UG編程基本操作及加工工藝介紹[共21頁(yè)]

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1、21 第1章 UG編程基本操作及加工工藝介紹 第1章 UG編程基本操作及加工工藝介紹 本章主要介紹UG編程的基本操作及相關(guān)加工工藝知識(shí)，讀者學(xué)習(xí)完本章后將會(huì)對(duì)UG編程知識(shí)有一個(gè)總體的認(rèn)識(shí)，懂得如何設(shè)置編程界面及編程的加工參數(shù)。另外，為了使讀者在學(xué)習(xí)UG編程前具備一定的加工工藝基礎(chǔ)，本章還介紹了數(shù)控加工工藝的常用知識(shí)。 1.1 UG編程簡(jiǎn)介 UG是當(dāng)前世界最先進(jìn)、面向先進(jìn)制造行業(yè)、緊密集成的CAID/CAD/CAE/CAM軟件系統(tǒng)，提供了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、仿真、數(shù)控程序生成等一整套解決方案。UG CAM是整個(gè)UG系統(tǒng)的一部分，它以三維主模型為基礎(chǔ)，具有強(qiáng)大可靠的刀具軌跡

2、生成方法，可以完成銑削（2.5軸～5軸）、車削、線切割等的編程。UG CAM是模具數(shù)控行業(yè)最具代表性的數(shù)控編程軟件，其最大的特點(diǎn)就是生成的刀具軌跡合理、切削負(fù)載均勻、適合高速加工。另外，在加工過(guò)程中的模型、加工工藝和刀具管理，均與主模型相關(guān)聯(lián)，主模型更改設(shè)計(jì)后，編程只需重新計(jì)算即可，所以UG編程的效率非常高。 UG CAM主要由5個(gè)模塊組成，即交互工藝參數(shù)輸入模塊、刀具軌跡生成模塊、刀具軌跡編輯模塊、三維加工動(dòng)態(tài)仿真模塊和后置處理模塊，下面對(duì)這5個(gè)模塊作簡(jiǎn)單的介紹。 （1）交互工藝參數(shù)輸入模塊。通過(guò)人機(jī)交互的方式，用對(duì)話框和過(guò)程向?qū)У男问捷斎氲毒?、夾具、編程原點(diǎn)、毛坯和

3、零件等工藝參數(shù)。 （2）刀具軌跡生成模塊。具有非常豐富的刀具軌跡生成方法，主要包括銑削（2.5軸～5軸）、車削、線切割等加工方法。本書(shū)主要講解2.5軸和3軸數(shù)控銑加工。 （3）刀具軌跡編輯模塊。刀具軌跡編輯器可用于觀察刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡，并提供延伸、縮短和修改刀具軌跡的功能。同時(shí)，能夠通過(guò)控制圖形和文本的信息編輯刀軌。 （4）三維加工動(dòng)態(tài)仿真模塊。是一個(gè)無(wú)須利用機(jī)床、成本低、高效率的測(cè)試NC加工的方法。可以檢驗(yàn)刀具與零件和夾具是否發(fā)生碰撞、是否過(guò)切以及加工余量分布等情況，以便在編程過(guò)程中及時(shí)解決。 （5）后處理模塊。包括一個(gè)通用的后置處理器（GPM），用戶可以方便地建立用戶定制的后置處理。

4、通過(guò)使用加工數(shù)據(jù)文件生成器（MDFG），一系列交互選項(xiàng)提示用戶選擇定義特定機(jī)床和控制器特性的參數(shù)，包括控制器和機(jī)床規(guī)格與類型、插補(bǔ)方式、標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)等。 1.2 編程加工工藝知識(shí) 在進(jìn)行數(shù)控編程前，讀者必須具備一定的加工工藝知識(shí)，例如，數(shù)控機(jī)床的分類、各種數(shù)控機(jī)床的加工能力和切削原理、切削刀具的規(guī)格和材料、切削參數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、吃刀量）選擇原則、工件材料的切削性能、切削過(guò)程中的冷卻和公差配合等。只有具備了這些知識(shí)，才能編制出合理、高效的數(shù)控加工程序。 1.2.1 數(shù)控加工的優(yōu)點(diǎn) 先進(jìn)的數(shù)控加工技術(shù)是一個(gè)國(guó)家制造業(yè)發(fā)達(dá)的標(biāo)志，利用數(shù)控加工技術(shù)可以加工很多普通機(jī)床不能加工的復(fù)雜曲

5、面零件和模具，并且加工的穩(wěn)定性和精度都會(huì)得到很大的保證。總體上說(shuō)，數(shù)控加工與傳統(tǒng)加工相比具有以下優(yōu)點(diǎn)。 （1）加工效率高。利用數(shù)字化的控制手段可以加工復(fù)雜的曲面，并且加工過(guò)程是由計(jì)算機(jī)控制的，所以零件的互換性強(qiáng)，加工的速度快。 （2）加工精度高。同傳統(tǒng)的加工設(shè)備相比，數(shù)控系統(tǒng)優(yōu)化了傳動(dòng)裝置，提高了分辨率，減少了人為和機(jī)械誤差，因此加工的效率得到很大的提高。 （3）勞動(dòng)強(qiáng)度低。由于采用了自動(dòng)控制方式，也就是說(shuō)切削過(guò)程是由數(shù)控系統(tǒng)在數(shù)控程序的控制下完成，不像傳統(tǒng)加工那樣利用手工操作機(jī)床完成加工。因此，在數(shù)控機(jī)床工作時(shí)，操作者只需要監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，勞動(dòng)強(qiáng)度低。 （4）適應(yīng)能力強(qiáng)。數(shù)控機(jī)床

