。系列化、标准化，以利于编程和刀具管理。,二、刀具的使用在数控加工中，刀具的选择直接关系到加工精
12、度的高低、加工表面质量的优劣和加工效率的高低。选择合适的刀具并设置合理的切削参数，将可以使数控加工以最低的成本和最短的时间达到最佳的加工质量。总之，刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。选择刀具时，要使刀具的尺寸与模胚的加工尺寸相适应。如模腔的尺寸是8080，则应该选择D25R5或D16R0.8等刀具进行开粗；如模腔的尺寸大于100100，则应该选择D30R5、D32R5或D35R5的飞刀进行开粗；如模腔的尺寸大于300300，那应该选择直径大于D35R5的飞刀进行开粗，如D50R5或D63R6等。另外，刀具
13、的选择由机床的功率所决定，如功率小的数控铣床或加工中心，则不能使用大于D50R5的刀具。在实际加工中，常选择立铣刀加工平面零件轮廓的周边、凸台、凹槽等；选择镶硬质合金刀片的玉米铣刀加工毛坯的表面、侧面及型腔开粗；选择球头铣刀、圆鼻刀、锥形铣刀和盘形铣刀加工一些立体型面和变斜角轮廓外形，如下图所示。,三、刀具参数的设置合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。具体要考虑以下5个因素： 切削深度ap(mm)在机床、工件和刀
14、具刚度允许的情况下，ap就等于加工余量，这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。 切削宽度L(mm)L与刀具直径D成正比，与切削深度成反比。经济型数控机床的加工过程中，一般L的取值范围为：L=(0.60.9)D。切削速度(m/min) 提高也是提高生产率的一个措施，但与刀具耐用度的关系比较密切。随着的增大，切削热升高，刀具耐用度急剧下降，故的选择主要取决于刀具耐用度。另外，切削速度与加工材料也有很大关系，例如用立铣刀铣削合金刚30CRNi2MoVA时，可采用8m/min左右；而用同样的立铣刀铣削铝合金
15、时，可选200m/min以上。,主轴转速n(R/min)主轴转速一般根据切削速度来选定。计算公式为： =nD/1000(D刀具直径，单位mm)。数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调(倍率)开关，可在加工过程中对主轴转速在一定范围内进行调整。 进给速度f（mm/min）f应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。f的增加也可以提高生产效率。加工表面粗糙度要求低时，f可选择得大些。在加工过程中，f也可通过机床控制面板上的修调开关进行人工调整，但是最大进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的限制。 随着数控机床在生产实际中的广泛应用，数控编程已经成为数控加工中的关键问题之一。
16、在数控程序的编制过程中，要在人机交互状态下即时选择刀具和确定切削用量。因此，编程人员必须熟悉刀具的选择方法和切削用量的确定原则，从而保证零件的加工质量和加工效率，充分发挥数控机床的优点，提高企业的经济效益和生产水平。,编程时，应该遵守编程的工艺流程，否则极容易出现错误。首先需要分析图纸、编写工艺卡等，接着需要编写模具的加工程序，然后将程序输入到数控机床，最后进行程序检验和进行切试。(1)分析图纸在数控机床上加工模具，编程人员拿到的原始资料是零件图。根据零件图，可以对零件的形状、尺寸精度、表面粗糙度、工件材料、毛坯种类和热处理状况等进行分析，然后选择机床、刀具，确定定位夹紧装置、加工方法、加工顺
17、序及切削用量的大小。在确定工艺过程中，应充分考虑所用数控机床的性能，充分发挥其功能，做到加工路线合理、走刀次数少和加工工时短等。此外，还应填写有关的工艺技术文件，如数控加工工序卡片、数控刀具卡片、走刀路线图等。(2)编制程序编程人员应根据工艺分析的结果和编程软件的特点，选择合理的加工方法及切削参数，编制高效的程序。如本书使用UG软件进行编程，则应要熟悉UG的各种编程方法及各项参数的意义。,1.3.5 编程的工艺流程,(3)输入程序将加工程序输入数控机床的方式有：光电阅读机、键盘、磁盘、磁带、存储卡、RS232接口及网络等。目前常用的方法有：通过键盘输入程序；通过计算机与数控系统的通讯接口将加工
