基于UG的數(shù)控編程及加工過程仿真

宋亮

摘 要：在UG的環(huán)境中采用數(shù)控編程以及加工仿真的研究，可以有效的預(yù)防刀具與零件之間出現(xiàn)過切或者欠切的現(xiàn)象，為了令人們更加理解這一問題，本文以固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中的陽球體為例，在今后機(jī)床運(yùn)動(dòng)的過程中可以有效的預(yù)防運(yùn)用部件與刀具之間相互干涉的情況，同時(shí)也能起到預(yù)防碰撞的作用。在以UG為背景的數(shù)控編程中，編程的精度以及效率都能得到更好的保障，并且在生產(chǎn)周期方面也具有顯著的效果，希望通過本文的論述能夠進(jìn)一步提升工作效率，為數(shù)控編程的進(jìn)一步發(fā)展提供更好的空間。

關(guān)鍵詞：數(shù)控編程；UG；加工仿真

在當(dāng)前機(jī)床加工的過程中，數(shù)控編程是一種十分有效的加工方式。其主要包含的內(nèi)容有從加工要求中進(jìn)行分析，并且在此基礎(chǔ)上滿足工藝設(shè)計(jì)的要求，進(jìn)而對加工方案予以確定，同時(shí)還包括對機(jī)床、夾具以及刀具的合理選擇，這樣才能對走刀路線進(jìn)行確定，保證切削用量的有效性。除此之外，在工件幾何模型的建立上，數(shù)控加工也具有重要的作用，保證加工程序的有效性以及合理性。本文主要探討的內(nèi)容是基于UG環(huán)境下，數(shù)控編程以及加工仿真的具體過程，希望能夠今后的工藝加工有所幫助。

1 概述

在進(jìn)行數(shù)控編程的過程中，如果問題的復(fù)雜程度有所不同，那么就可以采用數(shù)控加工程序進(jìn)行編程，運(yùn)用手工編程的方式或者計(jì)算機(jī)編程的方式，以有效的解決問題。在采用手工編程的過程中，主要是通過人工的方式完成的。在編程的各個(gè)步驟中可以對所編制的零件數(shù)加以有效的控制，其所需要解決的主要問題在于點(diǎn)位加工以及簡單形狀的幾何編程問題。而另外一種編程方式主要是運(yùn)用了計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助性的編程，在計(jì)算機(jī)的幫助下，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的加工，幫助零件的生成。計(jì)算機(jī)編程可以應(yīng)對難度更加的編程問題，所以是當(dāng)前比較倡導(dǎo)的一種編程方式。

2 數(shù)控編程技術(shù)在UG環(huán)境中的應(yīng)用

在數(shù)控編程過程中，目前基本上都是在UG的環(huán)境下得以實(shí)現(xiàn)的，UG主要是以三維主模型為基礎(chǔ)建立起來的方法，能夠?qū)Φ毒叩倪\(yùn)行軌跡加以生成，在這之中主要包含了幾種加工方法，例如銑削、線切割以及車削等。

在UG的環(huán)境下，采用數(shù)控編程技術(shù)的關(guān)鍵性步驟主要有以下幾點(diǎn)。首先是要將加工零件所使用的工藝進(jìn)行詳細(xì)的分析，并且根據(jù)對零件形狀要求的不同，甚至是尺寸以及質(zhì)量等要求的不同，選擇的工藝參數(shù)也具有一定的差異，在工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)數(shù)控編程的過程。通常情況下，CAM環(huán)境是經(jīng)常會(huì)遇到的一種UG環(huán)境，在對其設(shè)置時(shí)，對刀具以及父節(jié)點(diǎn)的選擇與建立都是相當(dāng)重要的，其中當(dāng)然還包含了對刀軌進(jìn)行檢驗(yàn)的內(nèi)容。

具體的CAM環(huán)境在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到加工環(huán)境直接影響著操作基礎(chǔ)，所以一定要嚴(yán)格對加工環(huán)境予以約束，保證其能夠順利的實(shí)現(xiàn)。所以配置與設(shè)置是相當(dāng)重要的。配置是設(shè)置的前提條件，沒有合理的配置，就不能選擇正確的設(shè)置類型以及操作方式，這樣才能實(shí)現(xiàn)對設(shè)置進(jìn)行有效選擇的目的。當(dāng)啟動(dòng)UG的相關(guān)模塊后，就會(huì)彈出相應(yīng)的配置以及設(shè)置對話框，令人們進(jìn)行自主選擇，然后才能自己進(jìn)入到相應(yīng)的UG加工環(huán)境中。

其次，在進(jìn)行加工過程中，忽視了對刀具的選擇，同樣在開啟對話框后，就會(huì)以刀具視圖的形式展，進(jìn)一步在UG道路中選擇相應(yīng)的調(diào)入零件以及工藝流程。

