搜索
第7章加工•本章重点：•本章主要介绍UG或UG7.5的数控加工，加工单模拟仿真，程序后处理，通过本章学习，使读者了解UG的CAM加工模块功能，实现零件的自动编程全过程。•本章难点：•UG环境下数控加工自动编程的基本设置，数控加工方法的选择。••数控加工是利用记录在媒体上的数字信息对专用机床实施控制，从而使其自动完成规定加工任务的技术，数控加工需要有生产计划、工艺过程、数控编程作为辅助。•数控编程是计算机辅助制造（CAM）的关键，主要包括人工编程与计算机自动编程两种方式，UG中加工模块可以实现计算机自动编程。7.1加工基础知识•UG的数控加工功能非常强大，它的加工能力涉及到铣削加工、车削加工、点位加工、线切割加工等。其中铣削加工又根据加工时主轴轴线的方向相对于工件是否可变而分为固定轴铣与可变轴铣。根据加工表面是平面还是轮廓，可以分为平面铣与轮廓铣，铣削加工的分类如图7-1所示。•UG的车削加工分为粗车、精车、车槽、车螺纹、钻孔等类型。点位加工模块用于生成钻、扩、镗、铰、攻螺纹等孔加工的刀具路径。线切割加工分为两轴加工和四轴加工两种类型。•数控加工可分为如下几个步骤：•（1）建立或打开零件图。UG可以在自身的环境中建立三维零件图或平面图，或者与其他软件的接口，采用其他作图软件，如Pro/E等软件中获得三维模型来作为加工用模型。•（2）分析与制定加工工艺。通过工艺分析，可以明确在数控加工中应该完成的工作任务。•（3）生成刀具轨迹。通过UG编程操作，最后生成刀具轨迹。•（4）进行后置处理。通过UG编程操作编出的程序是与特定机床无关的刀具位置源文件，要转换成特定机床能使用的数控程序，还要进行特定转换，这就是所谓的后置处理（Postprocessing）。•（5）获得工艺文件。•在这个操作过程中，生成刀具轨迹是用UG的CAM功能来完成的，这个过程又需要经过如下几个过程。•（1）创建程序组。•（2）创建刀具组。•（3）创建几何组。•（4）创建加工方法。•（5）创建操作。•数控加工过程如图7-2所示。7.2加工设置•依据零件的工艺分析，进行符合零件加工实际需要的设置，可以提高工作效率。下面，介绍UG加工过程中的基本设置。•一、默认参数的设置•在UG加工模块中，有许多默认参数，这些参数，对于不同用户来说，可能是需要修改的，如何修改？可以先打开UG安装目录下的NX7.5\MACH\resource\template_part\metric目录，可以看到许多UG模块零件，打开其中一个文件die_sequences.prt，单击“起始”“加工…”，进入加工环境中，然后单击“操作导航器”图标，展开该导航栏，可以看到如图7-3左侧图所示有许多图标，如（型腔铣）、（单刀路清根铣）等，不同图标代表一种不同的加工模板及程序。只需要进行双击，在弹出对话框中修改相关参数，并保存即可。•现双击其中的一个图标（型腔铣），就可以弹出“型腔铣”对话框，如图7-3中间有右侧图所示。可以修改其中的所有参数，以便符合加工要求与加工习惯，修改完成后保存该文件；同样，可以对其他所有图标进行双击后修改各参数，再保存，最后，重新启动UG，则模板的默认参数就得到修改，在加工时，就使用已设置的参数。一般不建议修改系统参数。•二、建立新的加工模板•如想要建立一个加工过程中有平面粗铣与精铣、型腔粗铣与精铣，钻孔的模板，并拥有新的参数设置，步骤如下：•打开UG安装目录下的NX7.5\MACH\resource\template_part\metric目录，按右键拖动一个图标，如mill_planar.prt这个文件图标，松开右键后，在弹出菜单中单击“复制到当前位置”，在文件夹中会增加“复件mill_planar.prt”文件，将文件更名修改为MySelfCAM.prt，并将该文件属性中的“只读”属性去掉，以便能修改，使用UG打开该文件，并在“操作导航器”中，将所有加工图标选中后按右键删除（参见图7-3左侧图中的各图标），然后，单击“插入”工具条中的“创建刀具”图标，弹出“创建刀具”对话框，单击“facemill”图标，再修改刀具名称，单击“确定”后，弹出“铣刀参数”对话框，在该对话框中修改各刀具参数，如刀具尺寸等，确定后，就完成了一把铣刀的创建。