6、在程序的控制下運(yùn)行，通過(guò)改變程序即可改變所加工產(chǎn)品，產(chǎn)品的改型快且成本低，因此加工的柔性非常高，適應(yīng)能力也強(qiáng)。 （5）加工環(huán)境好。數(shù)控加工機(jī)床是機(jī)械控制、強(qiáng)電控制、弱電控制為一體的高科技產(chǎn)物，通常都有很好的保護(hù)措施，工人的操作環(huán)境相對(duì)較好。 1.2.2 數(shù)控機(jī)床介紹 數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工前，首先必須將工件的幾何數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)等加工信息按規(guī)定的代碼和格式編制成數(shù)控加工程序，并用適當(dāng)?shù)姆椒▽⒓庸こ绦蜉斎霐?shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)對(duì)輸入的加工程序進(jìn)行處理，輸出各種信號(hào)和指令，控制機(jī)床各部分按規(guī)定有序地動(dòng)作。最基本的信號(hào)和指令包括各坐標(biāo)軸的進(jìn)給速度、進(jìn)給方向和進(jìn)給位移量，各狀態(tài)控制的I/O信號(hào)等，其工作原

7、理如圖1-1所示。 圖1-1 數(shù)控機(jī)床的工作原理圖 模具加工中，常用的數(shù)控設(shè)備有數(shù)控銑床、加工中心（具備自動(dòng)換刀功能的數(shù)控銑）、火花機(jī)和線切割機(jī)等，如圖1-2所示。 數(shù)控銑床 加工中心 火花機(jī) 線切割機(jī) 圖1-2 數(shù)控設(shè)備 1．?dāng)?shù)控銑床組成 數(shù)控銑床由數(shù)控程序、輸入輸出裝置、數(shù)控裝置、驅(qū)動(dòng)裝置和位置檢測(cè)裝置、輔助控制裝置和機(jī)床本體組成。 （1）數(shù)控程序 數(shù)控程序是數(shù)控機(jī)床自動(dòng)加工零件的工

8、作指令，目前常用的稱作“G代碼”。數(shù)控程序是在對(duì)加工零件進(jìn)行工藝分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)一定的規(guī)則編制的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡信息。編制程序的工作可由人工進(jìn)行。對(duì)于形狀復(fù)雜的零件的程序，則需要用CAD/CAM進(jìn)行編制。 （2）輸入輸出裝置 輸入輸出裝置的主要作用是進(jìn)行人機(jī)交互和通信。通過(guò)輸入輸出裝置，操作者可以輸入指令和信息，也可顯示機(jī)床的信息。通過(guò)輸入輸出裝置，也可以在計(jì)算機(jī)和數(shù)控機(jī)床之間傳輸數(shù)控代碼、機(jī)床參數(shù)等。 零件加工程序輸入過(guò)程有兩種不同的方式，一種是邊讀入邊加工（DNC）；另一種是一次將零件加工程序全部讀入數(shù)控裝置內(nèi)部的存儲(chǔ)器，加工時(shí)再?gòu)膬?nèi)部存儲(chǔ)器中逐段調(diào)出進(jìn)行加工。 （3）數(shù)控裝置

9、數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心部分。數(shù)控裝置從內(nèi)部存儲(chǔ)器中讀取或接收輸入裝置送來(lái)的一段或幾段數(shù)控程序，經(jīng)過(guò)數(shù)控裝置進(jìn)行編譯、運(yùn)算和邏輯處理后，輸出各種控制信息和指令，控制機(jī)床各部分的工作。 （4）驅(qū)動(dòng)裝置和位置檢測(cè)裝置 驅(qū)動(dòng)裝置接收來(lái)自數(shù)控裝置的指令信息，經(jīng)功率放大后，發(fā)送給伺服電機(jī)，伺服電機(jī)按照指令信息驅(qū)動(dòng)機(jī)床移動(dòng)部件，按一定的速度移動(dòng)一定的距離。 位置檢測(cè)裝置檢測(cè)數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位移量，經(jīng)反饋系統(tǒng)反饋至機(jī)床的數(shù)控裝置，數(shù)控裝置比較反饋回來(lái)的實(shí)際位移量值與設(shè)定值，如果出現(xiàn)誤差，則控制驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行補(bǔ)償。 （5）輔助控制裝置 輔助控制裝置的主要作用是接收數(shù)控裝置或傳感器輸出的開(kāi)關(guān)

10、量信號(hào)，經(jīng)過(guò)邏輯運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的機(jī)械、液壓、氣動(dòng)等輔助裝置完成指令規(guī)定的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。這些控制主要包括主軸起停、換刀、冷卻液和潤(rùn)滑裝置的啟動(dòng)停止、工件和機(jī)床部件的松開(kāi)與夾緊等。 （6）機(jī)床本體  數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體與傳統(tǒng)機(jī)床相似，由主軸傳動(dòng)裝置、進(jìn)給傳動(dòng)裝置、床身、工作臺(tái)以及輔助運(yùn)動(dòng)裝置、液壓氣動(dòng)系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻裝置等組成。 2．?dāng)?shù)控銑床的主要功能和加工范圍 （1）點(diǎn)定位 點(diǎn)定位提供了機(jī)床鉆孔、擴(kuò)孔、鏜孔和鉸孔等加工能力。在孔加工中，一般會(huì)將典型的加工方式編制為固定的程序——稱為固定循環(huán)，方便常用孔加工方法的使用。 （2）連續(xù)輪廓控制 常見(jiàn)的數(shù)控系統(tǒng)均提供直線和圓弧插

