林春宇

摘 要：智能制造時(shí)代離不開軟件的應(yīng)用，特別是在設(shè)計(jì)制造加工領(lǐng)域，廣泛使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，CAD）/計(jì)算機(jī)輔助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）軟件。而UG就是廣泛應(yīng)用的CAD/CAM軟件之一，可為產(chǎn)品設(shè)計(jì)及加工過程提供數(shù)字化造型和驗(yàn)證手段。通過使用UG各功能模塊，以簡易煙灰缸數(shù)控加工為實(shí)例，闡述了使用UG軟件進(jìn)行簡易煙灰缸的建模設(shè)計(jì)、編程加工、后置處理刀具路徑生成程序、機(jī)床操作加工實(shí)物的整個(gè)流程。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造（CAD/CAM）;簡易煙灰缸;數(shù)控（NC）加工

中圖分類號：TG547 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）25-0041-04

NC Machining of Simple Ashtray Based on UG NX 10.0

LIN Chunyu

（Guangxi Modern Polytechnic College， Hechi Guangxi 547000）

Abstract： Today's intelligent manufacturing era is inseparable from the role of software， especially in the field of design， manufacturing and processing. CAD/CAM software is widely used. UG is one of the widely used software， which provides digital modeling and verification means for product design and processing process. By using each function module of UG and taking the NC machining of simple ashtray as an example， this paper expounds the whole process of modeling design， programming machining， post-processing， tool path generation program， and finally machining the real object by using UG software.

Keywords： Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing（CAD/CAM）;simple ashtray;Numerical Control（NC） machining

進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代制造技術(shù)（數(shù)控）、圖像技術(shù)的進(jìn)步，模具設(shè)計(jì)與制造加工技術(shù)發(fā)展迅速，各種三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，CAD）/計(jì)算機(jī)輔助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）軟件應(yīng)運(yùn)而生且各具特色，并在模具行（企）業(yè)獲得了廣泛應(yīng)用。UG NX是一個(gè)功能強(qiáng)大的軟件，包含了企業(yè)中廣泛應(yīng)用的集成套件，大規(guī)模應(yīng)用于各種領(lǐng)域的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工和制造等全范圍開發(fā)過程[1-2]。它是一個(gè)交互式CAD/CAM系統(tǒng)，可以建構(gòu)各種復(fù)雜的實(shí)體及造型。因此，當(dāng)前全球范圍內(nèi)很多模具企（行）業(yè)都在利用UG軟件及其模具進(jìn)行產(chǎn)品零件建模，再通過UG靈活豐富的加工功能對模具零件進(jìn)行數(shù)控加工[3-5]?，F(xiàn)以簡易煙灰缸為例，闡述利用UG NX 10.0軟件對簡易煙灰缸進(jìn)行三維建模和數(shù)控加工的具體實(shí)現(xiàn)方法。

1 三維建模

簡易煙灰缸的平面設(shè)計(jì)圖如圖1所示。其中，外表面不允許用砂布或銼刀修整，銳邊倒鈍。毛坯是尺寸為100 mm×100 mm×30 mm的鋁塊，未標(biāo)注尺寸公差參考《一般公差 未注公差的線性和角度尺寸的公差》（GB/T 1804—2000）。

通過圖紙分析看到構(gòu)建平面圖形用到的特征有拉伸、陣列、倒圓角等。打開UG，進(jìn)入建模模塊，進(jìn)行草圖的繪制和特征操作，最終建模如圖2所示。

2 編程加工

對進(jìn)入U(xiǎn)G的加工模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，在操作之前先進(jìn)行工藝分析，并考慮刀具以及夾具量具，之后通過編程設(shè)置，采用型腔銑進(jìn)行輪廓粗精加工，剩余銑進(jìn)行倒圓角和圓弧槽加工。

2.1 加工思路

①型腔銑粗加工輪廓。采用12 mm立銑刀進(jìn)行分層銑削，底面和側(cè)面留余量0.1 mm，主軸速度設(shè)為S=3 000 r/min，進(jìn)給速度設(shè)為F=1 800 mm/min，切深t=0.5 mm。②型腔銑精加工輪廓。采用12 mm立銑刀進(jìn)行余量加工，主軸速度設(shè)為S=4 500 r/min，進(jìn)給速度設(shè)為F=800 mm/min。③剩余銑圓角和圓弧槽。采用6 mm球頭刀進(jìn)行銑削加工，主軸速度設(shè)為S=3 500 r/min，進(jìn)給速度設(shè)為F=600 mm/min。④鉗工銳邊去毛刺。

