UG編程基礎(chǔ)與實(shí)踐教程

1、UG編程本章主要介紹UG編程的基本操作及相關(guān)加工工藝知識，讀者學(xué)習(xí)完本章后將 會(huì)對UG編程知識有一個(gè)總體的認(rèn)識，懂得如何設(shè)置編程界面及編程的加工參數(shù)。 另外，為了使讀者在學(xué)習(xí)UG編程前具備一定的加工工藝基礎(chǔ)，本章還介紹了數(shù)控 加工工藝的常用知識。UG是當(dāng)前世界最先進(jìn)、面向先進(jìn)制造行業(yè)、緊密集成的CAID/CAD/CAE/CAM 軟件系統(tǒng)，提供了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、仿真、數(shù)控程序生成等一整套解決方案。 UG CAM是整個(gè)UG系統(tǒng)的一部分，它以三維主模型為基礎(chǔ)，具有強(qiáng)大可靠的刀具 軌跡生成方法，可以完成銃削（2.5軸5軸）、車削、線切割等的編程。UG CAM 是模具數(shù)控行業(yè)最具代表性的數(shù)控編程軟件，

2、其最大的特點(diǎn)就是生成的刀具軌跡合 理、切削負(fù)載均勻、適合高速加工。另外，在加工過程中的模型、加工工藝和刀具 管理，均與主模型相關(guān)聯(lián)，主模型更改設(shè)計(jì)后，編程只需重新計(jì)算即可，所以UG 編程的效率非常高。UG CAM主要由5個(gè)模塊組成，即交互工藝參數(shù)輸入模塊、刀具軌跡生成模 塊、刀具軌跡編輯模塊、三維加工動(dòng)態(tài)仿真模塊和后置處理模塊，下面對這5個(gè)模 塊作簡單的介紹。（1）交互工藝參數(shù)輸入模塊。通過人機(jī)交互的方式，用對話框和過程向?qū)У?形式輸入刀具、夾具、編程原點(diǎn)、毛坯和零件等工藝參數(shù)。（2）刀具軌跡生成模塊。具有非常豐富的刀具軌跡生成方法，主要包括銃削 （2.5軸5軸）、車削、線切割等加工方法。本書

3、主要講解2. 5軸和3軸數(shù)控銃加工。（3）刀具軌跡編輯模塊。刀具軌跡編輯器可用于觀察刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡，并提 供延伸、縮短和修改刀具軌跡的功能。同時(shí)，能夠通過控制圖形和文本的信息編輯 刀軌。（4）三維加工動(dòng)態(tài)仿真模塊。是一個(gè)無須利用機(jī)床、成本低、高效率的測試 NC加工的方法。可以檢驗(yàn)刀具與零件和夾具是否發(fā)生碰撞、是否過切以及加工余 量分布等情況，以便在編程過程中及時(shí)解決。（5）后處理模塊。包括一個(gè)通用的后置處理器（GPM）,用戶可以方便地建 立用戶定制的后置處理。通過使用加工數(shù)據(jù)文件生成器（MDFG）, 系列交互選項(xiàng) 提示用戶選擇定義特定機(jī)床和控制器特性的參數(shù)，包括控制器和機(jī)床規(guī)格與類型、 插補(bǔ)方

4、式、標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)等。1. 2 加工工藝知識在進(jìn)行數(shù)控編程前，讀者必須具備一定的加工工藝知識，例如，數(shù)控機(jī)床的 分類、各種數(shù)控機(jī)床的加工能力和切削原理、切削刀具的規(guī)格和材料、切削參數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、吃刀量）選擇原則、工件材料的切削性能、切削過程中的 冷卻和公差配合等。只有具備了這些知識，才能編制出合理、高效的數(shù)控加工程 序。1. 2.1 數(shù)控加工的優(yōu)點(diǎn)先進(jìn)的數(shù)控加工技術(shù)是一個(gè)國家制造業(yè)發(fā)達(dá)的標(biāo)志，利用數(shù)控加工技術(shù)可以 加工很多普通機(jī)床不能加工的復(fù)雜曲面零件和模具，并且加工的穩(wěn)定性和精度都會(huì) 得到很大的保證?？傮w上說，數(shù)控加工與傳統(tǒng)加工相比具有以下優(yōu)點(diǎn)。（1）加工效率高。利用數(shù)字化的控制手段可以

