UG_NX_8.5数控加工入门与提高.pdf

CAD/CAM/CAE 工程应用丛书UG 系列 UG NX 8.5 数控加工入门与提高 陈桂山 贾广浩 李明新 等编著 机 械 工 业 出 版 社 本书是作者以 NX 8.5 版本为平台，并结合多年应用和培训 NX CAM的经验编写而成的。本书对 NX 的面铣削、平面铣、腔铣与深度加工铣、固定轴曲面轮廓铣、车削加工、孔加工、多轴铣和模具型腔电极加工案例等进行了详细讲解，并对每种操作都给出了详细操作实例，最后通过综合加工案例来帮助读者加深对数控知识的理解与掌握。 随书所附光盘包含了书中实例所采用的模型部件文件和相关的操作视频，供读者在阅读本书时进行参考。 本书结构严谨、条理清晰、重点突出，可以作为 UG NX 8.5 CAM 实战的指导用书，也可以供数控加工初学者及数控加工编程人员使用，同时还可作为大中专院校、高职学校以及社会相关培训机构的教学参考用书。 图书在版编目（CIP）数据 UG NX 8.5 数控加工入门与提高 / 陈桂山等编著.北京：机械工业出版社，2013.11 （CAD/CAM/CAE 工程应用丛书UG 系列） ISBN 978-7-111-44614-9 .U .陈 .数控机床-加工-计算机辅助设计-应用软件 .TG659-39 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2013）第 257592 号 机械工业出版社（北京市百万庄大街 22 号 邮政编码 100037） 策划编辑：张淑谦 责任编辑：张淑李 洋谦 责任印制： 三河市宏达印刷有限公司印刷2014 年 1 月第 1 版第 1 次印刷 184mm260mm27.5 印张682 千字 00014000 册 标准书号：ISBN 978-7-111-44614-9 标准书号：ISBN 978-7-89405-164-6（光盘） 定价：75.00 元（含 1DVD） 凡购本书，如有缺页、倒页、脱页，由本社发行部调换 电话服务 网络服务 社 服 务 中 心 ： （010）88361066 教 材 网：http：/ 销 售 一 部 ： （010）68326294 机工官网：http：/ 销 售 二 部 ： （010）88379649 机工官博：http：/ 读者购书热线： （010）88379203 封面无防伪标均为盗版 III 出 版 说 明 随着信息技术在各领域的迅速渗透，CAD/CAM/CAE 技术已经得到了广泛的应用，从根本上改变了传统的设计、生产、组织模式，对推动现有企业的技术改造、带动整个产业结构的变革、发展新兴技术、促进经济增长都具有十分重要的意义。 CAD 在机械制造行业的应用最早，使用也最为广泛。目前其最主要的应用涉及机械、电子、建筑等工程领域。世界各大航空、航天及汽车等制造业巨头不但广泛采用 CAD/CAM/ CAE 技术进行产品设计，而且投入大量的人力、物力及资金进行 CAD/CAM/CAE 软件的开发，以保持自己技术上的领先地位和国际市场上的优势。CAD 在工程中的应用，不但可以提高设计质量，缩短工程周期，还可以节省大量建设投资。 各行各业的工程技术人员也逐步认识到 CAD/CAM/CAE 技术在现代工程中的重要性，掌握其中的一种或几种软件的使用方法和技巧，已成为他们在竞争日益激烈的市场经济形势下生存和发展的必备技能之一。然而，仅仅知道简单的软件操作方法是远远不够的，只有将计算机技术和工程实际结合起来，才能真正达到通过现代的技术手段提高工程效益的目的。 基于这一考虑，机械工业出版社特别推出了这套主要面向相关行业工程技术人员的CAD/CAM/CAE 工程应用丛书 。本丛书涉及 AutoCAD、Pro/ENGINEER、Creo、UG、SolidWorks、Mastercam、ANSYS 等软件在机械设计、性能分析、制造技术方面的应用，以及 AutoCAD 和天正建筑 CAD 软件在建筑和室内配景图、建筑施工图、室内装潢图、水暖、空调布线图、电路布线图以及建筑总图等方面的应用。 本套丛书立足于基本概念和操作，配以大量具有代表性的实例，并融入了作者丰富的实践经验，使得本丛书内容具有专业性强、操作性强、指导性强的特点，是一套真正具有实用价值的书籍。 机械工业出版社 IV前 言 UG（Unigraphics NX）是 Siemens PLM Software 公司推出的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工提供了数字化造型和验证手段。