UG-CAM铣削编程与数控加工仿真软件的综合应用

２８　２０１１年７月　中国制造业信息化第４０卷第ｌ３期　ＵＧ—ＣＡＭ铣削编程与数控加工　仿真软件的综合应用　刘建元　（广东科技学院机电工程系，广东东莞５２３０８３）　摘要：以一个工件的数控加工工艺为例，阐述了ＵＧ数铣编程操作过程及ＵＧ编程的操作技巧。　通过将ＵＧ～ＣＡＭ生成的数控加工程序导入仿真系统进行加工模拟，证实数控加工仿真软件可　模拟数控机床的操作及数控加工程序的试切过程，并能对数控加工程序的加工效果进行预评估。　关键词：参考点；数控加工工艺；后处理；仿真软件　中图分类号：ＴＨ１６４　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７２—１６１６（２０１１）ｌ３—００２８—０３　随着ＵＧ在业界越来越广泛的应用，如何运用　工艺准备工作。根据图１所示的零件形状、尺寸特　点（工件尺寸：ｌｌ０ｍｍ×７０ｍｍ×３０ｍｍ）按粗精加　工分开的原则，结合ＵＧ—ＣＡＭ提供的刀具路径　类型，制定出图２所示的工艺方案。　ＵＧ安全高效地编写数控加工程序及ＵＧ的相关　编程操作技巧倍受业界关注。将仿真软件与　ＣＡＤ／ＣＡＭ软件综合运用，可以将零件的自动编程　及后处理与数控机床的仿真加工结合为有机的整　体，有效地弥补ＣＡＤ／ＣＡＭ软件仅能进行刀具路　径仿真的不足，对于检验数控机床操作的正确性和　数控程序的可行性，具有广泛的应用价值和现实意　义［】ｌ。　１　制定零件的数控加工工艺　工艺设计是对工件进行数控加工编程的前期　图１零件图　零件数控加工工艺卡　加工材料：４５＃钢　工件尺寸：ｌｌ０ｍｍ×７０ｒａｍ×３０ｒａｍ　数控系统：ＦＡＵＮＣ　工步　工艺　流程　使用刀具　（合金）　加工方式　吃刀深度　路径　间距　加工总时间：６８ｒａｉｎ　主轴转数　进给速度　／（ｒ・ｒａｉｎ一　）　／（ｎ帅・ｍｉｎ一　）　余量　／Ｉｍ】　加工时间　／ｎｕｎ　ｌ　加开粗工　　Ｄ１６Ｒ０．８圆鼻刀　等高粗加工　０．３５ｍｍ　１２．０ｍｍ　１　８００　２　０００　Ｏ．２　３０　ＩＩ　半精　Ｄ１６　Ｒ（】加工　８圆鼻刀　２Ｄ外形加工　．２　３００　０．１　５００　１　２００　底０．０５　０　５　１８　ＩＩＩ　精加工　Ｄ６Ｒ３球刀　等高外形　精加工　１８ｒａｍ　４　０００　７　ｆｖ　平行铣　精加工　１５６Ｒ３球刀　平行铣　精加工　０．２ｍｍ　４　０００　１　０００　０　１０　Ｉ　Ｖ　精加工　Ｄ１２平底刀　２Ｄ外形加工　４【１（１０　７（１（】　０　３　图２数控加工工艺表　收稿日期：２０１１—０４～１１　作者简介：刘建：￣（１９７４一），男，四川仁寿人，广东科技学院高级工程师、讲师，主要从事ＣＡＤ／ＣＡＭ教学与研究方面的工作。　

・现代设计与先进制造技术・　刘建元ＵＧ—ＣＡＭ铣削编程与数控加工仿真软件的综合应用２９　高度０．５ｒａｍ，斜向下刀（Ｒａｍｐ　ｔｙｐｅ）为沿外形（Ｏｎ　２　ＵＧ加工环境的进入及其铣削编　程相关节点的设定　步骤一，创建毛坯。可用ＢｌＯｃｋ、Ｅｘｔｒｕｄｅ等命　令创建加工毛坯。　步骤二，分中。可以利用ＵＧ的坐标变换功能　将ＵＧ的工作坐标设置在工件顶面的正中。　步骤三，按快捷键Ｃｔｒｌ＋Ａｈ＋ｍ进入ＵＧ的　加工环境（选择项如图３所示）。　蠡ｌ埘ｓｅ＝　。ｎｃ９　题霉ｕｒａ　ｌｃ　捕ｓｅ毫ｌ　：　ｃ　ａＩｌＩＪｉｂｒ￣ｖｙ　ｃ　ａｌ１．＿ｊｐ　ｔ＿Ｐ１蛐ｅｒ－ｌｉｂｒａ　ｃ　ａＩＩＩ—ｔｅ　ａｌＩＩｃｅｎｔｅｒ＿ｌｉｂｒｅｒｙ　ｆｅａｔｕｒｅＩＩＩａｃｈｉｎｉｎｇ　—ｈｏｌｅ＿ｍ　ｉｎｇ　图３　ＵＧ加工环境的进入（初始化）　一　步骤四，加工几何节点的设定。　ａ．加工坐标系设定：可先将工作坐标移至欲设　置加工坐标系处，然后双击加工几何节点下的　ＭＣＳ—ＭＩＬＬ节点，通过ＵＧ的构造加工坐标系功　能可迅速使加工坐标系与ＵＧ的工作坐标系一致。　ｈ．设定安全平面：一般设定一个高于工件顶面　约１０ｒａｍ的安全平面，确保当刀具在工件顶面横越　时刀具在安全平面上移动，不至于与工件发生碰　撞。