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UG


第1章

CAM 基础知识与操作流程

本章要点 1.介绍何谓计算机辅助制造(CAM) 2.辅助加工基础知识 3. UG/CAM 的加工环境 4、掌握 UG 加工流程 5、掌握操作导航器结构和用途 6、掌握 4 个参数组的概念

1.1 CAM 简介
UG 是一个完全集成的 CAD/CAM/CAE 软件集,它致

力从概论设计到功能工程分析到制造 的整个产品开发过程,是业界最重要之整合性软件。于 1990 年进入中国市场,并很快以其 先进的管理基础、 强大的工程背景、 完善的专业功能和技术服务, 赢得了广大的中国 CAD/CAM 用户。UG/CAM 系统将先进科技与生产作业流程相结合,是当今世界最好的数控自动编程软 件之一。UG/CAM 具备有强大的功能,可以实现对极其复杂零件及特殊零件的加工,可满足 工业界的需求,另一方面对使用者而言,UG/CAM 是一个易于使用的编程工具。因此,UG/CAM 应当是相关企业及工程师的首选。特别是已经把 UG/CAD 当作设计工具的企业,更应当使用 UG/CAM 作为编程工具。 UG/CAM 可以编写铣床、车床、线切割等数控机床的加工程序。本书专门讲述 UG/CAM 的数控铣削加工的 NC 程式的编写方法,并对相关的铣削加工知识进行详细的说明,也适用 于三轴加工中心的程序编写。 UG/CAM 的功能强大,应用它进行 NC 程序编写,学习内容当然比较多,因此,要学好 UG/CAM,关键在于多实际操作,反复练习,通过实际操作来理解和掌握 NC 程序编写的技能。 一旦掌握了 UG/CAM,你会发现使用 UG/CAM 将使得 NC 程序编写工作变得轻松容易。 所谓 CAM(Computer Aided Manufacturing)计算机辅助制造即借助计算机强大的计算功 能, 针对特定的工件特征及轮廓进行分析, 以自动产生可加工特定工件的数控机床 NC 程序。 就一般的机械零件而言, 若其工件特征为简单形式, 则数控机床的程编人员可以人工方式编 写相应的 NC 程序, 但若工件特征相当复杂, NC 程序的编写则非编程人员以人工方式所能 其 完成,此时唯有借助计算机的辅助及相关计算原理,自动产生 NC 程序。由于计算机可自动 绘制出刀具中心运动轨迹,编程人员可及时检查程序是否正确,需要时可及时修改,以获得 正确的程序。 又由于计算机自动编程代替程序编制人员完成了繁琐的数值计算, 可提高编程 效率几十倍乃至上百倍,因此解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。因而, 自动编程的特点就在于编程工作效率高,可解决复杂形状零件的编程难题。 圖 1.2.1 為 用 CAM 自動產生刀具 徑的結果,CAM 此時即可藉由此一刀具 徑自動 產生如圖 1.2.2 相應的 NC 程式。

1.2 辅助加工基础知识
1.2.1 数控加工刀具的选择 数控加工刀具必须适应数控机床高速、 高效和自动化程序高的特点, 一般包括通用刀具、 通用连接刀柄及少量专用刀柄。 刀柄要连接刀具并装在机床动力头上, 因此已逐渐标准化和 系列化。与普通机床上所用的刀具相比,数控刀具有许多不同的要求,主要有以下特点: 刚性好(尤其是粗加工刀具) 、精度高、抗振及热变形小; 互换性好,便于快速换刀; 寿命高,切削性能稳定、可靠; 刀具的尺寸便于调整,以减少换刀调整时间; 刀具应能可靠地断屑或卷屑,以利于切屑的排除; 系列化、标准化,以利于编程和刀具管理。 刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。 应根据机床的加工能力、 工件材料 的性能、被加工表面的精度、表面质量要求、加工工序、切削用量以及其他相关因素正确选 用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是:合理选用刀具的材料,尽量选用通用的标准刀具和不 需重磨刀片的可转位机夹刀具,安装调整方便,刚性好,耐用度和精度高。在保证安全和满 足加工要求的前提下,刀具长度应尽可能短,以提高刀具的刚性。 选取刀具时,要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中,平面零件周边 轮廓的加工,常采用立铣刀;铣削平面时,应选硬质合金刀片铣刀;加工凸台、凹槽时,选 高速钢立铣刀;加工毛坯表面或粗加工孔时,可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀;对一些立 体型面和变斜角轮廓外形的加工,常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。 在进行自由曲面加工时,由于球头刀具的端部切削速度为零,而且在走刀时,每两行刀 位之间, 加工表面不可能重叠, 总存在没有被加工去除的部分, 每两行刀位之间的距离越大, 没有被加工去除的部分就越多,其高度(通常称为“残留高度” 就越高,加工出来的表面 ) 与理论表面的误差就越大,表面质量也就越差。加工精度要求越高,走刀步长和切削行距越 小,编程效率越低。因此,为保证加工精度,切削行距一般取得很密,故球头刀常用于曲面 的精加工。而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀,因此,在保证不过切 的前提下,无论是曲面的粗加工还是精加工,都应优先选择平头刀或 R 刀(带圆角的立铣 刀) 。 钻孔时,要用中心钻打中心孔,用以引正钻头。先用较小的钻头钻孔至所需深度 Z,再 用较大的钻头进行钻孔,最后用所需的钻头进行加工,以保证孔的精度。在进行较深的孔加 工时,特别要注意钻头的冷却和排屑问题,一般利用深孔钻削循环指令 G83 进行编程,可 以工进一段后,钻头快速退出工件进行排屑和冷却,再工进,再进行冷却和排屑直至孔深钻 削完成。若工件为铸件,则不能使用冷却液。 刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大,必须引起注意的是,在大多数情况下,选择 好的刀具虽然增加了刀具成本, 但由此带来的加工质量和加工效率的提高, 则可以使整个加 工成本大大降低。 在加工中心上,各种刀具分别装在刀库上,按程序规定随时进行选刀和换刀动作。因此 必须采用标准刀柄,以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的标准刀具迅速、准确地装 到机床

