UGNX4.0数控编程

2．1 初始设置

在UG NX中编程的核心部分是创建操作，在创建操作前，有必要进行初始设置，从而可以更方便地进行操作的创建。初始设置主要是一些组参数的设置，包括程序组、刀具、几何体、方法等，设置完成这些参数后，在创建操作时就可以直接调用。创建组参数可以在如图2-1所示的创建工具条上单击相应的图标进行。

图2-1 创建工具条

2．2  型腔铣的子类型

创建操作时，选择“类型”为mill_contour，可以选择多种子类型，如图2-2所示，第一行6种操作子类型属于型腔铣的子类型。各种类型的说明如表2-1所示。不同的子类型的加工对象选择、切削方法、加工区域判断将有所差别。

表2-1 型腔铣的子类型

图2-2 创建操作                                 图2-3 型腔铣对话框

2.2.1 型腔铣操作的创建步骤

创建一个型腔铣操作，通常需要以下几个步骤。

1．创建型腔铣操作

在“创建操作”对话框中选择“类型”为mill_contour，“操作子类型”为型腔铣 （Cavity Mill）”,单击“确定”按钮打开“型腔铣”对话框，如图2-3所示。

                              图2-4 刀具组参数

2．选择几何体

选择几可体可以指定几何体组参数，也可以直接指定部件几何体，以及毛坯几何体、检查几何体、切削区域几何体、修剪边界，如图2-3所示。

3．选择刀具

在刀具组中可以选择已有的刀具，也可以创建一个新的刀具作为当前操作使用的刀具。如图2-4所示为刀具组参数。

4．设置型腔铣操作对话框

“型腔铣”对话框的刀轨参数设置界面如图2-5所示。在刀轨设置中直接指定一部分常用的参数，这些参数都将对刀轨产生影响。如合适的切削方式选择、步进的指定、每一刀的切削深度等。

    图2-5 刀轨设置                           图2-6 切削参数对话框

5．刀轨选项设置

如需要可以打开下级对话框进行切削层、切削参数、非切削移动、角控制、进给和速度等参数的设置，如图2-6所示为切削参数中的余量设置。

提示：  

 在选项参数中，大部分参数可以按照默认值进行运算，但对于切削层、切削参数中的余量参数、进给与速度参数等一般都需要进行设置

切削模式

在型腔铣与平面铣操作中，切削模式决定了用于加工切削区域的走刀方式。在型腔铣有7种可用的切削方式。

●往复式切削

往复式切削的刀轨在切削区域内沿平行直线来回加工，往复式切削方法顺铣、逆铣交替产生，去移除材料的效率较高。

●单向切削

创建平行且单向的刀位轨迹。

●单向带轮廓铣

与单向切削类似，但是在下刀时将下刀在前一行的起始点位置，然后沿轮廓切削到当前行的起点进行当前行的切削，切削到端点时，沿轮廓切削到前一行的端点。使用该方式将在轮廓周边不留残余。

●跟随周边

跟随周边通过对切削区域的轮廓进行偏置产生环绕切削的刀轨。跟随周边切削方式适用于各种零件的粗加工。

●跟随工件

通过对所有指定的部件几何体进行偏置来产生刀轨。跟随工件相对于跟随周边而言，将不考虑毛坯几何体的偏置。

●摆线

摆线加工通过产生一个小的回转圆圈，从而避免在切削过程中全刀切入时切削材料量的过大。摆线加工适用于高速加工，可以减少刀具负荷。

●轮廓切削

轮廓切削用于创建一条或者指定数量的刀轨来完成零件侧壁或轮廓的切削。可以用于敞开区域和封闭区域的加工。轮廓切削加工方式通常用于零件的侧壁或者外形轮廓的精加工或者半精加工。

