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[摘要]数控技术是制造业信息化的关键技术之一，数控加工是现代制造的重要组成部分。随着计算机技术的飞跃发展，数控编程由手工编程发展到自动编程。本文对自动编程软件及其工作过程进行了介绍，以UG软件为例描述了自动编程软件在数控编程与加工中所发挥的重要作用。
[关键词]自动编程；数控加工；数学模型；三维仿真
[中图分类号]TQ018 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0060-01
1 引言
模具数控编程作为模具数控加工的核心，占用CNC加工30%～40%的时间，因此，数控编程软件功能的强大与否直接影响到模具数控编程效率及加工质量。模具制造业内各类数控编程软件在不断改进和开发各种编程功能的同时，也集成了很多数据库，提供开放性的二次开发接口，供用户根据实际情况进行重新设置开发，以实现编程半自动化或自动化作业。
随着编程软件功能的增多，所需要设置的编程参数也相应增加，如UG编程软件提供了很多开放性数据库设置功能，包括模具设计标准件库、编程数据库，以实现众多编程参数的半自动化、自动化及标准化设置。
2 UG自动编程的数控加工工艺选择
（1）刀具的正确选择
“工欲善其事，必先利其器”。刀具的合理选择是获得优质产品的前提，数控加工中，刀具的选择主要反映在模具的曲面、型腔加工方面，平时使用较多的是国外的仿形铣刀，虽价格昂贵但耐用。粗加工宜用硬质合金球刀、端铣刀或圆鼻刀，精加工用单片硬质合金球刀，清根用粗加工刀、精加工刀或锥度球刀。合金刀片应根据不同加工材料、加工阶段来选，误用不但影响到工件的加工效率和质量，而且将缩短刀片寿命。使用球刀精加工时，在能满足曲面形状几何要求时优先用大刀。刀具选用当否直接关系到制造的成本、质量及效率。
（2）工序的划分
①粗加工
粗加工的主要任务是提高生产率，以较快速度去除毛坯余量使之接近零件形状，同时做到安全、经济。数控加工程序编制时应尽量对毛坯进行连续切削，因为刀具频繁出入切削材料容易被损坏，同时也增加了操作难度。对方形毛坯进行粗加工应采用分层切削法，每层环切或行切走刀，层间螺旋下刀，深度取刀直径的12%-25%为宜，步距根据模具材料不同，一般是刀具直径的25%左右。较好的做法是取较小的切削量、较快的进给速度，既保证了工件的加工质量和效益，也保护了刀具。对复杂的模具型腔，可采用大、小几把刀具分别进行粗加工，把上道工序加工完的几何体作为下道工序的毛坯来使用，以提高加工效率和连续进刀率。铸造毛坯的粗加工是数控编程的难点之一，由于不是从平面开始，初始毛坯不易确定，若简单用分层加工的方法会出现许多空跑刀，大大降低加工效率。这时应仔细分析余量，可先用投影线在型腔的典型部位分别拉几刀，测得实际余量后再酌情确定加工工艺。UG软件的粗加工可以对零件的不同范围分别设置不同的毛坯厚度及工艺参数，自动计算加工层数，程序一次完成。特别需要注意的是粗加工中出现的过切问题。在排除程序错误的前提下产生过切，常是因机床的控制系统与NC程序不统一。如FANUc、SIEMENS系统，在G00运行时机床控制系统往往走的轨迹是折线，此时看程序没有问题但实际加工却产生了过切。这种情况UG软件的刀轨验证功能无法辨别，只有NC程序经仿真软件验证检查，在模拟加工中正确设置机床参数才能发现。解决方法：适当加大层间抬刀的垂直参数（G00时避开折线点），如将层间抬刀至安全平面，缺点是降低了加工效率。彻底的解决办法是在Feeds andSpeeds菜单的Rapid一栏里填上数值（默认为0）即可。
②半精加工、精加工
半精加工一般用于零件尺寸精度要求较高时，为给精加工留下较小的加工余量的切削，可根据加工材料及零件公差要求灵活使用。精加工是对工件最后的切削运动，直接关系到零件加工质量的高低，不同的刀路程序会对零件加工出截然不同的精度效果，UG软件提供了多种方式可选。比如在较陡峭的面多选等高线加工方式，为克服在不同斜率的面上加工残留不均匀则多选曲面加工中的3D步距方式。半精加工、精加工时对精度的取值应看具体情况，不要一味地追求精度而忽视了加工效益。
③清根加工