主轴或刀库上去。编程人员应了解机床上所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围,以 便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。目前我国的加工中心采用 TSG 工具系统,其刀柄 有直柄(3 种规格)和锥柄(4 种规格)2 种,共包括 6 种不同用途的刀柄。 在经济型数控机床的加工过程中,由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工进行,占用辅 助时间较长,因此,必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则:①尽量减少刀具 数量;②一把刀具装夹后,应完成其所能进行的所有加工步骤;③粗精加工的刀具应分开使 用,即使是相同尺寸规格的刀具;④先铣后钻;⑤先进行曲面精加工,后进行二维轮廓精加 工;⑥在可能的情况下,应尽可能利用数控机床的自动换刀功能,以提高生产效率等。 1.2.2 切削用量的选择 切削用量包括主轴转速(切削速度) 、背吃刀量和进给量(或进给速度) ,合理选择切削 用量的原则是:粗加工时,一般以提高生产率为主,但也应考虑经济性和加工成本;半精加 工和精加工时,应在保证加工质量的前提下,兼顾切削效率、经济性和加工成本。编程人员 在确定每道工序的切削用量时,应根据刀具供应商提供的切削参数、机床说明书、切削用量 手册,并结合经验而定。 (1)切削速度 V 所谓切削速度即切削时刀具切削刃经过工件的速度, 提高切削速度也是提高生产率的一 个措施, 但切削速度与刀具耐用度的关系比较密切。 随着速度的增大, 刀具耐用度急剧下降, 故切削速度的选择主要取决于刀具耐用度。 影响切削速度的因素还有: ①工件材料的切削性; ②切削刀具材质及其几何形状;③切削液(润滑及冷却) ;④切削进给率及切削深度(材料 移除量) ;⑤机床提供的主轴功率。 主轴转速 n(r/min)一般根据切削速度 V 来选定。计算公式为:V=π×D×N/1000。数 控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调(倍率)开关,可在加工过程中对主轴转速进行 整倍数调整。 (2)切削深度 ap 刀具切入工件在刀具运动的垂直方向上的浓度称之为切削深度。 粗切削的切削浓度通常 较精切削大, 加工时切削深度主要是由下列两项因素决定: 主轴功率及切削刀具与机床的刚 性。在系统刚性允许的情况下,尽可能以最少的进给次数切净余量,最好使背吃刀量等于工 序的加工余量,这样可以减少走刀次数,提高加工效率。为了保证零件的加工精度和表面粗 糙度,一般应留一定的余量进行精加工。数控加工的精加工余量可略小于普通机床。 (3)切削宽度 L 切削宽度 L 与刀具 d 成正比,与切削深度成反比。经济型数控机床的加工过程中,一 般 L 的取值范围为:L=(0.6~0.9)d。 (4)进给速度 f 进给速度应根据零件的加工精度和表面粗糙表要求以及刀具和工件材料来选择。 进给速 度的啬也可以提高生产效率。加工表面粗糙度要求低时,进给速度可选择得大些。在加工过 程中, 进给速度也可通过机床控制面板上的修调开关进行人工调整, 但是最大进给速度要受 到设备刚度和进给系统性能等的限制。

