1 引言

　　隨著CAD、CAM、CAE 等技術(shù)不斷發(fā)展和日趨完善，它們?cè)诟鱾€(gè)領(lǐng)域得到了極其廣泛的應(yīng)用。其中Unigraphics 軟件是這一技術(shù)發(fā)展得比較成功的軟件之一，它起源于美國(guó)麥道飛機(jī)公司, 是一款集CAD/CAM/CAE于一身的高端三維CAD軟件，目前已廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、通用機(jī)械等領(lǐng)域。其CAM 模塊尤其出色，在同類軟件中處于絕對(duì)領(lǐng)先地位，它提供了一種交互式編程工具,可計(jì)算生成精確可靠的刀具加工軌跡，是一個(gè)功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)輔助制造模塊。目前，這一技術(shù)已成功應(yīng)用于各類產(chǎn)品零件的制造過程，為企業(yè)帶來了極高的加工質(zhì)量及可觀的經(jīng)濟(jì)效益。筆者自使用該軟件以來，成功完成了精密航空系統(tǒng)零件、葉輪葉片等多種產(chǎn)品的程序設(shè)計(jì)，如圖1所示。

　　圖1 UG NX軟件在葉輪程序設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　2 應(yīng)用技巧

　　2.1 NC 助手概述

　　“NC 助手”是一個(gè)特定于CAM 環(huán)境內(nèi)有效的分析工具，能夠協(xié)助工藝人員選擇加工各種零件所需要的刀具，制定加工工藝。進(jìn)入加工模塊，在分析菜單下最后一項(xiàng)，如圖2。它提供有關(guān)層、拐角半徑、圓角半徑和拔模角的信息，該信息可以幫助工藝人員確定模型臺(tái)階高度、側(cè)拐角角半徑、底角半徑和拔模角大小，并用不同顏色顯示在模型上，同時(shí)可在信息窗口顯示分析結(jié)果，以方便確定切削刀具參數(shù)，例如，刀具長(zhǎng)度、直徑、底角半徑和錐角。

　　圖2 NC助理界面

　　其中“NC 助手”對(duì)話框中具體參數(shù)意義如下表：

　　NC 助手操作過程如下：

　　(1)進(jìn)入 CAM 模塊，選擇“分析”-->“NC 助手”。

　　(2)從菜單中選擇分析類型。

　　(3)在可用情況下，選擇“參考向量”。系統(tǒng)顯示“向量構(gòu)造器”對(duì)話框。選擇系統(tǒng)分析所選幾何時(shí)希望參照的向量(隨后您可以用這些步驟選擇幾何)。

　　(4)在可用情況下，選擇“參考平面”。系統(tǒng)顯示“平面”對(duì)話框。選擇系統(tǒng)分析所選幾何時(shí)希望參照的平面(隨后您可以用這些步驟選擇幾何)。

　　(5)在“距離/半徑”和/或“角度”字段中，輸入定義各個(gè)分類的距離/半徑和角度范圍的值。

　　(6)在“最小限制”字段中，輸入希望系統(tǒng)分析和顯示的最小值。

　　(7)在“最大限制”字段中，輸入希望系統(tǒng)分析和顯示的最大值。

　　(8)選擇您想分析的幾何體。(使用您的鼠標(biāo)在圖形窗口中，通過在零件周圍繪制一個(gè)矩形框來選擇幾何體。)

　　(9)單擊“應(yīng)用”分析所選幾何。(特別注意:單擊”確定”時(shí)會(huì)無(wú)效)

　　系統(tǒng)處理該數(shù)據(jù)并在圖形窗口和信息窗口中顯示分析結(jié)果。在圖形窗口中，系統(tǒng)根據(jù)表示特定級(jí)、圓角半徑或拔模角的顏色顯示結(jié)果。滾動(dòng)到“信息”窗口的底部，查看系統(tǒng)定義顏色值的位置。

