张振献 王绪虎 何永涛

摘要：介绍了UG-NX10.0在加工典型零件时的常用开粗策略对比研究，得到了合理、高效的加工刀具路径，对开粗策略设置时容易出现的问题以及解決办法进行了分析和研究。

关键词：开粗策略;数控加工;UG-NX10.0

0  引言

本文以典型零件的数控加工刀具路径配置为例，重点在于阐释UG-NX10.0数控加工时常用的面铣削、平面铣、型腔铣三种开粗策略的对比应用，通过对比应用，分析UG-NX10.0开粗策略的编程细节，解决编程中出现的问题，以使程序编制更精准，加工效率和稳定性更高。

本文主体造型相对不是较为复杂，具有一定的代表性，对于更加深入的理解与认识UG-NX10.0数控加工时常用的面铣削、平面铣、型腔铣三种开粗策略有一定的研究价值，能够很好的锻炼编程素质和学习能力。

本文策略配置过程当中力求成本与效率的有效契合，希望能够对于同类产品的加工起到一定的指导借鉴意义，也能更好的启迪新的加工方法与研究方向。

1  零件分析

该零件材料为45号钢，两级台阶拔模角度分别为5°和10°，凸台高度分别为8mm和28mm，所注尺寸全部为自由公差。零件毛坯采用规则半成品方料，尺寸为120*120*90，粗加工刀具为D25R0.8圆鼻刀，底、壁余量均为0.3mm，开粗对比研究策略分别为面铣削、平面铣和型腔铣。

2  面铣削策略配置

面铣削是通过选择面区域来指定加工范围的一种操作，指定所选面区域顶部去除的余量后，处理器即可跟踪部件几何体，在不过切的情况下确定加工区域，生成刀具轨迹。

它不需要指定加工底面，加工深度由设置的余量决定，因为深度余量沿刀轴方向计算，所以所选加工区域底面必须和刀轴垂直，否则无法生成刀具路径。

表1为图1所述零件采用面铣削策略进行开粗刀轨设计得出的刀具路径。

采用面铣削进行开粗刀轨设计时，按照切削毛坯厚度，笔者设计了1、2两段刀具轨迹，各轨迹的部件、切削区底面、修剪边界几何体参照要素如表1“几何体参照”所示，刀轨1切削毛坯厚度为8mm，刀轨2切削毛坯厚度为36mm，均采用D25R0.8圆鼻刀进行粗加工，进给、速度、步距等切削参数一致。

3  平面铣策略配置

平面铣策略属于固定刀具轴铣削加工方式，用于加工移除零件平面层中的材料，是最常用的铣削加工方式，主要用于加工零件的基准面、内腔底面、垂直侧壁、外形轮廓等。

平面铣策略只依据二维图形来定义切削区域，它可以通过二维边界来指定不同的部件或者毛坯材料侧方向，定义任意区域作为加工对象，而且可以方便的控制刀具与边界的位置关系。

平面铣策略既可以用于粗加工，也可以用于表平面、底平面、垂直侧壁的精加工，但不能真正加工出曲面。

表2为图1所述零件采用平面铣策略进行开粗刀轨设计得出的刀具路径。

采用平面铣策略进行开粗刀轨设计时，按照底面余量厚度的不同，笔者依然设计了1、2两段刀具轨迹，各轨迹的部件边界、毛坯边界、底面几何体参照要素如表2“几何体参照”所示，刀轨1底面余量厚度为8mm，刀轨2底面余量厚度为28mm，均采用D25R0.8圆鼻刀进行粗加工，进给、速度、步距等切削参数一致。

4  型腔铣策略配置

型腔铣策略是数控铣床、加工中心常用的型腔内结构粗加工策略，型腔铣策略根据型腔表面结构和设定部件及毛坯所围成的封闭区域，自动设计刀具路径。

型腔铣策略所选型腔区域由侧壁和底面围成，区域内部可以全空或者有岛屿，其侧壁和底面可以是斜面、凸台、球面等曲面形状。

型腔铣策略几乎适用于加工任意形状的模型，其刀具按照高度逐层切削，在同一高度内遇到曲面时将绕过继续加工去除同层余料，处理器按照零件在不同深度的截面形状计算各层的刀具路径。

表3为图1所述零件采用型腔铣策略进行开粗刀轨设计得出的刀具路径。

采用型腔铣策略进行开粗刀轨设计时，按照切削区域的整体性，笔者只设计了一段刀具轨迹，轨迹的部件、切削区域、毛坯几何体参照要素如表3“几何体参照”所示，采用D25R0.8圆鼻刀进行粗加工，进给、速度、步距等切削参数与面铣削策略、平面铣策略一致。

5  结语

上述三种策略经常用于零件的开粗加工，针对文中所述零件，笔者在刀具、余量范围一致的情况下，对每一种开粗策略均采用了同样的进给、速度、步距等切削参数进行配置设计，具体细节如表4所示。

通过对比分析，笔者发现在切削参数、刀具、切削范围一致的情况下，本零件的三种开粗策略加工总时长差距不大。

型腔铣策略在配置时是最简单快捷的，因为型腔铣策略在指定部件、毛坯、切削区域后，其他参数稍作修改，即可生成相对理想的刀具轨迹。然而面铣削策略和平面铣策略，在指定必要的几何体要素后，生成的刀具路径相对而言皆有不理想的状况，需要进一步调整边界（部件边界、毛坯边界、修剪边界）设置才能有效的减少空刀，提高加工效率。

因此，对于本类零件而言，笔者认为采用型腔铣策略进行开粗加工，具有明显的优势。

由于笔者水平有限，书中难免存在不足之处，敬请读者批评指正。

参考文献：

[1]张文健，孙星星.基于UG、VERICUT和PRODUCTION MODULE复杂曲面数控加工仿真与优化PRODUCTION MODULE[J].内燃机与配件，2020（05）：63-67.