6．生成型腔铣操作并检验

在操作对话框中指定了所有的参数后，单击对话框底部的“生成”图标生成刀轨。

对于生成刀具路径，可以从不同角度进行回放，检视刀具路径是否正确合理。如果有明显错误或者不合理存在，则必须进行参数的修改，再次生成操作并检验。

确认正确后，单击“确定”按钮关闭对话框，完成型腔铣操作的创建。

2.2.2 等高轮廓铣

等高轮廓铣（ZLEVEL-PROFILE）是一种特殊的型腔铣操作，只加工零件实体轮廓与表面轮廓，与型腔铣中指定为轮廓铣削的方式加工类似。等高轮廓铣通常用于陡峭侧壁的精加工。

创建等高轮廓铣操作，打开的操作对话框如图2-7所示。从操作对话框来看，等高轮廓铣的大部分参数与型腔铣是相同的。

1．陡峭空间范围

等高轮廓铣与型腔铣中指定为轮廓铣削的最大差别在于等高轮廓可以区别陡峭程度，只加工陡峭的壁面，如图2-8所示为陡峭空间范围设置选项。

陡峭空间范围设置为“无”，整个零件轮廓将被加工。

陡峭空间范围设置为“仅陡峭的”，只有陡峭度大于指定陡峭角度的区域被加工，非陡峭区域才不加工。

图2-7 等高轮廓铣的操作对话框                       图2-8 陡峭空间范围

2．切削层

在等高轮廓的切削层选项中，可以选择“最优化”选项，如图2-9所示。使用这一选项，系统将根据不同的陡峭程序来设置切削层，使加工后的表面残余相对一致。

图2-9 切削层对话框                      图2-10 等高轮廓铣的切削策略参数

3．在边上延伸

等高轮廓铣的切削参数与型腔铣的切削参数基本相同，有部分选项是型腔铣所没有的，另外某些选项在等高轮廓铣时更常用。如图2-10所示为等高轮廓铣的切削策略参数。

选中“在边上延伸”复选框，刀具路径在切削区域上延伸出一段长度，可以确保加工完整。可以用刀具直径的百分比或者直接指定值来指定刀具路径在边上的延伸长度。

4．在边缘滚动刀具

打开或关闭在边缘滚动刀具可以控制边缘刀具轨迹的出现。

5．层到层

在切削参数中选择“连接”选项卡，如图2-11所示，它与型腔铣有较大的差别。需要设置层到层的连接方式和层之间的剖切的相关选项。

图2-11 连接参数

层到层用于设置上一层向下一层转移时的移动方式，包括以下4个选项。

（1）使用转换方法：使用非切削运动中设置的传递方法，使用转换方法通常要抬刀。

（2）直接对部件：直接沿着加工表面下插到下一切削层。

（3）沿部件斜进刀：沿着加工表面按一定角度倾斜到下一切削层。

（4）对部件交叉斜进刀：沿着加工表面倾斜下插，但起点在前一切削层的终点。

6．在层之间切削

在层之间切削功能可以在一个等高轮廓铣操作中同时对陡峭区域和非陡峭区域加工。

2．3 平面铣的子类型

创建操作时，选择“类型”为mill_planar，可以选择多种操作子类型，如图2-12所示。不同的子类型的切削方法、加工区域判断将有所差别。各种子类型的说明如表2-2所示。

图2-12 平面铣的子类型

表2-2 平面铣各子类型说明

平面铣是一种2.5轴的加工方式，它在加工过程中产生在水平方向的XY两轴联动，而Z轴方向只在完成一层加工后进入下一层时才做单独的动作。

平面铣的加工对象是边界，是以曲线/边界来切削区域的。它生成的刀轨上下一致。通过设置不同的切削方法，平面铣可以完成挖槽或者是轮廓外形的加工。平面铣用于直壁的，并且岛屿顶面和槽腔底面为平面的零件的加工。对于直壁的、水平底面为平面的零件，常选用平面铣操作做粗加工和精加工，如加工产品的基准面、内腔的底面、敞开的外形轮廓等。使用平面铣操作进行数控加工程序的编制，可以取代手工编程