ＵＧ的安全平面只需设一次，ＭＣＳ～ＭＩＬＬ节　点下的刀具路径可一直继承安全平面所设定的高　度值。　ｃ．设定毛坯几何：ＵＧ的毛坯几何可以参与某　些刀轨的计算并用于刀轨的实体加工模拟。　步骤五，设定刀具节点。常用的刀具有平底　刀、圆鼻刀、球刀、钻头等。　点Ｃｒｅａｔｅ　ＴＣ０ｌ图标即可创建刀具，选择所需　的刀具类型，点Ａｐｐｌｙ进入刀具参数对话框，输入　相应刀具的相关参数和刀具号，点ＯＫ即完成刀具　的设置。通过操作导航器下的刀具视窗可查阅所　设的刀具，也可双击相应的刀具图标进入刀具对话　框修改刀具相关参数。当按数控加工工艺确定好　加工顺序后可一次性设好加工工件所需的全部刀　具［２ｌ。　３　ＵＧ数铣编程加工简要操作过程　工步Ｉ：数控加工工艺表中的工步Ｉ加工类型　是Ｃａｖｉｔｙ—ｍｉｌｌｉｎｇ型腔铣，除表中参数外，内公差　取０．０３，外公差取０．１；刀具图案采用ＦｏｌｌｏｗＰａｒｔ，　切削顺序为Ｄｅｐｔｈ　Ｆｉｒｓｒｔ，进退刀方法为垂直进刀　Ｓｈａｐｅ），加工模拟的效果图如图４所示。　工步Ⅱ：继续用上一把刀（Ｄ１６Ｒ０．８）对零件的　２个平台进行二维半精加工，壁余量留０．１，底余量　留０．０５；转速为２　３００ｒ／ｍｉｎ、进给为１　５００ｒａｍ／　ｍｉｎ，其中上台阶的加工轨迹如图５所示。　图４模拟效果图　图５　台阶加工轨还　工步Ⅲ：用Ｄ６Ｒ３的合金球刀对工件进行等高　外形（Ｚｌｖｅｌ　ｐｒｏｆｉｌｅ）精加工，参数见数控加工工艺　表；编程时选取加工的边界范围（Ｔｉｒｍ　ｓｉｄｅ为Ｏｕｔ—　ｓｉｄｅ），刀具传递方式（Ｌｅｖｅｌ　ｔｏ　Ｌｅｖｅ１）采用Ｄｉｒｅｃｔ　ｏｎ　Ｐａｒｔ，生成的等高外形精加工刀轨如图６所示。　工步Ⅳ：不换刀，用工步Ⅲ的刀具继续对凹槽　四周的倒圆角面及底面进行平行铣精加工，生成的　轨迹如图７所示，精加工时转速为４　０００ｒ／ｍｉｎ、进　给速度为１　０００ｍｍ／ｍｉｎ，加工角度取４５。，刀轨间　距取０．２ｎ１ｍ，生成的刀轨如图７所示。　■　图６等高外形刀轨　图７平行铣刀轨　工步Ｖ：用ｄ１２的合金平底铣刀对零件上的２　个凸台进行二维精加工，编程时可复制工步Ⅱ的２　条刀具轨迹于工步Ⅳ后，然后再分别修改这２条轨　迹的刀具为Ｄ１２的平底铣刀并修改相关加工参数　即可。加工时转速为４　０００ｒ／ｍｉｎ、进给速度为　７００ｍｍ／ｍｉｎ，加工下凸台时需附加１条刀轨，２条　刀轨的间距取５ｍｍ，壁及底的余量都留０，带有附　加刀轨的精加工刀轨如图８所示。完成上述粗、精　加工后在ＵＧ中模拟加工效果（如图９所示），操作　导航器下程序按刀具管理排序（如图ｌ０所示）。　４刀轨后处理　如图１０所示，可按刀具对程序进行后处理，在　图１０中选中一把刀具后点击后处理，在如图１１所　示对话框中选择对应的机床，输入机床加工代码的　放置目录，扩展名为．ｎｃ，再点击页签中的Ａｐｐｌｙ即　

２０１１年７月　中国制造业信息化可生成图１２所示的机床加工代码。　第４０卷第１３期　步骤三，用分中棒对刀。在仿真软件中用分中　棒四面分中找到工件水平面内的中心，当分中棒已　移到工件顶面以上正中位置时，在Ｇ５４中输入　Ｘ０．测量、Ｙ０．测量，则Ｘｙ轴分好中，按ＲＥＳＥＴ　将主轴停止，然后再卸下分中棒装上需要的刀具对　一一　ｚ轴，装刀时可设置刀具的大小类型，仿真中的工　件坐标系设定（对刀界面）如图１３所示。　嚣，－￣。　Ｄ１ＢＲ０　．８　％　Ｃ∞Ｇ１７‘；．，Ｃ睇　Ｄｌ２　ｌ　）　Ｃ９ｌＣ２８期ｌ置　ｅ∞ｅ，ｅ璐　Ｘ毒矗瞪珏‘毒ＳＢ枷　‘抽呐ｔ　－。　一　Ｃ昭翟Ｌ孰甚日ｅ　羹嚣　ｌｉｌｔ纛一●　玉｛ｊＩｓ　溪蕈黉墓］　伪ＩＺ＿ｌｌ。＇§Ｐ　氟　Ｃ日Ｂ　Ｘ盘　精Ｙ翦鼻薹　．　