1.3 UG/CAM 的加工环境

UG/CAM 加工环境是指进入 UG 的制造模块后进行加工编程作业的软件环境,它是实现 UG/CAM 加工的起点。点击“开始”菜单,在弹出的菜单中选择“加工”命令,便进入 UG 加 工应用模块。

1 2 3

选择“开始”→“加工”命令,系统弹 出“加工环境”对话框 在“CAM 会话配置”列表中选择 加工类型 在“要创建的 CAM 设置”列表中 选择加工方法

4
图 1.1

单击“确定”按钮,完成加工模块 的初始化

加工环境配置

打开一个部件文件,初次进入加工模块后,将会弹出加工环境对话框示,这是产生刀具 路径的“必经之路” 。要确定“加工环境” ,先在上列表指定“配置” ,然后在下列表指定“设 置” ,最后单击“确定”按钮进入下一步,操作步骤如图 1.1 所示。 “配置” 限制了基于切削几何形状以生成 NC 程序所需要的操作类型图框的数量。 例如, 一个底面为平面、侧壁为垂直面的几何形状,仅需要 mill_planar 和 drill 就够了,因此, 可以选择 mill_planar 作为“配置” 。 此外, “配置”确定了车间资料、后处理、CLS 文件的输出格式。 “配置”也确定了所用 库的文件,包括刀具、机床、切削方法、加工材料、刀具材料、进给率和转速等文件库。 “设置”确定何种操作类型可用,也确定可生成的程序、刀具、几何、加工方法的类型, 确定第一次进入 CAM 时什么将自动产生。

你可以删除加工环境:工具→操作导航→删除设置。执行此操作后,所有与加工相

本书仅介绍 UG 软件的适用于三轴铣床或加工中心的数控编程功能, “配置” 选项一般选 择 cam_general 即可。

1.4 UG/CAM 加工流程
任何 CAD/CAM 软件里的功能设计, 依据的都是专业实际操作的流程, 否则就不足以说服

专业的使用者来使用他们的软件。UG/CAM 同样也应该遵循制造加工的观念和流程,来设置 软件的命令和功能。 首先,大家要对 UG/CAM 的基本操作流程有一个基本认识,如图 1.2 所示。在加工流程 中, 进入加工模块后, 首先进行加工环境初始化, 进入相应的操作环境后, 配合操作导航器, 进行相关参数组设置(包括程序组、刀具组、加工几何组及加工方法组) ,创建操作,并产 生刀具路径,可对刀具路径进行检查、模拟仿真,确认无误后,经过后置处理,生成 NC 代 码,最终传输给数控机床,完成零件加工。

分析模型 (平面/曲面, 粗加工/精加工)

选择加工 选择加工环境

操作导航器

建立/修改 加工对象父节点 (四个)

程序

几何体

刀具

方法

创建操作

生成刀轨

刀轨仿真

后处理, 车间工艺文件

数控程序 (NC代码)

图 1.2

UG CAM 的基本操作流程图

在 UG/CAM 中,编程的核心部分是创建操作,在创建操作前,有必要进行初始设置,从 而可以更方便地进行操作的创建。初始设置主要是一些组参数的设置,包括程序组、刀具、 几何体、方法等,设置完成这些参数后,在创建操作中就可以直接调用。 1.4.1 创建程序组 程序组主要用来管理各加工操作和排列各操作的次序。 相当于建立多个文件夹, 在每个 文件夹中可以再创建操作。在操作很多的情况下,用程序组来管理程序会比较方便。 在程序视图中,单击“创建程序”图标,或者在主菜单上选择【插入】→【程序】命令, 系统将弹出“创建程序”对话框。 在 “类型” 下拉列表中选择合适的模板零件类型, 默认选择的类型为初始时设置的类型, 或者是最后使用过的模板类型,在“程序”下拉列表中,选择新建程序所属的父程序组,在 “名称”文本框中输入名称,单击“确定”按钮创建一个程序组,完成一个程序组创建后将 可以在操作导航器中进行查看。 通常,当进行二次加工(例如,正面加工和侧面加工)时,需要两个坐标系,此时,可

