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自考专科专业
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② 数控编程与加工技术_UGNX,CAM模块数控编程与加工技术探讨
[摘 要]型腔铣操作应用广泛,文章以典型实例阐述了在UG软件中完成从产品造型到数控加工的全过程,重点讨论了UGCAM加工模块中层的运用、等高轮廓铣参数的设置与编辑优化刀路的方法,从而达到提高编程的精确性与效率,缩短加工生产周期的目的。
[关键词]UGNX CAM NC 数控编程 型腔铣
[中图分类号]TH16[文献标识码]A[文章编号]1007-9416(2010)02-0027-02
随着市场经济的发展,企业竞争愈发激烈,要求企业必须缩短产品的开发周期、降低开发成本、提高产品质量,实现新产品的快速开发,因此改进产品的传统设计加工方法,掌握计算机应用技术并应用于产品开发、制造,才能够在市场竞争中立于不败之地。UG NX是当前世界上最先进、面向先进制造业、紧密集成的系统软件,广泛应用于齿轮的参数化结构设计[1]、高速加工[2]、六自由度并联机器人曲面加工[3]及精密叶轮加工等[4],其中CAM模块根据建立的模型生成数控代码,用于产品加工。UG NX软件提供的后处理器UG/POST可根据机床参数进行修改生成机床可以识别的NC程序,大大方便了用户的使用。
1 基于UGNX自动编程过程概述
UGNXCAM涵盖完整的NC编程和后处理、切削仿真和机床运动模拟功能,可用于构建产品、工装、夹具及刀具,同时也可以创建机床的迟烂三维模型供模拟使用[5]。
UGNX CAM模块提供了2-5轴的铣削加工,2-4轴的车削加工,电火花切割加工和点位加工,并在此基础上提供多种加工子类型,例如平面铣、型腔铣、固定轴曲面轮廓铣及可变轴曲面轮廓铣等,用于各种复杂零件的粗加工、半精加工、精加工,编程人员可慎亮以根据加工零件的结构特征和加工精度要求选择合适的加工方法,满足不同客户需求。目前CAD/CAM集成系统数控编程是指以待加工零件CAD模型为基础,生成机床可以识别的NC程序并实现加工过程仿真的相关专业技术;在UG 软件中,首先对三维实体造型进行加工工艺分析,合理安排加工工序、切削参数与走刀路线,然后用户可在图形方式下编辑刀具路径,生成刀轨,并进行加工模拟。通过设置UG-POST后处理器生成机床可以识别的数控加工指令代码,编辑调试后输入数控机床即可进行数控加工;UG NX数控编程加工过程如图1。
2 UGNX CAM加工工艺分析
下面以凹模零件铣削加工为例,阐述UG在数控加工中的实际应用,软件版本是UGNX5.0。
2.1 三维建模
利用UGNX强大三维造型功能快速获取CAD数据模型建立三维实体模型,见图2所示。
2.2 零件的工艺分析及规划
制订数控铣削加工工艺是数控铣削编程的基础和前提,只有合理安排工艺路线,确定数控铣削工序的内容和步骤才能确保NC程序质量,因此工艺分析及规划是整个CAM工作的核心。
2.2.1 确定加工内容
根据模型形状确定需加工的区域,本例中主要是凹模的内型腔侧面、底面与凹模顶面的微小台阶面。根据加工内容选择UGCAM加工模块中的型腔铣子类型就可以完成凹模零件的全部加工。
2.2.2 确定加工工艺路线
即确定从粗加工到精加工的流程与加宽旦宽工余量。本例中加工工艺路线是首先采用UGCAM模块中型腔铣操作(MILL_CONTOUR)粗铣凹模内轮廓,留0.1mm的精加工余量,选择切削模式为跟随部件,步距为刀具直径的75%;其次是凹模侧壁与底平面精加工,选用型腔铣子类型--等高轮廓铣(ZLEVEL_PROFILE),通过设置切削区域、指定修剪边界简化刀路,提高生产效率。另外,在等高轮廓铣子类型的切削参数对话框设置中,将连接类型设置为直接对部件与在层之间切削,可同时实现底平面的精加工,精简了NC程序,大大提高了加工效率。