UG 针对用户的虚拟产品设计和工艺设计的需求，提供了经过实践验证的解决方案，它是一个交互式的 CAD/CAM（计算机辅助设计与计算机辅助制造）系统，功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。 UG 系列软件已经成为世界上最优秀、应用最广泛的计算机辅助设计软件之一，更是得到广大设计人员的一致认可，掌握 UG 绘图技巧已经成为从事制造业相关行业的一项基本技能。 本书特色 本书由从事多年工程设计工作和实践的一线从业人员编写，在编写的过程中，不但注重绘图技巧的介绍，还重点讲解了 UG 中工程设计的关系。 本书结构严谨、内容丰富、语言规范，实例侧重于实际设计，实用性强，主要面向使用UG NX 8.5 中文版进行机械设计与制造的广大初、中级用户，可以作为设计制造实战的指导用书，同时也可作为立志学习 UG 设计用户的培训教程，本书还可作为大专院校计算机辅助设计课程的参考用书。 在每一章的开头，作者都对本章的重点进行了说明，使读者在进行设计之前可以做到心中有数。通过实例，读者能够掌握工程设计的核心知识及其方法。 为了使读者尽快掌握 UG NX 8.5 的数控加工方法，笔者结合多年使用 UG 的数控加工经验编写了本书，本书以 UG NX 8.5 中文版为平台，通过大量的实例讲解，诠释应用 UG NX 8.5中文版进行数控加工的方法和技巧。全书共 10 章，主要内容包括：UG NX 8.5 的数控基础知识、面铣削、平面铣、型腔铣与深度加工铣、固定轴曲面轮廓铣、车削加工、孔加工、多轴铣和模具型腔电极加工案例，最后通过综合加工案例来讲述数控加工的应用案例。 每章都结合综合实例进行讲解，最后一章还介绍了几个大型综合范例的制作方法，以此来说明 UG NX 8.5 数控加工的实际应用。笔者希望能够以点带面，展现出 UG NX 8.5 中文版数控加工的精髓，使用户看到完整的数控加工过程，进一步加深对 UG NX 8.5 数控加工模块的理解和认识，体会 UG NX 8.5 中文版优秀的设计思想和设计功能，从而能够在以后的工程项目中熟练地应用。 本书除书面内容外，还附以学习光盘。光盘中包含全书实例源文件素材以及实例的结果文件，并且随书光盘还包括了本书重要案例的视频讲解及最终制作效果，读者可以充分利用这些资源提高学习效率。 由于本书编写人员的水平有限，因此，在编写过程中难免有不足之处，在此，编写人员对广大读者表示歉意，望广大读者不吝赐教，对书中的不足之处给予指正。 本书作者 本书主要由陈桂山、贾广浩、李明新编写，参与编写的还有钟成圆、谢德娟、杨文正、谭晓霞、高峰、高倩倩、代卧龙、詹芝青、刘含笑、冯新新、罗遵福、黄新长、杨育良和王扬。 编 者 V 目 录 出版说明 前言 第 1 章 数控加工基础知识1 1.1 数控加工工艺2 1.2 数控加工中的常见问题与解决方案2 1.3 数控加工中常见的工艺模块功能的介绍 3 1.4 UG 加工工艺模块的选择3 1.5 加工刀具的选择方法8 1.5.1 粗加工刀具的创建和操作方法9 1.5.2 半精加工的刀具选择和操作方法12 1.5.3 精加工的刀具选择和操作方法15 1.5.4 清角的刀具选择和操作方法18 1.6 UG 数控编程加工流程20 1.6.1 粗加工操作的创建21 1.6.2 粗加工操作（2）的创建25 1.6.3 半精加工操作的创建26 1.6.4 精加工操作的创建29 1.6.5 精加工操作（2）的创建32 1.6.6 精加工操作（3）的创建34 1.6.7 精加工操作（4）的创建34 1.7 本章小结37 1.8 课后习题37 第 2 章 面铣削39 2.1 面铣削概述 40 2.1.1 面铣削的特点40 2.1.2 面铣削适用零件特点40 2.1.3 面铣削操作步骤40 2.1.4 面铣削操作40 2.2 面铣削公共参数选项与设置42 2.2.1 面铣削加工几何体的选择42 2.2.2 面铣削刀具和刀轴设置48 2.2.3 面铣削刀轨设置51 2.2.4 机床控制66 2.2.5 刀路的产生与模拟67 2.3 底面和壁铣削加工70 VI2.4 使用 IPW 底面和壁铣削78 2.5 表面手工铣 84 2.6 本章小结88 2.7 课后习题88 第 3 章 平面铣90 3.1 平面铣概述 91 3.1.1 平面铣的特点91 3.1.2 