11、補(bǔ)，高檔的數(shù)控系統(tǒng)還提供螺旋插補(bǔ)和樣條插補(bǔ)，這樣就可以使刀具沿著連續(xù)軌跡運(yùn)動(dòng)，加工出需要的形狀。連續(xù)輪廓控制為機(jī)床提供了輪廓、箱體和曲面腔體等零件的加工。 如圖1-3所示的模具型腔是利用3軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑加工的典型零件。但并非所有的模具都能由數(shù)控銑直接完全加工出來(lái)。如圖1-4所示的模具型腔的指示部位，由于刀具的限制用數(shù)控銑無(wú)法加工，還需要使用電火花機(jī)或者線切割機(jī)加工。 需電火花加工 需線切割加工 圖1-3 需要電火花的模具 圖1-4 需要線切割的模具 很多數(shù)控編程初學(xué)者認(rèn)為無(wú)須了解火花機(jī)或線切割機(jī)，這種想法是非常錯(cuò)誤的。因?yàn)橹挥蟹浅Ｇ宄亓私饬穗娀鸹C(jī)和線切割機(jī)的加工工

12、藝知識(shí)，才能編寫(xiě)出合理刀路，提高生產(chǎn)效率和減少錯(cuò)誤。 （3）刀具補(bǔ)償 利用刀具補(bǔ)償功能，可以簡(jiǎn)化數(shù)控程序編制和提供誤差補(bǔ)償?shù)取? 3．?dāng)?shù)控銑床編程要點(diǎn) （1）設(shè)置編程坐標(biāo)系 編程坐標(biāo)系的位置以方便對(duì)刀為原則，毛坯上的任何位置均可。 （2）設(shè)置安全高度 安全高度一定要高過(guò)裝夾待加工工件的夾具高度，但也不應(yīng)太高，以免浪費(fèi)時(shí)間。 （3）刀具的選擇 在型腔尺寸允許的情況下盡可能選擇直徑較大及長(zhǎng)度較短的刀具；優(yōu)先選擇鑲嵌式刀具，對(duì)于精度要求高的部位可以考慮使用整體式合金刀具；盡量少用白鋼刀具（因?yàn)榘卒摰毒吣p快，換刀的時(shí)間浪費(fèi)嚴(yán)重，得不償失）；對(duì)于很小的刀具才能加工到的區(qū)域應(yīng)該考慮使用電

13、火花機(jī)或者線切割機(jī)加工。 （4）加工模型的準(zhǔn)備 設(shè)置合適的編程坐標(biāo)系，創(chuàng)建毛坯，修補(bǔ)切削不到的區(qū)域（例如，很小的孔和腔、沒(méi)有圓角的異型孔等）。 1.2.3 數(shù)控刀具介紹以及使用 1．刀具的介紹 數(shù)控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控機(jī)床高速、高效和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，一般包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要連接刀具并裝在機(jī)床動(dòng)力頭上，因此已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。數(shù)控刀具的分類有多種方法。根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為：① 整體式；② 鑲嵌式，鑲嵌式刀具采用焊接或機(jī)夾式連接，機(jī)夾式又可分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種；③ 特殊型式，如復(fù)合式刀具、減震式刀具等。根據(jù)制造刀具所用的材料可分為：① 高速鋼刀具；②

14、硬質(zhì)合金刀具；③ 金剛石刀具；④ 其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床對(duì)刀具耐用、穩(wěn)定、易調(diào)、可換等的要求，近幾年機(jī)夾式可轉(zhuǎn)位刀具得到了廣泛的應(yīng)用，在使用數(shù)量上達(dá)到整個(gè)數(shù)控刀具的30%～40%，金屬切除量占總數(shù)的80%～90%。 數(shù)控銑刀從形狀上主要分為平底刀（端銑刀）、圓鼻刀和球刀，如圖1-5所示，從刀具使用性能上分為白鋼刀、飛刀和合金刀。在工廠實(shí)際加工中，最常用的刀具有D63R6，D50R5，D35R5，D32R5，D30R5，D25R5，D20R0.8，D17R0.8，D13R0.8，D12，D10，D8，D6，D4，R5，R3，R2.5，R2，R1.5，R1和

15、R0.5等。 圖1-5 數(shù)控銑刀 （1）平底刀：主要用于粗加工、平面精加工、外形精加工和清角加工。其缺點(diǎn)是刀尖容易磨損，影響加工精度。 （2）圓鼻刀：主要用于模胚的粗加工、平面精加工和側(cè)面精加工，特別適用于材料硬度高的模具開(kāi)粗加工。 （3）球刀：主要用于非平面的半精加工和精加工。 ① 白鋼刀（即高速鋼刀具）因其通體銀白色而得名，主要用于直壁加工。白鋼刀價(jià)格便宜，但切削壽命短、吃刀量小、進(jìn)給速度低、加工效率低，在數(shù)控加工中較少使用。 ② 飛刀（即鑲嵌式刀具）主要為機(jī)夾式可轉(zhuǎn)位刀具，這種刀具剛性好、切削速度高，在數(shù)控加工中應(yīng)用非常廣泛，用于模胚的開(kāi)粗、平面和曲面粗精加工效果均

