UG在高速加工數(shù)控編程中的應(yīng)用

董燁

摘要：隨著我國(guó)制造業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)高速加工技術(shù)提出更高的要求。而高速加工技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中，又需考慮其數(shù)控編程問(wèn)題，其是確保生產(chǎn)效率與加工精度的關(guān)鍵。本次研究將對(duì)CAM系統(tǒng)在高速加工數(shù)控編程中的應(yīng)用要求以及高速加工數(shù)控編程中UG的具體應(yīng)用進(jìn)行探析。

關(guān)鍵詞：高速加工：數(shù)控編程：UG：應(yīng)用

前言：作為當(dāng)前制造領(lǐng)域中常用的技術(shù)之一，高速加工以其生產(chǎn)效率高、表面質(zhì)量高、加工精度高等優(yōu)勢(shì)被廣泛投入于生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)中，即使對(duì)于大多傳統(tǒng)加工工藝難以處理的特殊材料，在高速加工工藝應(yīng)用下也可取得較好的加工效果。但值得注意的是，高速加工中除考慮刀具路徑的使用外，對(duì)數(shù)控編程要求較高，確保高速銑削數(shù)控程序?yàn)樽顑?yōu)，而該要求的實(shí)現(xiàn)便需考慮到將UG引入其中。

因此，本文對(duì)高速加工數(shù)控編程中UG的應(yīng)用研究，具有十分重要的意義。

1基于UGNX的CAM系統(tǒng)在高速加工數(shù)控編程中的應(yīng)用要求

高速加工環(huán)節(jié)中，為適應(yīng)主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度，應(yīng)保證數(shù)控程序達(dá)到一定要求，而數(shù)控程序操作主要借助CAM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。因此，CAM系統(tǒng)投入使用后，需滿足：①編程速度快，對(duì)于程序的編輯調(diào)整較為容易；②對(duì)高速加工中的進(jìn)給速度可優(yōu)化；③可自行檢查刀柄干涉情況，避免有過(guò)切問(wèn)題發(fā)生；④對(duì)于特殊加工要求，可提供相應(yīng)的加工策略。這些要求得以滿足的基礎(chǔ)上，才可使數(shù)控編程程序適應(yīng)高速加工要求。

2高速加工數(shù)控編程中UG的具體應(yīng)用分析

數(shù)控編程是高速加工過(guò)程中需考慮的主要環(huán)節(jié)，為保證數(shù)控編程的合理，可考慮將UG引入其中，從加工刀軌質(zhì)量控制、刀具過(guò)載問(wèn)題控制、進(jìn)刀或退刀運(yùn)動(dòng)控制以及程序處理速度的提高等方面著手，為高速加工提供保障。

2.1加工刀軌質(zhì)量控制

從高速加工操作實(shí)際情況看，由于刀具運(yùn)轉(zhuǎn)保持極高的速度，很可能出現(xiàn)慣性沖擊作用下使刀具或機(jī)床主軸被損壞，更無(wú)從談及表面質(zhì)量的保證。此時(shí)，在UG運(yùn)用下，編程中應(yīng)注意加工刀軌質(zhì)量控制。

具體策略包括：第一，零件加工模型構(gòu)建時(shí)，UGCAD運(yùn)用下，應(yīng)將型腔圓角結(jié)構(gòu)畫出，對(duì)于其中直線插補(bǔ)需考慮以圓弧插補(bǔ)為主，使刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡呈光滑狀態(tài)，這樣在實(shí)際加工中，避免因加工方向突變而使慣性沖擊擠壓槽腔圓角，可使表面質(zhì)量得到保障。第二，UGCAM環(huán)境下，需將FILLETS過(guò)渡設(shè)置于CORNER中，在此基礎(chǔ)上利用SLOWDOWNS，使拐角降速比例、降速范圍得到控制。采用這種方式，能夠保證FILLETS處進(jìn)給速度得到控制，刀具在運(yùn)轉(zhuǎn)中保持平穩(wěn)的加工過(guò)程，擠壓變形問(wèn)題或過(guò)切聞問(wèn)題得以避免。第三，拐角的精加工，該過(guò)程中對(duì)刀具的選擇有具體的要求，刀具應(yīng)用下應(yīng)滿足排屑要求，切忌在加工中因刀具載荷發(fā)生溫度變化，影響圓角、側(cè)面表面質(zhì)量。

