UG/CAM数控车编程加工的关键技术及应用

施鑫煜

（广东省南方高级技工学校，广东 韶关 512000）

Unigraphics（简称UG）是EDS公司推出的全面产品工程解决方案中产品开发领域的旗舰产品。系统建立在统一的富有关联性的数据库基础上，提供了工程上的完全关联性，实现并行工程CAD/CAPP/CAM的集成与联动。要提高企业数控加工技术应用水平，应更多的了解和应用UG所提供的数控加工编程功能。

1 UG/CAM数控车编程关键技术

UG/CAM系统通过参数化设计将特征造型与传统的实体和曲面造型功能结合在一起，可以从简单的2轴加工到以5轴联动方式来加工极为复杂的工件表面，并可以控制和优化数控加工过程。下面就以UG/CAM数控车编程加工为例介绍相关方面的关键技术。

1.1 UG/CAM数控车编程基本流程

UG/CAM用于产品零件的数控加工，一般操作流程为：首先是调用产品零件加载毛坯；然后创建和规划加工程序；在定义加工对象（包括加工坐标系、毛坯、零件和切削区域）前，一定要先设置车削加工截面；根据所加工产品零件的工艺要求来确定刀具参数；定义好加工内容（车外圆、钻孔、车内圆等）并生成相应的加工程序，用户可依据加工程序的内容和加工对象的具体要求来确定走刀方式、切削参数、进退刀点、干涉面及安全平面等详细内容；最后依据上述内容系统自动生成刀路轨迹；仿真加工用于验证刀路轨迹的合理性，不合格的刀路轨迹可进行相应的编辑修改、拷贝等；待所有的刀路轨迹设计合格后，进行后处理生成相应数控系统的加工代码进行DNC传输与数控加工。

1.2 数控编程模板

UG/CAM系统提供了加工程序模板、刀具模板、加工对象模板、切削参数模板和刀具轨迹模板。以lathe模板集为例，其中CAM设置下有“turning”“legacy_lathe”2项。用户可根据本企业的经验创建自己的加工程序（粗、精加工）、刀具类型、加工对象等编程模板。

1.3 刀具轨迹生成控制方式

UG/CAM系统提供了外圆加工、内孔加工和螺纹加工等编程模块，同时具有深孔加工功能，可以任意控制刀具走刀方向，粗精车内外圆，车攻内外螺纹以及车端面和槽等多种刀具轨迹控制方式。刀具轨迹的主要加工策略有：

（1）ROUGH_TURN_OD/ID粗车内外圆

粗车内外圆模块功能包括平行于轴线的单向走刀、倾斜于轴线的单向走刀、单向轮廓走刀、单向径向走刀（进刀垂直于轴线，沿轮廓依次切削）、往返径向走刀（先加工中间，再加工两边）、平行于轴线的来回走刀、绕轮廓的来回走刀、插入往复切削和径向来回走刀等10种走刀方式。同时提供避开夹具、安全余量、分层切削和一些操作机床辅助运动的指令，如冷却、刀具补偿和夹紧等。

（2）FINISH_TURN_OD/ID精车内外圆

在粗加工中要留好精加工余量，利用精车内外圆模块功能，可以将零件加工至尺寸精度要求。精车内外圆模块功能包括仅车外圆、仅沿端面走刀、先外圆再端面、先端面在外圆、指向角度走刀、远离角度走刀、径向走刀和加工所有面等8中走刀方式。

（3）PARTOFF车槽加工

车槽的关键在于清除切槽时所产生的切屑或使切屑断裂。在径向走刀方式下，UG/CAM系统提供多种断削模式包括常量提刀断削、常量退刀断削、变量提刀断削、变量退刀断削等。

（4）CENTERLINE_SPOTDRILL钻孔加工

UG/CAM系统提供的钻孔加工包括钻孔、扩孔、铰孔和攻螺纹等功能。钻孔加工得关键在于排屑，系统设置了两种排屑，即周期性提刀排屑和周期性退刀排屑。

（5）THREAD_OD/ID车螺纹加工

螺纹加工实际上是根据螺纹牙型的不同选取不同形状的成型刀具的加工方法。其刀具轨迹取决于加工控制参数，包括进退刀方向、最小安全距离、精车次数和光整走刀等。

1.4 刀轨修改

该模块可在图形方式下观测刀具沿轨迹运动的情况并进行图形化修改，具有刀位文件复制、编辑和修改，定义刀具、机床和切削参数数据库等功能（如对刀具轨迹进行延伸、缩短或修改等），可按用户需求进行灵活的用户化修改和剪裁等。

1.5 切削参数库设计

使用系统库可以得到机床、刀具及其材料、零件材料、切削工艺方法、主轴转速及进给速度的数据，定义标准化刀具库、加工工艺参数样板库，使粗加工、半精加工、精加工等操作常用参数标准化，以减少使用培训时间并优化加工工艺，提供储存刀具及切削参数和标准刀具指令数据库。用户通过修改库中的数据，使其满足本企业的需要。

1.6 加工仿真

切削仿真模块UG/Vericut是集成在UG软件中的第三方模块，它采用人机交互方式模拟、检验和显示NC加工程序，是一种方便的验证数控程序的方法。由于省去了试切样件的步骤，可节省机床调试时间，减少刀具磨损和机床清理工作。通过定义被切零件的毛坯形状，调用NC刀位文件数据，就可检验由NC生成的刀具路径的正确性。UG/Vericut可以显示出加工后并着色的零件模型，用户可以容易地检查出不正确的加工情况。作为检验的另一部分，该模块还能计算出加工后零件的体积和毛坯的切除量，因此就容易确定原材料的损失。

1.7 后置处理程序开发

后置处理最重要的是将CAM软件生成的刀位轨迹转化为适合数控系统加工的NC程序，通过读取刀位文件，根据机床运动结构及控制指令格式，进行坐标运动变换和指令格式转换。通用后置处理程序是在标准的刀位轨迹以及通用的CNC系统的运动配置及控制指令的基础上进行处理。它包含机床坐标运动变换、非线性运动误差校验、进给速度校验、数控程序格式变换及数控程序输出等方面的内容。因此，编制正确的后置处理系统模板是数控编程与加工的前提条件之一。

2 UG/CAM数控车削加工编程实例

如下图（a）所示为一典型轴类零件，其形状包含了复杂的外轮廓，深孔、退刀槽和螺纹等。利用UG/CAM分别设计出如图（b）～图（f）所示的粗精车削轮廓形状、车削退刀槽，钻孔、车削螺纹的刀具轨迹加工示意图。

图1 刀具轨迹加工示意图

3 结束语

本文针对UG/CAM提供的数控车削加工编程功能，从刀具轨迹生成控制方式、切削参数库设计、加工仿真、后置处理程序开发和二次开发功能接口等多个方面的关键技术进行了详细的介绍。并以实例的形式进行了说明，希望能为读者更好地应用UG/CAM软件的数控加工编程功能提供参考借鉴作用。

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