2.3.1 轮廓铣

轮廓铣是应用侧壁精加工的一种平面铣，产生的刀轨也与平面铣中选择沿着轮廓方式的平面铣操作刀轨类似。选择子类型为轮廓铣时，打开的操作对话框如图2-13所示。

图2-13 轮廓铣的操作对话框        图2-14 轮廓铣的切削参数

2.3.2 面铣削

面铣削是一种特殊的平面铣加工，它以面为加工对象。“面铣铣”最适合于切削实体上的平面，如进行毛坯顶面的加工。

1．毛坯距离与切削深度

毛坯距离定义了要去除的材料总厚度；最终底部面余量定义在面几何体的上方剩余未切削材料的厚度。

毛坯距离与最终底部面余量的差值为加工的总厚度，当两者的差值为0或者每一刀的深度为0时，将只生成一层的刀轨。

而毛坯距离与最终底部面余量的差值大于0时，将进行分层加工，从零件表面向上偏置产生多层多轨。

提示：  

 设置“切削模式”为“往复切削”，步进使用刀具直径的百分比进行定义，设置“每一刀的深度”为0，进行单层加工

2．毛坯

在“面铣削”对话框中单击“切削参数”图标，在弹出的“切削参数”对话框中有毛坯参数组，指定毛坯延展的距离将使刀具在铣削边界上进行延展。

简化形状可以选择凸包或都最小包围盒，通过设置可以将小的角落忽略，成为规则形状，从而减少抬刀。

图2-15 面铣削对话框                      图2-16 切削参数对话框

提示：  

 切削角选择最长的线。

 毛坯使用简化形状，避免可能产生的抬刀。

2．4 钻孔加工的子类型

创建操作时，选择“类型”为drill，则显示各种钻孔加工的子类型，如图2-17所示。钻孔加工操作模板有13个模板图标，分别定制各钻孔加工操作的参数对话框。

钻孔加工的子类型中有些是标准的固定循环方式加工；还有一些是按固定循环方式加工，但是设定了一定的加工范围等条件；而另外一些则不是以固定循环方式进行切削加工的。大部分的子类型只是默认选择了特定的循环类型。

图2-17 创建钻孔操作对话框

表2-3 钻孔加工各子类型说明

选择循环类型后，或者直接单击后边的“编辑”图标，如图2-18所示，将弹出相应的循环参数设置对话框，如图2-19所示，先设定Number of Sets（参数组数量），然后为每个参数组设置相关的循环参数。指定循环参数组的个数后，单击“确定”按钮，弹出如图2-20所示的“Cycle参数“对话框。在该对话框中设置第一个循环参数组中的各参数，单击“确定”按钮。