平面铣操作步骤91 3.1.3 平面铣操作类型91 3.2 平面铣加工几何体的选择92 3.2.1 平面铣几何体的选择92 3.2.2 指定部件93 3.2.3 指定部件边界94 3.2.4 指定毛坯边界97 3.2.5 指定检查边界98 3.2.6 指定修剪边界98 3.2.7 指定底面98 3.3 平面铣切削层的设置99 3.4 螺纹铣操作 115 3.4.1 螺纹铣几何体116 3.4.2 刀轨设置119 3.5 平面文本加工 125 3.5.1 雕刻加工基本知识 125 3.5.2 创建制图文字 127 3.5.3 平面文本几何体 127 3.6 本章小结 132 3.7 课后习题 132 第 4 章 型腔铣与深度加工铣 133 4.1 轮廓铣削概述 134 4.1.1 轮廓铣削与平面铣削的区别 134 4.1.2 轮廓铣削类型 134 4.2 型腔铣的类型和操作特点 135 4.2.1 型腔铣的公共参数选项与设置 135 4.2.2 插铣的公共参数选项与设置 146 4.2.3 拐角粗加工 152 4.2.4 剩余铣 153 4.3 深度铣操作 157 4.3.1 深度铣概述 157 4.3.2 创建深度加工轮廓操作 158 VII 4.3.3 深度加工轮廓的刀轨设置 158 4.3.4 深度加工拐角 164 4.4 3D 轮廓铣 166 4.4.1 轮廓 3D 166 4.4.2 实体轮廓 3D 167 4.5 本章小结 170 4.6 课后习题 171 第 5 章 UG 固定轴曲面轮廓铣 173 5.1 固定轴曲面轮廓铣概述174 5.1.1 固定轴铣术语 174 5.1.2 固定轴铣的铣削原理 174 5.1.3 固定轴铣铣削类型 175 5.2 固定轴铣公共参数选项与设置 176 5.2.1 固定轴铣加工几何体 176 5.2.2 常见固定轴铣驱动方法 177 5.3 清根加工 190 5.3.1 清根加工类型 190 5.3.2 创建清根操作 191 5.3.3 清根驱动几何体 191 5.3.4 陡峭切削 192 5.3.5 驱动设置 193 5.4 本章小结 194 5.5 课后习题 195 第 6 章 UG 车削加工 196 6.1 数控车削概述 197 6.1.1 数控车床 197 6.1.2 数控车削系统的基本功能及常用代码 198 6.1.3 数控车削加工的主要内容 199 6.2 车削编程基础 202 6.2.1 车削加工坐标系 202 6.2.2 车削刀具的种类与特点 204 6.2.3 车削刀具的选择 205 6.2.4 数控车削加工顺序的确定 206 6.3 UG 车削加工的环境设置 208 6.3.1 CAM 车削基本概念 208 6.3.2 车削加工类型 209 6.3.3 车削加工环境 210 6.4 车削加工公共选项设置 212 6.4.1 车削几何体的选择 212 VIII6.4.2 粗车、镗的切削策略 215 6.4.3 精镗（或轮廓加工）的切削策略 216 6.4.4 刀轨一般设置 218 6.4.5 切削参数的设置 222 6.4.6 非切削移动参数的设置 229 6.5 本章小结 245 6.6 课后习题 246 第 7 章 UG 孔加工 247 7.1 钻削加工概述 248 7.1.1 钻削加工机床 248 7.1.2 钻削加工的特点 248 7.1.3 镗削加工的特点 250 7.1.4 孔加工固定循环指令250 7.1.5 孔加工刀具 252 7.2 UG 钻削加工公共参数选项与设置 254 7.2.1 钻削类型 255 7.2.2 UG 钻削刀具 255 7.2.3 钻削加工几何体 256 7.2.4 钻削循环类型 259 7.2.5 深度偏置 262 7.2.6 避让设置 262 7.3 本章小结 287 7.4 课后习题 287 第 8 章 多轴铣 289 8.1 多轴铣削概述 290 8.1.1 多轴铣分类 290 8.1.2 刀具轴矢量控制方式 291 8.1.3 多轴机床 291 8.1.4 多轴加工的特点 292 8.2 可变轮廓铣公共参数选项与设置 293 8.2.1 驱动方法的选择 293 8.2.2 投影矢量的类型 294 8.2.3 刀轴方向的选择 294 8.3 外形轮廓铣公共参数选项与设置 301 8.3.1 外形轮廓铣的特点 301 8.3.2 外形轮廓铣的几何体 303 8.3.3 外形轮廓铣的驱动方法 308 