创建两个程序组以清晰区分开来。此外,当机床类型(例如,线切割机床和加工中心)不同 时,也应该创建不同的程序组。

操作数量不多时,无须创建程序组,直接使用默认的单一程序组。

如果要对某个零件的所有操作进行后处理, 可以直接选择这些操作志在的父节点组, 系 统就会按操作在程序组中排列顺序进行后处理。

在操作导航器上,同一程序组的操作排列顺序,相应于机床的运行顺序。因此,在

程序组的创建步骤如图所示。

1 3

根据图 1-1 所示的方法,进入需 要的加工环境 单击“创建程序”图标,系统自动 弹出“创建程序”对话框

2

单击“程序顺序视图”图标,操作导 航器自动显示程序顺序视图 在“类型”下拉列表框中选择加工方 法类型

4

5 6

在“程序”下拉列表框中选 择程序组 为创建的程序命名

新建程序 单击“确定”按钮,系统自 动弹出“程序”对话框

7

8

单击“确定”按钮, 完成程序的创建, 系统自动在操作导航器中显示新 建立的程序

1.4.2 创建刀具 刀具是从毛坯上切除材料的工具,用户可以根据需要创建新刀具。基于选定的 CAM 配 置,可创建不同类型的刀具。在“创建刀具”对话框中,当选择“类型”为 drill 时,能创 建用于钻孔、膛孔和攻丝等用途的刀具;当选择“类型”为 mill_planar 时,能创建用于平 面加工用途的刀具;当选择“类型”为 mill_contour 时,能创建用于外形加工用途的刀具。

刀具的创建可以在创建操作之前,也可以在创建操作时进行,前者可以在其他操作

创建新刀具的步骤如图所示。

1
选择“开始”→“加工”命令,系 统自动进入加工模块

2

单击“机床视图”图标, 操作导 航器切换到机床视图

3 4
选择刀 具类型

单击“创建刀具”图标, 系统弹 出“创建刀具”对话框

5

选择子 类型

6

指定刀 具建立 位置

9
输入刀 具参数

7

输入新刀 具的名称

8

单击“确定”按钮, 进入 刀具参数对话框 单击“确定”按钮,完成刀具的 创建,在操作导航器的机床图 视中可以看到所创建的刀具

10

1.4.3 创建几何体 创建几何体可以指定零件、毛坯、修剪和检查几何形状、加工坐标系 MCS 的方位和安全 平面等参数以给后续操作继承。 不同的操作类型需要不同的几何类型, 平面铣操作要求指定 边界,而曲面轮廓操作需要面或体作为几何对象。 创建几何体的步骤如图所示。

1
选择“开始”→“加工”命令,系 统自动进入加工模块

2 3

单击“几何视图”图标, 操作 导航器显示几何视图 双击“MCS_MILL”选项, 系 统 弹 出 “ Mill_Orient ” 对 话 框 双击“WORKPIECE” 7 选项,对加工几何和 毛坯几何进行设置 单击此按钮, 弹出“部 件几何件”对话框, 选 择或编辑加工零件

4

在此处设置加 工坐标系, 单击 右侧图标, 有多 种方法供用户 选择 在此处设置安 全平面, 在“安全 距 离 ”文 本框 中 输入安全零件 最上部表面的 距离 单击“确定”按 钮,完成加工 坐标系和安全 平面的设置

8

5

6 10

13

单击此按钮, 弹出“毛 坯几何件”对话框, 选 择或编辑零件毛坯

单击“确定”按 钮,完成设置

11
若选中“几何体”单选按 钮,则应该在零件上再 次选择相应的体。若选 择“自动块” 系统自动决 , 定零件所占最大空间 作为毛坯

12

单击“确定”按钮, 完成毛坯几何设置

单击“确定”按钮, 完成零件几何设置

9

几何体可以在创建操作之前进行,也可以在创建操作时进行,区别在于:在创建操

1.4.4 创建加工方法 零件加工时,为了保证其加工精度,需要进行粗加工、半精加工和精加工等多个步骤。 创建加工方法,其实就是给这些步骤指定内外公差、余量和进给量等参数。将操作导航器切 换到加工方法视图,可以看到系统默认给出的 4 种加工方法,粗加工(MILL_ROUGH) 、半精 加工(MILL_SEMI_FINISH) 、精加工(MILL_FINISH)和钻孔(DRILL_METHOD) 。组织操作时, 一般勿需创建新的加工方法,仅需修改黙认的切削方法(粗加工、半精加工和精加工)的相 关参数。

部件余量指定加工余量值,在经过粗加工或半精加工后残留在工件上的材料余量,

公差指定刀具可以偏离工件表面的允许的最大数值,该值越小,切削越精确。内公

创建或修改加工方法步骤如图所示。

1
选择“开始”→“加 工”命令,系统自 动进入加工模块 单击“加工方法视图” 图标,操作导航器自 动显示加工方法视图

2

单击“创建方法”图标,系统弹出“创建 方法”对话框,若工具栏上没有此图 标,可以单击下三角按钮,在“添加或 删除”栏中将其添加到工具栏中

3 9
输入加工 部件余量

4 5 6 7

选择操 作类型 选择子 类型 选择“父 亲”节点 输入新加工 方法组名称

8

单击“确定”按钮, 进入加工 方法参数设置对话框

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输入加 工的内 外公差 单击“确定”按钮,完成加 工方法的创建