最后是凹模顶部台阶面的清根加工,选取型腔铣子类型――等高轮廓铣,通过设置切削层深度巧妙的将加工范围限制在台阶面的上下,可快速高效实现上部台阶面清根加工。
2.2.3刀具及切削参数的设置
根据加工要求选择刀具、加工工艺参数与切削参数。本例中凹模内腔为带斜度陡壁,选用型腔铣子类型――等高轮廓铣,为获得高的表面粗糙度,垂直方向的切削层设置为最优化模式,系统会根据三维模型自动调整层深,一般在有浅面的地方生成比较小的每刀切削深度,在陡峭面的地方使用相对比较大的每刀切深,从而获得比较好的表面加工质量。
根据上述工艺分析,选用三把刀具,其直径分别为φ16mm,底圆角半径0.2mm;φ6mm,底圆角半径为3mm;φ12mm,底面角半径为零。根据切削参数确定主轴转速为粗加工2000r/min,精加工为7000r/min,进给速度为粗加工F=1000mm/min,精加工F=800mm/min,边界内公差和边界外公差设置为0.03,由此可知该部分加工工艺表如下:
3 UGCAM模拟导加工过程
3.1 进入CAM环境
选择mill_contour(型腔铣),刀具选择可以根据模板或直接调用UG刀具库里的刀具,创建加工刀具尺寸参数。
3.2 设置操作参数
创建操作的过程中主要包括选择操作类型(子类型)、设定工件坐标系与安全平面、创建工件几何体等几大块。在操作对话框中设置加工过程相关的一些参数,主要有检查几何体、指定切削区域、指定修剪边界、切削模式、切削层等。在操作对话框中完成切削顺序、切削方向、余量以及进给量等相关参数设置。
3.3 模拟加工刀具路径
完成参数设置后,系统进行刀轨计算,自动生成加工刀具路径,如图3所示
3.4 输出机床加工程序
UGNX5.0提供了强大的后处理器,利用该处理器生成的NC程序无法直接在数控机床上应用,因不同的机床生产厂商生产的数控机床硬件不同,即使是相同的机床所安装数控系统也不一定相同,这些特定的机床参数并不包含在刀具位置源文件中,因此必须根据特定数控机床参数设置后处理器,以便生成该机床可以识别的NC程序。最终将凹模NX程序导入LGMazak型号为Nexus510C的立式机床进行加工,图4为在LGMazak机床上生成实际加工的程序,图5为最终加工效果图。从图中可以看出最终加工效果图与零件的三维模型一样,从而实现了零件的快速加工。
4 结语
文章详细阐述了UGNX在现代制造业中的应用,利用加工模块提供的切削层设置工具,将凹模切削层设为最优化,UGCAM根据三维模型自动优化刀轨,大大提高零件的加工效率,精简加工工艺,因此得出如下结论:
(1)可以在一次装夹中,完成型腔的粗、精加工,实现一次加工成品,简化NC加工程序;
(2)利用UGNX数控编程技术快速实现了产品设计-模拟加工-实际加工的一体化过程,提高产品的开发生产效率,大大缩短了产品开发周期;
(3)UGNX提供了强大的加工过程仿真工具,从而有效预防和减少了复杂零件实际加工中错误的发生。
[参考文献]
[1] 邵家云,任丰兰.UG中渐开线斜齿轮的全参数化精确建模[J].农机使用与维修,2009(1).
[2] 王建华,王妮.UG在高速加工数控编程中的应用[J].航天制造技术,2006.
[3] 薛世超,高国琴,庄景灿.基于UG的六自由度并联机器人曲面铣加工实现[J].机械设计与制造,2009(1).
[4] 李群,陈五一,单鹏,宋放之.基于UG的复杂曲面叶轮三维造型及五轴数控加工技术研究[J].计算机应用,2007,8.
[5] 黄宜松,谢龙汉,王磊.数控加工入门与实例进阶[M].北京:清华大学出版社,2008.