8.3.4 驱动设置 309 8.3.5 可变流线铣概述 309 IX 8.4 顺序铣公共参数选项与设置 316 8.4.1 顺序铣的刀具选择 317 8.4.2 创建顺序铣操作 318 8.4.3 进刀运动 321 8.4.4 点到点的运动 327 8.5 本章小结 335 8.6 课后习题 336 第 9 章 数控基础知识 339 9.1 电极的设计及拆分方法概述 340 9.2 电极的编程加工操作概述 349 9.3 本章小结 384 9.4 课后习题 384 第 10 章 综合加工案例 386 10.1 实例解析 387 10.2 本章小结 429 10.3 课后习题 429 Chapter 01 数控加工基础知数控加工基础知识 识 学习重点： 学习重点： 数控加工工艺编排特点 数控加工中的常见问题与解决方案 加工工艺模块的选择 刀具的选择方法 数控加工流程 案例展示： 案例展示： 电话机后壳模具前模芯 数控加工是现代化的加工手段，同时数控加工技术也是衡量一个国家制造业发展水平的标志。本章主要介绍数控加工的一些基础知识，常见数控加工工艺模块，加工方法的选择，刀具的选择，以及实际加工中经常出现的问题。这是学习数控加工的第一步。 21.1 数控加工工艺 无论是手工编程还是自动编程，在编程前首先要对零件做全面的分析，然后确定零件的加工方法（零件的装夹方式、刀具的选择等） 、加工工艺路线（如确定切削方式，以及粗、精加工的余量等） ，及切削用量等工艺参数（如进给量、主轴转速和切削深度等） 。因此，数控编程前的工艺分析是一项十分重要的工作。若要制定详细的数控加工工艺，需从以下几个方面入手： 1）加工方案的确定。首先依据零件的外形尺寸大小以及其加工深度、精度等选用合适的数控加工机床；其次在加工工序编排方面，要按照工序集中的原则，尽可能编排所有的工序在一次装夹中完成，这样可提高加工精度和加工效率。 2）装夹工件要选择合适的工装夹具。尽量采用组合、通用夹具（如平口钳、阶梯压块等） ，这样可以节约装夹的时间，缩短加工准备时间，提高经济效益。 3）选择合理的加工工艺模块（如平面铣、型腔铣等）以及合理的加工刀路。其选择要领应从以下几点考虑：刀路尽量短，减少空刀，这样刀路计算起来也快；合理选择进刀点、退刀点和切入方式（如螺旋进刀斜向进刀等） ，从而保证进刀平稳，也可避免撞刀的事故发生。还要特别注意保证零件的加工精度（如最小的圆角 R 值、壁的垂直度等） 。 4）选用合理的刀具以及切削量。根据零件材料的性能、机床的加工范围选择合适的刀具及切削量。 1.2 数控加工中的常见问题与解决方案 数控加工是一项比较复杂的机械加工，在实际加工中经常出现以下一些问题： 1）在数控加工过程中，由于加工参数设置不合理容易造成扎刀的现象。为了避免扎刀现象的产生，在开始加工时，要养成试切的习惯，等一切正常后再恢复到正常的深度加工。 2）加工曲面不光滑。其产生的主要原因是刀具振动和刀具不锋利。下面就着重分析一下引起刀具振动的主要的因素。 刀具伸出长度大，加工时刀具变形大，引起刀具振动，导致加工表面不光滑。 有阶梯状残料。当毛坯料有阶梯状残料时，切削形状是不断变化的，刀具的变形就不相同，这样加工出的表面就不光滑。 吃刀量过小，出现加工打滑的现象，导致加工出的面不光滑。 刀具径向跳动大，这时刀具的加工状态是非常不稳定的，会直接影响加工效果。 吃刀量过大，切削力就会变大，刀具也会变形，导致加工出的面不光滑。 3）新刀加工过程中出现憋转的现象。憋转也就是加工很费劲，加工很费劲的原因是主轴的功率、转矩承受不了当前的切削用量，那么就需要重新生成路径，减少吃刀深度、进给量。也可以通过调整走刀速度改善切削状态。 4）在加工时，突然出现断刀怎样处理？首先停止加工，查看加工的当前序号，以便后 3 续接上当前序号继续加工；接着查看断刀处，是否有断刀的刀体，如果有将其取出，以免再加工时碰到断刀头出现意外事故；然后分析断刀的原因是路径问题或是刀具抖动过大，或是材料的硬度不均匀，或是主轴电动机转速不正确。分析调整好后，更换一把新刀再进行加工。如果没有更换路径，要在原有的序号上提前一个序号进行加工，这时一定要注意降低进给速度，因为断刀处要加工的零件材料硬化严重，要进行刀具磨合后再进行正常加工。 5）在加工结束后，应注意的问题： 要仔细检查加工后的效果，如果有问题，看看有没有办法补救。 在卸下工件时，要小心，不要伤到已加工好的工件。 要注意对工作台面的清理，过多的切屑积压在工作台面上，会影响机床的精度。 