图１１后处理机床选择图１２后处理获得的加工程序　５数控加工仿真系统　数控加工仿真是在计算机上通过软件技术模　舯舯舯舢　眦蜘肿　０　０　Ｏ　０　９　０　Ｂ　０　Ｄ　０　０　５　３　Ⅱ　９　０　９　０蛙　拟加工环境、刀具路径和材料的切除过程，从而达　到与零件试切同样目的的程序检验方法，高档数控　仿真软件（如ＶＥＲＩＣＵＴ）能够对ＮＣ程序控制下　的切削过程提供几何形状，针对特定机床及工装夹　具的２～５轴联动的干涉碰撞、加工效率方面的评　估，可在计算机上ｘ，Ｃ；Ｏ￣Ｅ中的机床及其工装夹具、　刀具切削运动和工件余量去除过程获得真实感的　动态显示［３ｌ。　６数控加工程序导入仿真系统进行　加工模拟　广州超软数控加工仿真软件，简称“ＣＺＫ”，主　要具有数控机床操作仿真、ＣＮＣ代码验证仿真等　功能，仿真中ＦＡＵＮＣ数控系统简要操作过程如　下。　步骤一，开机回零。在仿真操作面板上按开机　启动按钮，再按机床的回零操作，先使Ｚ轴回零，　再使Ｘｙ轴回零，并将３轴各沿正方向移动一定位　置。　步骤二，安装毛坯及分中棒。装完毛坯后在　ＭＤＩ模式下输入“Ｍ０３Ｓ５５０；”，点击操作面板上的　自动运行，则主轴带动分中棒开始旋转。　００　×　０２　０．０００　（Ｅ　Ｙ　（Ｇｓ５）　０．０００　Ｚ　０．０００　Ａ　０．０００　０１　×　０３　０．０００　（Ｇ５４）Ｙ　（ＧＳ６）　０．０００　Ｚ　０．０００　Ａ　０．０００　图１３仿真中设定工件坐标系　需注意的是刀轨经后处理后一般加工坐标系　默认为Ｇ５４，在仿真中对刀时，仿真软件加工环境　下选择的工件坐标系应与ＮＣ程序指令代码相一　致，即选用Ｇ５４；在仿真环境中是否考虑刀具的半　径和长度补偿以及具体的补偿号，都应该与ＮＣ程　序代码相一致。　步骤四，程序导人，仿真模拟加工。在编辑模　式下导人程序，加工完后效果如图１４所示。　图１４仿真中模拟加工效果图　步骤五，测量评估。　７　结束语　随着被加工对象的形状越来越复杂，以及高速　加工的应用，对数控加工程序的要求越来越高。一　方面要靠ＣＡＭ软件高效高精确编程；另一方面高　水平仿真软件的应用在提高程序的可靠性（防干涉　碰撞等）、优化和改进刀具轨迹及加工参数、提高加　工效率等方面显示出了其日益重要的应用价值。　随着多轴联动数控机床越来越广泛的应用，诸如　ＶＥＲＩＣＵＴ等多轴高端仿真软件的应用势在必行，　将多轴Ｇ　编程软件与多轴仿真软件综合应用　（下转第３４页）　

２０１１年７月　中国制造业信息化第４Ｏ卷第１３期　用于在零件环境中打开标准件，这里主要调用了函　开发环境，采用表达式和部件族相结合的方法建立　数ＵＦ—ＭＯＤＬ—ｅｄｉｔ—ｅｘｐ（）、函数ＵＦ—ｔｒａｎｓｌａｔｅ～　了“机床夹具零部件库”，实现了与ＵＧＮＸ的无缝　ｖａｒｉａｂｌｅ（）和函数ＦＡＭ—ＴＥＳＴ—ａｓｋ—ｍｅｍｂｅｒ—　连接，并且通过实例给出标准件库的详细开发步　ｉｎｄｅｘ（）等。　骤，可以为学习ＵＧＮＸ二次开发的读者提供一个　调试程序无误后，编译生成ｆａｍ—ｔｅｓｔ．ｄｌｌ文　较好的参考依据。此外，机床夹具标准件库的建　件，动态链接库创建完成。　立，使设计人员可以方便地查看和调用库中的零　１．６运行结果　件，从而减少了设计人员的工作量，加快了产品的　将１．５节生成的ｒａｍ—ｔｅｓｔ．ｄｌｌ文件复制到　设计速度，缩短了产品的研发周期，提高了设计的　１．１节中创建的ｓｔａｒｔｕｐ文件夹下，同时将１．４节生　质量。　成的ｆａｒｏ—ｔｅｓｔ．ｄｌｇ文件复制到１．１节中创建的　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ文件夹中。启动ＵＧＮＸ６．０，点击“机床　参考文献：　夹具零部件库”菜单，选择所需要的标准件，即可生　［１］赵会芳．基于ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ专用夹具通用件库的开发及应用　成相对应的三维实体模型。　［Ｄ］．镇江：江苏大学，２００９：２—３０．　［２］李军，陈治平，张苗根．基于ＵＧ的模具设计模块标准件库　开发［Ｊ］．模具工业，２０１０，３６（７）：１６—２０．　２结束语　［３］　吕彦明，王庆福．ＵＧ二次开发功能在刀具设计中的应用［Ｊ］．　本文在ＵＧＮＸ的平台上，利用ＵＧＮＸ提供的　工具技术，２ｏｏ５，３９（７）：４４—４６．　