吳 娜，李文軍

（天津職業(yè)大學(xué)，天津 300410）

關(guān)于UG軟件在數(shù)控加工中運(yùn)用研究

吳 娜，李文軍

（天津職業(yè)大學(xué)，天津 300410）

UG軟件在整個(gè)數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展歷程中，是一個(gè)關(guān)鍵性的因素，也因此被越來越廣泛地應(yīng)用于實(shí)踐。在數(shù)控加工的過程中充分地利用UG軟件，使得整個(gè)數(shù)控加工的效率得到大幅度的提高，同時(shí)能夠使加工項(xiàng)目達(dá)到超出預(yù)期的效果。通過UG軟件，可以靈活地對(duì)零件的幾何模型進(jìn)行設(shè)立，能夠真實(shí)還原數(shù)控刀切割演示材料的完整過程，并且立即生成數(shù)據(jù)技術(shù)代碼，使得相關(guān)編程員工的編輯時(shí)間縮短、工作效率提高，并且其安全性和正確性得到更好的保證，生產(chǎn)成本減少。

UG軟件；數(shù)控加工；數(shù)控代碼；數(shù)據(jù)編程

要想確保數(shù)控加工更高效地進(jìn)行，就必須保證計(jì)算機(jī)編程的高質(zhì)量。而UG軟件在眾多軟件程序中脫穎而出，被廣泛地應(yīng)用到數(shù)控加工的各個(gè)環(huán)節(jié)中，比如數(shù)控車床、數(shù)控線路、數(shù)控電火花分割機(jī)等的編輯程序中，其精準(zhǔn)性和安全性得到很大的提升，為整個(gè)數(shù)控加工進(jìn)展提供強(qiáng)有力的保障。

1 數(shù)控加工代碼編輯的基礎(chǔ)原理和UG軟件加工技術(shù)

1.1 數(shù)控加工代碼編輯的基礎(chǔ)原理

隨著數(shù)控加工的廣泛應(yīng)用，數(shù)據(jù)加工的編程技術(shù)也一路從純?nèi)斯ぞ幊贪l(fā)展到語言類自動(dòng)化編程和交叉式圖形自動(dòng)化編程幾個(gè)階段。傳統(tǒng)純?nèi)斯?shù)控加工的編程技術(shù)由于只能處理非常簡(jiǎn)單的零件，計(jì)算式簡(jiǎn)單，整個(gè)加工步驟也非常少，不能夠適應(yīng)逐步發(fā)展的數(shù)控加工技術(shù)，對(duì)程序步驟多的零件或者是形狀較為復(fù)雜的零件，束手無策。因?yàn)檎Z言類的自動(dòng)化編程技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，與傳統(tǒng)的純手工編程相比較，其體現(xiàn)出高達(dá)數(shù)十倍的工作效率，但在復(fù)雜幾何圖形的精準(zhǔn)描述及定義上還存在著一定的欠缺，更難以滿足三維加工領(lǐng)域的精準(zhǔn)語言描述需求[2]，與現(xiàn)代大力發(fā)展的CAD技術(shù)產(chǎn)生了極大的矛盾，進(jìn)而于20世紀(jì)的80年代，數(shù)控加工的編程技術(shù)進(jìn)入到交叉式圖形自動(dòng)化編程的嶄新階段。CAD產(chǎn)出圖形交互式編程技術(shù)所需要的零件圖，進(jìn)而建立模型，勾畫建立起幾何形狀的零件圖樣，再細(xì)致地分析其工藝構(gòu)造，最終敲定數(shù)據(jù)生產(chǎn)方案。這種數(shù)控加工的編程技術(shù)更能夠?qū)γ恳粋€(gè)數(shù)控加工細(xì)節(jié)，比如切割零件邊角用量、生產(chǎn)工藝定制、特定刀具及其特定參數(shù)的確立，需要被加工的位置等進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)控與校對(duì)，確保數(shù)控加工的精準(zhǔn)性，減少錯(cuò)誤率，提高整個(gè)數(shù)控編程計(jì)劃的安全性與效率。

