提高數控銑削編程效率的研究

廖玉松+韓江

摘要：近年來，數控銑削加工技術發展迅速，數控產品的技術水平和質量正在不斷提高。數控銑削加工已成為數控加工技術最為重要的應用之一，如何提高數控銑削編程效率成為數控編程人員十分關注的問題。

關鍵詞：數控編程 CAM 加工模板

中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）08-0075-02

隨著數控銑削加工技術發展迅速，數控產品的技術水平和質量正在不斷提高。而數控編程是在數控加工中保證產品質量和加工效率的關鍵。數控編程有手工編程和自動編程兩種，手工編程常用于簡單零件加工，在實際生產當中，數控加工主要采用自動編程即計算機輔助制造CAM（Computer Aided Manufacturing）。計算機輔助制造CAM技術具有很大的優越性，它不但能解決復雜曲面人工無法精確編程的問題，而且計算機與數控設備的通訊又大大地提高了程序輸入的速度和避免人工錄入的錯誤。目前常用的自動編程軟件有Master CAM、Cimatron、Pro/E及UG[1]，而UG是全球應用最普遍、最富有競爭力的一流計算機輔助設計、輔助制造、輔助工程（CAD/CAM/CAE）的一體化軟件系統之一[2、3]，是目前市場上功能最齊全的產品設計工具，廣泛應用于機械、飛機、汽車、模具、化工等各個行業有產品設計、制造與分析。UG/CAM模塊向用戶提供了當今世界上最好的CAM技術，利用它強大的針對加工任務生成優化而可用的加工路徑，加工路徑通過后置處理生成數控程序，將程序用于特定機床即可來加工各種零件。如何利用UG軟件進行快速高效完成數控編程？筆者根據自己長期的數控編程實踐，談談自己的看法，希望能給讀者帶來一絲啟示。

1 簡化造型

要提高編程效率，首先應從簡造型化開始著手，簡化造型是編程工作的第一步。如圖1所示在加工塑料模具模仁時，模仁上的孔在數控銑削加工前已在鉆床上加工完成，在數控銑削時不需要再加工，同時在數控銑削時，防止刀具進入孔中破壞模仁的加工質量，編程時必須對模型進行簡化，簡化掉模仁上的孔，模仁簡化后如圖2所示。粗加工和精加工時，刀具在有孔處將連續切削，不會出現任何停頓，同時不會切入孔中，不會造成模仁損壞，這樣加工效率顯著提高。因此，只要能正確生成NC程序，造型力求簡化，這樣可以提高編程效率[4]。簡化造型既可以縮短編程時間，也可以為修改上的便捷。簡化造型后模型簡單，很容易檢查刀具軌跡是否與邊界相切，是否保留余量等，修改時只需改變邊界定義線。同時，部件文件中對象數量變少，文件占用內存變小，存取速度都會相應加快[4]（如圖1、圖2所示）。

2 使用實體造型

對于復雜零件，盡可能使用實體造型，減少自由曲面造型。實體造型優點如下：

（1）生成速度快，磁盤占用空間少。例如，生成簡單的SΦ50球體時，實體造型占用116KB字節數，自由曲面造型占用124KB字節數[4]。

（2）實體造型直觀、簡潔、易于查看。對復雜形狀的零件有比較直觀地認識，編程時選擇加工區域直觀、簡潔，一般不會出錯。

3 設置自定義加工模板

但在實際編程中，默認加工模板中許多參數需要修改和編輯，導致編程的效率低。UG軟件是一個開放式軟件，編程者可以根據自己的需要，設置適合自己的加工模板，定義常用刀具，設置加工參數。在編程時只需選擇要加工零件、加工區域、加工刀具，對同類型零件的加工時不需要重新設置常用的加工參數，重新定義刀具，編程效率可以顯著提高。下面以塑料模電極加工模板設置的過程為例介紹設置自定義加工模板過程：

