1、1UG NX8.0数控加工基础教程 韩伟主编本章节目录本章节目录21.1 数控加工设备及刀具数控加工设备及刀具 1.1.1 数控加工特点 1.1.2 数控机床简介1.2 数控加工工艺数控加工工艺 1.2.1 数控加工工艺设计 1.2.2 工序划分 1.2.3 数控加工顺序的确定 1.2.4 数控加工方法的选择1.3 数控加工文件数控加工文件1.4 数控加工实例数控加工实例1.5 UG NX8.0简介简介 1.5.1 UG NX8.0的工作环境 1.5.2 UG NX 8.0的界面 1.5.3 UG NX 8.0的基本操作1.6 UG NX8.0数控加工模块基础知识数控加工模块基础知识 1.6.
2、1 加工前的准备工作 1.6.2 父节点组的创建 1.6.3 刀具路径的管理 1.6.4 数控程序的后处理 1.6.5 加工仿真31.1 数控加工设备及刀具数控加工设备及刀具1.1.1 数控加工特点数控加工特点（1）加工效率高。（2）加工精度高。（5）加工环境好。（4）适应能力强。（3）劳动强度低。1.1.2 数控机床简介数控机床简介1数控机床工作原理 图 1-1 数控机床的工作原理图 加工程序 计算机数控装置 伺服驱动系统 辅助控制装置 反馈系统 机 床 速度检测 位置检测 2数控机床编程要点（1）设置编程坐标系。（4）加工模型的准备。（3）刀具的选择。（2）设置安全高度。3数控机床特点（1
3、）加工精度高，具有稳定的加工质量；（2）可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；（3）加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；（4）机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高（一般为 普通机床的35倍）；（5）机床自动化程度高，可以减轻劳动强度。1.2 数控加工工艺数控加工工艺1.2.1 数控加工工艺设计数控加工工艺设计（1）零件工艺分析。（2）毛坯的选择。（3）加工路线的设计。（4）选择零件的定位基准，确定夹具、辅具方案，选择刀具及切削用量等。（5）编程的相关计算。工件坐标系、编程坐标系的建立，对刀点和换刀点的选取，刀具补偿等。（6）处理数控机床及数控系统
4、的工艺指令。（7）编制加工程序。（8）首件试切加工，检验程序。（9）工艺文件归档。1.2.2 工序划分工序划分 1工序集中原则 2工序分散原则 3加工部位的工序划分1.2.3 数控加工顺序的确定数控加工顺序的确定 1先粗后精 2先主后次 3基准先行 4先面后孔 5先内后外的原则 1.2.4 数控加工方法的选择数控加工方法的选择 1平面孔系零件的加工 2旋转体类零件的加工 3平面轮廓零件的加工 4立体轮廓表面的加工1.3 数控加工文件数控加工文件1数控编程任务书数控编程任务书数控编程任务书工艺处数控编程任务书产品零件图号任务书编号零件名称使用数据设备共页第页主要工序说明及技术要求：编程收到日期月
5、日经手人编制审核编程审核批准2数控加工工件安装和原点设定卡片数控加工工件安装和原点设定卡片 现以下图所示零件加工为例作介绍，它应表示出数控加工零件定位方法和夹紧方法。假设上图座架零件的下台阶面已在其他机床上加工出，现需要在数控机床上一次装夹后加工剩下的表面和各个孔，采用通用台钳作为夹具，其工件装夹和零点设定卡下表所示。工件装夹和零点设定卡 3数控加工工序卡片数控加工工序卡片 上述座架零件在数控机床上的加工安排是：先用端面铣刀铣出上表面，再用立铣刀铣四周侧面及A、B工作面，最后用钻头分别钻6个小孔和两个大孔。填写工序卡如下表所示。1.4 数控加工实例数控加工实例 如下图所示为某型航空发动机的上中