1.3 数控加工中常见的工艺模块功能的介绍 数控加工过程中常用的工艺模块内容见表 1-1。 表 1- -1 工艺模块内容 设 置 初始设置的内容 可以创建的内容 mill_planar 包括 MCS、工件、程序及用于钻、粗铣、铣半精加工和精铣的方法 进行钻和平面铣的操作、刀具和组 mill_contour 包括 MCS、工件、程序、钻方法、粗铣、半精铣和精铣 进行钻、平面铣和固定轴轮廓铣的操作、刀具和组 mill_multi-axis 包括 MCS、工件、程序、钻方法、粗铣、半精铣和精铣 进行钻、平面铣、固定轴轮廓铣和可变轴轮廓铣的操作、刀具和组 drill 包括 MCS、工件、程序及用于钻、粗铣、铣半精加工和精铣的方法 进行钻的操作、刀具和组 machining_knowledge 包括一个可使用基于特征的加工创建的操作子类型、操作子类型的默认程序父项以及默认加工方法的列表 进行钻孔、锪孔、铰、埋头孔加工、沉头孔加工、镗孔、型腔铣、面铣削和攻螺纹的操作、刀具和组 hole_making 包括 MCS、工件、若干进行钻孔操作的程序以及用于钻孔的方法 钻的操作、刀具和组，包括优化的程序组及特征切削方法几何体组 turning 包括 MCS、工件、程序和 6 种车削方法 进行车削的操作、刀具和组 wire_edm 包括 MCS、工件、程序和线切割方法 用于进行线切割的操作、刀具和组，包括用于内部和外部修剪序列的几何体组 probing 包括 MCS、工件、程序和铣削方法 使用此设置来创建探测和一般运动操作、实体工具和探测工具 1.4 UG 加工工艺模块的选择 实训工艺模块的选择（一般机械零件加工） 引入文件：光盘examplestartCh011.1.prt 结果文件：光盘examplefinishCh011.1.prt 视频文件：光盘视频Ch011.1.avi 4如何才能正确地选择加工工艺模块？首先要分析清楚工艺模块适用于对实体模型上何种几何体类型（如“切削区底面” “壁几何体”等几何体）进行粗加工或者精加工。下面用一个实例来详解，如何选取加工工艺模块对零件进行精加工，让读者对选择加工工艺模块的方法有个初步的认识。加工模型如图 1-1 所示。 案例工艺分析案例工艺分析 图 1-1 所示为小型液压泵的外壳零件图，其最大高度为 42.50mm，外形最小倒角为 R2，外形轮廓比较复杂，零件的材料为铸钢。在加工时，刀具采用 D25 R0.8 牛鼻刀，运用型腔铣铣削方法对零件外表面进行粗加工。这种粗加工可分层铣削大量的材料。 加工刀具所采用的切削参数见表 1-2。 表 1- -2 加工刀具切削参数表 加工 方法 刀具 直径、长度/mm 步距/mm 主轴转速 /（r/min） 切削进给率 /（mm/min） 每刀深度 /mm 最终底面和侧面余量/mm 粗加工 牛鼻刀 D25 R0.8（25， 75） 刀具直径的60% 1800 1000 0.3 0.08 创建型腔铣操作进行粗加工。 操作步骤操作步骤 1）打开本例光盘文件。在【标准】工具条中执行【开始】|【加工】命令，保留【加工环境】对话框的默认设置，单击【确定】按钮进入 CAM 加工环境中。在工具栏中选择【启动】|【加工】命令，进入加工模块，如图 1-2 所示。 图 1-2 加工环境设置 2）在加工环境的【插入】工具条上单击【创建刀具】按钮，然后按图 1-3 所示的步骤完成刀具 D25 R0.8 的创建。 3）更改加工坐标系的位置，使加工坐标系位于工件的中心最高点。 图 1-1 加工模型 5 图 1-3 创建 D25 R0.8 刀具 4）在【插入】工具条上单击【创建工序】按钮，创建型腔铣操作并指定加工几何体。具体操作步骤如图 1-4 所示。 图 1-4 创建型腔铣操作并指定几何体 65）在【型腔铣】对话框中，选取所有面为切削区域，如图 1-5 所示。 图 1-5 选取切削区域 6）设置切削参数：在【型腔铣】对话框中单击【刀轨设置】选项卡，单击【切削参数】按钮，进入【切削参数】设置对话框，接着单击【余量】选项卡进行参数设置。具体操作设置如图 1-6 所示。 图 1-6 设置切削参数 7 7）在【刀轨设置】选项区中完成刀轨参数、进给率和主轴速度的设置。具体操作步骤如图 1-7 所示。 图 1-7 设置刀轨参数 8）在【型腔铣】对话框的【操作】选项区中，单击【生成】按钮，生成粗加工刀路，如图 1-8 所示。 图 1-8 生成粗加工刀路 9）检验刀轨并进行切削仿真，具体操作如图 1-9 所示。 