清根是常用的加工工序，主要是把前面加工中应加工而没有加工掉的余量切掉。有两种情况须使用清根：一是在大刀后换小刀以前，为了给后续加工一个好的加工环境，避免小刀在零件拐角处的切削量过大而导致进给不能保持恒定速度，此时需先清根；再就是用于精加工前后，也是为了速度及加工出符合要求的圆角。清根常采用球刀，具体选什么刀具应根据曲面的情况而定。
（3）后置处理
后置处理就是把CAM软件生成的刀具轨迹，根据机床控制系统的要求转换成G代码格式的数控加工程序。特别注意不同的数控操作系统对数控加工程序的格式、代码规定也有所不同，这是数控编程的最后环节。UG可以直接对内部刀轨进行后处理。此外，UG有可供用户自定义后处理格式，以解决各种编程中的问题。
（4）对加工程序的验证
三维仿真软件模拟加工、验证、分析是CAM软件应用的一个重要环节，模拟分析的好处就是可在计算机上像了解真实加工一样观察产品制造的全过程，用计算机来分析还没有制造出来的零件的质量，并发现设计、制造等存在的问题。验证分析可以针对产品、零件设计，也可针对数控加工程序。NC程序常用的仿真验证软件是上海宇龙公司研制的仿真软件，它采用数据库统一管理刀具材料和性能参数库，提供多种机床的常用操作面板，可对数控机床操作全过程和加工运行进行仿真。在操作过程中，具有完全自动、智能化的高精度测量功能和全面的碰撞检测功能，可检测出刀轨路径的错误以及导致零件、夹具和刀具损坏或机床碰撞等问题，还可对数控程序进行处理。若加工程序的验证既由编程人员同时也由机床操作人员来做，则基本能有效地防止错误的发生。
3 结束语
在数控加工中合理选用自动编程软件可以提高编程效率，做到事半功倍。只有不断地实践，不断地总结，熟练掌握其中的运用技巧，才能够得到理想的数控加工程序。
参考文献
[1]董正卫，田立中，付宜利，UG/OPEN APl编程基础[M]，北京：清华大学出版社，2002：1-216
[2]莫蓉，常智勇，刘红军，等，图表详解UG NX二次开发[M]，北京：电子工业出版社，2008：1-256
[5]吴勤，在UG II系统中建立用户自定义刀具库[J]CAD/CAM与制造业信息化，200s（2）：137-139
[4]郑阿奇，丁有和，c++教程[M]，北京：电子工业出版社，2009：1-328
[5l高国利，黄家强，模具加工程序清单的自动化与网络化后处理[J]模具工业，2010，36（4）：16-18
[6]夏丽英，胡云，UG环境下基于组件技术的级进模设计[J]模具工业，2010，36（3）：27-31
[关键词]自动编程；数控加工；数学模型；三维仿真
[中图分类号]TQ018 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0060-01
1 引言
模具数控编程作为模具数控加工的核心，占用CNC加工30%～40%的时间，因此，数控编程软件功能的强大与否直接影响到模具数控编程效率及加工质量。模具制造业内各类数控编程软件在不断改进和开发各种编程功能的同时，也集成了很多数据库，提供开放性的二次开发接口，供用户根据实际情况进行重新设置开发，以实现编程半自动化或自动化作业。
随着编程软件功能的增多，所需要设置的编程参数也相应增加，如UG编程软件提供了很多开放性数据库设置功能，包括模具设计标准件库、编程数据库，以实现众多编程参数的半自动化、自动化及标准化设置。
2 UG自动编程的数控加工工艺选择
（1）刀具的正确选择
“工欲善其事，必先利其器”。刀具的合理选择是获得优质产品的前提，数控加工中，刀具的选择主要反映在模具的曲面、型腔加工方面，平时使用较多的是国外的仿形铣刀，虽价格昂贵但耐用。粗加工宜用硬质合金球刀、端铣刀或圆鼻刀，精加工用单片硬质合金球刀，清根用粗加工刀、精加工刀或锥度球刀。合金刀片应根据不同加工材料、加工阶段来选，误用不但影响到工件的加工效率和质量，而且将缩短刀片寿命。使用球刀精加工时，在能满足曲面形状几何要求时优先用大刀。刀具选用当否直接关系到制造的成本、质量及效率。
（2）工序的划分
①粗加工