18、程序传送到数控机床的程序存储器中（现在一些新型数控机床已经配置大容量存储卡存储加工程序，作数控机床程序存储器使用，因此数控程序可以事先存入存储卡中）；还可以一边由计算机给机床传输程序，一边加工（这种方式一般称作DNC，程序并不保存在机床存储器中）。(4)检验程序和进行试切数控程序必须经过校验和试切才能正式加工。一般可以利用数控软件的仿真模块，首先在计算机上进行模拟加工，以判断是否存在撞刀、少切及多切等情况。也可以在有图形模拟功能的数控机床上，进行图形模拟加工，检查刀具轨迹的正确性，对无此功能的数控机床可进行空运行检验。但这种方法只能检验出刀具运动轨迹是否正确，不能查出刀具及对刀误差。由于刀具调
19、整不当或因某些计算误差引起的加工误差，所以有必要进行首件试切的这一重要步骤。当发现有加工误差不符合图纸要求时，应分析误差产生的原因，以便修改加工程序或采取刀具尺寸补偿等措施，直到加工出合乎图纸要求的模具为止。,1.3.6 模具结构的认识,编程者必须对模具结构有一定的认识，如模具中的前模（型腔）、后模（型芯）、行位（滑块）、斜顶、枕位、碰穿面、擦穿面和流道等。如一般情况下前模的加工要求比后模的加工要求高，所以前模面必须加工得非常准确和光亮，该清的角一定要清；但后模的加工就有所不同，有时有些角不一定需要清得很干净，表面也不需要很光亮。另外，模具中一些特殊的部位的加工工艺要求也不相同，如模具中的角位
20、需要留0.02mm的余量待打磨师傅打磨；前模中的碰穿面、擦穿面需要留0.05mm的余量用于试模。,1.4数控编程常遇到的问题及解决方法,在数控编程中，常遇到的问题有撞刀、弹刀、过切、漏加工、多余的加工、空刀过多、提刀过多和刀路凌乱等问题，这也是编程初学者急需解决的重要问题。,1.4.1 撞刀,撞刀即是指刀具的切削量过大，除了切削刃外刀杆也撞到了工件。造成撞刀的原因主要是安全高度设置不合理或根本没设置安全高度、选择的加工方式不当、刀具使用不当和二次开粗时余量的设置比第一次开粗设置的余量小等。,1.4.2 弹刀,1.4.3 过切,过切即是指刀具把不能切削的部位也切削了，使工件受到了损坏。造成工件过
21、切的原因有多种，主要有机床精度不高、撞刀、弹刀、编程时选择小的刀具但实际加工时误用大的刀具等。另外，如果操机师傅对刀不准确，也可能会造成过切。,1.4.4 欠加工,欠加工即是指模具中存在一些刀具能加工到的地方却没有加工，其中平面中的转角处是最容易漏加工的 。,1.4.5 多余的加工,多余的加工即是指对于刀具加工不到的地方或电火花加工的部位进行加工，多余的加工多发生在精加工或半精加工。有些模具的重要部位或者普通数控加工不能加工的部位都需要进行电火花加工，所以在开粗或半精加工完成后，这些部位就无需再使用刀具进行精加工了，否则就是浪费时间或者造成刀具损坏 。,1.4.6 提刀过多和刀路凌乱,提刀在编
22、程加工中是不可避免的，但当提刀过多时就会浪费时间，大大地降低加工效率和提高加工成本。另外，提刀过多会造成刀路凌乱不美观，而且会给检查刀路的正确与否带来麻烦。造成提刀过多的原因有模型本身复杂、加工参数设置不当、选择不当的切削模式和没有设置合理的进刀点等 。,1.4.7 空刀过多,空刀即是指刀具在加工时没有切削到工件，当空刀过多时则浪费时间。产生空刀的原因多是加工方式选择不当、加工参数设置不当、已加工的部位所剩的余量不明确和大面积进行加工，其中选择大面积的范围进行加工最容易产生空刀。为避免产生过多的空刀，在编程前应详细分析加工模型，确定多个加工区域。编程总脉络是开粗用铣腔型刀路，半精加工或精加工平
23、面用平面铣刀路，陡峭的区域用等高轮廓铣刀路，平缓区域用固定轴轮廓铣刀路。,1.4.8 加工残料的计算,残料的计算对于编程非常重要，因为只有清楚地知道工件上任何部位剩余的残料，才能确定下一工序使用的刀具以及何种加工方式。把刀具看作是圆柱体，则刀具在直角上留下的余量可以根据勾股定理进行计算，如下图所示。,1.5 编程界面及加工环境的介绍,1.5.1 加工环境介绍,1.5.2 编程界面简介,1.5.3 加工操作导航器的介绍,在编程主界面中左侧单击操作导航器按钮，即可在编程界面中显示操作导航器，如图1-20所示。在操作导航器中的空白处单击鼠标右键，弹出右键菜单，如图1-21所示，通过该菜单可以切换加工