16、很好。 ③ 合金刀（通常指的是整體式硬質(zhì)合金刀具）精度高、切削速度高，但價(jià)格昂貴，一般用于精加工。 數(shù)控刀具與普通機(jī)床上所用的刀具相比，有以下不同的要求。 （1）剛性好（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗振及熱變形小。 （2）互換性好，便于快速換刀。 （3）壽命高，切削性能穩(wěn)定、可靠。 （4）刀具的尺寸便于調(diào)整，以減少換刀調(diào)整時(shí)間。 （5）刀具應(yīng)能可靠地?cái)嘈蓟蚓硇?，以利于切屑的排除? （6）系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，以利于編程和刀具管理。 2．刀具的使用 在數(shù)控加工中，刀具的選擇直接關(guān)系到加工精度的高低、加工表面質(zhì)量的優(yōu)劣和加工效率的高低。選擇合適的刀具并設(shè)置合理的切削參數(shù)，將使數(shù)控加工

17、以最低的成本和最短的時(shí)間達(dá)到最佳的加工質(zhì)量?？傊?，刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)整方便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。 選擇刀具時(shí)，要使刀具的尺寸與模胚的加工尺寸相適應(yīng)。如果模腔的尺寸是80×80，則應(yīng)該選擇D25R5或D16R0.8等刀具進(jìn)行開(kāi)粗；如果模腔的尺寸大于100×100，則應(yīng)該選擇D30R5、D32R5或D35R5的飛刀進(jìn)行開(kāi)粗；如果模腔的尺寸大于300×300，那應(yīng)該選擇直徑大于D35R5的飛刀進(jìn)行開(kāi)粗，例如D50R5或D63R6等。另外，刀具的選擇由機(jī)床的功率所決定，例如，功率小的數(shù)控銑床或

18、加工中心，則不能使用大于D50R5的刀具。 在實(shí)際加工中，常選擇立銑刀加工平面零件輪廓的周邊、凸臺(tái)、凹槽等；選擇鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀加工毛坯的表面、側(cè)面及型腔開(kāi)粗；選擇球頭銑刀、圓鼻刀、錐形銑刀和盤(pán)形銑刀加工一些立體型面和變斜角輪廓外形。 3．刀具切削參數(shù)的設(shè)置 合理選擇切削用量的原則是：粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)效率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)、切削用量手冊(cè)，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。具體要考慮以下5個(gè)因素。 （1）切削深度ap（mm）。在機(jī)床、工件和刀具剛度允許的情況下，ap就等于

19、加工余量。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應(yīng)留一定的余量進(jìn)行精加工，這是提高生產(chǎn)效率的一個(gè)有效措施。數(shù)控機(jī)床的精加工余量可略小于普通機(jī)床。 （2）切削寬度L（mm）。L與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的加工過(guò)程中，一般L的取值范圍為：L=（0.6～0.9）d。 （3）切削速度v（m/min）。提高v也是提高生產(chǎn)效率的一個(gè)措施，但v與刀具耐用度的關(guān)系比較密切。隨著v的增大，切削熱升高，刀具耐用度急劇下降，故v的選擇主要取決于刀具耐用度。另外，切削速度與加工材料也有很大關(guān)系，例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時(shí)，v可采用8m/min左右；而用同樣的立銑刀

20、銑削鋁合金時(shí)，v可選200m/min以上。 （4）主軸轉(zhuǎn)速n（r/min）。主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度v來(lái)選定。計(jì)算公式為：v=πnd/1000（d——刀具直徑，單位mm）。數(shù)控機(jī)床的控制面板上一般備有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)（倍率）開(kāi)關(guān)，可在加工過(guò)程中對(duì)主軸轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。 （5）進(jìn)給速度f(wàn)（mm/min）。f應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來(lái)選擇。f的增加也可以提高生產(chǎn)效率。加工表面粗糙度要求低時(shí)，f可選擇得大些。在加工過(guò)程中，f也可通過(guò)機(jī)床控制面板上的修調(diào)開(kāi)關(guān)進(jìn)行人工調(diào)整，但是最大進(jìn)給速度要受到設(shè)備剛度和進(jìn)給系統(tǒng)性能等的限制。 隨著數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)實(shí)際中的廣泛

21、應(yīng)用，數(shù)控編程已經(jīng)成為數(shù)控加工中的關(guān)鍵問(wèn)題之一。在數(shù)控程序的編制過(guò)程中，要在人機(jī)交互狀態(tài)下即時(shí)選擇刀具和確定切削用量。因此，編程人員必須熟悉刀具的選擇方法和切削用量的確定原則，從而保證零件的加工質(zhì)量和加工效率，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)水平。 表1-1、表1-2和表1-3分別列出了白鋼刀、飛刀和合金刀的參數(shù)設(shè)置（這些切削參數(shù)僅供參考，實(shí)際確定切削用量還應(yīng)根據(jù)具體的機(jī)床性能、零件形狀和材料、裝夾狀況等進(jìn)行調(diào)整）。 表1-1 白鋼刀參數(shù)設(shè)置 刀具類型 最大加工深度（mm） 普通長(zhǎng)度（mm）刃長(zhǎng)/刀長(zhǎng) 普通加長(zhǎng)（mm） 刃長(zhǎng)/加長(zhǎng) 主軸轉(zhuǎn)速（r/m） 進(jìn)給速度

22、（mm/min） 吃刀量（mm） D32 120 60/125 106/186 800～1500 1000～2000 0.1～1 D25 120 60/125 90/166 800～1500 500～1000 0.1～1 D20 120 50/110 75/141 1000～1500 500～1000 0.1～1 D16 120 40/95 65/123 1000～1500 500～1000 0.1～0.8 D12 80 30/80 53/110 1000～1000 500～1000 0.1～0.8 D10 80 2