8 图 1-9 动态切削仿真 1.5 加工刀具的选择方法 选择数控切削刀具通常要考虑数控机床的加工能力、工序内容及工件材料等因素。与普通机床相比，数控机床对刀具的要求更高，不仅要求精度高、刚度好、耐用度高、耐热性好，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。 数控刀具材料有高速钢、钨钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等，其中应用最多的是硬质合金和涂层硬质合金刀片。选择刀片材质主要依据被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面质量要求、切削载荷的大小及切削过程有无冲击和振动等。 实训根据加工对象选择刀具 引入文件：光盘examplestartCh011.2.prt 结果文件：光盘examplefinishCh011.2.prt 视频文件：光盘视频Ch011.2.avi 通过对本例刀具的选择进行分析，使读者对如何选择合适的加工刀具有个初步的认识。 本例是一套电话机听筒后盖模具的前模芯。首先对其进行粗加工，粗加工时要去除大量的材料，加工时刀具承受的力会很大，所以要选取直径比较大的牛鼻刀 D25 R0.8，这样 9 加工时就不容易发生振刀、断刀、崩刃现象。然后对其进行精加工，由于模芯的型腔是曲面构成的，为了使加工的曲面表面更加光顺，所以要选取球刀 D10 R5 为精加工刀具。最后是清角的刀具，由于模芯存在几处尖角部位，所以要选取平刀 D6 为清角刀具。前模芯零件图如图 1-10 所示。 图 1-10 前模芯零件图 案例工艺分析案例工艺分析 图 1-10 所示为前模芯图，其型腔深度为 13.8.mm，最小圆角为 R0.2，型腔内轮廓由曲面构成，零件的材料为 P20。本零件加工时首先运用型腔铣对零件外表面进行粗加工；接着运用剩余铣进行半精加工；然后运用固定轴轮廓铣进行精加工；最后选用深度加工轮廓铣加工方式，采用 D6 的刀具进行清角加工。 加工刀具所采用的切削参数见表 1-3。 表 1- -3 加工刀具切削参数表 加 工 方 法 刀 具 直径、长度 /mm 步距 /mm 主轴转速/（r/min） 切削进给率/（mm/min）每刀深度 /mm 最终底面和侧面余量/mm 粗加工 D25 R0.8 牛鼻刀 D25 R0.8（25，75）12.5 1800 1500 0.5 0.3 半精加工 D16 R0.8 牛鼻刀 D16 R0.8（16，50）0.1 2000 1500 0.1 0.15 精加工 D10 R5 球刀 D10 R5（10，75）0.1 2800 1600 0.1 0 清角精加工 D6 平铣刀 D6（6，50） 0.1 2500 1500 0.1 0 1.5.1 粗加工刀具的创建和操作方法 运用型腔铣的加工方式对模芯进行粗加工。 操作步骤操作步骤 1）打开本例光盘文件。在【标准】工具条中执行【开始】|【加工】命令。在工具栏中选择【启动】|【加工】命令，进入加工模块。 2）在加工环境的【插入】工具条上单击【创建刀具】按钮，然后按图 1-11 所示的步骤完成刀具 D25 R0.8 的创建。 10 图 1-11 创建 D25 R0.8 刀具 3）更改加工坐标系的位置，使加工坐标系位于工件的中心最高点。 4）在【插入】工具条上单击【创建工序】按钮，创建型腔轮廓铣操作并指定加工几何体。具体操作步骤如图 1-12 所示。 图 1-12 创建型腔铣操作并选取部件几何体 5）在【型腔铣】对话框中，选取部件上表面为切削区域。如图 1-13 所示。 11 图 1-13 选取切削区域 6）设置切削参数：在【型腔铣】对话框中单击【刀轨设置】选项卡，单击【切削参数】按钮，进入【切削参数】设置对话框，接着单击【余量】选项卡进行参数设置。具体操作设置如图 1-14 所示。 图 1-14 设置切削参数 7）在【刀轨设置】选项区中完成刀轨、进给率和主轴速度的设置。具体设置如图 1-15所示。 12 图 1-15 设置相关参数 8）在【型腔铣】对话框的【操作】选项区中，单击【生成】按钮，生成粗加工的刀路，如图 1-16 所示。 图 1-16 生成粗加工刀路 9）检验刀轨并进行切削仿真，具体操作如图 1-17 所示。 1.5.2 半精加工的刀具选择和操作方法 本操作选用 D16 R0.8 的牛鼻刀对零件的型腔部分进行半精加工。