此时，在“操作导航器”中空白处右击鼠标，单击“机床视图”，就可以看到创建的刀具。同理，根据实际加工需要，创建几把不同的刀具（最好是根据在工作中最常用的刀具来确定）。当所有刀具创建完成后，选中所有刀具，右击，在弹出的菜单中单击“对象”“模板设置”，弹出“模板设置”对话框，将“如果创建了父项则创建”复选框钩上，单击“确定”，就完成了刀具的加载设置。•刀具创建好后，可以创建操作，单击“插入”工具条中的“创建操作”图标，根据上面的假设，先创建一个平面粗铣、一个平面精铣、一个型腔粗铣、一个型腔精铣及一个钻孔加工，注意在创建各加工方法时，要修改其中的参数，使其符合你的加工要求与习惯，然后保存该模板，就完成了新模板的创建。•打开UG安装目录下的NX7.5\MACH\resource\template_set文件夹下的cam_general.opt文件（当然可以使用其他模块的设置文件），该文件是CAM的通用加工模块的设置文件，用记事本打开该文件，结果如图7-4左侧所示。•注意，在这些文件中，##上面的内容是英文模板设置，##下面的是中文模板设置，为了将新创建的模板加进来，以便进入加工环境中能看到新的加工模板，并进行初始化，可以将其中一行复制，如复制第一行：•${UGII_CAM_TEMPLATE_PART_METRIC_DIR}mill_planar.prt•这一行，并将最后的内容mill_planar.prt修改为自己的文件名MySelfCAM.prt，即：•${UGII_CAM_TEMPLATE_PART_METRIC_DIR}MySelfCAM.prt•结果添加如图7-4右侧选中的哪一行，保存该文件，然后打开一个要加工的零件，在项目初始化时，就可以在单击“起始”“加工…”时弹出的“加工环境”对话框中看到该模板，如图7-5左侧所示。•当使用新的模板初始化后，单击“创建操作”时，可以看到如图7-5右侧所示的“创建操作”对话框，显示新模板的几种加工方法。7.3加工辅助操作•打开一个待加工的零件，如打开光盘中附带的文件one.prt，进入加工环境后，首先会弹出“加工环境”对话框，如图7-6所示。在此对话框中，上面是“CAM会话配置”，这里列出了不同的加工模板，而下面的“CAM设置”则是与上面的模板所对应的多个加工模板文件。如选择cam_general，则下面显示了7个模板文件，它们表示了不同的加工方法，如平面铣mill_planar、轮廓铣mill_contour，在图7-4中的“CAM设置”处，从上到下分别是平面铣、轮廓铣、多轴铣、钻、孔加工、车削加工、线切割加工。•平面铣适合于要加工的底面与侧面垂直的面；而轮廓铣则适合于底面与侧面不垂直的面，包括侧面与底面的加工。•在“CAM设置”处选择cam_general，在“CAM设置”处选择mill_planar。单击“初始化”按钮进入到加工环境中。•单击“分析”“NC助理”，弹出“NC助理”对话框，如图7-7左侧所示。•该工具的作用分析是待加工的零件，如分析图层，即分析一个零件的不同面之间的高度关系，分析圆角大小，分析拐角及拔模角等内容。•在该对话框中，将分析类型选择为“层”，然后单击“应用”按钮，可以看到零件上不同高度处的面的颜色不同，同一颜色的平面其高度相同；同理，如果你修改成圆角、拐角或拔模角等选项，会有不同的显示。在“结果”区将“退出时保存面颜色”按钮钩选，则可以在关闭了该对话框后，还保存颜色，便于今后加工时进行面的选择。图7-7右侧是使用不同情况选项时的分析结果。7.4加工实例及相关概念•7.4.1底座板加工实例•下面以图7-8所示底座板零件为例简述完整的加工过程。一.