（1）設置自定義加工模板文件名。查找UG安裝目錄，假設UG安裝在D：中，按以下步驟進行操作：D：->Program files->UGS->NX8.0->MACH->resource->template part->metric，在metric文件夾中復制一個默認加工模板mill_planar.part或mill_contour.part[4]，重命名成便于認別同時能反映出加工特征的文件名，如Electrode .part。

（2）根據加工零件的類型，設置自定義加工模板的常用操作，編輯、修改加工參數。用UG8.0打開Electrode.part自定義模板文件，從“Start”開始菜單中進入“Manufacturing”加工模塊，在“Operation Navigator”中刪除原來所有默認操作，根據具體零件加工類型，設置具體操作，編輯、修改默認加工參數。

（3）在自定義加工模板中設置常用的刀具，定義刀具參數。在“Operation Navigator”中右鍵，將視窗切換到“Machine Tool View”。點擊“Create Tool”按鈕，打開“Create Tool”對話框，定義刀具參數。刀具參數主要包括：Tool type（刀具類型）、Diameter（刀具直徑）、Lower Radius（ R角半徑）、Flutes（刀刃數目）、Length（裝刀長度）等。在“File”菜單中點擊“Save”，即完成了Electrode自定義加工模板的設置。關閉UG后，重新啟動UG，即可使用Electrode自定義加工模板。

（4）在UG默認的“Machining Environment”中添加Electrode自定義加工模板。在UG默認“Machining Environment”中，沒有Electrode自定義加工模板，編程時想要調用Electrode自定義加工模板，使用起來不是很方便。把Electrode自定義加工模板添加到UG的“Machining Environment”默認加工環境中，這樣在UG的“Machining Environment”中可以直接使用Electrode自定義加工模板，可以提高編程效率。操作過程如下：D：->Program files->UGS->NX8.0->MACH->resource->template set文件目錄下找到cam_general.opt文件，用“記事本”方式打開cam_general.opt文件[4]。cam_general.opt文件分為兩個部分，上面部分是英制加工模板，下面部分是公制加工模板，在下面部分公制加工模板中添加${UGII_CAM_TEMPLATE_PART_METRIC_DIR}Electrode.part語句[4]，存盤保存。重新啟動UG后，在“Machining Environment”中就會出現已經定義好Electrode模板，編程時可以直接調用Electrode自定義加工模板了。

4 導入已有加工零件的CAM數據

對于加工形狀近似，工藝相同的零件，可利用UG的“Import”導入功能導入CAM數據，可以提高數控編程效率。在加工形狀相似的電極時，電極材料一般都采用紫銅，被加工零件的材料切削加工性能相同，形狀近似，相同加工工藝流程，所用刀具基本相同，編程時，可以利用CAM導入數據功能。操作過程如下：在“Manufacturing”加工模塊下，單擊File->Import->Part->在Import Part對話框選中“Import CAM Objects”->選擇要導入CAM數據文件->點擊確定，即在要加工零件的當前文件中導入已經編好過的零件加工操作，重新選擇零件和加工區域，生成刀具路徑即可。不需要再選擇刀具和設置參數，這樣可以提高編程效率[4]。

5 選擇適當的驅動方式

在曲面加工中，驅動方式選擇十分重要的，UG提供曲面驅動和邊界驅動兩種驅動方式：

（1）曲面驅動優點是不需要添加輔助線，操作簡單，可選擇曲面的百分比參數延伸曲面，缺點是需要分析曲面，運算速度慢，程序生成時間長，不易靈活處理曲面邊界上刀具的ON和TANGENT TO。因此，曲面驅動方式不太適合加工復雜、干涉較多的內型面，而對于干涉少，曲面變化小的外型面則較為合適，具有編程效率高，生成速率快的優點[4]。

（2）選擇邊界驅動方式優點是不用分析面，運算較快，而且修改時移動邊界即可，缺點是需要添加輔助線，造型時較為麻煩。在加工復雜的形狀曲面時，選擇邊界驅動方式，編程效率高，便于編輯、修改。

