林春宇

摘 要：智能制造时代离不开软件的应用，特别是在设计制造加工领域，广泛使用计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）/计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）软件。而UG就是广泛应用的CAD/CAM软件之一，可为产品设计及加工过程提供数字化造型和验证手段。通过使用UG各功能模块，以简易烟灰缸数控加工为实例，阐述了使用UG软件进行简易烟灰缸的建模设计、编程加工、后置处理刀具路径生成程序、机床操作加工实物的整个流程。

关键词：计算机辅助设计/计算机辅助制造（CAD/CAM）;简易烟灰缸;数控（NC）加工

中图分类号：TG547 文献标识码：A 文章编号：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

进入21世纪以来，随着计算机技术、现代制造技术（数控）、图像技术的进步，模具设计与制造加工技术发展迅速，各种三维计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）/计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）软件应运而生且各具特色，并在模具行（企）业获得了广泛应用。UG NX是一个功能强大的软件，包含了企业中广泛应用的集成套件，大规模应用于各种领域的产品设计、加工和制造等全范围开发过程[1-2]。它是一个交互式CAD/CAM系统，可以建构各种复杂的实体及造型。因此，当前全球范围内很多模具企（行）业都在利用UG软件及其模具进行产品零件建模，再通過UG灵活丰富的加工功能对模具零件进行数控加工[3-5]。现以简易烟灰缸为例，阐述利用UG NX 10.0软件对简易烟灰缸进行三维建模和数控加工的具体实现方法。

1 三维建模

简易烟灰缸的平面设计图如图1所示。其中，外表面不允许用砂布或锉刀修整，锐边倒钝。毛坯是尺寸为100 mm×100 mm×30 mm的铝块，未标注尺寸公差参考《一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的公差》（GB/T 1804—2000）。

通过图纸分析看到构建平面图形用到的特征有拉伸、阵列、倒圆角等。打开UG，进入建模模块，进行草图的绘制和特征操作，最终建模如图2所示。

2 编程加工

对进入UG的加工模块进行参数设置，在操作之前先进行工艺分析，并考虑刀具以及夹具量具，之后通过编程设置，采用型腔铣进行轮廓粗精加工，剩余铣进行倒圆角和圆弧槽加工。

2.1 加工思路

①型腔铣粗加工轮廓。采用12 mm立铣刀进行分层铣削，底面和侧面留余量0.1 mm，主轴速度设为S=3 000 r/min，进给速度设为F=1 800 mm/min，切深t=0.5 mm。②型腔铣精加工轮廓。采用12 mm立铣刀进行余量加工，主轴速度设为S=4 500 r/min，进给速度设为F=800 mm/min。③剩余铣圆角和圆弧槽。采用6 mm球头刀进行铣削加工，主轴速度设为S=3 500 r/min，进给速度设为F=600 mm/min。④钳工锐边去毛刺。

2.2 加工工序

确定好加工思路之后开始进行编程加工，设置好各工序的参数;进入加工模块，建立MCS坐标系，把加工坐标系建立在工件顶部中心位置;创建workpiece，指定部件，选择烟灰缸，指定毛坯，选择包容块;创建刀具，先创建[Φ]12 mm的立铣刀，用来粗精加工;再创建[Φ]6 mm的球头刀对残料进行加工;准备工作完毕后，按照加工方案创建工序。

首先，选择“型腔铣”进行开粗，插入→工序→选择“型腔铣”，程序命名为“D12-C”，然后设置相关参数如表1所示。

其次，开粗完毕后进行精加工，插入→工序→选择“剩余铣”，程序命名为“D12-J”，然后设置相关参数如表2所示。

最后，对倒角和槽残料进行加工，复制“D12-J”程序，进行粘贴，重命名为“B6-J”，然后设置相关参数如表3所示。

经过编程设置参数，对零件模拟加工进行2D、3D仿真模拟，确保能加工完毕且无剩余残料，仿真模拟如图3所示。

3 后置处理

经过编程设置优化调整相关参数后，通过UG的模拟仿真加工在确保效率和没有残料的情况下生成数控（Numerical Control，NC）代码。结合实际机床加工情况分析，通过FANUC三轴机床专用后置处理器针对不同的机床系统型号要求，适当修改程序内容（NC代码），完成程序的生成并用记事本格式保存，分别生成轮廓粗加工程序、轮廓精加工程序以及圆角弧槽程序。

4 数控机床模拟仿真操作

UG编程后置处理生成的程序，可以通过模拟机床进行程序检验，此时考虑实际机床加工实训工位有限，可以先进行南京斯沃仿真软件的数控机床模拟操作。通过软件的模拟操作更好地熟悉机床操作，确保在仿真软件上模拟没有问题的情况下再到机床上熟悉实训，提高效率。首先打开南京斯沃软件按照要求安装好工件，选好刀具，采用寻边器分中进行对刀完毕，如图4所示，其次进行粗加工，最后进行精加工程序，传入南京斯沃软件进行模拟加工，如图5所示。这样操作可以确保后置处理出来的程序是正确的。

