基于UG软件的数控加工研究

摘 要：随着数控加工技术在机械制造领域的广泛应用，以往存在的复杂、多变、小批量等零件加工问题均得到了有效解决，数控加工的效率与加工方案和加工参数的选择和优化密切相关。文章主要对基于UG软件的数控加工进行分析和探讨，利用UG软件建立3D模型生成数控代码，将其应用于产品加工中，以便支持各类型数控机床，提供数控加工效率。

关键词：UG软件；数控编程；零件加工；3D模型

中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）20-0089-02

数控加工是一种新兴的综合性技术，即在工件加工前，利用计算机编写程序生成刀具轨迹，并将程序输入数控机床进行指令性加工，为保证零件加工达到预期效果，提高数控程序编制质量尤为必要。作为高端的CAD/CAM/CAE软件，UG集成了多种功能，可为数控铣、数控车以及数控电火花线切割机编程，能够节省编程时间，降低生产成本，同时程序的精确性和安全性得到有效保证，也有利于提高数控加工的质量和效率。

1 数控加工编程原理及UG软件加工工艺分析

1.1 数控加工编程原理

数控机床的加工质量和使用效率直接取决于数控编程的质量，因此，明确数控加工编程原理尤为必要。作为一种高效自动化设备，数控机床的编程系统由CAM系统和数控加工设备两部分组成，前者根据工件几何信息计算数控加工轨迹，设置工艺参数，并为系统编制数控加工程序；后者按照数控程序指令完成各项工作动作。数控加工编程原理即根据数控程序提供的加工轨迹，由数控机床完成表面成型运动，获取产品的表面形状，其编程的核心工作是生成刀具轨迹和计算刀位点，刀轨插补误差和残余高度直接影响到数控加工的质量。由于数控加工类型的不同，刀位轨迹计算方法也不同。以截面法为例，刀具沿着截出的交线运动，可保证刀具与曲面的切点轨迹处在同一平面上，从而完成曲面的加工，其步骤为：偏置加工表面、选择截平面选择和计算刀位点。借助CAM系统编程，需结合该系统的特点，明确数控加工工艺路线，加工工艺流程为：毛坯→热处理→通用机床加工→数控机床加工→通用机床加工→成品。

1.2 UG软件加工工艺

UG软件是属于CAD/CAM/CAE高端软件，其在实体造型、装配、工程图生成及数控加工等方面展现了强大的功能，现广泛应用于机械制造领域，该软件融合了实体造型、线框造型和曲面造型等多项技术，其加工模块具有十分强大的计算机辅助制造功能，在此基础上建立3D模型生成数控代码对产品进行加工，处理程序后续操作可支持多种类型的数控机床，其自动编程过程为：建立零件输血模型→确立加工数字模型→生成刀具轨迹→模拟加工→后置处理→数控加工程序→数控机床。以平面铣数控编程开发为例，首先要设置平面铣参数，然后加工几何体，包括PG、BG、CG、TG和底平面，利用UG软件仿真加工，PG、BG和底平面是必备元素，几何加工均有边界定义，可选用的加工方法较多，如单向切削、往复式切削、仿形零件、仿形外轮廓等，选定加工方法后，还要确定切削步距，即相邻两次走刀之间的距离，可选用刀具直径、恒定值等步距指定方式，此外还要完成零件余量、增加侧余量、零件材料、切削深度等设置。

2 基于UG软件的数控加工程序及应用开发

2.1 数控加工程序

CAN零件设计过程中，可利用UG建模仿真功能完成零件仿真图的模拟，而基于UG软件的CAM模块则是利用各数控加工过程仿真专业技术及NC编程实现演示材料的模拟，待进入加工模块后，对刀具和加工路径进行设置，然后由UG软件提供零件加工模拟功能，并对已设置工艺参数的和合理性进行检测，同时对数控加工前应完成的各项操作进行验证。上述模拟达到预定要求，便可利用后处理程序生成数控代码，形成刀位轨迹文件。因控制系统并不能直接识别G代码、M代码等数控指令，待产生刀位轨迹文件后，需要将其转换成特定的数控指令，以驱动数控机床工作。由于不同数控设备组成的数控系统，其加工程序格式也存在一定的差异，应选用对应的后处理程序，对G代码进行后处理，由此生成的数控代码经适当修改后便可以供数控加工使用，此时利用UG后处理功能，即可生成NC文件。基于UG软件的数控加工程序为：分析图纸→利用实体、曲面等建立3D模型→确定加工部分及参数→选择加工轨迹并仿真→产生G代码→形成G代码文件。

2.2 UG应用开发

UG应用开发借助UG软件平台，结合实际应用需求，开发面向行业及设计流程的CAD/CAM系统，其应用开发模块可提供一个较为全面的应用开发工具集，实现对UG系统的的开发，能够满足数控机床的应用需求，该类开发工具由UG/Open API（应用编程接口）、UG/Open GRIP、UG/Open MenuScript及UG/Open UIStyler共4个部分组成，UG/Open API是UG软件与外部程序之间的接口，提供函数集合并利用C/C++语言编程对其进行编程，可实现操作UG文件、创建用户定义对象及交互式程序界面等功能，其函数类型包括tag-t、Structure type、Union type和Enum type等类型，供数控加工编程开发使用；UG/Open MenuScript是UG软件用于定义菜单的脚本语言，无需开发C语言程序便可创建和修改UG的主菜单和下拉菜单，MenuScript函数由UG/Open API提供，通过该函数可定制菜单选项；UG/Open UIStyler是一种新开发的可视化工具，比以往应用的User Tools的功能还要强大，因其能够自动生成C代码和UIStyler文件，无需进行GUI编程，此类对话框编辑器可提供Radio Box、Scrolled Window、Push Button、Single Select List等多种控件，能够节省开发时间，便于对控件属性的修改。

3 基于UG软件数控加工的应用实例

以手柄零件的车削加工为例，选用UGNX版本的UG软件，分析其在数控加工中的实际应用情况。首先利用UG软件获取手柄CAD数据模型，在此基础上建立3D实体图；然后选择“turning”设计加工方案，定义加工环境，确定加工对象和加工区域，通过模板和刀具库选择刀具并创建加工刀具尺寸参数，充分考虑待加工类型、表面形状及部位尺寸大小等因素，明确切削顺序、方向和余量等参数；根据参数计算刀轨，生成加工刀具路径，并后处理输出NC程序，基于不同厂商生产的机床硬件条件存在一定的差异，所选用的控制系统并不一致，即便是同一功能的控制系统也需要进行特定设置，否则后处理难以直接送至数控机床，也无法完成对零件的加工品，根据具体参数对源文件进行格式化，即可生成数控机床可识别的NC程序，从而满足不同数控加工的特殊要求；最后是机床试切加工，由数控程序对试切件进行验证，试切件用料以硬塑料、硬石蜡等为主，试切件可多次重复使用，有效降低成本。本次试验中，通过对各加工程序的模拟，实现了数控程序的自动生成，而且有效控制了人为因素产生的误差，产品的加工精度得到了有效保证。

4 结 语

综上所述，基于UG软件的数控加工，有效解决了编程数据来源问题，克服了以往数控语言编程存在的缺陷，有利于提高加工的质量和产品的制造能力，而且在实际产品加工中，能够简化生产流程，缩短生产周期，其在机械制造领域的应用前景十分广阔。

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