图2-18 循环类型            图2-19 指定参数组              图2-20 Cycle参数

1．深度（Depth）

在“Cycle参数”对话框中单击“Depth-模型深度”按钮，弹出如图2-24所示的对话框。系统提供了6种确定钻削深度的方法。

（1）模型深度：该方法指定钻削深度为实体上的孔的深度。选择模型深度选项系统会自动算出实体上的孔的深度，作为钻削深度。

提示：  

 模型深度一般只适用于实体孔的加工，对于非实体孔的钻孔点（如点、圆弧和面上的孔等），深度将作为零处理。

（2）刀尖深度：沿刀轴方向，按加工表面到刀尖的距离确定钻削深度。选择该深度确定方法，则弹出“深度”对话框，可在对话框的文本框中输入一个正数作为钻削深度。

（3）刀肩深度：沿着刀轴方向，按民肩到达位置确定切削深度。使用该方式加工的深度将是完成直径的深度。

提示：  

 使用刀尖深度或者刀肩深度时，所输入的深度值为正值，表示沿刀轴方向向下。如输入负值则会向上。

（4）到底面：该方法沿刀轴方向，按刀尖正好到达零件的加工底面来确定钻削深度。

（5）穿过底面：如果要使刀肩穿透零件加工底面，可在定义加工底面时，用Depth Offset选项定义相对于加工底面的通孔穿透量。

（6）到所选的点：该方法沿刀轴方向，按零件加工表面到指定点的ZC坐标之差确定钻削深度。

2．进给率

进给率设置刀具钻削时的进给速度，对应于钻孔循环中的F-。

3．暂停（Dwell）

暂停时间是指刀具在钻削到孔的最深处时的停留时间，对应于钻削循环指令中的P-。

（1）关：该选项指定刀具钻到孔的最深处时不暂停。

（2）开：该选项指定刀具到孔的最深处时停留指定的时间，它仅用于各类标准循环。

（3）秒：该选项指定暂停时间的秒数。

（4）旋转：该选项指定暂停的转数。

4．退刀至（Rtrcto）

退刀至（Rtrcto）表示刀具钻削到指定深度后，刀具回退的高度。有3个选项。

（1）距离：可以将退刀距离指定为固定距离。

（2）自动：可以退刀到当前循环之前的上一位置。

（3）设置为空：退刀到安全间隙位置。

5．步进值（STEP）

STEP值仅用于钻孔循环为标准断屑钻或标准钻，深度方式。表示每次工进的深度值，对应于钻孔循环中的Q。

2．5  固定轴曲面轮廓铣

固定轴曲面轮廓是UG NX中用于曲面精加工的主要加工方式。其刀具路径是由投影驱动点到零件表面而产生。

固定轴曲面轮廓的主要控制要素为驱动图形，系统在图形及边界上建立一系列的驱动点，并将点沿着指定向量的方向投影到零件表面，产生刀轨。

固定轴曲面轮廓通常用于半精加工或者精加工程序，选择不同的驱动方式，并设置不同的驱动参数，将可以获得不同的刀轨形式。

表2-4 固定轴曲面铣说明

边界驱动是以边界为驱动几何体生成沿轮廓或者在整个切削区域内加工的曲面铣操作。可以选择多种切削模式生成不同形状的刀轨。

1．指定驱动几何体

如图2-21所示为“边界驱动方式”对话框。

单击【指定驱动几何体】图标，将打开“边界几何体”对话框，如图2-22所示。边界选择的方法与平面铣中的边界选择方法相同。通常最常用的选择模式为“曲线/边”。

图2-21 边界驱动方式对话框                        图2-22 边界几何体对话框

提示：

 在边界选择时，需要特别注意材料侧

 驱动几何体的边界选择时，可以选择开放或者封闭的边界；驱动几何体的平面位置将不影响刀轨的生成。

2．公差

边界几何体选择后，可以设置边界的内外公差。

3．偏置

边界偏置可以设置余量，可以对边界进行偏移。

4．空间范围

空间范围是利用沿着所选择的零件表面的外部边缘生成的边界线来定义切削区域，环与边界同样定义切削区域。

空间范围可选择“关”（不使用），也可以选择“所有环”或者“最大的环”。选择的部件空间范围还可以进行编辑，以选择是否使用和刀具位置。

5．驱动设置

边界驱动方式的驱动选项如图2-23所示。

（1） 图样

图样指定走刀方式，它与型腔铣中的切削方式类似，如图2-24所示为图样选项。