11 13

双击“MILL_ROUGH”选项或其它加工方 法选项,也会弹出“铣削方法”对话框,重 复步骤⑨、⑩,修改加工方法的参数 在操作导航器加工方法视 图下, 新创建的加工方法悬 挂于“父亲”节点之下

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1.5 入门示例
1.2.1 零件分析 零件模型如图 1-5 所示,编写粗加工程序。零件外形尺寸为 100×100×30,型腔尺寸 为 80×80×15,拐角半径 15,底部圆角半径 5。使用型腔铣来完成零件的粗加工,使用刀 具为 D20R4。对刀方式为四边分中,顶面对刀,故加工坐标系应取在零件顶面中心位置。

图 1-5 入门示例

本例练习文件为 \Ch1\Sample1_start.prt。 完成文件为 \Ch1\ Sample1_end.prt。 1.2.2 编程步骤 步骤 1:打开零件图档,进入加工环境。

单击“打开文件”图标

,打开\Ch1\Sample1_start.prt 部件文件。

在工具条上单击“起始”按钮,在其下拉列表中选择“加工”选项,按照图 1- 所示设 置加工环境。

1 2 3

选择“开始”→“加工”命令,系统弹 出“加工环境”对话框 在“CAM 会话配置”列表中选择 cam_general 加工类型 在“要创建的 CAM 设置”列表中 选择 mill_contour 加工方法

4

单击“确定”按钮, 完成加工 环境的初始化

步骤 2:粗加工方法设置

1
双击“MILL_ROUGH”选项, 弹出“铣削方法”对话框

单击“加工方法视图”图标,操作导 航器自动显示加工方法视图

2 3 4

设置部 件余量 为 0.5 按 图中 数 值设 置 内外 公差

8
单击 图标, 系统自动弹出 “进给”对话框

单击 图标,系统自动 弹出“搜索结果”对话框

5

11

单击“确定”按钮,完成 粗加工方法的设置

9 6 7
单击“确定”按钮,返回到 “铣削方法”对话框

在进给率栏中,设置 切削速度为 1800 选择加工方法为 HSM ROUGH MILLING 单击“确定”按钮,返回到 “铣削方法”对话框

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步骤 3:定义加工坐标系和安全平面

单击“几何视图”图标, 操作 导航器显示几何视图

2 1
双 击 “ MCS_MILL ” 选项,系统弹出 “ Mill_Orient ” 对 话 框

3 5 6

单击 (自动 判断)图标 安全设置选 项选“平面” 单击 图标, 系统弹出平面 构造器对话框

4

选择零件顶面,将加工坐 标系定位在零件顶面中心

10

单击“确定”按 钮,完成加工 坐标系和安全 平面的设置 设置偏置 值为 10

7

8

选择此平面作 为安全平面的 偏置平面

安全平面 (距 零 件 顶 面 10)

9

单击“确定”按钮,返回 到“Mill_Orient”对话框

步骤 4:定义部件几何体、毛坯几何体

1
双击“WORKPIECE” 选项, 弹出“铣削几何 体”对话框

2 5 8

单击“几何体”栏中的 图标,弹 出“部件几何体”对话框 单击“几何体”栏中的 图标,弹 出“毛坯几何体”对话框

单击“确定”按钮, 完成几何体定义

6

选中“选择选项” 栏中的“自动块” 单选按钮 单击“全选”按钮, 选 定部件几何体 单击“确定”按钮, 完成部件几何设置 单击“确定”按钮, 完成毛坯几何设置

3

4 7

步骤 5:创建刀具

1

单击“机床视图”图标, 操作导 航器切换到机床视图

2

单击“创建刀具”图标, 系统弹 出“创建刀具”对话框

3

在类型下拉列表框中 选择“mill_contour”

4 5

选择刀具子类型为

指定刀具父节点为 “ GENERIC_MACHI NG”

8
输入刀 具参数 如图示

6

输入新刀具 名 称 为

7

单击“确定”按钮, 进入刀具参数对 话框

新建刀具

9

单击“确定”按钮,完成刀具的创建,在操作导 航器的机床图视中可以看到新建刀具 D20R4 悬挂于父节点 GENERIC_MACHINE 之下

刀具名称 D20R4 包含刀具直径和角半径的信息,根据刀具名称可以直观地判断刀

步骤 6:创建型腔铣操作
单击“创建操作”图标, 系统弹 出“创建操作”对话框

1 2

确认类型为“mill_contour”,否则应从下拉 列表中重新选择

3

在操作子类型中单击

4 5

在“程序”下拉列表中选择 PROGRAM 作为父节点 在“刀具”下拉列表中选择新创建的刀具 D20R4

6 7 8 9

在“几何体”下拉列表中选择已定义的 WORKPIECE 在“方法”下拉列表框中选择 MILL_ROUGH 以黙认的 CAVITY_MILL 作为操作名称 单击“确定”按钮,系统弹出“型腔铣”对话框