23、3/75 45/95 800～1000 500～1000 0.2～0.5 D8 50 20/65 28/82 800～1200 500～1000 0.2～0.5 D6 50 15/60 不存在 800～1200 500～1000 0.2～0.4 R8 80 32/92 35/140 800～1000 500～1000 0.2～0.4 R6 80 26/83 26/120 800～1000 500～1000 0.2～0.4 R5 60 20/72 20/110 800～1500 500～1000 0.2～0.4 R3

24、 30 13/57 15/90 1000～1500 500～1000 0.2～0.4 ① 刀具直徑越大，轉(zhuǎn)速越慢；同一類型的刀具，刀桿越長(zhǎng)，吃刀量就要減小，否則容易彈刀而產(chǎn)生過(guò)切。 ② 白鋼刀轉(zhuǎn)速不可過(guò)快，進(jìn)給速度不可過(guò)大。 ③ 白鋼刀容易磨損，開(kāi)粗時(shí)少用白鋼刀。 表1-2 飛刀參數(shù)設(shè)置 刀具類型 最大加工深度（mm） 普通長(zhǎng)度（mm） 普通加長(zhǎng)（mm） 主軸轉(zhuǎn)速（/m） 進(jìn)給速度（mm/min） 吃刀量（mm） D63R6 300 150 320 700～1000 2500～4000 0.2～1 D50R5 280 135 30

25、0 800～1500 2500～3500 0.1～1 D35R5 150 110 180 1000～1800 2200～3000 0.1～1 D30R5 150 100 165 1500～2200 2000～3000 0.1～0.8 D25R5 130 90 150 1500～2500 2000～3000 0.1～0.8 D20R0.4 110 85 135 1500～2500 2000～2800 0.2～0.5 D17R0.8 105 75 120 1800～2500 1800～2500 0.2～0.5 D13R0

26、.8 90 60 115 1800～2500 1800～2500 0.2～0.4 D12R0.4 90 60 110 1800～2500 1500～2200 0.2～0.4 D16R8 100 80 120 2000～2500 2000～3000 0.1～0.4 D12R6 85 60 105 2000～2800 1800～2500 0.1～0.4 D10R5 78 55 95 2500～3200 1500～2500 0.1～0.4 ① 以上的飛刀參數(shù)只能作為參考，因?yàn)椴煌娘w刀材料其參數(shù)值也不相同，不同的刀具廠生產(chǎn)的飛

27、刀其長(zhǎng)度也略有不同。另外，刀具的參數(shù)值也因數(shù)控銑床或加工中心的性能和加工材料的不同而不同，所以刀具的參數(shù)一定要根據(jù)工廠的實(shí)際情況來(lái)設(shè)定。 ② 飛刀的剛性好，吃刀量大，最適合模胚的開(kāi)粗。另外，飛刀精加工陡峭面的質(zhì)量也非常好。 ③ 飛刀主要是鑲刀粒的，沒(méi)有側(cè)刃，如圖1-6所示。 圖1-6 飛刀 表1-3 合金刀參數(shù)設(shè)置 刀具類型 最大加工深度（mm） 普通長(zhǎng)度（mm）刀刃／刀長(zhǎng) 普通加長(zhǎng)（mm） 主軸轉(zhuǎn)速（r/m） 進(jìn)給速度（mm/min） 吃刀量（mm） D12 55 25/75 26/100 1800～2200 150

28、0～2500 0.1～0.5 D10 50 22/70 25/100 2000～2500 1500～2500 0.1～0.5 D8 45 19/60 20/100 2200～3000 1000～2200 0.1～0.5 D6 30 13/50 15/100 2500～3000 700～1800 0.1～0.4 D4 30 11/50 不存在 2800～4000 700～1800 0.1～0.35 D2 25 8/50 不存在 4500～6000 700～1500 0.1～0.3 D1 15 1/50 不存在

29、 5000～10000 500～1000 0.1～0.2 R6 75 22/75 22/100 1800～2200 1800～2500 0.1～0.5 R5 75 18/70 18/100 2000～3000 1500～2500 0.1～0.5 R4 75 14/60 14/100 2200～3000 1200～2200 0.1～0.35 R3 60 12/50 12/100 2500～3500 700～1500 0.1～0.3 R2 50 8/50 不存在 3500～4500 700～1200 0.1～0.25 R

30、1 25 5/50 不存在 3500～5000 300～1200 0.05～0.25 R0.5 15 2.5/50 不存在 5000以上 300～1000 0.05～0.2 ① 合金刀剛性好，不易產(chǎn)生彈刀，用于精加工模具的效果最好。 ② 合金刀和白鋼刀一樣有側(cè)刃，精銑銅公直壁時(shí)往往使用其側(cè)刃。 1.2.4 編程的工藝流程 編程時(shí)，應(yīng)該遵守編程的工藝流程，否則極容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。首先需要分析圖紙、編寫(xiě)工藝卡等，接著需要編寫(xiě)模具的加工程序，然后將程序輸入到數(shù)控機(jī)床，最后進(jìn)行程序檢驗(yàn)和切試。 （1）分析圖紙 在數(shù)控機(jī)床上加工模具，編程人員拿到的原始資料是零件