1.2 深入探討UG軟件的生產(chǎn)工藝

UG軟件作為目前應(yīng)用最為廣泛的CAM/CAD/CAE類高端數(shù)控加工類軟件的一種，憑借著其20多年在模具制造行業(yè)及航天技術(shù)行業(yè)中的完美應(yīng)用，成為所有同類軟件中最受歡迎、使用最為廣泛的軟件[3]，其在生成數(shù)控工藝圖形、數(shù)控加工過程、加工零件實(shí)際造型以及系統(tǒng)裝配等方面有著突出表現(xiàn)。UG軟件在指導(dǎo)和輔助方面也起到良好的作用，可以使實(shí)體造型、線型造型以及曲型造型通過技術(shù)手段進(jìn)行巧妙的融合。

2 數(shù)控加工技術(shù)的實(shí)施過程和步驟模擬

2.1 數(shù)控加工技術(shù)的具體實(shí)施過程

數(shù)控加工的編程程序能夠很輕松地利用此流程在CAD/CAM等高端數(shù)控軟件中獲得，如圖1所示。

2.2 數(shù)控加工過程中的數(shù)據(jù)代碼生成

在實(shí)際數(shù)控加工機(jī)床實(shí)施環(huán)境下，會(huì)依據(jù)所需要加工生產(chǎn)的零件工藝、形狀、大小、軌跡等因素確立參考數(shù)值，虛擬演練數(shù)控加工機(jī)床的加工過程，并憑借刀具進(jìn)行檢查和干涉。等通過計(jì)算機(jī)所呈現(xiàn)出來的虛擬數(shù)控機(jī)床加工過程與結(jié)果完全符合數(shù)據(jù)機(jī)床加工的要求之后，就可以使用UG軟件的后置數(shù)控代碼處理程序來生成代碼。通過模擬式的仿真過程后，就形成了刀具路徑圖文件。但是生成的刀具路徑圖文件并不能夠直接被利用在數(shù)控加工機(jī)床上，數(shù)控加工機(jī)床的內(nèi)部系統(tǒng)只可以識(shí)別如M代碼、G代碼類的指令。將刀具路徑圖文件轉(zhuǎn)化為指定的數(shù)控代碼指令是使數(shù)據(jù)加工機(jī)床順利通過數(shù)碼指令的唯一方法，需要經(jīng)過UG軟件的后置數(shù)控代碼處理技術(shù)來生成最終指令代碼。不同的數(shù)控機(jī)床加工設(shè)備具有不同的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)和加工實(shí)施程序的格式，所以最終要后置處理G代碼。對(duì)于不同的數(shù)控機(jī)床加工設(shè)備，應(yīng)當(dāng)選用與之相對(duì)應(yīng)的后置數(shù)控代碼處理程序，后置處理產(chǎn)生的指令代碼通過特定的改動(dòng)之后，就能夠直接利用到數(shù)控機(jī)床加工控制系統(tǒng)之中，從而進(jìn)行數(shù)控加工生產(chǎn)。

圖1 數(shù)控加工的整個(gè)流程示范圖

2.3 數(shù)控機(jī)床加工指令代碼輸入方法

通過直接連接數(shù)控機(jī)床專門的數(shù)據(jù)指令代碼輸入接口和計(jì)算機(jī)RS232串接口的對(duì)接，可直接供給數(shù)控機(jī)床加工生產(chǎn)使用。接下來根據(jù)knd的系統(tǒng)實(shí)例給出相關(guān)介紹。

2.3.1 將數(shù)控編制程序傳輸?shù)酱鎯?chǔ)器中

將數(shù)控編制程序通過專門的接口傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)床系統(tǒng)的存儲(chǔ)器之中。首先把數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)控制面板上的程序保障開關(guān)打開，顯示“ON”，把控制模式改為編輯模式，按下“程序”鍵，呈現(xiàn)出程序編輯畫面。做好這一系列的準(zhǔn)備工作之后，使用專門的數(shù)據(jù)線將計(jì)算機(jī)的程序輸送接口與數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的串口相連接，開啟電腦后將knd軟件運(yùn)行起來。設(shè)置好波率、串口接口、數(shù)據(jù)位置、停止位置以及檢驗(yàn)位置的參數(shù)。參數(shù)可選擇范圍如下：