24、视图或对程序进行编辑等。,1.6 编程前的参数设置,UG编程时，应遵循一定的编程顺序和原则。在工厂里，编程师傅习惯首先创建加工所需要使用的刀具，接着设置加工坐标和毛坯，然后设置加工公差等一些公共参数。所以，希望UG编程初学者能养成良好的编程习惯。,1.6.1 创建刀具,打开需要编程的模型并进入编程界面后，第一步要做的工作就是分析模型，确定加工方法和加工刀具。在加工创建工具条中单击创建刀具按钮，弹出创建刀具对话框，如图1-22所示。在名称输入框中输入刀具的名称，接着单击按钮，弹出刀具参数对话框。输入刀具直径和底圆角半径，如图1-23所示，最后单击按钮。,1.6.2 创建几何体,几何体包括机床坐标
25、、部件和毛坯，其中机床坐标属于父级，部件和毛坯属于子级。在加工创建工具条中单击创建几何体按钮，弹出创建几何体对话框，如图1-24所示。在创建几何体对话框中选择几何体和输入名称，然后单击按钮即可创建几何体。,1、创建机床坐标（1）首先，在编程界面的左侧单击操作导航器按钮，使操作导航器显示在界面中。（2）在操作导航器中的空白处单击鼠标右键，然后在弹出的菜单中选择几何视图命令，如图1-25所示。（3）在操作导航器中双击图标，如图1-26所示，弹出机床坐标对话框，接着设置安全距离，如图1-27所示，然后单击CSYS对话框按钮，弹出CSYS对话框，如图1-28所示，然后选择当前坐标为机床坐标或重新创建坐
26、标，最后单击按钮两次。,二、指定部件双击图标，弹出Mill Geom对话框，如图1-29所示。在Mill Geom对话框中单击指定部件按钮，弹出部件几何体对话框，如图1-30所示，然后选择部件或单击按钮，最后单击按钮。,三、指定毛坯在Mill Geom对话框中单击指定毛坯按钮，如图1-31所示，弹出毛坯几何体对话框，如图1-32所示，然后选择部件或单击按钮，最后单击按钮两次。,1.6.3 设置加工余量及公差,（1）在操作导航器中单击鼠标右键，然后在弹出的菜单中选择加工方法视图命令，如图1-33所示。 （2）在操作导航器中双击粗加工公差图标，弹出加工方法对话框，然后设置部件的余量为“0.5”，内
27、公差为“0.05”，外公差为“0.05”，如图1-34所示，最后单击按钮。,1.6.4 创建操作,创建操作包括创建加工方法、设置刀具、设置加工方法和参数等。在加工创建工具条中单击创建操作按钮，弹出创建操作对话框，如图1-37所示。首先在创建操作对话框中选择“类型”，接着选择“子类型”，然后选择程序名称、刀具、几何体和方法。,1.7 刀具路径的显示及检验,生成刀路时，系统就会自动显示刀具路径的轨迹。当进行其他的操作时，这些刀路轨迹就会消失，如想再次查看，则可先选中该程序，接着单击鼠标右键，然后在弹出的菜单中选择重播命令，即可重新显示刀路轨迹，如图1-38所示。 编程初学者往往不能根据显示的刀路轨
28、迹判别刀路的好坏，而需要进行实体模拟验证。在加工操作工具条中单击校验刀轨按钮，弹出刀轨可视化对话框，接着选择2D动态选项，然后单击播放按钮，系统开始进行实体模拟验证，如图1-39所示。,1.8 创建UG编程模板,创建的模板内容主要包括了常用刀具的创建和常用加工方法的创建。在电脑桌面上双击图标打开UGNX8进入开始界面，接着在标准工具条中单击新建按钮，弹出新建对话框。设置名称为“moban”和文件路径，如图1-40所示，并单击按钮进入建模界面。在键盘上按CtRl+Alt+M组合键，弹出加工环境对话框，选择“mill_contouR”并单击按钮进入编程界面。,（1）首先创建刀具库，如工厂常用的刀具
29、有D50R5、D35R5、D30R5、D20R4、D17R0.8、D13R0.8、D12、D10、D8、D6、D4、R5、R4、R3、R2.5、R2、R1.5和R1等刀具，然后在操作导航器中单击鼠标右键，并在弹出的右键菜单中选择“机床视图”选项，结果如图1-41所示。,（2）接着创建UGNX8编程常用的加工方法，如型腔铣、等高轮廓铣、平面铣和固定轮廓铣，并设置好相应的加工参数，结果如图1-42所示。（3）在操作导航器中单击鼠标右键，接着在弹出的右键菜单中选择“加工方法视图”，然后设置粗加工、半精加工、精加工的余量和公差。,1.9 工程师经验点评,（1）本章内容是全书的基础，须认真掌握数控编程加工的工艺知识，如刀具的选择、机床的选择等。（2）要对撞刀、弹刀和过切等常见的加工问题有足够的认识，这样才能通过后面的学习达到一名合格的编程人员。（3）要想争得工厂企业里编程的职位，则必须要有较快的编程速度，这样的话必须要掌握如何创建适合工厂需求的编程模板，即调入模板即可设置想要刀路。,1.10 练习题,1.数控加工的优点主要有哪些，常使用哪些数控设备？2.如何创建加工几何体？加工几何包括哪几部分？ 3.如何设置加工余量及公差？4.如何判断刀具的类型？选择刀具加工时最主要需要设置哪些刀具参数？,Thank You!,