2.2 加工工序

確定好加工思路之后開始進(jìn)行編程加工，設(shè)置好各工序的參數(shù);進(jìn)入加工模塊，建立MCS坐標(biāo)系，把加工坐標(biāo)系建立在工件頂部中心位置;創(chuàng)建workpiece，指定部件，選擇煙灰缸，指定毛坯，選擇包容塊;創(chuàng)建刀具，先創(chuàng)建[Φ]12 mm的立銑刀，用來粗精加工;再創(chuàng)建[Φ]6 mm的球頭刀對殘料進(jìn)行加工;準(zhǔn)備工作完畢后，按照加工方案創(chuàng)建工序。

首先，選擇“型腔銑”進(jìn)行開粗，插入→工序→選擇“型腔銑”，程序命名為“D12-C”，然后設(shè)置相關(guān)參數(shù)如表1所示。

其次，開粗完畢后進(jìn)行精加工，插入→工序→選擇“剩余銑”，程序命名為“D12-J”，然后設(shè)置相關(guān)參數(shù)如表2所示。

最后，對倒角和槽殘料進(jìn)行加工，復(fù)制“D12-J”程序，進(jìn)行粘貼，重命名為“B6-J”，然后設(shè)置相關(guān)參數(shù)如表3所示。

經(jīng)過編程設(shè)置參數(shù)，對零件模擬加工進(jìn)行2D、3D仿真模擬，確保能加工完畢且無剩余殘料，仿真模擬如圖3所示。

3 后置處理

經(jīng)過編程設(shè)置優(yōu)化調(diào)整相關(guān)參數(shù)后，通過UG的模擬仿真加工在確保效率和沒有殘料的情況下生成數(shù)控（Numerical Control，NC）代碼。結(jié)合實(shí)際機(jī)床加工情況分析，通過FANUC三軸機(jī)床專用后置處理器針對不同的機(jī)床系統(tǒng)型號要求，適當(dāng)修改程序內(nèi)容（NC代碼），完成程序的生成并用記事本格式保存，分別生成輪廓粗加工程序、輪廓精加工程序以及圓角弧槽程序。

4 數(shù)控機(jī)床模擬仿真操作

UG編程后置處理生成的程序，可以通過模擬機(jī)床進(jìn)行程序檢驗(yàn)，此時(shí)考慮實(shí)際機(jī)床加工實(shí)訓(xùn)工位有限，可以先進(jìn)行南京斯沃仿真軟件的數(shù)控機(jī)床模擬操作。通過軟件的模擬操作更好地熟悉機(jī)床操作，確保在仿真軟件上模擬沒有問題的情況下再到機(jī)床上熟悉實(shí)訓(xùn)，提高效率。首先打開南京斯沃軟件按照要求安裝好工件，選好刀具，采用尋邊器分中進(jìn)行對刀完畢，如圖4所示，其次進(jìn)行粗加工，最后進(jìn)行精加工程序，傳入南京斯沃軟件進(jìn)行模擬加工，如圖5所示。這樣操作可以確保后置處理出來的程序是正確的。

5 程序傳輸

通過自動(dòng)編程生成程序后，只需要把程序傳輸給對應(yīng)的機(jī)床系統(tǒng)即可，程序傳入機(jī)床主要使用以下幾種方法。

5.1 線傳

線傳可以直接進(jìn)行數(shù)字控制（Direct Numerical Control，DNC）在線加工，也可以把程序輸入并保存在機(jī)床中。通過數(shù)控傳輸線把數(shù)控機(jī)床和電腦連接起來形成通信通道，通過RS232口輸入機(jī)床并修改參數(shù)，把機(jī)床I/O通道修改為1，打開數(shù)控傳輸軟件。以應(yīng)用最多的CIMCOEdit5軟件為例，在電腦端打開傳輸軟件CIMCOEdit5，單擊“機(jī)床通訊”菜單中的“DNC設(shè)置”進(jìn)入傳輸參數(shù)設(shè)置界面，如圖6所示，分別修改傳輸端口、波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗(yàn)及代碼類別等參數(shù)。

在程序傳輸?shù)倪^程中，一般是要輸入哪一側(cè)，則先操作哪一側(cè)，即先設(shè)置機(jī)床，再輸入程序，機(jī)床的設(shè)置步驟如下：①選擇“EDIT”方式，顯示程序目錄;②按下PROG功能按鈕，顯示程序內(nèi)容畫面或者程序目錄畫面;③按下顯示屏軟件OPRT;④按下最右邊軟件菜單擴(kuò)展鍵;⑤輸入地址O，輸入賦值程序的程序號;⑥按下屏幕軟鍵TEAD和EXEC，在屏幕上顯示“LSK”，程序正在等待被輸入;⑦打開計(jì)算機(jī)端要輸入的程序，在傳輸軟件主界面上的“機(jī)床通訊”菜單中選擇“發(fā)送”命令，找到要傳輸?shù)某绦虿⒋蜷_，即開始傳輸程序;⑧傳輸完成后，注意比較一下計(jì)算機(jī)和機(jī)床兩端的數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)大小一致，則表明傳輸成功。