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⑤ 数控机床程序传输
盖勒普DNC系统 是基于32和64位操作系统开发的自动化制造设备及生产信息化管理的网络平台，它赋予工业DNC（Distributed Numeric Control）更深更广的应用意义。DNC不仅能够使您所有的CNC数控加工中心，智能化工业机器人，自动化生产线PLC工作中心和其它的所有工业设备联网在线，实现高效、准确、安全、快速的程序传输，同时有效管理您的生产设备、加工程序和工位信息。
此外，DNC不但可以与其他系列产品管理系统无缝集成，还可以和企业第三方信息化管理系统及工具软件MRPII/ERP/PDM/CAPP/MES/CAD/CAM等集成。
数控机床程序传输流程：
1.所有程序编程人员可以在自己的PC上进行编程，并上传至DNC服务器指定的目录下。
2.现场设备操作者通过设备CNC控制器发送“下载（LOAD）”指令，从服务器中下载所需的程序，待程序加工完毕后再通过DNC网络回传至服务器中，由程序管理员或工艺人员进行比较或归档。
好处：这种方式首先大大减少了数控程序的准备时间，消除了人员在工艺室与设备端的奔波，并且可完全确保程序的完整性和可靠性，消除了很多人为导致的“失误”，最重要的是通过这套成熟的系统，将企业生产过程中所使用的所有NC程序都能合理有效的集中颂滚橡管理起来。
盖勒普DNC系统主要功能如下：
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盖勒普 DNC™ 64位系统支持只用一台DNC服务器（中端PC即可）就可以使多达4096台数控设备的同时联网在线并进行多线程（Multi-thread）双向传输，而且它可以使您的数控设备进行可视化分配管理。
2.，数控机床程序传输，改善您的车间工作流程
拥有盖勒普DNC，您就不必再吃力备旅得拿着软盘、纸带、笔记本电脑或是老式硬件来下载数控设备上的加工程序。盖勒普DNC提供了一个真正的网络解决方案，当你需要使用程序时可以从服务器直接进行调用，当程序完成现场的加工确认或者进行更改后，又可以返回到你的服务器中进行保存。整个过程将变得更加可靠，每个人都会变得更有效率。
3.DNC Explorer™ 用户界面
盖勒普DNC采用微软的Office和Windows 界面让使用者在操作时变得非常轻松、容易上手。盖勒普DNC界面包括鼠标拖放，右键快捷菜单、剪切、复制、粘贴，状态/工具栏，热键功能、工具按钮和在线帮助。不仅如此，Predator DNC还可以客户化设置数控设备的物理配置以及提供更多客户化特性的功能……
4.Remote Request多线程远程请求
盖勒普DNC 通过远程请求功能，可以让每一个操作者通过在制造设备端的简易操作，直接完成与DNC服务器之间的程序调用及通讯，使操作者在设备端就能实现上传、下载自己想要的数控加工程序，避免了操作者在现场与服务器或办公室之间的来回奔波。
盖勒普DNC Remote Request; 具有实时反馈通讯错误信息的功能，能够与DNC 服务器建立起对话，让操作者在设备端就可以得知通讯不成功的原因，这是盖勒普DNC 系统的特色功能，除了Remote Request 功能外，盖勒普DNC还具有远程查看文件目录、远程自动命名、远程打印控制和远程E-mail传输以及更多远程功能……
5.盖勒普DNC Connect客户端
盖勒普DNC Connect; 为用户提供了一个基于PC用野旁于NC程序管理浏览、编辑和通讯的客户端。盖勒普DNC Connect; 操作界面直观并具有亲和力，并且具有针对触摸屏应用的大按钮界面。
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是否为陷入了一大堆杂乱无章的数控程序和生产资源文档而感到烦恼呢？盖勒普DNC的文档管理器能帮助您解决这一切。它能支持在同一窗口中浏览Microsoft Office™ 文档（包括：.DOC、.XLS、.PPT、.MPP、.VSD等）还包括.PDF、.DXF、.DWG、.TIF、.JPEG、.GIF等其他常用的文档格式。
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8.盖勒普DNC; 系统运行日志
盖勒普DNC; 具有简单好用和记录详细的日志，分为通信日志和系统运行日志，可以以Excel、Access、HTML和ASCII等形式被保存，方便管理人员进行查询和系统维护。
9.盖勒普DNC; 强大的在线帮助功能
盖勒普DNC; 系统具有方便易用的在线帮助功能，在系统使用过程中，您只需轻轻按下F1键，计算机便会弹出当前应用界面所有功能的详细帮助文档供你浏览查阅。
盖勒普DNC帮助企业实现：
1.实现车间数控设备的完全网络化管理，为不同车间生产需求搭建多样的车间网络系统，消除车间数控设备之间的信息孤岛。彻底改变以前数控设备的单机通讯方式，全面实现数控设备的集中管理与控制。
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7.车间生产现场的通讯数据与企业的第三方信息化管理系统集成应用（如：MRPII/ERP/MES/MDC/PDM/PLM /CAPP/CAD/CAM），达到真正高效即时的数据共享。
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数控加工与编程 / (美)托马斯 M·克兰德尔(Thomas M. Crandell)着 ; 罗学科，黄根隆，刘瑛等译. -- 北京 : 化学工业出版社, 2005
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美国Instrial Press, Inc.授权出版 据原书第2版译出
并列题CNC machining and programming: an introction
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8 [002990918]
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