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单击“程序顺序视图”图标,操作导航器 切换到程序顺序视图

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双击“CAVITY_MILL” 选项, 再次弹出“型腔 铣”对话框, 可对型腔 铣操作的各项参数进 行修改

10

单击“确定”按钮,完成操作创建,在操作导航器 程序顺序视图下,名称为 CAVITY_MILL 的新操 作悬挂在父节点 PROGRAM 之下

在操作导航器中,操作有三种状态符号: Complete 表示此操作已产生了刀具路径并且已经后处理(UG/Post PostProcess)或输

出了 CLS 文档格式(Output CLSF) ,此后再没有被编辑。

步骤 7:设置操作参数
在“方法”下拉列表中选择加 工方法为 MILL_ROUGH 在“切削模式”下拉列表中选择切 削模式为“跟随部件” 在“步距”下拉列表中选择“%刀具平直” 输入百分比为 70 设置全局每刀深度为 2 单击 单击 图标,弹出“切削参数”对话框 图标,弹出“进给和速度”对话框

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单击“确定”按钮,系统弹出“型腔铣”对话框

10 7
单击“余量”标签,取消选中“底部面和侧壁余量一 致”复选框, “部件侧面余量”继承 MILL_ROUGH 父 设置切削速度为 1800 11

选中“主轴速度”复选框,设置主 轴速度为 2000,系统自动计算

8

单击“确定”按钮,返回 “型腔铣”对话框

12

单击“确定”按钮,返回 “型腔铣”对话框

步骤 8:生成刀轨与加工仿真

3
单 击 “ 2D 动态”标签

6 1 2
单击

单击“确定”按钮,完 成粗加工操作

图标,生成刀轨

单击 图标, 弹出“导 轨可视化”对话框 粗加工刀轨

仿真结果

5 4

动画播放结束后,单击“确定” 按钮,返回“型腔铣”对话框 单击 图标,系统自动进行 仿真加工,结果如图

1.5 UG CAM 的用户界面
1.5.1 加工功能菜单 进入加工应用模块后,主菜单各选项将作相应变化,包含了 UG/CAM 所有主要的功能。 它是一种下拉式菜单,单击主菜单栏中任何一个功能时,系统将会弹出下拉菜单。如图 1.3 所示为“插入”下拉菜单示例。

图 1.3 “插入”下拉菜单

1.5.2 工具栏 “工具栏”又称为“工具条” ,包括了 UG/CAM 的常用菜单命令。工具栏主要包括“操作 导 航 ” Operation Navigator ) “ 加 工创 建 ” Manufacturing Create ) “加 工 操 作 ” ( 、 ( 、 (Manufacturing Operations)与“加工对象” (Manufacturing Objects)等。

图 1.3

“操作导航”工具条

图 1.4

“加工创建”工具条

图 1.5

“加工操作”工具条

图 1.6

“加工对象”工具条

1.3.3 操作导航器 操作导航器(Operation Navigator) ,简称 ONT,是一个图形用户界面,用来管理当前 Part 文档的操作及刀具路径,如下图所示。单击或双 击资源条中的操作导航器标签(1) ,即可显示操 作导航器。单击标签只能临时让操作导航器显示 在图示窗口的左侧,一旦移开鼠标,操作导航器 就会从屏幕上消失。选择别针(2)允许光标移开 时,操作导航器保留在屏幕上。双击标签,操作 导航器将在一个独立的窗口中显示,该窗口可以 被移动或固定在某个位置(按 Ctrl 键取消固定) 。 点击右上角的关闭按纽可关闭窗口,恢复标签原 始状态。

图 1.7

“操作导航器”窗口

(1)参数组“视窗” 操作导航器有四个不同的参数组 “视图” Machining Method View、 : Program Order View、 Machine Tool View、Geometry View。根据各“视窗”的主题,各“视窗”组织相同的一系 列操作,反映操作与参数组之间的关系。通过选择“操作导航”工具条中的参数组“视窗” 图标,可轻松从一个“视窗”切换到另一“视窗” 。

“操作导航”工具条中的参数组“视窗”图标:

Program Order View

Machining Method View

Machine Tool View

Geometry View

Program Order view 显示各操作隶属哪一个程序组和它们在机床中的运行顺序,是最 重要的参数组“视窗” 。 Machine Tool view 通过切削刀具组织操作。 Geometry view 显示各操作使用的加工几何和加工坐标系(MCS) 。 Machine Method view 组织操作分享共同加工应用下的相同参数(粗加工、精加工、 半精加工) 。 (2)ONT 中的其它栏目 操作导航器中包括 Name、Toolchange、Path、Tool、ToolNumber、Geometry、Method 等信息,分别表示不同的含义。比如,Toolchange 表示此操作需要更换新刀具,留下空白 表示无须换刀,此选项仅在 Program Order View 显示。 (3)ONT 中的操作状态符号 在 ONT 中,操作有三种状态符号,见下图。

Repost Complete Regenerate
Complete 表示此操作已产生了刀具路径并且已经后处理(UG/Post PostProcess)或输出了 CLS 文档格式(Output CLSF) ,此后再没有被编辑。 Regenerate 表示此操作从未产生刀具路径或此操作虽有刀具路径但被编辑后没有作相应更新。在 ONT 中,使用 MB3,Objects→Update List 显示信息窗口,看一看,改变了什么而导致此状 态。信息窗口提示“Need to Generate” ,表示需重新产生刀具路径以更新此状态。 Repost 表示此操作的刀具路径从未被后处理或输出 CLS 文档。在 ONT 中,使用 MB3,Objects →Update List 显示信息窗口,看一看,改变了什么而导致此状态。信息窗口提示“Need to Post” ,表示需重新后处理以更新此状态。 (4)参数组和操作的关系 通过操作导航器,可以方便组织操作、程序、方法、几何与刀具之间的关系。在父组中 定义的参数可以被更多的操作使用。 操作导航器使用树形结构组织对象(父组和操作) 。包含其它对象的对象称为父组,简 单地说,上一级的参数组称为“父亲” (Parent group) ,操作和参数组从包含它们的参数组 继承参数。

如上图所示, 对象 WORKPIECE 从它的 “父组” —— MCS_MILL 组继承参数, 对象 MILL_AREA 从它的“父组”—— WORKPIECE 组继承参数(已继承了 MCS_MILL 组的参数) ,操作 CONTOUR_FOLLOW、CONTOUR_FOLLOW_1、CONTOUR_AREA_DIR_STEEP 和 CONTOUR_ZIGZAG 都从 MILL_AREA 组 继 承 参 数 ( 已 继 承 了 MCS_MILL 组 和 WORKPIECE 组 的 参 数 ) 而 操 作 , ZLEVEL_FOLLOW_CAVITY 没有继承 MILL_AREA 组的参数,但它继承了 WORKPIECE 组(已继承 了 MCS_MILL 组的参数)的参数。 在 ONT 内,通过简单的 Cut(或 Copy) 、Paste 或 Paste Inside,参数组和操作的位置 能被轻松修改。当参数组或操作被“Paste Inside”到指定的参数组时,则它与目标参数组 为“父子”关系,继承目标参数组的参数;当被“Paste”时,它与目标参数组为“兄弟” 关系,没有继承目标参数组的参数。 用鼠标第三键(MB3)或菜单图标,能够使用 Cut / Copy、Paste 和 Paste Inside 功能。 (5)MB3 的用法 在 ONT 的背景处单击第三键,弹出常用菜单选项,如下图所示。当选择了某一对象(参 数组或操作)时,使用鼠标的第三键弹出针对该对象的菜单选项。这些选项帮助完成操作和 参数组的多种功能,大多数选项也能在菜单图标和工具栏中找到。

在背景位置单击第三键的弹出菜单

在对象上单击第三键的弹出菜单

1.4 参数组
UG 加工应用模块提供了四个参数组: (Program) 刀具 程序 组、 (Tool) 几何 组、 (Geometry) 组和加工方法(Method)组。在 Create 对话框中,可创建新的参数组。 1.4.1 程序组(Program) 创建新的程序组。 步骤: ①点击加工创建(Manufacturing Create)工具条 上的创建刀具(Create Program)图标 ,弹出创

建程序对话框; ②选择操作类型(Type)及子类型(Subtype) ; ③选择“父亲”节点(Parent Group) ; ④输入新程序组的名称(Name) ; ⑤点击 OK; ⑥新程序组悬挂于“父亲”节点之下。 通常,当进行二次加工(例如,正面加工和侧面加工)时,需要两个坐标系,此时,可 创建两个程序组以清晰区分开来。此外,当机床类型(例如,线切割机床和加工中心)不同 时,也应该创建不同的程序组。 注意:在 ONT 上,同一程序组的操作排列顺序,相应于机床的运行顺序。因此,在后处