5.2 CF卡傳

首先，通過CF卡讀卡器讀取電腦記事本格式的程序，把CF卡插入卡套;其次，修改機(jī)床參數(shù)，把機(jī)床參數(shù)I/O通道修改為4，處于DNC在線加工，進(jìn)給倍率調(diào)為0;最后，把卡套插入機(jī)床卡端口位置，按下顯示屏DNC鎖定加工程序或者用EDIT編輯模式把程序選中傳入機(jī)床。此時(shí)處于DNC模式的程序存在于CF卡中，一邊加工一邊傳輸;處于EDIT模式的程序傳入機(jī)床，可以隨時(shí)調(diào)出來進(jìn)行加工。

5.3 U盤傳輸

使用容量小于2 GB的U盤（修改為FAT32格式）2.0接口，把機(jī)床參數(shù)I/O通道修改為17，EDIT編輯模式下把程序選中傳入機(jī)床。此時(shí)，U盤傳輸不能進(jìn)行DNC在線加工，只能把程序傳入機(jī)床。

5.4 以太網(wǎng)傳輸程序

使用以太網(wǎng)可以遠(yuǎn)程傳輸程序，提高工作效率。首先，點(diǎn)擊機(jī)床系統(tǒng)端功能鍵SYSTEM進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置，設(shè)定IP地址;其次，在電腦網(wǎng)絡(luò)設(shè)置找到“以太網(wǎng)”位置設(shè)定IP地址，打開軟件“會話設(shè)定”設(shè)置好程序存儲區(qū)相關(guān)地址;最后。打開程序傳輸軟件，可以看到PC端和系統(tǒng)端的程序，此時(shí)直接拖動(dòng)需要傳輸?shù)某绦?，點(diǎn)擊下載即可將程序輸入機(jī)床?？梢?，以太網(wǎng)傳輸十分方便快捷。

6 簡易煙灰缸的機(jī)床實(shí)操加工

做好所有準(zhǔn)備工作后再進(jìn)行機(jī)床操作，把工具、量具、刀具、毛坯及夾具等全部放在機(jī)床的工具柜上。開機(jī)回零操作，在夾具上安裝好毛坯，利用尋邊器試切對中法分中。主軸裝上刀具進(jìn)行對刀操作，程序準(zhǔn)備好后進(jìn)行機(jī)床加工。

6.1 DNC在線加工

在線加工即一邊傳輸程序一邊加工，可用CF卡或電腦線傳的形式進(jìn)行，程序不需要預(yù)先存入機(jī)床，能夠避免由于程序容量太大導(dǎo)致機(jī)床無法保存的問題。先讓機(jī)床處于代加工狀態(tài)，設(shè)置好相應(yīng)要素，按鈕處于DNC按鍵，機(jī)床的進(jìn)給倍率調(diào)為0;按下循環(huán)啟動(dòng)按鈕，通過CF卡讀取程序或者電腦線傳程序即可讓機(jī)床處于加工狀態(tài)，此時(shí)慢慢調(diào)整進(jìn)給倍率和主軸轉(zhuǎn)速倍率即可進(jìn)行工件加工。

6.2 自動(dòng)加工

先把程序傳入機(jī)床里面，按鈕處于自動(dòng)加工按鍵，進(jìn)給倍率調(diào)為0，讀取加工程序，按下循環(huán)啟動(dòng)按鍵，慢慢調(diào)整進(jìn)給倍率和主軸轉(zhuǎn)速倍率即可進(jìn)行工件加工。

采取以上兩種方法都可以完成簡易煙灰缸加工。在加工過程中注意觀察加工狀態(tài)，隨時(shí)調(diào)整加工參數(shù)即主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度。加工完畢后，卸下工件和刀具，并對機(jī)床進(jìn)行打掃，對車間進(jìn)行6S管理[整理（SEIRI）、整頓（SEITON）、清掃（SEISO）、清潔（SEIKETSU）、素養(yǎng)（SHITSUKE）、安全（SECURITY）]，至此完成簡易煙灰缸數(shù)控加工的整個(gè)流程。

7 結(jié)語

通過簡易煙灰缸的數(shù)控加工，簡單了解UG的編程加工，表明以UG軟件為代表的CAD/CAM軟件應(yīng)用為數(shù)控加工提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。運(yùn)用UG軟件進(jìn)行產(chǎn)品的三維設(shè)計(jì)建模，在UG加工環(huán)境下進(jìn)行CAM編程，模擬刀具路徑、后置處理生成加工程序并輸送到數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工，提高了生產(chǎn)效率和加工精度，有利于提高企業(yè)競爭力。

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