6、介轴零件，现简要地介绍该零件在成批生产条件下，工艺路线的制订方法。如上图所示为某型航空发动机的上中介轴零件，现简要地介绍该零件在成批生产条件下，工艺路线的制订方法。1零件图的研究和工艺分析2毛坯的制造形式3加工方案的选择4加工阶段的划分5工序的集中与分散6定位基准的选择7热处理工序的安排8辅助工序的安排1.5 UG NX8.0简介简介1.5.1 UG NX8.0的工作环境的工作环境 1环境的设置 （1）设置环境变量。（2）设置默认参数。2进入UG CAM加工环境 3将当前模块切换至加工模块 4新建加工文件1.5.2 UG NX 8.0的界面的界面1菜单栏 其中显示了UG所用到的菜单，和其他软件
7、类似。2工具栏 工具栏以简单直观的按钮来表示每个工具的作用。单击相应按钮，即可启动相对应的UG软件功能，相当于从菜单区逐级选择到的最后命令。工具栏可以在屏幕上任意位置放置，并且，拖动至屏幕边缘时将自动吸附。工具栏按钮灰显，则表示该工具在当前工作环境不能使用。3绘图区 正如其他三维造型系统那样，窗口形式是UG系统的最主要表现形式，可以最小化和最大化。同时这是系统的主要工作场所，作为输出端，它显示数控加工的结果，如刀轨路径、操作结果等。4提示区 位于绘图区上方的是提示区，主要作用是提示使用者对未来操作的提示，指示操作者做出正确的操作和选择。5操作导航器 操作导航器是各加工模块的入口位置，是用户进行
8、交互变换操作的图形界面，用于说明部件的组和操作之间的关系，以及管理当前部件的操作和操作参数。它用来显示当前所作的操作类型。当然，它会显示与操作类型相应所设置的参数，这是树形罗列出来的，体现出操作与操作之间的级别关系和隶属关系。1.5.3 UG NX 8.0的基本操作的基本操作1鼠标及快捷键的应用（1）鼠标的应用 SB1：用于选择菜单命令。SB2：用于确定所实行的指令。SB3：用于显示快捷菜单。Alt+SB2：用于取消所实行的指令。Shift+SB1：取消之前在绘图区中所选取的对象，而在列表对话框中，这一动作是实现某一连续范围的多项选择。Ctrl+SB1：用于在列表对话框中选择多项连续或者不连续
9、的选项。Shift+SB3：就某个选项打开其快捷菜单。Alt+Shift+SB1：对于连续的选项进行选取。（2）快捷键的应用 Tab：将鼠标在对话框中的选项之间进行切换。Shift+Tab：在多选对话框中，将单个显示栏目往下一级移动，当光标落在某个选项上时，该选项在绘图区中对应的对象便亮显，以便选择。方向键：对于单选框中的选项，可以利用方向键来进行选择。Enter键：其功能相当于对话框中的【确定】按钮。Ctrl+C：其功能相当于菜单选项中的复制功能。Ctrl+V：其功能相当于菜单选项中的粘贴功能。Ctrl+X：其功能相当于菜单选项中的剪切功能。2操作导航器的应用操作导航器的应用 Repost
10、Complete Regenerate 完成：表示此操作已产生了刀具路径并且己经后处理或输出了CLS文档格式，此后再没有被编辑。重新后处理：表示刀轨从未输出，或者是刀轨自上次输出以来己经更改并且上一次输出已经过时。在操作导肮器中，右击选择【对象】I【更新列表】选项，显示信息窗口，可以查看发生了哪些更改，以及是什么导致了出现“重新后处理”状态。重新生成：表示操作的刀轨从未生成或者是生成的刀轨己经过时。在操作导航器中，右击选择l对象】l【更新列表】选项，显示信息窗口，可以查看发生了哪些更改，以及是什么原因使刀轨处于“重新生成”状态。导航器视图切换：导航器视图切换：（1）程序顺序视图 该视图模式管理