5、加工復(fù)雜的曲面，并且加工過程是山計(jì)算機(jī)控制的，所以零件的互換性強(qiáng)，加工的速度快。（2）加工精度高。同傳統(tǒng)的加工設(shè)備相比，數(shù)控系統(tǒng)優(yōu)化了傳動(dòng)裝置，提高 了分辨率，減少了人為和機(jī)械誤差，因此加工的效率得到很大的提高。（3）勞動(dòng)強(qiáng)度低。山于采用了自動(dòng)控制方式，也就是說切削過程是山數(shù)控系 統(tǒng)在數(shù)控程序的控制下完成，不像傳統(tǒng)加工那樣利用手工操作機(jī)床完成加工。因 此，在數(shù)控機(jī)床工作時(shí)，操作者只需要監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，勞動(dòng)強(qiáng)度低。（4）適應(yīng)能力強(qiáng)。數(shù)控機(jī)床在程序的控制下運(yùn)行，通過改變程序即可改變所 加工產(chǎn)品，產(chǎn)品的改型快且成本低，因此加工的柔性非常高，適應(yīng)能力也強(qiáng)。（5）加工環(huán)境好。數(shù)控加工機(jī)床是機(jī)械控制、

6、強(qiáng)電控制、弱電控制為一體的 高科技產(chǎn)物，通常都有很好的保護(hù)措施，工人的操作環(huán)境相對較好。1. 2. 2 數(shù)控機(jī)床介紹數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工前，首先必須將工件的兒何數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)等加工信息按 規(guī)定的代碼和格式編制成數(shù)控加工程序，并用適當(dāng)?shù)姆椒▽⒓庸こ绦蜉斎霐?shù)控系 統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)對輸入的加工程序進(jìn)行處理，輸出各種信號和指令，控制機(jī)床各部分 按規(guī)定有序地動(dòng)作。最基本的信號和指令包括各坐標(biāo)軸的進(jìn)給速度、進(jìn)給方向和進(jìn) 給位移量，各狀態(tài)控制的I/O信號等，其工作原理如圖1-1所示。圖1-1數(shù)控機(jī)床的工作原理圖模具加工中，常用的數(shù)控設(shè)備有數(shù)控銃床.加工中心（具備自動(dòng)換刀功能的 數(shù)控銃）、火花機(jī)和線切割機(jī)等，如圖1-

7、2所示。數(shù)控銃床加工中心線切割機(jī)火花機(jī)圖1-2數(shù)控設(shè)備1.數(shù)控銃床組成數(shù)控銃床山數(shù)控程序、輸入輸出裝置、數(shù)控裝置、驅(qū)動(dòng)裝置和位置檢測裝 置、輔助控制裝置和機(jī)床本體組成。（1）數(shù)控程序數(shù)控程序是數(shù)控機(jī)床自動(dòng)加工零件的工作指令，H前常用的稱作“G代碼”。數(shù)控程序是在對加工零件進(jìn)行工藝分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)一定的規(guī)則編制的刀 具運(yùn)動(dòng)軌跡信息。編制程序的工作可山人工進(jìn)行。對于形狀復(fù)雜的零件的程序，則 需要用CAD/CAM進(jìn)行編制。（2）輸入輸出裝置輸入輸出裝置的主要作用是進(jìn)行人機(jī)交互和通信。通過輸入輸出裝置，操作 者可以輸入指令和信息，也可顯示機(jī)床的信息。通過輸入輸出裝置，也可以在計(jì)算 機(jī)和數(shù)控機(jī)床之間傳

8、輸數(shù)控代碼、機(jī)床參數(shù)等。零件加工程序輸入過程有兩種不同的方式，一種是邊讀入邊加工（DC）:另 一種是一次將零件加工程序全部讀入數(shù)控裝置內(nèi)部的存儲(chǔ)器，加工時(shí)再從內(nèi)部存儲(chǔ) 器中逐段調(diào)出進(jìn)行加工。（3）數(shù)控裝置數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心部分。數(shù)控裝置從內(nèi)部存儲(chǔ)器中讀取或接收輸入 裝置送來的一段或兒段數(shù)控程序，經(jīng)過數(shù)控裝置進(jìn)行編譯、運(yùn)算和邏輯處理后，輸 出各種控制信息和指令，控制機(jī)床各部分的工作。（4）驅(qū)動(dòng)裝置和位置檢測裝置驅(qū)動(dòng)裝置接收來自數(shù)控裝置的指令信息，經(jīng)功率放大后，發(fā)送給伺服電機(jī)，伺服電機(jī)按照指令信息驅(qū)動(dòng)機(jī)床移動(dòng)部件，按一定的速度移動(dòng)一定的距離。位置檢測裝置檢測數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位移量，經(jīng)反

9、饋系統(tǒng)反饋至機(jī)床 的數(shù)控裝置，數(shù)控裝置比較反饋回來的實(shí)際位移量值與設(shè)定值，如果出現(xiàn)誤差，則 控制驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行補(bǔ)償。(5) 輔助控制裝置輔助控制裝置的主要作用是接收數(shù)控裝置或傳感器輸出的開關(guān)量信號，經(jīng)過 邏輯運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的機(jī)械、液壓、氣動(dòng)等輔助裝置完成指令規(guī)定的開關(guān)動(dòng)作。這 些控制主要包括主軸起停、換刀、冷卻液和潤滑裝置的啟動(dòng)停止、工件和機(jī)床部件 的松開與夾緊等。(6) 機(jī)床本體數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體與傳統(tǒng)機(jī)床相似，山主軸傳動(dòng)裝置、進(jìn)給傳動(dòng)裝置、床 身、工作臺以及輔助運(yùn)動(dòng)裝置、液壓氣動(dòng)系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻裝置等組成。2. 數(shù)控銃床的主要功能和加工范圍(1) 點(diǎn)定位點(diǎn)定位提供了機(jī)床鉆孔、擴(kuò)孔、鎮(zhèn)孔和