ＵＧ／Ｏｐｅｎ二次开发语言和工具，以ＶＣ＋＋６．０为　［４］马晓丽，孙殿柱．基于ＵＧ二次开发的菜单制作技术［Ｊ］．山东　理工大学学报：自然科学版，２００４，１８（５）：３３—３６．　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｓｔａｎｄａｒｄ　Ｐａｒｔｓ　Ｌｉｂｒａｒｙ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＵＧＮＸ　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｔ『０ＤＩ　Ｆｉｘｔｕｒｅ　ＬＩＵ　Ｓｈｕａｎｇ，ＨＯＵ　Ｋａｉ—ｈｕ，ＪＩＡＮＧ　Ｓｉ—ｂａｏ　（Ｋｕｎｍｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｙｕｎｎａｎ　Ｋｕｎｍｉｎｇ，６５００９３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｆｉｘｔｕｒｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｈａｓ　ｂｅｃｏｍｅ　ｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋ　ｏｆ　ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｍｏｄ．　ｅｒｎ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｉｔ’Ｓ　ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ　ｏｆ　ｌａｂｏｒ—ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ，ｌｏｎｇ　ｄｅｓｉｇｎ　ｃｙｃｌｅ　ａｎｄ　ｌｏｗ　ｅｆｆｉｃｉｅｎ—　ｃｙ．Ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｉｓ　ｐｒｏｂｌｅｍ，ｉｔ　ｂｕｉｌｄｓ　ｔｈｅ　ｆｉｘｔｕｒｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｐａｒｔｓ　ｌｉｂｒａｒｙ　ｉｎ　ＶＣ＋＋６．０　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｅｎｖｉｒｏｎ．　ｍｅｎｔ　ｗｉｔｈ　ＵＧ／ＯＰＥＮ　ＭｅｎｕＳｃｒｉｐｔ，ＵＧ／０ＰＥＮ　ＵＩＳｔｙｌｅｒ　ａｎｄ　ＵＧ／ＯＰＥＮ　ＡＰＩ　ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｍｏｄ．　ｕｌｅ．Ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｐａｒｔｓ　ｌｉｂｒａｒｙ　ｉｓ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｆｏｒ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｆｉｘｔｕｒｅ　ｄｅ．　ｓｉｇｎｅｄ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ａｎｄ　ｒｅｄｕｃｉｎｇ　ｔｈｅ　ｆｉｘｔｕｒｅｓ’ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｃｙｃｌｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｆｉｘｔｕｒｅ；ＵＧＮＸ　Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ：Ｓｔａｎｄａｒｄ　Ｐａｒｔｓ　Ｌｉｂｒａｒｙ　（上接第３０页）　将具有更广泛的研究价值。　