11、操作决定操作输出的顺序，即按照刀具路径的执行顺序列出当前零件中的所有操作，显示每个操作所属的程序组和每个操作在机床上执行的顺序。（2）机床视图 机床视图是使用刀具来组织各个操作的。其中列出了当前部件中存在的各种刀具，以及对应的操作名称，并且在机床视图中列出了与当前刀具相关的描述信息。（3）几何视图 几何视图是列出当前部件中存在的几何组和坐标系，以及使用这些几何组和坐标系的操作名称，加工几何节点以树状结构按层次组织起来，构成父子节点关系。每一个程序节点之上可以有父节点，其下可以有子节点也可以有操作。（4）加工方法视图 加工方法视图是列出当前部件中存在的加工方法，如粗加工、半精加工和精加工等，以及
12、使用这些加工方法的操作的名称，并列出相应的操作的描述。3数控编程加工流程数控编程加工流程 3D 模型的创建及分析 设置加工环境 建立加工对象父节点 程序组 几何体 加工方法 刀具组 创建操作 创建刀具路径 车间资料 数控机床 后处理 刀具路径仿真、模拟 NC 程序 1.6 UG NX8.0数控加工模块基础知识数控加工模块基础知识1UG NX8数控加工的主要加工方式数控加工的主要加工方式 （1）车削加工 （2）型腔铣 （3）平面铣 （4）固定轴曲面轮廓铣 （5）可变轴曲面轮廓铣 （6）顺序铣 （7）线切割 （8）螺纹铣 （9）点位加工2UG CAM专业术语专业术语 1）操作 包含所有用于产生刀具
13、路径的信息，例如几何体、刀具、加工余量、进给量、切削深度等，创建一个操作相当于产生一个工步。如图1-25所示，在UG NX CAM中创建多个操作的导航器视图。2）刀具路径 刀具路径包括切削刀具在空间上（即材料上）的移动轨迹线、进退刀运动轨迹线、进给速度、主轴转速及后置处理命令，也可以包含在操作之内，也可以单独输出成刀具位置源文件（CLSF）。3）模板文件 模板文件是指包含刀具、加工方法和操作等相关信息，并能将其复制到其他零件中去的任何一个零件文件。引用模板文件，可以节省操作时间，提高加工效率。4）后置处理 后置处理是在UG NX 8 CAM生成刀具路径后，根据机床控制器的格式，将标准的刀位文件
14、转换成机床可以执行的NC程序。5）加工坐标系 在UGNX8 CAM参数设置中常用的坐标系有工作坐标系和加工坐标系。工作坐标系的坐标轴用XC、YC、ZC表示，在加工过程中指定起刀点、切削开始点、安全平面的Z值，以及其他矢量数据都是参照工作坐标系。6）几何体 零件几何体此为加工后所保留的材料，也就是产品的CAD模型，使用实体方式进行选取。毛坯几何体为加工前尚未被切除的材料，使用实体方式进行选取。检查几何体这是定义加工中刀具需要避开的区域或特征，即强制刀具不可穿透所选定的任 指定边界是限制刀具运动的直线或曲线，用于定义切削区域。边界可以是封闭的，也可以 部件边界用于定义完成的部件对象，用来控制刀具的
15、运动范围或切削范围。毛坯边界用于指定被加工零件的材料范围，即原材料。设定加工前尚未被切除的材料边界，在此边界以下的材料视为毛坯。检查边界用于刀具的避让几何。也就是指刀具不能到达的区域，用来避免工件与刀具或是刀柄相碰撞的情况。用于定义加工中刀具所避开的边界，即强制刀具不可穿透所选定的边界。7）自动编程中工艺参数设置（1）切削步距：切削步距指定切削刀路间的距离。（2）切削方式 往复式切削 Zig-Zag产生一系列平行连续的线性往复式刀轨，因此切削效率高。这种切削方法顺铣和逆铣并存。改变操作的顺铣和逆铣选项不影响其切削行为。但是如果启用操作中的清壁，会影响清壁刀轨的方向以维持清壁是纯粹的顺铣和逆铣。
16、单向切削 Zig产生一系列单向的平行线性刀轨，因此回程是快速横越运动。Zig能够维持单纯顺铣或逆铣。跟随周边 产生一系列同心封闭的环行刀轨，这些刀轨的形状是通过偏移切削区的外轮廓获得的。跟随周边的刀轨是连续切削的刀轨，且基本能够维持单纯的逆铣或顺铣，因此既有较高的切削效率也能维持切削稳定和加质量。跟随工件 产生一系列由零件外轮廓和内部岛屿形状共同决定的刀轨。配置文件 产生单一或指定数量的绕切削区轮廓的刀轨。主要是实现对侧面轮廓的精加工。（3）切削顺序的设置 层优先。选择该下拉选项，指定刀具在切削零件时，切削完工件上所有区域的同一高度的切削层之后再进入下一层的切削。深度优先。选择该下拉选项，指定