图2-23 驱动设置视窗                               2-24 图样选项

● 跟随周边：跟随周边产生环绕切削的刀轨。需要指定加工方向——向内或者向外。

● 配置文件：轮廓切削是沿着切削区域的周边生成轨迹的一种切削模式。可以用附加轨迹选项使刀具逐渐逼近切削边界。

● 平行线：平行线切削生成一系列平行轨迹的切削模式。此选项要求将切削模式指定为“往复”、“单向”、“单向带轮廓”或“单向步进”，并允许指定一个“切削角”。

● 径向线：径向线切削也可称为放射状切削，由一个用户指定的或者系统计算出来的优化中心点向外放射扩展而成。

在径向模式下，步距长度是沿着离中心最远的边界点上的弧长进行测量的。另外，在步进选项中，可以指定角度进给，这是径向线切削路径模式独有的设置参数。

● 同心圆弧：同心圆切削从用户指定的或系统计算出来的优化中心点生成逐渐增大或逐渐缩小的圆周切削模式。

● 标准驱动：与轮廓方式类似，但允许自相交。

（2） 切削类型

切削类型用于定义行间的转换方式。该选项只能与平行、放射、同心圆方式配合使用，它包括4个选项。

（3） 图样中心

图样中心用于径向线与同心圆弧主式，通常使用“自动”，系统自动确定最有效的位置作为路径的中心点。

2.5.2 区域铣削驱动曲面铣

区域铣削驱动曲面铣是最常用的一种精加工操作方式。区域铣削驱动曲面铣充许指定一个切削区域来生成刀位轨迹。

区域铣削与边界驱动生成的刀轨类似，但是其创建的刀轨可靠性更好，并且可以有陡峭区域判断及步距应用于部件上功能，建议优先选用区域铣削。通过选择不同的图样方式与驱动设置，区域铣削可以适应绝大部分的曲面精加工要求。

一．区域铣削驱动参数设置

1．陡峭空间范围

陡峭空间范围可以指定的陡角把切削区域分隔为陡峭区域与非陡峭区域。在陡峭空间范围有3种方法。如图2-26所示。

图2-25 区域铣削驱动方式                          图2-26 方法下拉列表

● 无：切削整个区域。不使用陡峭约束，允许加工整个工件表面。

● 非陡峭：切削平缓的区域，而不切削陡峭区域。

● 定向陡峭：切削大于指定陡角的区域。定义切削陡峭区域与切削角有关。

2．图样与切削类型

图样与切削类型和边界驱动方式有相同的选项。

3．步距已应用

可以选择“在平面上”或“在部件上”来应用步距。

● 在平面上：步进是在垂直于刀具轴的平面上即水平面内测量的2D步距，“在平面上”适用于坡度改变不大的零件加工。

● 在部件上：步进是沿着部件测量的3D步距。可以实现对部件几何体较陡峭的部分维持理紧密的步进，以实现整个切削区域的切削残余量相对均匀。

2.5.3 清根驱动曲面铣

清根铣削直接在零件的凹角上产生一行或数行刀轨。常用于曲面零件的角落补加工。

清根切削沿着零件面的凹角和凹谷生成驱动路径。清根加工常用来在前面加工中使用了较大直径的刀具而在凹角处留下较多残料的加工。另外，清根切削也常用于半精加工，以减速缓精加工时转角部位余量偏大带来的不利影响。

在“固定轴轮廓”对话框中选择驱动方式为“清根”，打开如图2-27所示的对话框，设置驱动方式对话框中的各个选项后返回操作对话框进行设置并生成刀轨。

图2-27 清根切削驱动方式                         图2-28 驱动设置

1．清根类型

在清根驱动方式的驱动设置中，可以选择的清根类型有以下3种方式，如图2-28所示。

（1）单刀路：沿着凹角与沟槽产生一条单一的刀具路径，使用单刀路形式时，没有附加参数项补激活。

（2）多个偏置：通过指定偏置数目以及相邻偏置间的横向距离，在清根中心的两侧产生多道切削刀具路径。

（3）参考刀具偏置：参考刀具驱动方法通过指定一个参考刀具直径来定义加工区域的总宽度，并且指定该加工区中的步距，在以凹槽为中心的任意两边产生多条切削轨迹。可以用重叠距离选项，沿着相切曲面扩展由参考刀具直径定义的区域宽度。

提示：

 在创建操作时，可以选择    中的一个，直接指定清根类型的操作子类型。