2.2刀具過(guò)載問(wèn)題控制

高速加工過(guò)程中，一般刀具保持在中20以下直徑，運(yùn)動(dòng)速度極高，若刀具載荷未固定，很可能在加工時(shí)出現(xiàn)刀具損壞、機(jī)床主軸受損情況。

對(duì)此情況，在數(shù)控編程中，UG應(yīng)用下不僅需考慮將圓弧過(guò)渡段設(shè)置于程序段處，還需控制走刀加工余量。可采取的策略首先表現(xiàn)為，對(duì)于型腔拐角處刀具加工余量進(jìn)行控制，無(wú)論精加工、半精加工或粗加工所采用的刀具，在半徑上都需合理控制。以15.8×24.5×5.5尺寸型腔為例，加工過(guò)程中刀具的順次應(yīng)為Φ8、Φ4、Φ1餾，切忌直接以Φ8過(guò)渡到Φ1.8。其次，考慮到圓角較小的型腔結(jié)構(gòu)，加工中刀具的選擇應(yīng)以Φ2直徑刀具為主，但此時(shí)加工中可能出現(xiàn)進(jìn)給量增高、主軸轉(zhuǎn)速快情況，在圓角余量、型腔側(cè)面余量不均下，很可能出現(xiàn)刀具運(yùn)轉(zhuǎn)顫動(dòng)情況，對(duì)零件表面質(zhì)量產(chǎn)生影響。對(duì)此在數(shù)控編程中，考慮將清根程序設(shè)置其中，如FLOWCUT-REF-TOOL的操作，且刀具直徑應(yīng)接近圓角半徑，這樣在清根操作下，更能使加工余量保持均勻。

2.3進(jìn)刀或退刀運(yùn)動(dòng)控制

數(shù)控編程中，進(jìn)刀、退刀是圓滑過(guò)渡方面需考慮的主要問(wèn)題。如平面銑，可采用圓弧水平進(jìn)刀、退刀方式，或以螺旋垂直進(jìn)、退刀方式為主，以螺旋入刀為例，要求控制5。以內(nèi)螺旋角。再如曲面輪廓銑，一般以切圓弧進(jìn)刀或退刀運(yùn)動(dòng)為主，同時(shí)注意以smooth作為traverse運(yùn)動(dòng)設(shè)置形式，或在拐角、步距圓滑中以all passes作為fillet制定選項(xiàng)。另外，UG應(yīng)用下，也要求注意在切削負(fù)荷上進(jìn)行控制，通常需以“小刀快跑”為原則，該原則指導(dǎo)下，強(qiáng)調(diào)主軸轉(zhuǎn)速較快下，應(yīng)保證切削用量較小，使徑向走刀速度得以提高。以刀具直徑為依據(jù)，切削的深度與寬度需分別控制為其20%、30%。這樣可使刀具切削負(fù)載得以減輕，有助于刀具壽命的延長(zhǎng)。

2.4程序處理速度提高

高速加工數(shù)控編程中，涉及的程序量較大，要求在加工時(shí)將程序塊減少，使程序處理速度、修改速度得以提高。而該目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)可借助Nurbs插補(bǔ)功能。變成過(guò)程中，對(duì)于machine control下的motion output，可考慮進(jìn)行nurbs的設(shè)置。需注意，該插補(bǔ)功能的實(shí)現(xiàn)要求機(jī)床控制器、UG后處理器對(duì)其支持。這樣在高速進(jìn)給環(huán)境下，Nurbs插補(bǔ)功能的應(yīng)用，可使曲面更加光滑，表面質(zhì)量因此得以提。

結(jié)論：高速加工數(shù)控編程中UG的運(yùn)用是提高數(shù)控編程質(zhì)量的關(guān)鍵所在。實(shí)際進(jìn)行數(shù)控編程中，應(yīng)明確高速加工對(duì)CAM系統(tǒng)的使用要求，在此基礎(chǔ)上做數(shù)控編程工作，主要可從加工刀軌質(zhì)量控制、刀具過(guò)載問(wèn)題控制、進(jìn)刀或退刀運(yùn)動(dòng)控制以及程序處理速度的提高等方面著手。通過(guò)數(shù)控編程程序優(yōu)化，滿足高速加工要求，提高加工效率與加工精度。