第三個(gè)步驟是對父節(jié)點(diǎn)組進(jìn)行創(chuàng)建。在這之中主要包含以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。一是要對幾何體進(jìn)行創(chuàng)建，以固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中的陽球體為例進(jìn)行分析，其中主要包含三個(gè)部分的內(nèi)容，分別是零件、毛坯以及夾具，只有這三個(gè)部分結(jié)合在一起，才能最終運(yùn)用數(shù)控編程程序?qū)⒅髂Ｐ瓦M(jìn)行裝配，主模型的主要作用是對指向零件進(jìn)行文件裝配，其中還包含了對零件信息的引用。但是需要注意的是，幾何體只是存在于裝配文件之中的，而并沒有在裝配文件中得到復(fù)制。主模型的另外一項(xiàng)重要作用就是對零件予以保護(hù)，防止出現(xiàn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)丟失的狀況，保證零件符合設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)控人員用用對裝配文件的可寫權(quán)以及對主模型的讀取權(quán)。主模型是引用到加工中的，因此編程人員不能修改主模型。但是，由于加工裝配文件引用了主模型的數(shù)據(jù)，所以任何對主模型修改都將更新整個(gè)裝配件。

第四，創(chuàng)建操作。進(jìn)入向?qū)υ捒蛑械某绦蛞晥D，依據(jù)加工工藝規(guī)程創(chuàng)建相應(yīng)的操作。在創(chuàng)建操作的過程中主要涉及到以下兩方面的內(nèi)容：（1）操作類型設(shè)置。其中包括操作類型、父幾何體、刀具及加工方法等參數(shù)的選擇；（2）切削參數(shù)設(shè)置。在這里指定與具體加工過程中相關(guān)的一些參數(shù)置。主要有檢查幾何體、切削步長、行距、切削方式、進(jìn)退刀方法等參數(shù)。參數(shù)項(xiàng)目的種類隨操作類型的不同而有些變化。

3 基于UG的加工過程仿真

由于零件形狀復(fù)雜多變，且在刀具軌跡生成過程中一般不考慮具體的機(jī)床結(jié)構(gòu)和工件裝夾方式，因此所生成的零件程序并不一定能夠適合實(shí)際加工情況。所以在零件數(shù)控程序生成后，需要對其正確性進(jìn)行進(jìn)一步檢驗(yàn)。

實(shí)際生產(chǎn)中可以用“空運(yùn)行”和“試切”的方法對零件程序進(jìn)行檢驗(yàn)。但空運(yùn)行只能對機(jī)床運(yùn)動(dòng)是否正確及有無干涉碰撞作粗略的估計(jì)，不夠精確；而“試切”方法，雖然精確，但是一項(xiàng)費(fèi)時(shí)昂貴的工作，其效率低成本高，此外試切過程的安全性也得不到保障。

在計(jì)算機(jī)上利用三維圖形技術(shù)對數(shù)控加工過程進(jìn)行模擬仿真，可以快速、安全和有效地對NC程序的正確性進(jìn)行較準(zhǔn)確的評估，并可根據(jù)仿真結(jié)果對NC程序迅速地進(jìn)行修改，免除反復(fù)的試切過程，降低材料消耗和生產(chǎn)成本，提高工作效率。因此，數(shù)控加工過程的計(jì)算機(jī)仿真是NC程序的高效、安全和有效的檢驗(yàn)方法。在UG中進(jìn)行虛擬加工過程仿真需要做以下兩方面的工作：（1）建立機(jī)床的運(yùn)動(dòng)模型；（2）虛擬加工過程仿真。

在幾何模型基礎(chǔ)上，利用UG的機(jī)床構(gòu)造器建立機(jī)床的運(yùn)動(dòng)模型。其中涉及到機(jī)床零點(diǎn)的設(shè)置、運(yùn)動(dòng)軸的位置、方向及范圍的設(shè)置等內(nèi)容。為了能夠正常進(jìn)行加工過程仿真，還需要生成機(jī)床驅(qū)動(dòng)文件。利用UG工具即可生成機(jī)床的驅(qū)動(dòng)文件。

加工過程仿真首先應(yīng)該將零件裝配模型安裝到機(jī)床上，然后啟動(dòng)UG集成仿真功能，進(jìn)行虛擬加工過程仿真，根據(jù)仿真的結(jié)果對零件夾具模型的尺寸以及出現(xiàn)錯(cuò)誤的NC代碼進(jìn)行修改，消除機(jī)床部件及刀具之間的干涉和碰撞，最后生成正確的數(shù)控代碼。

結(jié)束語

利用UG的CAD/CAM模塊，一方面可以方便地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀零件的多坐標(biāo)數(shù)控編程，生成高效、高精的NC程序。另一方面，可以通過切削檢查來校驗(yàn)刀具軌跡的質(zhì)量，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)刀具跟零件之間的過切和欠切。此外，通過虛擬加工過程仿真能夠提前發(fā)現(xiàn)機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件及刀具之間的干涉和碰撞，便于對NC程序進(jìn)行修改，從而大大提高實(shí)際加工的效率，進(jìn)而縮短生產(chǎn)周期。

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