10、較孔等加工能力。在孔加工中，一般 會(huì)將典型的加工方式編制為固定的程序一一稱為固定循環(huán)，方便常用孔加工方法的 使用。(2) 連續(xù)輪廓控制常見的數(shù)控系統(tǒng)均提供直線和圓弧插補(bǔ)，高檔的數(shù)控系統(tǒng)還提供螺旋插補(bǔ)和 樣條插補(bǔ)，這樣就可以使刀具沿著連續(xù)軌跡運(yùn)動(dòng)，加工出需要的形狀。連續(xù)輪廓控 制為機(jī)床提供了輪廓、箱體和曲面腔體等零件的加工。如圖1-3所示的模具型腔是利用3軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控銃加工的典型零件。但并非所 有的模具都能山數(shù)控銃直接完全加工出來。如圖1-4所示的模具型腔的指示部位, 山于刀具的限制用數(shù)控銃無法加工，還需要使用電火花機(jī)或者線切割機(jī)加工。很多數(shù)控編程初學(xué)者認(rèn)為無須了解火花機(jī)或線切割機(jī)，這種想法是非常

11、錯(cuò)誤 的。因?yàn)橹挥蟹浅Ｇ宄亓私饬穗娀鸹C(jī)和線切割機(jī)的加工工藝知識，才能編寫出 合理刀路，提高生產(chǎn)效率和減少錯(cuò)誤。（3）刀具補(bǔ)償利用刀具補(bǔ)償功能，可以簡化數(shù)控程序編制和提供誤差補(bǔ)償?shù)取?. 數(shù)控銃床編程要點(diǎn)（1）設(shè)置編程坐標(biāo)系編程坐標(biāo)系的位置以方便對刀為原則，毛坯上的任何位置均可。（2）設(shè)置安全高度安全高度一定要高過裝夾待加工工件的夾具高度，但也不應(yīng)太高，以免浪費(fèi) 時(shí)間。（3）刀具的選擇在型腔尺寸允許的悄況下盡可能選擇直徑較大及長度較短的刀具；優(yōu)先選擇 鑲嵌式刀具，對于精度要求高的部位可以考慮使用整體式合金刀具；盡量少用口鋼 刀具（因?yàn)榘卒摰毒吣p快，換刀的時(shí)間浪費(fèi)嚴(yán)重，得不償失）；對于很小的

12、刀具 才能加工到的區(qū)域應(yīng)該考慮使用電火花機(jī)或者線切割機(jī)加工。（4）加工模型的準(zhǔn)備設(shè)置合適的編程坐標(biāo)系，創(chuàng)建毛坯，修補(bǔ)切削不到的區(qū)域（例如，很小的孔 和腔、沒有圓角的異型孔等）。1.2.3 數(shù)控刀具介紹以及使用1.刀具的介紹數(shù)控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控機(jī)床高速、高效和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，一般包 括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要連接刀具并裝在機(jī)床動(dòng)力頭 上，因此已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。數(shù)控刀具的分類有多種方法。根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分 為：整體式；鑲嵌式，鑲嵌式刀具采用焊接或機(jī)夾式連接，機(jī)夾式乂可分為 不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種；特殊型式，如復(fù)合式刀具、減震式刀具等。根據(jù)制造刀 具所用的材料可分為：高速鋼

13、刀具；硬質(zhì)合金刀具；金剛石刀具；其 他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床對刀具耐用、穩(wěn) 定、易調(diào)、可換等的要求，近兒年機(jī)夾式可轉(zhuǎn)位刀具得到了廣泛的應(yīng)用，在使用數(shù) 量上達(dá)到整個(gè)數(shù)控刀具的30%40%,金屬切除量占總數(shù)的80%90%。數(shù)控銃刀從形狀上主要分為平底刀（端銃刀）、圓鼻刀和球刀，如圖1-5所 示，從刀具使用性能上分為白鋼刀、飛刀和合金刀。在工廠實(shí)際加工中，最常用的 刀具有 D63R6, D50R5, D35R5, D32R5, D30R5, D25R5, D20R0.8, D17R0.8, D13R0. 8, D12, DIO, D8, D6, D4, R5, R3, R2. 5, R2, R1. 5, R1 和 R0. 5 等。球刀 惻鼻刀半底丿j圖1-5 數(shù)控銃刀（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 點(diǎn)是刀尖容易磨損，影響加工精度。（2）圓鼻刀：主要用于模胚的粗加工、平面精