6 充分利用刀具參數

利用刀具參數可以簡化造型，例如型腔的底部圓角半徑，斜筋過渡圓角半徑處，可以由加工刀具來保證，不需要詳細的造型，這樣生成NC程序時計算簡單，程序生成速度快。例如待加工零件的型腔底部圓角為R5，在造型時，可簡化掉底部R5圓角，而加工時用，采用帶有R5的圓鼻刀把底部圓角加工出來[4]。

7 結語

想要提高數控銑削編程效率，就要不斷提高自身的數控加工工藝水平，靈活應用自動編程軟件。編程時，使用實體造型，盡可能簡化造型，充分利用好軟件的自定義加工模板，根據具體情況，使用好軟件導入CAM數據功能，充分利用好刀具，選擇適當的驅動方式。在實際編程中多思考，多總結，就一定會提高自己的編程效率。

參考文獻

[1]蘇紅衛.UG NX 銑加工過程培訓教程[M].北京：清華大學出版社，2004年10月，第一版.

[2]衛兵工作室編著.UG NX 數控加工實例教程[M].北京：清華大學出版社，2006年6月，第一版.

[3]展迪優.UG NX 8.0數控加工教程[M].北京：機械工業出版社，2012年1月，第一版.

[4]廖玉松.冰箱發泡模CAD/CAM關鍵技術研究及應用[D].[碩士學位論文].安徽：合肥工業大學機械與汽車工程學院，2008年.

4 導入已有加工零件的CAM數據

對于加工形狀近似，工藝相同的零件，可利用UG的“Import”導入功能導入CAM數據，可以提高數控編程效率。在加工形狀相似的電極時，電極材料一般都采用紫銅，被加工零件的材料切削加工性能相同，形狀近似，相同加工工藝流程，所用刀具基本相同，編程時，可以利用CAM導入數據功能。操作過程如下：在“Manufacturing”加工模塊下，單擊File->Import->Part->在Import Part對話框選中“Import CAM Objects”->選擇要導入CAM數據文件->點擊確定，即在要加工零件的當前文件中導入已經編好過的零件加工操作，重新選擇零件和加工區域，生成刀具路徑即可。不需要再選擇刀具和設置參數，這樣可以提高編程效率[4]。

5 選擇適當的驅動方式

在曲面加工中，驅動方式選擇十分重要的，UG提供曲面驅動和邊界驅動兩種驅動方式：

（1）曲面驅動優點是不需要添加輔助線，操作簡單，可選擇曲面的百分比參數延伸曲面，缺點是需要分析曲面，運算速度慢，程序生成時間長，不易靈活處理曲面邊界上刀具的ON和TANGENT TO。因此，曲面驅動方式不太適合加工復雜、干涉較多的內型面，而對于干涉少，曲面變化小的外型面則較為合適，具有編程效率高，生成速率快的優點[4]。

（2）選擇邊界驅動方式優點是不用分析面，運算較快，而且修改時移動邊界即可，缺點是需要添加輔助線，造型時較為麻煩。在加工復雜的形狀曲面時，選擇邊界驅動方式，編程效率高，便于編輯、修改。

6 充分利用刀具參數

利用刀具參數可以簡化造型，例如型腔的底部圓角半徑，斜筋過渡圓角半徑處，可以由加工刀具來保證，不需要詳細的造型，這樣生成NC程序時計算簡單，程序生成速度快。例如待加工零件的型腔底部圓角為R5，在造型時，可簡化掉底部R5圓角，而加工時用，采用帶有R5的圓鼻刀把底部圓角加工出來[4]。

7 結語

想要提高數控銑削編程效率，就要不斷提高自身的數控加工工藝水平，靈活應用自動編程軟件。編程時，使用實體造型，盡可能簡化造型，充分利用好軟件的自定義加工模板，根據具體情況，使用好軟件導入CAM數據功能，充分利用好刀具，選擇適當的驅動方式。在實際編程中多思考，多總結，就一定會提高自己的編程效率。

參考文獻

[1]蘇紅衛.UG NX 銑加工過程培訓教程[M].北京：清華大學出版社，2004年10月，第一版.

