在数控编程中的UGNX应用技巧

　　1 引言

　　随着CAD、CAM、CAE 等技术不断发展和日趋完善，它们在各个领域得到了极其广泛的应用。其中Unigraphics 软件是这一技术发展得比较成功的软件之一，它起源于美国麦道飞机公司, 是一款集CAD/CAM/CAE于一身的高端三维CAD软件，目前已广泛应用于航空、航天、汽车、通用机械等领域。其CAM 模块尤其出色，在同类软件中处于绝对领先地位，它提供了一种交互式编程工具,可计算生成精确可靠的刀具加工轨迹，是一个功能强大的计算机辅助制造模块。目前，这一技术已成功应用于各类产品零件的制造过程，为企业带来了极高的加工质量及可观的经济效益。笔者自使用该软件以来，成功完成了精密航空系统零件、叶轮叶片等多种产品的程序设计，如图1所示。

　　图1 UG NX软件在叶轮程序设计中的应用

　　2 应用技巧

　　2.1 NC 助手概述

　　“NC 助手”是一个特定于CAM 环境内有效的分析工具，能够协助工艺人员选择加工各种零件所需要的刀具，制定加工工艺。进入加工模块，在分析菜单下最后一项，如图2。它提供有关层、拐角半径、圆角半径和拔模角的信息，该信息可以帮助工艺人员确定模型台阶高度、侧拐角角半径、底角半径和拔模角大小，并用不同颜色显示在模型上，同时可在信息窗口显示分析结果，以方便确定切削刀具参数，例如，刀具长度、直径、底角半径和锥角。

　　图2 NC助理界面

　　其中“NC 助手”对话框中具体参数意义如下表：

　　NC 助手操作过程如下：

　　(1)进入 CAM 模块，选择“分析”-->“NC 助手”。

　　(2)从菜单中选择分析类型。

　　(3)在可用情况下，选择“参考向量”。系统显示“向量构造器”对话框。选择系统分析所选几何时希望参照的向量(随后您可以用这些步骤选择几何)。

　　(4)在可用情况下，选择“参考平面”。系统显示“平面”对话框。选择系统分析所选几何时希望参照的平面(随后您可以用这些步骤选择几何)。

　　(5)在“距离/半径”和/或“角度”字段中，输入定义各个分类的距离/半径和角度范围的值。

　　(6)在“最小限制”字段中，输入希望系统分析和显示的最小值。

　　(7)在“最大限制”字段中，输入希望系统分析和显示的最大值。

　　(8)选择您想分析的几何体。(使用您的鼠标在图形窗口中，通过在零件周围绘制一个矩形框来选择几何体。)

　　(9)单击“应用”分析所选几何。(特别注意:单击”确定”时会无效)

　　系统处理该数据并在图形窗口和信息窗口中显示分析结果。在图形窗口中，系统根据表示特定级、圆角半径或拔模角的颜色显示结果。滚动到“信息”窗口的底部，查看系统定义颜色值的位置。

　　2.2 孔的螺旋加工不提刀

　　对于精度要求比较高的孔的精加工，我们在生产中，工艺上常常使用镗削、铰孔来加工，但对于比较小的孔、无退刀槽的盲孔、无镗刀的时候怎么办呢?我们可以使用铣削孔来完成，这时，为了达到孔的精度，我们希望铣削时，层与层之间是连续的刀轨，从而保证侧壁的加工精度，具体操作步骤如下：

　　第一步：进入加工模块，如图3

　　图3 进入加工模块 图4 创建固定轴轮廓铣操作

　　第二步：创建固定轴轮廓铣操作，如图4

　　第三步：单击确定后，进入参数对话框，设置相关参数，如图5

　　图5 参数设置

　　注意：

　　1、驱动方法选择表面积，投影矢量选择朝向几何体。

　　2、在驱动方法参数对话框里，驱动几何体选择孔内表面，剖切方向选择与圆相切的方向，材料方向箭头要指向孔轴心的方向，设置完成后单击确定。

　　第四步：生成刀轨，如图6，其中螺旋的间距与可以通过图5中驱动设置的步距数来改变。

　　图6 螺旋加工不提刀的刀轨

　　2.3 UG NX导入CLSF文件

　　随着数控技术的发展，CAM自动编程软件也越来越,，在生产现场，常常会遇到CAM编程软件的不统一，如将带有NC刀轨的数据文件从其它的CAM编程软件转换到UG NX编程软件中时，我们常用的做法是重新编制刀路轨迹，造成太多的重复工作。这里介绍一种方法，从其它CAM编程软件中快速地将刀路轨迹导入UG NX编程软件中，但前提是此CAM软件必须支持标准的CLSF输出。