　　2.2 孔的螺旋加工不提刀

　　對(duì)于精度要求比較高的孔的精加工，我們?cè)谏a(chǎn)中，工藝上常常使用鏜削、鉸孔來加工，但對(duì)于比較小的孔、無(wú)退刀槽的盲孔、無(wú)鏜刀的時(shí)候怎么辦呢?我們可以使用銑削孔來完成，這時(shí)，為了達(dá)到孔的精度，我們希望銑削時(shí)，層與層之間是連續(xù)的刀軌，從而保證側(cè)壁的加工精度，具體操作步驟如下：

　　第一步：進(jìn)入加工模塊，如圖3

　　圖3 進(jìn)入加工模塊 圖4 創(chuàng)建固定軸輪廓銑操作

　　第二步：創(chuàng)建固定軸輪廓銑操作，如圖4

　　第三步：?jiǎn)螕舸_定后，進(jìn)入?yún)?shù)對(duì)話框，設(shè)置相關(guān)參數(shù)，如圖5

　　圖5 參數(shù)設(shè)置

　　注意：

　　1、驅(qū)動(dòng)方法選擇表面積，投影矢量選擇朝向幾何體。

　　2、在驅(qū)動(dòng)方法參數(shù)對(duì)話框里，驅(qū)動(dòng)幾何體選擇孔內(nèi)表面，剖切方向選擇與圓相切的方向，材料方向箭頭要指向孔軸心的方向，設(shè)置完成后單擊確定。

　　第四步：生成刀軌，如圖6，其中螺旋的間距與可以通過圖5中驅(qū)動(dòng)設(shè)置的步距數(shù)來改變。

　　圖6 螺旋加工不提刀的刀軌

　　2.3 UG NX導(dǎo)入CLSF文件

　　隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，CAM自動(dòng)編程軟件也越來越,，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，常常會(huì)遇到CAM編程軟件的不統(tǒng)一，如將帶有NC刀軌的數(shù)據(jù)文件從其它的CAM編程軟件轉(zhuǎn)換到UG NX編程軟件中時(shí)，我們常用的做法是重新編制刀路軌跡，造成太多的重復(fù)工作。這里介紹一種方法，從其它CAM編程軟件中快速地將刀路軌跡導(dǎo)入U(xiǎn)G NX編程軟件中，但前提是此CAM軟件必須支持標(biāo)準(zhǔn)的CLSF輸出。

　　第一步：將其它的CAM編程軟件中的刀路軌跡輸出CLSF文件。

　　第二步：運(yùn)行UG NX，打開需要處理的模型，進(jìn)入CAM模塊，注意不要移動(dòng)修改坐標(biāo)系。選擇“工具”>“CLSF”，彈出對(duì)話框。

　　第三步：選擇其它CAM軟件輸出的CLS文件，單擊確定。當(dāng)其它CAM編程軟件中創(chuàng)建有多個(gè)操作時(shí)，單擊全選按鈕，將以CLS文件名為名稱創(chuàng)建一個(gè)程序組，一次性導(dǎo)入U(xiǎn)G NX軟件中，再單擊導(dǎo)入，刀軌在軟件中初創(chuàng)建。可在CLSF管理器中，對(duì)導(dǎo)入CLS文件進(jìn)行編輯、優(yōu)化、后置處理等操作。

　　第四步：關(guān)閉信息窗口，單擊取消按鈕，系統(tǒng)彈出保存CLSF對(duì)話框，單擊是。

　　這時(shí)，在UG NX的操作導(dǎo)航器中可以看到已經(jīng)生成的程序組，如圖。

　　2.4 加工局部區(qū)域避讓技巧

　　在實(shí)際加工中，由于加工區(qū)域和編程方式的不同，一個(gè)零件需要多個(gè)刀軌加工完成。然而創(chuàng)建在后面的操作刀軌，就需要考慮在加工所需區(qū)域時(shí)，還必須避讓前面操作已經(jīng)完成的加工區(qū)域。如圖所示，該零件已經(jīng)完成了頂面加工，現(xiàn)在要加工零件的側(cè)壁，由于頂面是斜面，所以使得側(cè)壁的Zlevel加工時(shí)有很多的進(jìn)退刀，這些進(jìn)退刀會(huì)增加加工時(shí)間，且進(jìn)退刀的表面光潔度也會(huì)比較差。