理(Ugpost)前,检查程序组中的操作排列顺序是必要的。 1.4.2 刀具组(Tool) 创建新的刀具或从刀库中取出刀具。 (1)创建新刀具 步骤: ① 点击加工创建(Manufacturing Create) 具条上的创建刀具(Create Tool)图标 ,

工 弹

出创建刀具对话框; ②指定操作类型(Type) ; ③选择刀具类型(Subtype) ; ④选择“父亲”节点(Parent Group) ; ⑤输入新刀具的名称(Name) ; ⑥点击 OK 按纽,进入刀具参数对话框; ⑦输入刀具参数后,选择 OK 键,就创建了新 的 刀具,它悬挂于 “父亲”节点之下。 基于选定的 CAM Setup, 可创建不同类型的刀具。 Create Tool 对话框中, 在 当选择 Type 为 Drill 时,能创建用于钻孔、膛孔和攻丝等用途的刀具;当选择 Type 为 Mill_Planar 时, 能创建用于平面加工用途的刀具; 当选择 Type 为 Mill_Contour 时, 能创建用于外形加工用 途的刀具。 不同类型的刀具,有相应的刀具参数。 Adjust Register Cutcom Register Tool Number Material 指定刀具的长度补偿登记器地址号码。 指定刀具的径向补偿登记器地址号码。 指定所创建的刀具在机床刀库中的编号。 指定刀具材料。当还指定了工件材料、切削方法和切削深度后,从 Feeds and Speeds 对话框中选择 Reset from Table 键,将得到系统 推荐的各种进给率值。 在坐标原点处显示所创建的刀具。

Display Tool

(2)从刀库取刀具 在 Create Tool 对话框中,点击 Retrieve Tool 图标,进入 Library Class Selection 对话框并确定刀 具类型,如点击 Milling 左侧的 “+” ,即可展开所有 铣刀类型的列表, 选择某种类型后按 OK 键, 进入 Search Criteria 对话框(见下图) ,输入合适的搜寻参数后, 点击 OK 键,从表格中选取目标刀具,点击 OK 键,就取 出了目标刀具。

1.4.3 加工方法组(Method) 指定 Intol,Outol,Part Stock 和 Feeds 等参数 以创建新的加工方法组, 加工方法组用切削方法 (粗加 工、半精加工和精加工)来组织操作。 步骤: ① 点击加工创建(Manufacturing Create)工具 条上的创建方法(Create Method)图标 ,弹出创

建方法对话框; ② 选择操作类型(Type)及子类型(Subtype) ; ③选择“父亲”节点(Parent Group) ; ④输入新加工方法组名称(Name) ; ⑤点击 OK 进入 Mill_Method 对话框; ⑥输入参数后, 选择 OK 键,就创建了新的加工方法 组,它悬挂于“父亲”节点之下。

指定刀具路径显示颜色 指定移动进给率

指定刀具路径的显示参数

Part Stock Intol / Outol

指定加工余量值, 在经过粗加工或半精加工后残留在工件上的材料余 量,是区别粗加工、半精加工和精加工主要参数。 指定刀具可以偏离工件表面的允许的最大数值, 该值越小, 切削越精 确。Intol 指定刀具可切入表面的最大值,Outol 指定刀具避开表面 的最大值。 选择切削类型。当还指定了刀具材料、工件材料和切削深度后,从 Feeds and Speeds 对话框中选择 Reset from Table 键,将得到系统 推荐的各种进给率值。

Cut Method

1.4.4 几何(Geometry)组 指定加工几何和工件在机床的定位方向以创建新的几何组。在这里,可以指定 Part, Blank,Trim and Check 几何形状、MCS 的方位和安全平面等参数以给后续操作继承。不同 的操作类型需要不同的几何类型, 平面铣操作要求指定边界, 而曲面轮廓操作需要面或体作 为几何对象。 步骤: ①点击加工创建(Manufacturing Create)工 具条上的创建方法 (Create Geometry) 图标 ,

弹出创建几何对话框; ②指定操作类型(Type) ; ③选择新几何组的类型(Subtype) ; ④选择“父亲”节点(Parent Group) ; ⑤输入新几何组的名称(Name) ; ⑥ 点击 OK,进入相应几何对话框; ⑦ 选择合适的几何,选择 OK 键,就创建了新的几何组,它悬挂于 “父亲”节点之下。 基于选定的 CAM Setup,可以生成相应的几何组。

小结 本章对 UG CAM 的加工环境进行了基本介绍,由于初步接触且知识点较多,用户在掌握 基本概念后,只有通过以后反复地练习才能逐渐熟练各项功能并形成自己的风格。 练习和提示


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