17、刀具在切削零件时，将一个切削区域的所有层切削完毕再进入下一个切削区域进行切削。（4）切削方向的设置 顺铣切削。顺铣是指刀具旋转时产生的切线方向与工件的进给方向相同。逆铣切削。逆铣是指刀具旋转时产生的切线方向与工件的进给方向相反。向外。向外是指刀具从里面下刀向外面切削。向内。向内是指刀具从外面下刀往里面切削。（6）切削角 切削角指刀具切削轨迹和坐标系X轴的夹角。（7）余量 余量指定了切削加工后，工件上未切削的材料量。部件侧面余量 该选项用来指定当完成切削加工后，工件侧壁上尚未切削的材料量，它一般用于粗加工中设置加工余量，以便后续精铣时切除。部件底部面余量 该选项用来指定完成切削加工后，工件底面或
18、岛屿顶部尚未切削的材料量。毛坯余量 系统在计算刀具轨迹的时候，需要知道零件与毛坯的差异，从而产生刀具轨迹以去除余量。设置了毛坯余量相当于把毛坯放大（或缩小）了，系统就会产生更多（或更少）的刀具轨迹以去除放大（或缩小）了的毛坯。检查余量 该选项用来指定刀具与检查几何体之间的偏置距离。裁剪余量 该选项用来指定刀具与裁剪几何体之间的偏置距离。1.6.1 加工前的准备工作1模型分析1）分析模型尺寸 使用测量距离命令可以计算两对象之间的距离、曲线长度或圆弧、圆周边或圆柱面的半径。点击“分析”“测量距离”。距离：测量两个对象或点之间的在XYZ三个方向上的最短距离。投影距离：测量两个对象之间的在指定矢量方向
19、上的投影距离，也可以说是在指定矢量方向上的最短距离。屏幕距离：测量屏幕上对象的距离。使用此选项可测量屏幕上两对象之间的近似2D距离。使用放大或缩小图形结果则不同。长度：测量选定曲线的真实长度。半径：测量指定曲线的半径。组间距：测量两组对象之间为每个组中的对象。2）分析圆角半径最小半径分析分析结果3）NC助理 “NC助理”是一个分析工具，它提供有关平面级别、圆角半径和拔模角的信息。该信息可以帮助用户确定切削刀具参数，如长度、直径、刀尖半径和锥角。点击“应用”或点击分析几何体图标，工件模型变为下图所示，图中凡是变了颜色的面（相对于分析前）全部都是平面。右图信息对话框中列出了所有颜色的平面信息而且还
20、有这些平面相对于参考平面的距离值 。2创建毛坯 1）直接建模建立毛坯。即打开待加工模型，按照和零件的位置关系，通过建模建立毛坯模型，是最为常用的方法。2）导入外部模型。打开所需要加工的零件模型，然后在该零件中通过UG NX的文件导入操作导入要加工的零件毛坯，在加工零件的毛坯为铸件、锻件或半成品时该方法较为常用。3）偏置零件模型。打开所需要加工的零件模型；然后通过偏置零件的表面来创建毛坯。1.6.2 父节点组的创建父节点组的创建1创建程序 程序组主要用来管理各加工操作和排列各操作的次序。2创建刀具 创建或选择刀具时，应考虑加工类型、加工表面形状和加工部位尺寸等因素。3几何体的创建 创建几何体主要
21、是在零件上定义要加工的几何对象和指定零件在机床上的加工位置。几何体包括加工坐标系、部件和毛坯。【创建几何体】对话框【MCS】对话框 1）创建机床坐标2）在操作导航器中双击图标 3）指定部件几何体4）指定毛坯几何体4加工方法的创建 通常情况下，为了保证加工的精度，零件加工过程中需要进行粗加工、半精加工和精加几个步骤，它们的主要差异在于加工余量、公差和表面加工质量等。创建加工方法就是为粗加工、半精加工和精加工指定统一的加工公差、加工余量、进给量等参数。1）余量：设置部件余量为当前所创建的加工方法指定加工余量，即零件加工后剩余的材料。2）公差：内外公差指定了在加工过程中刀具偏离零件表面的最大跟离，其