机床与液压，２０ｏ８（１Ｏ）：８５—８６．　［２］王卫兵．ＵＧ　ＮＸ数控编程实用教程［Ｍ］．ｊＥ京：清华大学出版　参考文献：　社，２００４：２３０—２４３．　［１］侯春霞．ＭａｓｔｅｒＣＡＭ与数控加工仿真软件的综合应用［Ｊ］　［３］王爱玲，李梦群，冯裕强．数控加工理论与实用技术［Ｍ］．北　京：机械工业出版社，２００９：１６８—１９５．　Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｌ　Ａｐｐｌｉａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ＵＧ—ＣＡＭ　ＮＣ　Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　ａｎｄ　ＮＣ　Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　ＬＩＵ　Ｊｉａｎ——ｙｕａｎ　（Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｄｏｎｇｇｕａｎ，５２３０８３，Ｃｈｉ　）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ　ｔａｋｅｓ　ｕｍｅｒｉｃａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｓ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｅｘｐｌａｉｎｓ　ＵＧ　ｍｉｌｌｉｎｇ　ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ　ｏｐｅｒａ—　ｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ＵＧ　ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ　ｓｋｉｌｌｓ．Ｉｔ　ｓｉｍｕｌａｔｓｅ　ｔｈｅ　ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｉｍｐｏｒｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｎｃ　ｐｒｏ—　ｇｒａｍ　ｔｏ　ｇｅｎｅｒａｔｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅ１．Ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ｃａｎ　ｓｉｍｕｌａｔｅ　ｔｈｅ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｅｖａｌｕａｔｅ　ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　ｅｆ－　ｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＮＣ　ｐｒｏｇｒａｍ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　Ｐｏｉｎｔ；Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ＮｕｍｅｒｉｅａＩ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；Ｐｏｓｔ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ＮＣ　Ｐｒｃｏｅｓｓ　Ｓｉｍ－　ｔｌｌａｔｉｏｎ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