[2]衛兵工作室編著.UG NX 數控加工實例教程[M].北京：清華大學出版社，2006年6月，第一版.

[3]展迪優.UG NX 8.0數控加工教程[M].北京：機械工業出版社，2012年1月，第一版.

[4]廖玉松.冰箱發泡模CAD/CAM關鍵技術研究及應用[D].[碩士學位論文].安徽：合肥工業大學機械與汽車工程學院，2008年.

4 導入已有加工零件的CAM數據

對于加工形狀近似，工藝相同的零件，可利用UG的“Import”導入功能導入CAM數據，可以提高數控編程效率。在加工形狀相似的電極時，電極材料一般都采用紫銅，被加工零件的材料切削加工性能相同，形狀近似，相同加工工藝流程，所用刀具基本相同，編程時，可以利用CAM導入數據功能。操作過程如下：在“Manufacturing”加工模塊下，單擊File->Import->Part->在Import Part對話框選中“Import CAM Objects”->選擇要導入CAM數據文件->點擊確定，即在要加工零件的當前文件中導入已經編好過的零件加工操作，重新選擇零件和加工區域，生成刀具路徑即可。不需要再選擇刀具和設置參數，這樣可以提高編程效率[4]。

5 選擇適當的驅動方式

在曲面加工中，驅動方式選擇十分重要的，UG提供曲面驅動和邊界驅動兩種驅動方式：

（1）曲面驅動優點是不需要添加輔助線，操作簡單，可選擇曲面的百分比參數延伸曲面，缺點是需要分析曲面，運算速度慢，程序生成時間長，不易靈活處理曲面邊界上刀具的ON和TANGENT TO。因此，曲面驅動方式不太適合加工復雜、干涉較多的內型面，而對于干涉少，曲面變化小的外型面則較為合適，具有編程效率高，生成速率快的優點[4]。

（2）選擇邊界驅動方式優點是不用分析面，運算較快，而且修改時移動邊界即可，缺點是需要添加輔助線，造型時較為麻煩。在加工復雜的形狀曲面時，選擇邊界驅動方式，編程效率高，便于編輯、修改。

6 充分利用刀具參數

利用刀具參數可以簡化造型，例如型腔的底部圓角半徑，斜筋過渡圓角半徑處，可以由加工刀具來保證，不需要詳細的造型，這樣生成NC程序時計算簡單，程序生成速度快。例如待加工零件的型腔底部圓角為R5，在造型時，可簡化掉底部R5圓角，而加工時用，采用帶有R5的圓鼻刀把底部圓角加工出來[4]。

7 結語

想要提高數控銑削編程效率，就要不斷提高自身的數控加工工藝水平，靈活應用自動編程軟件。編程時，使用實體造型，盡可能簡化造型，充分利用好軟件的自定義加工模板，根據具體情況，使用好軟件導入CAM數據功能，充分利用好刀具，選擇適當的驅動方式。在實際編程中多思考，多總結，就一定會提高自己的編程效率。

參考文獻

[1]蘇紅衛.UG NX 銑加工過程培訓教程[M].北京：清華大學出版社，2004年10月，第一版.

[2]衛兵工作室編著.UG NX 數控加工實例教程[M].北京：清華大學出版社，2006年6月，第一版.

[3]展迪優.UG NX 8.0數控加工教程[M].北京：機械工業出版社，2012年1月，第一版.

[4]廖玉松.冰箱發泡模CAD/CAM關鍵技術研究及應用[D].[碩士學位論文].安徽：合肥工業大學機械與汽車工程學院，2008年.