波率參數(shù)：（8 800/7 200/4 800/2 400）/s；

串口參數(shù)：COM1-COM6；

數(shù)據(jù)位置參數(shù)：7位或是8位；

停止位置參數(shù)：1位或是2位；

檢驗(yàn)位置參數(shù)：偶數(shù)或是奇數(shù)檢驗(yàn)參考值。

設(shè)立好所有的參數(shù)后，將數(shù)控機(jī)床程序下載入knd軟件之中。按“加載”鍵，調(diào)入U(xiǎn)G軟件自動(dòng)生成的數(shù)控機(jī)床加工程序。在數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)控制面板上點(diǎn)擊“輸入”，此時(shí)數(shù)控機(jī)床的控制面板上會(huì)呈現(xiàn)“輸入”的狀態(tài)，按knd軟件上的“傳送”，數(shù)控機(jī)床編制程序傳送入CNC系統(tǒng)之中，之后就可以進(jìn)行數(shù)控機(jī)床加工及運(yùn)行程序調(diào)整。

2.3.2 數(shù)控技術(shù)加工傳送的數(shù)控系統(tǒng)程序

數(shù)控機(jī)床上面的控制系統(tǒng)沒有辦法全面地存儲(chǔ)和處理數(shù)控技術(shù)加工程序，尤其是當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)的程序數(shù)量很大的時(shí)候。這個(gè)時(shí)候可以憑借計(jì)算機(jī)的控制面板對(duì)數(shù)控加工系統(tǒng)程序進(jìn)行加工和控制。

3 UG軟件在數(shù)控加工過程中的實(shí)際應(yīng)用

3.1 UG軟件在數(shù)控加工系統(tǒng)中的應(yīng)用基礎(chǔ)

UG軟件在數(shù)控加工過程中的應(yīng)用及不斷開發(fā)都可以直接通過UG軟件平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)，可以依據(jù)數(shù)控加工的零件圖形、弧度要求、實(shí)際要求、加工工藝等具體因素，開發(fā)出相應(yīng)的CAM/CAD數(shù)控系統(tǒng)及整個(gè)設(shè)計(jì)加工流程。這個(gè)特點(diǎn)的突出優(yōu)勢(shì)是可以針對(duì)各種各樣的數(shù)據(jù)加工要求做出相應(yīng)的實(shí)際運(yùn)用開發(fā)工具，提升對(duì)實(shí)際的UG數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)便利性，也更能夠?qū)?yīng)地開發(fā)出符合數(shù)據(jù)機(jī)床實(shí)際加工需求的應(yīng)用軟件。UG/OpenMEnuScript、UG/OpenAPI、UG/OpenUIStyler、UG/OpenGRIP 4個(gè)系統(tǒng)工具集是CAM/CAD系統(tǒng)開發(fā)工具的組成部分，能夠?qū)G系統(tǒng)軟件與外部設(shè)備完美結(jié)合的是作為應(yīng)用編程接口的UG/OpenAPI，其操作原理是以C/C++的編程語言來完成的，同時(shí)供給函數(shù)的結(jié)合，成功地實(shí)現(xiàn)自定義用戶的新建、程序系統(tǒng)界面的交互式體驗(yàn)、實(shí)時(shí)操作UG系統(tǒng)文件等功能，函數(shù)基礎(chǔ)類型的集合，比如ag-t、Enumtype、Structuretype以及UnionType等。UG軟件系統(tǒng)中自定義的腳本語言為UG/OpenMenuScript。所以新建和改動(dòng)UG軟件的系統(tǒng)菜單并不一定要應(yīng)用C程序語言。想要設(shè)定UG軟件的系統(tǒng)菜單，只需要使用UG/OpenAPI中的MenuScript功能。而可以在GUI數(shù)據(jù)編程不正在進(jìn)行的情況下就生成完整的C代碼和UIStyler文件，就需要用到UG/OpenUIStyler的強(qiáng)大可視化功能，不僅為整個(gè)空間屬性的修改提供了便利，還有效地使開發(fā)實(shí)際應(yīng)用軟件的時(shí)間縮短。整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)工具完美結(jié)合，互相促進(jìn)，相互融合，使得系統(tǒng)開發(fā)工作變得非常容易簡(jiǎn)便。

3.2 UG軟件在數(shù)控加工系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例

現(xiàn)代的數(shù)控加工系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用到UG軟件，首先機(jī)床加工出配件零件，通過UG軟件生成CAD數(shù)值模型，然后就能夠生成具體的3D虛擬模型。接下來就是定義數(shù)控加工地域、數(shù)控機(jī)床加工的產(chǎn)品以及數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)環(huán)境，可以根據(jù)不同數(shù)控加工的要求進(jìn)行刀具及模板尺寸等參數(shù)的設(shè)立。其他的系統(tǒng)數(shù)據(jù)則要根據(jù)數(shù)控加工零件的部分特殊尺寸、零件特殊形狀弧度、數(shù)控加工工藝類型、切割剩余量、切割方向及切割順序等來確立。所有的參數(shù)完善地確立之后，就可以生成完整的刀具軌跡圖。