粗加工的主要任务是提高生产率，以较快速度去除毛坯余量使之接近零件形状，同时做到安全、经济。数控加工程序编制时应尽量对毛坯进行连续切削，因为刀具频繁出入切削材料容易被损坏，同时也增加了操作难度。对方形毛坯进行粗加工应采用分层切削法，每层环切或行切走刀，层间螺旋下刀，深度取刀直径的12%-25%为宜，步距根据模具材料不同，一般是刀具直径的25%左右。较好的做法是取较小的切削量、较快的进给速度，既保证了工件的加工质量和效益，也保护了刀具。对复杂的模具型腔，可采用大、小几把刀具分别进行粗加工，把上道工序加工完的几何体作为下道工序的毛坯来使用，以提高加工效率和连续进刀率。铸造毛坯的粗加工是数控编程的难点之一，由于不是从平面开始，初始毛坯不易确定，若简单用分层加工的方法会出现许多空跑刀，大大降低加工效率。这时应仔细分析余量，可先用投影线在型腔的典型部位分别拉几刀，测得实际余量后再酌情确定加工工艺。UG软件的粗加工可以对零件的不同范围分别设置不同的毛坯厚度及工艺参数，自动计算加工层数，程序一次完成。特别需要注意的是粗加工中出现的过切问题。在排除程序错误的前提下产生过切，常是因机床的控制系统与NC程序不统一。如FANUc、SIEMENS系统，在G00运行时机床控制系统往往走的轨迹是折线，此时看程序没有问题但实际加工却产生了过切。这种情况UG软件的刀轨验证功能无法辨别，只有NC程序经仿真软件验证检查，在模拟加工中正确设置机床参数才能发现。解决方法：适当加大层间抬刀的垂直参数（G00时避开折线点），如将层间抬刀至安全平面，缺点是降低了加工效率。彻底的解决办法是在Feeds andSpeeds菜单的Rapid一栏里填上数值（默认为0）即可。
②半精加工、精加工
半精加工一般用于零件尺寸精度要求较高时，为给精加工留下较小的加工余量的切削，可根据加工材料及零件公差要求灵活使用。精加工是对工件最后的切削运动，直接关系到零件加工质量的高低，不同的刀路程序会对零件加工出截然不同的精度效果，UG软件提供了多种方式可选。比如在较陡峭的面多选等高线加工方式，为克服在不同斜率的面上加工残留不均匀则多选曲面加工中的3D步距方式。半精加工、精加工时对精度的取值应看具体情况，不要一味地追求精度而忽视了加工效益。
③清根加工
清根是常用的加工工序，主要是把前面加工中应加工而没有加工掉的余量切掉。有两种情况须使用清根：一是在大刀后换小刀以前，为了给后续加工一个好的加工环境，避免小刀在零件拐角处的切削量过大而导致进给不能保持恒定速度，此时需先清根；再就是用于精加工前后，也是为了速度及加工出符合要求的圆角。清根常采用球刀，具体选什么刀具应根据曲面的情况而定。
（3）后置处理
后置处理就是把CAM软件生成的刀具轨迹，根据机床控制系统的要求转换成G代码格式的数控加工程序。特别注意不同的数控操作系统对数控加工程序的格式、代码规定也有所不同，这是数控编程的最后环节。UG可以直接对内部刀轨进行后处理。此外，UG有可供用户自定义后处理格式，以解决各种编程中的问题。
（4）对加工程序的验证
三维仿真软件模拟加工、验证、分析是CAM软件应用的一个重要环节，模拟分析的好处就是可在计算机上像了解真实加工一样观察产品制造的全过程，用计算机来分析还没有制造出来的零件的质量，并发现设计、制造等存在的问题。验证分析可以针对产品、零件设计，也可针对数控加工程序。NC程序常用的仿真验证软件是上海宇龙公司研制的仿真软件，它采用数据库统一管理刀具材料和性能参数库，提供多种机床的常用操作面板，可对数控机床操作全过程和加工运行进行仿真。在操作过程中，具有完全自动、智能化的高精度测量功能和全面的碰撞检测功能，可检测出刀轨路径的错误以及导致零件、夹具和刀具损坏或机床碰撞等问题，还可对数控程序进行处理。若加工程序的验证既由编程人员同时也由机床操作人员来做，则基本能有效地防止错误的发生。
3 结束语
在数控加工中合理选用自动编程软件可以提高编程效率，做到事半功倍。只有不断地实践，不断地总结，熟练掌握其中的运用技巧，才能够得到理想的数控加工程序。
参考文献
[1]董正卫，田立中，付宜利，UG/OPEN APl编程基础[M]，北京：清华大学出版社，2002：1-216
[2]莫蓉，常智勇，刘红军，等，图表详解UG NX二次开发[M]，北京：电子工业出版社，2008：1-256
[5]吴勤，在UG II系统中建立用户自定义刀具库[J]CAD/CAM与制造业信息化，200s（2）：137-139
[4]郑阿奇，丁有和，c++教程[M]，北京：电子工业出版社，2009：1-328
[5l高国利，黄家强，模具加工程序清单的自动化与网络化后处理[J]模具工业，2010，36（4）：16-18
[6]夏丽英，胡云，UG环境下基于组件技术的级进模设计[J]模具工业，2010，36（3）：27-31