半精加工的作用是保证零件的余量均匀便于精加工平稳切削。D16 R0.8 的牛鼻刀比 D25 R0.8 牛鼻刀直径小，可以切削到一些小拐角、狭窄区域，基本符合半精加工要求。 运用剩余铣的加工方法进行半精加工操作。 13 图 1-17 动态切削仿真 操作步骤操作步骤 1）在加工环境的【插入】工具条上单击【创建刀具】按钮，完成刀具 D16 R0.8 的创建。 2）在【插入】工具条上单击【创建工序】按钮，程序弹出【创建工序】对话框。然后按图 1-18 所示的操作步骤，创建剩余铣操作，部件几何体可继承上道工序剩余铣的部件几何体。 图 1-18 创建剩余铣操作 143）设置切削参数：在【剩余铣】对话框中单击【刀轨设置】选项卡。首先单击【切削参数】按钮，进入【切削参数】设置对话框，再单击【余量】选项卡，设置【余量】为“0.15” ，然后单击【空间范围】选项卡，进入【切削参数】设置对话框，设置“处理中的工件”为“使用 3D”即可。最后单击【确定】按钮完成设置。具体设置如图 1-19 所示。 图 1-19 设置切削参数 4）在【刀轨设置】选项区中完成刀轨、进给率和主轴速度等参数的设置。具体设置如图 1-20 所示。 图 1-20 设置相关参数 15 5）在【剩余铣】对话框的【操作】选项区中单击【生成】按钮，生成半精加工的刀路，如图 1-21 所示。 图 1-21 生成半精加工刀路 1.5.3 精加工的刀具选择和操作方法 本操作采用了 D10 R5 的球刀对零件的型腔进行精加工。选用 D10 R5 的球刀可满足大部分区域的精加工要求，但零件上还有 D10 R5 的球刀加工不到的尖角部位，这须在清角工序去完成。 本零件选用固定轴轮廓铣加工方式进行精加工。精加工刀路轨迹如图 1-22 所示。 图 1-22 精加工刀路轨迹 操作步骤操作步骤 1）在加工环境的【插入】工具条上单击【创建刀具】按钮，完成刀具 D10 R5 的创建。 2）在【插入】工具条上单击【创建工序】按钮，程序弹出【创建工序】对话框。创建区域铣削式的固定轴轮廓铣，只需指定切削区域和修剪边界即可。具体操作如 图 1-23 所示。 16 图 1-23 创建固定轴轮廓铣操作 3）设置区域铣削方式的固定轴轮廓铣驱动方法：在【固定轴轮廓铣】对话框中，单击【驱动方法】选项区中的【方法】为【区域铣削式】 ，如图 1-24 所示。然后单击【区域铣削】设置按钮，进入【区域铣削驱动方法】设置对话框设置相关参数，具体操作如图 1-25 所示。最后单击【确定】按钮完成。 图 1-24 选择【区域铣削】驱动方式 图 1-25 【区域铣削驱动方法】参数设置对话框 4）设置进给参数：在【固定轴轮廓铣】对话框中，单击【进给率和速度】按钮，进入【进给率和速度】参数设置对话框，完成切削速率、进给率和主轴速度等参数的 17 设置。具体操作设置如图 1-26 所示。 图 1-26 【进给率和速度】设置对话框 5）生成刀路轨迹：在【固定轴轮廓铣】对话框中，单击【生成】按钮生成刀路轨迹，如图 1-27 所示。 图 1-27 生成刀路轨迹 6）检验刀轨并进行切削仿真：在【刀轨可视化】对话框中勾选【IPW】为【保存】 ，以便后面的清角加工调用，如图 1-28 所示。接着单击【播放】按钮，观察切削动态模拟，效果如图 1-29 所示。 18 图 1-28 【刀轨可视化】对话框 图 1-29 动态切削仿真 1.5.4 清角的刀具选择和操作方法 本操作选用了 D6 的平铣刀对模芯的两个定位角进行清角加工。清角加工就是去除半精加工剩余的残料。由于此模芯两个定位角最小圆角半径大于 R3.0，所以选用 D6 的平铣刀进行清角精加工即可满足加工精度。至于零件上用清角也加工不到的部位（如 R0.2 圆角以及局部的尖角）可以通过电蚀的方法加工。 本工序选用深度加工轮廓铣加工方式进行清角加工。加工对象是模芯的两个定位角。刀路效果如图 1-30 所示。 图 1-30 清角加工刀轨 19 操作步骤操作步骤 1）在加工环境的【插入】工具条上单击【创建刀具】按钮，完成刀具 D6 的创建。 2）在【插入】工具条上单击【创建工序】按钮，创建【深度加工轮廓】 ，指定切削区域。具体操作如图 1-31 所示。 图 1-31 创建深度加工轮廓操作并指定切削区域 3）在【刀轨设置】选项区中完成刀轨、进给率和主轴速度等参数的设置。具体设置如图 1-32 所示。 图 1-32 设置刀轨参数 204）生成刀路轨迹：在【深度加工轮廓】对话框中，单击【生成】按钮生成刀路轨迹，如图 1-33 所示。 