31、圖。根據(jù)零件圖，可以對(duì)零件的形狀、尺寸精度、表面粗糙度、工件材料、毛坯種類和熱處理狀況等進(jìn)行分析，然后選擇機(jī)床和刀具、確定定位夾緊裝置、加工方法、加工順序及切削用量的大小。在確定工藝過(guò)程中，應(yīng)充分考慮所用數(shù)控機(jī)床的性能，充分發(fā)揮其功能，做到加工路線合理、走刀次數(shù)少和加工工時(shí)短等。此外，還應(yīng)填寫(xiě)相關(guān)的工藝技術(shù)文件，如數(shù)控加工工序卡片、數(shù)控刀具卡片和走刀路線圖等。 （2）編寫(xiě)程序 編程人員應(yīng)根據(jù)工藝分析的結(jié)果和編程軟件的特點(diǎn)，選擇合理的加工方法及切削參數(shù)，編寫(xiě)高效的程序。例如，本書(shū)使用UG軟件進(jìn)行編程，則需要熟悉UG的各種編程方法及各項(xiàng)參數(shù)的意義。 （3）輸入程序 將加工程序輸入數(shù)控機(jī)床的

32、方式有：光電閱讀機(jī)、鍵盤(pán)、磁盤(pán)、磁帶、存儲(chǔ)卡、RS232接口及網(wǎng)絡(luò)等。目前常用的方法有：通過(guò)鍵盤(pán)輸入程序；通過(guò)計(jì)算機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)的通訊接口將加工程序傳送到數(shù)控機(jī)床的程序存儲(chǔ)器中（現(xiàn)在一些新型數(shù)控機(jī)床已經(jīng)配置大容量存儲(chǔ)卡存儲(chǔ)加工程序，作為數(shù)控機(jī)床程序存儲(chǔ)器使用，因此數(shù)控程序可以事先存入存儲(chǔ)卡中）；還可以一邊由計(jì)算機(jī)給機(jī)床傳輸程序，一邊加工（這種方式一般稱作DNC，程序并不保存在機(jī)床存儲(chǔ)器中）。 （4）檢驗(yàn)程序和進(jìn)行試切 數(shù)控程序必須經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)和試切才能正式加工。一般可以利用數(shù)控軟件的仿真模塊，首先在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬加工，以判斷是否存在撞刀、少切及多切等情況。也可以在有圖形模擬功能的數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行

33、圖形模擬加工，檢查刀具軌跡的正確性，對(duì)無(wú)此功能的數(shù)控機(jī)床可進(jìn)行空運(yùn)行檢驗(yàn)。但這種方法只能檢驗(yàn)出刀具運(yùn)動(dòng)軌跡是否正確，不能查出刀具及對(duì)刀誤差。因?yàn)闀?huì)存在由于刀具調(diào)整不當(dāng)或某些計(jì)算誤差引起的加工誤差，所以有必要進(jìn)行首件試切的這一重要步驟。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有加工誤差不符合圖紙要求時(shí)，應(yīng)分析誤差產(chǎn)生的原因，以便修改加工程序或采取刀具尺寸補(bǔ)償?shù)却胧?，直到加工出合乎圖紙要求的模具為止。 1.3 編程界面及加工環(huán)境簡(jiǎn)介 讀者剛學(xué)習(xí)編程時(shí)，需要熟悉編程界面和加工環(huán)境，應(yīng)該知道如何進(jìn)入編程界面和了解編程中需要設(shè)置哪些參數(shù)等。 1.3.1 加工環(huán)境簡(jiǎn)介 當(dāng)?shù)谝淮芜M(jìn)入編程界面時(shí)，會(huì)彈出〖加工環(huán)境〗對(duì)話框，如圖1-

34、7所示。在〖加工環(huán)境〗對(duì)話框中選擇加工方式，然后單擊按鈕即可正式進(jìn)入編程主界面。 圖1-7 〖加工環(huán)境〗對(duì)話框 q 平面加工：主要加工模具或零件中的平面區(qū)域。 q 輪廓加工：根據(jù)模具或零件的形狀進(jìn)行加工，包括型腔銑加工、等高輪廓銑加工和固定軸區(qū)域輪廓銑加工等。 q 點(diǎn)位加工：在模具中鉆孔，使用的刀具為鉆頭。 q 線切割加工：在線切割機(jī)上利用銅線放電的原理切割零件或模具。 q 多軸加工：在多軸機(jī)床上利用工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)和刀軸的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)多軸加工。 1.3.2 編程界面簡(jiǎn)介 首先打開(kāi)要進(jìn)行編程的模型，然后在菜單條中選擇〖開(kāi)始〗/〖加工〗命令或按Ctrl+Alt+M組合鍵即可進(jìn)入編

35、程界面，如圖1-8所示。 q 〖菜單條〗工具條：包含了文件的管理、編輯、插入和分析等命令。 q 〖標(biāo)準(zhǔn)〗工具條：包含了打開(kāi)所有模塊、新建文件或打開(kāi)文件、保存文件和撤銷等操作。 q 〖視圖〗工具條：包含了產(chǎn)品的顯示效果和視角等命令。 q 〖加工創(chuàng)建〗工具條：包含了創(chuàng)建程序、創(chuàng)建刀具、創(chuàng)建幾何體和創(chuàng)建操作4種命令。 q 〖加工操作〗工具條：包含了生成刀軌、列出刀軌、校驗(yàn)刀軌和機(jī)床仿真4種命令。 q 〖程序順序視圖〗工具條：包含了程序順序視圖、機(jī)床視圖、幾何視圖和加工方法視圖。 q 〖分析〗工具條：包含了所有分析模具的大小、形狀和結(jié)構(gòu)的功能。 圖1-8 編程界面 1.3.3