分析•在生产过程中，加工工艺卡是加工操作的必要文件，操作者要了解工艺过程，并明白自己的加工任务，工艺卡由技术部门制定，以文件形式下发给加工部门。工艺卡的内容包括加工的步骤、每一步骤所用的工装夹具、定位方法、使用机床、机床刀具、本步骤加工图等诸多内容，由于零件加工工艺卡制作较麻烦，因此，一般不太复杂的加工也可以使用加工过程卡，过程卡则简单许多，主要包括加工顺序、加工内容、加工方式、机床、刀具、留余量等项目。因此，过程卡是不能少的。•对于以上零件，其加工工艺流程大体上是：准备毛坯（下料）→划线→加工底面作为基准面→加工四周外围平面→加工上表平面→加工中间各凹陷面（粗精铣）→加工螺纹孔（钻孔、攻丝）。•现在假设从加工四周外围平面这道工序开始加工，即零件底面已经加工完成，我们来完成后面的各操作，且在编程时，假设不考虑装夹方法（实际工作中需要考虑装夹），这样做主要是便于一次性编程。•理解了加工过程，下面就要确定加工所用刀具，如何知道零件上各孔的大小，各平面的高低？这就要使用前面讲的“NC助理”这个工具了，按照上面讲的方法使用“NC助理”工具分析零件中各孔的大小，圆角半径，拐角半径及各待加工的平面的高度，不难发现，此零件中最小的拐角半径为R5，螺纹底孔半径为R3.35，外围圆角半径为R10。刀具半径应该略小于或等于圆角半径。因此，确定如下用刀模式：•粗铣、精铣凹陷面时，为提高工作效率，用较大的立铣刀，如10以上的刀具，这里用16的立铣刀；精铣时，为保证加工到位，保证每一个转角均能被加工，因此，要选择合适的刀具，由于零件要加工部件的最小圆角为R5，因此，精铣时刀具直径可以选用8的立铣刀。四周铣削时，由于外围最小圆角半径为R10，因此，也可以用16的立铣刀，与前面选择的立铣刀相同，以减少用刀数量。•钻孔时，先用中心钻打中心孔，以保证后面钻孔时定位准确，中心钻用4的；然后再钻螺纹的底孔6.7，用6.7的麻花钻即可；最后，用M8的丝锥攻丝。二.编程过程•打开本书附带光盘安装目录下ug-file\JZ文件夹中的EXE-1.prt文件，显示效果如图7-8所示。单击“起始”→“加工”命令，弹出“加工环境”对话框，如图7-9所示。•“要创建的CAM设置”与“CAM会话配置”的模板对应多个加工模板文件。如选择cam_general，则下面显示了7个模板文件，表示了不同的加工方法，如平面铣mill_planar、型腔铣mill_contour，在图7-9中的“要创建的CAM设置”处，从上到下分别是平面铣、轮廓铣、多轴铣、钻、孔加工、车削加工、线切割加工。•平面铣适合于要加工的底面与侧面垂直的面；而轮廓铣则适合于底面与侧面不垂直的面，包括侧面与底面的加工。•在图7-9所示的对话框中，将“CAM会话配置”设置为cam_general，而“CAM设置”设置为mill_planar，然后单击“初始化”按钮，进入到加工环境中，弹出了“创建加工”等多个工具条。同时，导航栏目中增加了“操作导航器”图标。单击此图标，可以展开“操作导航器”导航栏，它是操作管理的重要工具。•初始化后，可以先准备一个毛坯，首先，将“实用工具”工具条中的“工作图层”由第一层改为第二层（在其中输入2后按回车键），然后回到建模环境下，用“拉伸”命令建立一个毛坯几何体，并且将毛坯设置为半透明状态，如图7-10所示。•其实，也可以用建模方式建立一个毛坯体，加工时，有时可能需要使用复杂的毛坯，则需要用建模的方法来获得。•完成了这些操作后，可以进行编程操作。•1、创建程序•单击“加工创建”工具条中的“创建程序”按钮，弹出“创建程序”对话框，如图7-11•所示。•在此对话框中，“类型”处可以根据要进行的加工内容进行修改。由于要加工的零件是凹陷的面，其四周也需要加工，因此，选择mill_planar，“父级组”使用默认值，而名称可以根据零件取名，这里用EXE-1为名称。确定后，就完成了程序的创建。•单击右则导航栏中的“操作导航器”命令，展开“操作导航器”导航栏，在空白处右击，当弹出快捷菜单后，单击“程序顺序视图”，可以