　　第一步：将其它的CAM编程软件中的刀路轨迹输出CLSF文件。

　　第二步：运行UG NX，打开需要处理的模型，进入CAM模块，注意不要移动修改坐标系。选择“工具”>“CLSF”，弹出对话框。

　　第三步：选择其它CAM软件输出的CLS文件，单击确定。当其它CAM编程软件中创建有多个操作时，单击全选按钮，将以CLS文件名为名称创建一个程序组，一次性导入UG NX软件中，再单击导入，刀轨在软件中初创建。可在CLSF管理器中，对导入CLS文件进行编辑、优化、后置处理等操作。

　　第四步：关闭信息窗口，单击取消按钮，系统弹出保存CLSF对话框，单击是。

　　这时，在UG NX的操作导航器中可以看到已经生成的程序组，如图。

　　2.4 加工局部区域避让技巧

　　在实际加工中，由于加工区域和编程方式的不同，一个零件需要多个刀轨加工完成。然而创建在后面的操作刀轨，就需要考虑在加工所需区域时，还必须避让前面操作已经完成的加工区域。如图所示，该零件已经完成了顶面加工，现在要加工零件的侧壁，由于顶面是斜面，所以使得侧壁的Zlevel加工时有很多的进退刀，这些进退刀会增加加工时间，且进退刀的表面光洁度也会比较差。

　　如果将顶面也一起选为加工区域，刀轨会比较连贯漂亮，如图。但是由于顶面已经加工完成，所以会使得已经加工好的顶面被破坏。

　　这时我们可以通过点击指定部件，系统弹出部件几何体对话框，通过偏置余量来避让已加工表面。

　　如果你的部件几何体是一个实体，这时我们可以点击“展开项”，在确认对话框中再次点击确定，这时实体就变成了由片体构成的封闭区域。如果你的部件几何体本身就是片体，可直接进入下一步。

　　这时点击对话框中的“定置数据”，系统弹出新的对话框，用鼠标点击对话框中的左右三角符号，直至系统显示高亮顶面，如图所示。

　　点击对话框中的“余量”复选框，在余量中输入预设的余量偏置数值。例如0.3mm。

　　确认后返回主界面，重新生刀轨，如图。

　　2.5 对加工几何体的检查技巧

　　由于常常在编制NC程序时，进行曲面加工时出现过切现象，大都是因为源文件的几何模型有缺陷而造成的。因此在开始着手数控编程之前，最好对要加工的几何体模型进行检查，以避免由几何体模型带来的错误。操作如下：

　　进入 CAM 模块，选择“分析”-->“检查几何体”命令。系统弹出“检查几何体”对话框，单击“全部设置”然后框选需要分析的几何体，然后再单击“检查几何体”，查看是否显示为全部通过，如果有某项未通过，最好修整需要加工的几何模型。

　　2.6 UG编程发现提刀不够，加工出现撞刀现象的解释与解决

　　在使用UG NX里用型腔铣编程时，在非切削的“区域之前传递类型”里选用“前一平面”，在UG编程仿真里没有发现问题，但是到机床上加工就会出现刀轨路径与UG编程的走法不一样，这是因为提刀高度不够高而直接撞到工件上。

　　G00指令在UG里的仿真演示是不会出错的，是由于UG里仿真时G00指令是严格遵循坐标走向，它是走直线的;但在实际机床运行中就不是了，G00的运行是X、Y轴同时走最高速，X轴与Y轴等速，除非是平行于X轴或Y轴的直线，否则刀具走的就不会是一条直线，而是一条45度的斜线加一条平行于X轴或Y国的直线，这就导致了在加工工件时撞刀的现象。

　　所以，在做型腔铣操作时，在非切削的“区域之前传递类型”里，建议最好选用“安全平面”是最安全的，也费不了太多的时间。

　　3 结束语

　　以上是笔者在应用UG NX软件进行数控编程后总结出来的一些应用技巧和体会，特与大家分享。在五轴、多任务机床的数控加工中，使用UG NX软件进行各类复杂、高精度产品、薄壁多腔体零件产品程序设计时，了解运用相关技巧对提高编程效率有着重要意义。