36、 加工操作導(dǎo)航器介紹 在編程主界面左側(cè)單擊〖操作導(dǎo)航器〗按鈕，即可在編程界面中顯示操作導(dǎo)航器，如圖1-9所示。在操作導(dǎo)航器中的空白處單擊鼠標(biāo)右鍵，彈出右鍵菜單，如圖1-10所示，通過(guò)該菜單可以切換加工視圖或?qū)Τ绦蜻M(jìn)行編輯等。 圖1-9 操作導(dǎo)航器 圖1-10 右鍵菜單 1.4 編程前的參數(shù)設(shè)置 UG編程時(shí)，應(yīng)遵循一定的編程順序和原則。在工廠里，編程師傅習(xí)慣首先創(chuàng)建加工所需要使用的刀具，接著設(shè)置加工坐標(biāo)和毛坯，然后設(shè)置加工公差等一些公共參數(shù)。希望UG編程初學(xué)者能像這些編程師傅一樣養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣

37、。 1.4.1 創(chuàng)建刀具 打開(kāi)需要編程的模型并進(jìn)入編程界面后，第一步要做的工作就是分析模型，確定加工方法和加工刀具。在〖加工創(chuàng)建〗工具條中單擊〖創(chuàng)建刀具〗按鈕，彈出〖創(chuàng)建刀具〗對(duì)話框，如圖1-11所示；在〖名稱〗文本框中輸入刀具的名稱，接著單擊按鈕，彈出〖刀具參數(shù)〗對(duì)話框；輸入刀具直徑和底圓角半徑，如圖1-12所示；最后單擊按鈕。   圖1-11 〖創(chuàng)建刀具〗對(duì)話框   圖1-12 〖刀具參數(shù)〗對(duì)話框 ① 刀具的名稱一般根據(jù)刀具的直徑和圓角半徑來(lái)定義，例如，直徑為30，圓

38、角半徑為5的飛刀，其名稱定義為D30R5；直徑為12的平底刀，其名稱定義為D12；半徑為5的球刀，其名稱定義為R5。 ② 輸入刀具名稱時(shí)，只需要輸入小寫(xiě)字母即可，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將字母轉(zhuǎn)為大寫(xiě)狀態(tài)。 ③ 設(shè)置刀具參數(shù)時(shí)，只需要設(shè)置刀具的直徑和底圓角半徑即可，其他參數(shù)按默認(rèn)即可。加工時(shí)，編程人員還需要編寫(xiě)加工工藝說(shuō)明卡，注明刀具的類型和實(shí)際長(zhǎng)度。 1.4.2 創(chuàng)建幾何體 幾何體包括機(jī)床坐標(biāo)、部件和毛坯，其中機(jī)床坐標(biāo)屬于父級(jí)，部件和毛坯屬于子級(jí)。在〖加工創(chuàng)建〗工具條中單擊〖創(chuàng)建幾何體〗按鈕，彈出〖創(chuàng)建幾何體〗對(duì)話框，如圖1-13所示；在〖創(chuàng)建幾何體〗對(duì)話框中選擇幾何體和輸入名稱，然后單擊按鈕

39、，即可創(chuàng)建幾何體。 上述創(chuàng)建幾何體的方法很容易使初學(xué)者混淆機(jī)床坐標(biāo)與毛坯的父子關(guān)系，而且容易產(chǎn)生多層父子關(guān)系，所以建議不要采用這種方法創(chuàng)建幾何體。 圖1-13 〖創(chuàng)建幾何體〗對(duì)話框 下面介紹一種最常用的且容易讓編程初學(xué)者掌握的創(chuàng)建幾何體的方法。 1．創(chuàng)建機(jī)床坐標(biāo) （1）首先，在編程界面的左側(cè)單擊〖操作導(dǎo)航器〗按鈕，使操作導(dǎo)航器顯示在界面中。 （2）在操作導(dǎo)航器中的空白處單擊鼠標(biāo)右鍵，然后在彈出的快捷菜單中選擇〖幾何視圖〗命令，如圖1-14所示。 圖1-14 切換加工視圖 （3）在操作導(dǎo)航器中雙擊圖標(biāo)，如圖1-15所示，彈出〖機(jī)床坐標(biāo)

40、系〗對(duì)話框；接著設(shè)置安全距離，如圖1-16所示；然后單擊〖CSYS對(duì)話框〗按鈕，彈出〖CSYS〗對(duì)話框，如圖1-17所示；然后選擇當(dāng)前坐標(biāo)為機(jī)床坐標(biāo)或重新創(chuàng)建坐標(biāo)；最后單擊按鈕兩次。 雙擊圖標(biāo) 圖1-15 雙擊圖標(biāo) 圖1-16 設(shè)置安全距離 圖1-17 選擇或設(shè)置坐標(biāo) 機(jī)床坐標(biāo)一般在工件頂面的中心位置，所以創(chuàng)建機(jī)床坐標(biāo)時(shí)，最好先設(shè)置好當(dāng)前坐標(biāo)，然后在〖CSYS〗對(duì)話框中設(shè)置“參考”為WCS。 2．指定部件 雙擊圖標(biāo)，彈出〖Mill Geom〗對(duì)話框，如圖1-18所示；在〖Mill Geom〗對(duì)話框中