5 程序传输

通过自动编程生成程序后，只需要把程序传输给对应的机床系统即可，程序传入机床主要使用以下几种方法。

5.1 线传

线传可以直接进行数字控制（Direct Numerical Control，DNC）在线加工，也可以把程序输入并保存在机床中。通过数控传输线把数控机床和电脑连接起来形成通信通道，通过RS232口输入机床并修改参数，把机床I/O通道修改为1，打开数控传输软件。以应用最多的CIMCOEdit5软件为例，在电脑端打开传输软件CIMCOEdit5，单击“机床通讯”菜单中的“DNC设置”进入传输参数设置界面，如图6所示，分别修改传输端口、波特率、数据位、停止位、奇偶校验及代码类别等参数。

在程序传输的过程中，一般是要输入哪一侧，则先操作哪一侧，即先设置机床，再输入程序，机床的设置步骤如下：①选择“EDIT”方式，显示程序目录;②按下PROG功能按钮，显示程序内容画面或者程序目录画面;③按下显示屏软件OPRT;④按下最右边软件菜单扩展键;⑤输入地址O，输入赋值程序的程序号;⑥按下屏幕软键TEAD和EXEC，在屏幕上显示“LSK”，程序正在等待被输入;⑦打开计算机端要输入的程序，在传输软件主界面上的“机床通讯”菜单中选择“发送”命令，找到要传输的程序并打开，即开始传输程序;⑧传输完成后，注意比较一下计算机和机床两端的数据，如果数据大小一致，则表明传输成功。

5.2 CF卡传

首先，通过CF卡读卡器读取电脑记事本格式的程序，把CF卡插入卡套;其次，修改机床参数，把机床参数I/O通道修改为4，处于DNC在线加工，进给倍率调为0;最后，把卡套插入机床卡端口位置，按下显示屏DNC锁定加工程序或者用EDIT编辑模式把程序选中传入机床。此时处于DNC模式的程序存在于CF卡中，一边加工一边传输;处于EDIT模式的程序传入机床，可以随时调出来进行加工。

5.3 U盘传输

使用容量小于2 GB的U盘（修改为FAT32格式）2.0接口，把机床参数I/O通道修改为17，EDIT编辑模式下把程序选中传入机床。此时，U盘传输不能进行DNC在线加工，只能把程序传入机床。

5.4 以太网传输程序

使用以太网可以远程传输程序，提高工作效率。首先，点击机床系统端功能键SYSTEM进入参数设置，设定IP地址;其次，在电脑网络设置找到“以太网”位置设定IP地址，打开软件“会话设定”设置好程序存储区相关地址;最后。打开程序传输软件，可以看到PC端和系统端的程序，此时直接拖动需要传输的程序，点击下载即可将程序输入机床。可见，以太网传输十分方便快捷。

6 簡易烟灰缸的机床实操加工

做好所有准备工作后再进行机床操作，把工具、量具、刀具、毛坯及夹具等全部放在机床的工具柜上。开机回零操作，在夹具上安装好毛坯，利用寻边器试切对中法分中。主轴装上刀具进行对刀操作，程序准备好后进行机床加工。

6.1 DNC在线加工

在线加工即一边传输程序一边加工，可用CF卡或电脑线传的形式进行，程序不需要预先存入机床，能够避免由于程序容量太大导致机床无法保存的问题。先让机床处于代加工状态，设置好相应要素，按钮处于DNC按键，机床的进给倍率调为0;按下循环启动按钮，通过CF卡读取程序或者电脑线传程序即可让机床处于加工状态，此时慢慢调整进给倍率和主轴转速倍率即可进行工件加工。

6.2 自动加工

先把程序传入机床里面，按钮处于自动加工按键，进给倍率调为0，读取加工程序，按下循环启动按键，慢慢调整进给倍率和主轴转速倍率即可进行工件加工。

采取以上两种方法都可以完成简易烟灰缸加工。在加工过程中注意观察加工状态，随时调整加工参数即主轴转速和进给速度。加工完毕后，卸下工件和刀具，并对机床进行打扫，对车间进行6S管理[整理（SEIRI）、整顿（SEITON）、清扫（SEISO）、清洁（SEIKETSU）、素养（SHITSUKE）、安全（SECURITY）]，至此完成简易烟灰缸数控加工的整个流程。

7 结语

通过简易烟灰缸的数控加工，简单了解UG的编程加工，表明以UG软件为代表的CAD/CAM软件应用为数控加工提供了强有力的技术支持。运用UG软件进行产品的三维设计建模，在UG加工环境下进行CAM编程，模拟刀具路径、后置处理生成加工程序并输送到数控机床进行加工，提高了生产效率和加工精度，有利于提高企业竞争力。

参考文献：

[1]北京兆迪科技公司.UG NX 10.0数控加工教程[M].北京：机械工业出版社，2015：12.

[2]褚忠，郝国祥，邢晓江.UG NX 8.0数控加工基础教程[M].北京：机械工业出版社，2013：56-59.

[3]廖卫献.数控铣床及加工中心编程[M].北京：兵器工业出版社，2014：39.

[4]程发洲.基于ug10.0的基本参数与非切削参数设定[J].东莞理工学院学报，2019（1）：5.

[5]李迎，赵自趁.基于UG/CAD/CAM的放大镜型腔编程与铣削加工[J].深圳职业技术学院学报，2019（5）：19-22.

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