　　如果將頂面也一起選為加工區(qū)域，刀軌會(huì)比較連貫漂亮，如圖。但是由于頂面已經(jīng)加工完成，所以會(huì)使得已經(jīng)加工好的頂面被破壞。

　　這時(shí)我們可以通過點(diǎn)擊指定部件，系統(tǒng)彈出部件幾何體對(duì)話框，通過偏置余量來避讓已加工表面。

　　如果你的部件幾何體是一個(gè)實(shí)體，這時(shí)我們可以點(diǎn)擊“展開項(xiàng)”，在確認(rèn)對(duì)話框中再次點(diǎn)擊確定，這時(shí)實(shí)體就變成了由片體構(gòu)成的封閉區(qū)域。如果你的部件幾何體本身就是片體，可直接進(jìn)入下一步。

　　這時(shí)點(diǎn)擊對(duì)話框中的“定置數(shù)據(jù)”，系統(tǒng)彈出新的對(duì)話框，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊對(duì)話框中的左右三角符號(hào)，直至系統(tǒng)顯示高亮頂面，如圖所示。

　　點(diǎn)擊對(duì)話框中的“余量”復(fù)選框，在余量中輸入預(yù)設(shè)的余量偏置數(shù)值。例如0.3mm。

　　確認(rèn)后返回主界面，重新生刀軌，如圖。

　　2.5 對(duì)加工幾何體的檢查技巧

　　由于常常在編制NC程序時(shí)，進(jìn)行曲面加工時(shí)出現(xiàn)過切現(xiàn)象，大都是因?yàn)樵次募膸缀文Ｐ陀腥毕荻斐傻摹Ｒ虼嗽陂_始著手?jǐn)?shù)控編程之前，最好對(duì)要加工的幾何體模型進(jìn)行檢查，以避免由幾何體模型帶來的錯(cuò)誤。操作如下：

　　進(jìn)入 CAM 模塊，選擇“分析”-->“檢查幾何體”命令。系統(tǒng)彈出“檢查幾何體”對(duì)話框，單擊“全部設(shè)置”然后框選需要分析的幾何體，然后再單擊“檢查幾何體”，查看是否顯示為全部通過，如果有某項(xiàng)未通過，最好修整需要加工的幾何模型。

　　2.6 UG編程發(fā)現(xiàn)提刀不夠，加工出現(xiàn)撞刀現(xiàn)象的解釋與解決

　　在使用UG NX里用型腔銑編程時(shí)，在非切削的“區(qū)域之前傳遞類型”里選用“前一平面”，在UG編程仿真里沒有發(fā)現(xiàn)問題，但是到機(jī)床上加工就會(huì)出現(xiàn)刀軌路徑與UG編程的走法不一樣，這是因?yàn)樘岬陡叨炔粔蚋叨苯幼驳焦ぜ稀?/P>

　　G00指令在UG里的仿真演示是不會(huì)出錯(cuò)的，是由于UG里仿真時(shí)G00指令是嚴(yán)格遵循坐標(biāo)走向，它是走直線的;但在實(shí)際機(jī)床運(yùn)行中就不是了，G00的運(yùn)行是X、Y軸同時(shí)走最高速，X軸與Y軸等速，除非是平行于X軸或Y軸的直線，否則刀具走的就不會(huì)是一條直線，而是一條45度的斜線加一條平行于X軸或Y國(guó)的直線，這就導(dǎo)致了在加工工件時(shí)撞刀的現(xiàn)象。

　　所以，在做型腔銑操作時(shí)，在非切削的“區(qū)域之前傳遞類型”里，建議最好選用“安全平面”是最安全的，也費(fèi)不了太多的時(shí)間。

　　3 結(jié)束語(yǔ)

　　以上是筆者在應(yīng)用UG NX軟件進(jìn)行數(shù)控編程后總結(jié)出來的一些應(yīng)用技巧和體會(huì)，特與大家分享。在五軸、多任務(wù)機(jī)床的數(shù)控加工中，使用UG NX軟件進(jìn)行各類復(fù)雜、高精度產(chǎn)品、薄壁多腔體零件產(chǎn)品程序設(shè)計(jì)時(shí)，了解運(yùn)用相關(guān)技巧對(duì)提高編程效率有著重要意義。