41、單擊〖指定部件〗按鈕，彈出〖部件幾何體〗對(duì)話框，如圖1-19所示；然后選擇部件或單擊按鈕；最后單擊按鈕。 雙擊圖標(biāo) 圖1-18 〖Mill Geom〗對(duì)話框 圖1-19 〖部件幾何體〗對(duì)話框 3．指定毛坯 在〖Mill Geom〗對(duì)話框中單擊〖指定毛坯〗按鈕，如圖1-20所示；彈出〖部件幾何體〗對(duì)話框，如圖1-21所示；然后選擇部件或單擊按鈕；最后單擊按鈕兩次。 圖1-20 〖Mill Geom〗對(duì)話框

42、 圖1-21 〖部件幾何體〗對(duì)話框 1.4.3 設(shè)置余量及公差 加工主要分為粗加工、半精加工和精加工3個(gè)階段，不同階段其余量及加工公差的設(shè)置都是不同的，下面介紹設(shè)置余量及公差的方法。 （1）在操作導(dǎo)航器中單擊鼠標(biāo)右鍵，然后在彈出的快捷菜單中選擇〖加工方法視圖〗命令，如圖1-22所示。 圖1-22 切換視圖 （2）在操作導(dǎo)航器中雙擊粗加工公差圖標(biāo)，彈出〖Mill Method〗對(duì)話框；然后設(shè)置部件的余量為0.5，內(nèi)公差為0.05，外公差為0.05，如圖1-23所示，最后單擊按鈕。 加工模具時(shí)，其開(kāi)粗余量多設(shè)為0.5，但如

43、果是加工銅公余量就不一樣了，因?yàn)殂~公最后的結(jié)果是要留負(fù)余量的。 圖1-23 設(shè)置粗加工余量及公差 （3）設(shè)置半精加工和精加工的余量和公差，結(jié)果如圖1-24和圖1-25所示。 圖1-24 半精加工余量及公差 圖1-25 精加工余量及公差 模具加工要求越高時(shí)，其對(duì)應(yīng)的公差值就應(yīng)該越小。 1.4.4 創(chuàng)建操作 創(chuàng)建操作包括創(chuàng)建加工方法、設(shè)置刀具、設(shè)置加工方法和參數(shù)等。在〖加工創(chuàng)建〗工具條中單擊〖創(chuàng)建操作〗按鈕，彈出〖創(chuàng)建操作〗對(duì)話框，如圖1-26所示。首先在〖創(chuàng)建操作〗對(duì)話框中選擇類型，接著選擇操作子類型，然

44、后選擇程序名稱、刀具、幾何體和方法。 圖1-26 〖創(chuàng)建操作〗對(duì)話框 在〖創(chuàng)建操作〗對(duì)話框中單擊按鈕即可彈出新的對(duì)話框，從而進(jìn)一步設(shè)置加工參數(shù)。 在模具加工中，最常使用的加工類型主要是mill_planar和mill_contour兩種。 下面以圖形的方式詳細(xì)介紹最常用的幾種操作子類型，如表1-4所示。 表1-4 常用的操作子類型及說(shuō)明 序號(hào) 操作子類型 加 工 范 疇 圖 解 1 面銑加工 （face-milling） 適用于平面區(qū)域的精加工，使用的刀具多為平底刀 2 表面加工 （planar-mill） 適用于加

45、工階梯平面區(qū)域，使用的刀具多為平底刀 續(xù)表 序號(hào) 操作子類型 加 工 范 疇 圖 解 3 型腔銑 （cavity-mill） 適用于模坯的開(kāi)粗和二次開(kāi)粗加工，使用的刀具多為飛刀（圓鼻刀） 4 等高輪廓銑 （zlevel-profile） 適用于模具中陡峭區(qū)域的半精加工和精加工，使用的刀具多為飛刀（圓鼻刀），有時(shí)也會(huì)使用合金刀或白鋼刀等 5 固定軸區(qū)域輪廓銑（contour-area） 適用于模具中平緩區(qū)域的半精加工和精加工，使用的刀具多為球刀 1.5 刀具路徑的顯示及檢驗(yàn) 生成刀路時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)顯示刀具路徑的軌跡。當(dāng)進(jìn)行其他

46、操作時(shí)，這些刀路軌跡就會(huì)消失，如想再次查看，則可先選中該程序，再單擊鼠標(biāo)右鍵，然后在彈出的快捷菜單中選擇〖重播〗命令，即可重新顯示刀路軌跡，如圖1-27所示。 編程初學(xué)者往往不能根據(jù)顯示的刀路軌跡判別刀路的好壞，而需要進(jìn)行實(shí)體模擬驗(yàn)證。在〖加工操作〗工具條中單擊〖校驗(yàn)刀軌〗按鈕，彈出〖刀軌可視化〗對(duì)話框，接著選擇〖2D動(dòng)態(tài)〗選項(xiàng)卡，然后單擊〖播放〗按鈕，系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)行實(shí)體模擬驗(yàn)證，如圖1-28所示。 圖1-27 重播刀路 選擇程序 圖1-28 實(shí)體模擬驗(yàn)證 進(jìn)行實(shí)體模擬驗(yàn)證前，必須設(shè)置加工工件和毛坯，否則無(wú)法進(jìn)行實(shí)體模擬。 1.6 練 習(xí) 題 【練習(xí)1-1】數(shù)控加工的優(yōu)點(diǎn)主要有哪些？常使用的數(shù)控設(shè)備有哪些？ 【練習(xí)1-2】如何創(chuàng)建加工幾何體？加工幾何體包括哪幾部分？ 【練習(xí)1-3】如何設(shè)置加工余量及公差？ 【練習(xí)1-4】如何判斷刀具的類型？選擇刀具加工時(shí)主要需要設(shè)置哪些刀具參數(shù)？