22、值越小则表示加工精度越高。3）刀轨设置：在该面板中可设置进给量和切削方式 5创建操作 创建操作包括创建加工方法、设置刀具、设置加工方法和参数等。在【加工创建】工具条中单击【创建操作】按钮，弹出【创建操作】对话框，如图所示。首先在【创建操作】对话框中选择类型，接着选择操作子类型，然后选择程序名称、刀具、几何体和方法。1.6.3 刀具路径的管理刀具路径的管理1生成刀具路径 生成刀具路径时，首先在操作导航器中选择一个或多个需要生成刀具路径的操作，或者选择包含操作的程序组。2刀具路径重播 刀具路径重播在图形窗口中显示已生成的刀具路径。当需要进行刀具路径的确认、检验时，可以通过以下4种方式进行刀具路径回
23、放。l）在操作导航器中选择所需重播的刀具路径，单击工具条中的按钮。2）在操作导航器中选择所需重播的刀具路径，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择【重播】命令。3）在操作导航器中选择所需重播的刀具路径，在主菜单上依次选择【工具】-【操作导航器】-【刀轨】-【重播】命令。4）在操作对话框下部单击按钮，可对已生成的当前刀具路径进行重播。3列出刀具路径信息 对于己生成的刀具路径的操作，可查看各操作所包含的刀具路径信息。通过单击【加工操作】工具条中的【列出刀轨】按钮，系统均可弹出如图所示的信息窗口。4刀具路径模拟 对于已生成的刀具，可在图形窗口中以线框形式或实体形式模拟刀其路径。模拟刀具路径时，应先在操
24、作导航器中选择一个或多个已生成刀具路径的操作，再单击【加工操作】工具条中的【校验刀轨】按钮 1.6.4 数控程序的后处理数控程序的后处理 用Post Builder建立特定机床定义文件和事件处理文件后可以使NX/Post进行后置处理，将刀具路径生成为适合指定机床的NC代码。输出NC程序的一般操作步骤如下：l）将要输出的程序节点下的操作的排列顺序重新检查一遍，保证符合加工工艺规程。2）从【操作导航器】中选取要输出的程序。3）单击【后处理】按钮，打开【后处理】对话框。4）选取符合工艺规程的机床。5）单击【输出文件】选项组中的【浏览查找一个输出文件】按钮，打开【指定Nc输出路径】。6）单击【单位】，
25、选择公制，点击【确定】即可。1.6.5 加工仿真加工仿真 刀具路径仿真功能可查看以不同方式进行动画模拟的刀轨。在刀具路径仿真中可查看正要移除的路径和材料，控制刀具的移动、显示并确认在刀轨生成过程中刀具是否正确切削原材料，是否过切等。13D动态加工仿真 3D动态显示刀具切削过程，是显示刀具沿刀具路径切除工件材料的过程，它以二维实体方式仿真刀具的切削过程，非常直观。3D动态显示示例 22D动态加工仿真2D动态与3D动态基本相同，区别如下：l）“显示”按钮：3D动态用于在绘图区显示零件加工后的形状，并以不同颜色显示加工区域和没有切削的工件部位。而且使用不同刀具时将显示不同的颜色，如果刀具与工件发生过
26、切，将在过切部位以红色显示，提示用户刀具路径存在错误。2）“比较”按钮：3D动态对加工后的形状与要求的形状做对比，在图形区中显示工件加工后的形状，并以不同颜色表示加工部位材料的切除情况，其中绿色表示该面已达到加工要求，而白色表示该面还有部分材料没有切除，红色表示加工该表面时发生过切。本章小结本章小结57 本章主要讲解UG NX 8.0数控加工的基础知识，通过本部分内容的学习，掌握数控加工的含义，熟悉各种数控机床的加工特点及主要功能，了解数控加工的基本知识；UG数控加工模块的基本知识，主要包括UG NX8.0数控加工工作环境、基本工作界面、父节点组的概念以及刀具路径的生成、管理及仿真、UG NX8.0的后处理等。本章习题本章习题581简述数控加工的特点。2数控加工工艺设计包括哪些内容？3简述数控加工顺序的确定原则。4数控加工文件包括哪些？5根据图1-11指出操作界面所有区域的名称及功能6UG NX 8 CAM中后处理的作用。