下面我們以數(shù)控機(jī)床加工普通剃須刀外殼零件為例，就UG軟件在數(shù)控機(jī)床加工系統(tǒng)中的具體應(yīng)用步驟進(jìn)行描述。

3.2.1 UG軟件中CAD系統(tǒng)模板的基礎(chǔ)建模

根據(jù)數(shù)控加工生產(chǎn)的剃須刀成品模型要求，總結(jié)出幾何信息的各個(gè)細(xì)節(jié)，利用UG軟件系統(tǒng)中的CAD系統(tǒng)模板進(jìn)行基礎(chǔ)建模。

3.2.2 根據(jù)3D虛擬模型進(jìn)行分析

CAD系統(tǒng)模板建立出3D虛擬模型之后，進(jìn)行其數(shù)控加工工藝的制訂。然后選定毛坯體，設(shè)立固定坐標(biāo)，選擇適合數(shù)控加工尺寸、數(shù)控加工類型、生產(chǎn)零件外表形狀、切割部位大小尺寸等參數(shù)要求的刀具，確立切割剩余量、切割方向、切割精確部位、切割順序等切割參數(shù)，以及所有定量的確認(rèn)。

3.2.3 依據(jù)幾何參數(shù)設(shè)定刀具工作軌跡

多方位研究生產(chǎn)零件外部的幾何參數(shù)來選擇適合的刀具切割方式，UG軟件系統(tǒng)再依據(jù)刀具切割方式及已經(jīng)設(shè)定好的參數(shù)來計(jì)算刀具工作軌跡，最終形成數(shù)控加工刀具工作路徑圖。

3.2.4 數(shù)控機(jī)床加工仿真演練

根據(jù)前面幾個(gè)步驟中設(shè)立的數(shù)控加工參數(shù)及刀具工作路徑圖，進(jìn)行數(shù)控機(jī)床加工的仿真演練，從而檢查之前確立的數(shù)控加工參數(shù)及刀具工作路徑圖是否有所偏差，如果有偏差，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整改正，最終使整個(gè)刀具工作路徑圖能夠合理、正確。根據(jù)不同的數(shù)控機(jī)床連接型號(hào)，選擇與之相符的后置處理器，如果實(shí)在沒有匹配的后置處理器，就需要馬上制作出一個(gè)相匹配的后置處理器。最后將最終確立的刀具工作路徑圖通過后置處理器生成適合的NC程序。

3.2.5 使用NC程序來加工數(shù)控機(jī)床

最終獲得的NC程序通過相匹配的數(shù)據(jù)接口在數(shù)據(jù)線路和傳送軟件的作用下下載至數(shù)控機(jī)床加工系統(tǒng)中，用NC程序進(jìn)行數(shù)控機(jī)床加工工作，以確認(rèn)NC程序是否能夠完全合理地生產(chǎn)出需要的零件。石蠟或是鋁合金是數(shù)控機(jī)床加工中最常用的加工素材，剃須刀的外殼材料就選用的是鋁合金。

4 結(jié)束語

現(xiàn)如今，在所有的機(jī)械生產(chǎn)類軟件之中最為常用流行的就是UG軟件，其能夠隨著數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)的發(fā)展而不斷地更新技術(shù)，且功能強(qiáng)大，為用戶提供了很大的便利。伴隨著對(duì)現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)要求的不斷提高及生產(chǎn)零件、產(chǎn)品等工藝的越來越多元、越來越復(fù)雜，UG軟件通過不斷研究與完善，將會(huì)被越來越廣泛地使用。

［1］李瓏.數(shù)控加工中UG軟件的應(yīng)用分析［J］.技術(shù)研發(fā)，2016（5）：240.

［2］葉海平.UG數(shù)控加工技術(shù)的研究［J］.機(jī)械與自動(dòng)化工程，2016（3）：18-20.

［3］李安泰.UG軟件在數(shù)控加工中的應(yīng)用［J］.電子工藝技術(shù)，2017（3）：115-117.

TG659

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.21.153

2095－6835（2017）21－0153－03

〔編輯：劉曉芳〕