图 1-33 生成刀路轨迹 5）检验刀轨并进行切削仿真：通过旋转、平移等操作对刀路进行观察，单击【确定】按钮确认刀路轨迹。再单击【3D 动态】选项卡，接着单击【播放】按钮，观察切削动态模拟，效果如图 1-34 所示。 图 1-34 动态切削仿真 1.6 UG 数控编程加工流程 UG 数控编程加工流程如图 1-35 所示。 下面通过一个典型案例的分析、编程、加工，使读者对 UG 数控编程加工流程有个系统的了解。 21 图 1-35 UG 数控编程加工流程 实训数控编程加工流程（模具前模芯加工） 引入文件：光盘examplestartCh011.3.prt 结果文件：光盘examplefinishCh011.3.prt 视频文件：光盘视频Ch011.3.avi 案例工艺分析案例工艺分析 如图 1-36 所示为手机后盖的前模芯图，最小圆角为 R0.2，前模芯分型面由曲面构成，零件的材料为 P20。首先采用 D25 R0.8 牛鼻刀对前模芯外表面进行粗加工，以便分层去除大量材料。再用 D16 R0.8 牛鼻刀进行半精加工，从而保证预留的余量均匀便于精加工切削。然后用 D10 R5 的球刀进行精加工，最后用 D4 的平铣刀进行清角加工。 工艺加工路线：型腔粗加工狭窄区域二次粗加工半精加工曲面精加工平面精加工清角加工。 加工刀具所采用的切削参数见表 1-4。 表 1- -4 加工刀具切削参数表 加工方法 刀 具 直径、长度 /mm 步距 /mm 主轴转速/（r/min） 切削进给率 /（mm/min） 每刀深度 /mm 最终底面和侧面余量/mm 粗加工 D25 R0.8 牛鼻刀 D25 R0.8（25，75）12.5 1800 1500 0.5 0.3 半精加工 D16 R0.8 牛鼻刀 D16 R0.8（16，50）0.1 2000 1500 0.1 0.15 精加工 D10 R5 球刀 D10 R5（10，75） 0.1 2800 1600 0.1 0 清角精加工 D6 平铣刀 D6（6，50） 0.1 2500 1500 0.1 0 精加工 D4 平铣刀 D4（4，50） 2200 1000 0.1 0 1.6.1 粗加工操作的创建 首先运用型腔铣的加工方式对前模芯表面进行粗加工，加工对象是前模芯的表面区域。刀路轨迹如图 1-37 所示。 22 图 1-36 前模芯图 图 1-37 刀路轨迹 操作步骤操作步骤 1）打开本例光盘文件。在【标准】工具条中执行【开始】|【加工】命令，进入加工模块。 2）在加工环境的【插入】工具条上单击【创建刀具】按钮，然后按图 1-38 所示的步骤完成刀具 D25 R0.8 的创建。 图 1-38 创建 D25 R0.8 刀具 3）更改加工坐标系的位置，使加工坐标系位于工件的中心最高点。 4）在【插入】工具条上单击【创建工序】按钮，创建型腔铣操作并指定加工几何体。具体操作步骤如图 1-39 所示。 5）在【型腔铣】对话框中，选取部件上表面的所有面为切削区域，如图 1-40 所示。 6）设置切削参数：在【型腔铣】对话框中单击【刀轨设置】选项卡，单击【切削参 23 数】按钮，进入【切削参数】设置对话框，如图 1-41 所示。再单击【余量】选项卡，进入【余量】选项区进行参数设置。 图 1-39 创建型腔铣操作并指定加工几何体 图 1-40 选取切削区域 7）在【刀轨设置】选项区中完成刀轨、进给率和主轴速度等参数的设置。按图 1-42 所示的步骤操作。 8）在【型腔铣】对话框的【操作】选项区中，单击【生成】按钮，生成粗加工的刀 24路，如图 1-43 所示。 图 1-41 设置切削参数 图 1-42 设置刀轨参数 25 图 1-43 生成粗加工刀路 9）检验刀轨并进行切削仿真，其具体操作如图 1-44 所示。 图 1-44 动态切削仿真 1.6.2 粗加工操作（2）的创建 观察上述粗加工的动态切削仿真图，会发现有一缺口处刀具无法切削，这是由于缺口宽度太窄以致刀具无法进入。接下来用 D6 的平铣刀，仍然运用与型腔铣粗加工同样的步骤对零件进行二次粗加工切削，但加工区域要重新选取，如图 1-45 所示。生成的刀路如图 1-46 26所示。检验刀轨并进行切削仿真，观察切削动态模拟，效果如图 1-47 所示。 图 1-45 重新选择加工区域 图 1-46 生成的刀路 图 1-47 动态切削仿真 1.6.3 半精加工操作的创建 本操作选用 D16 R0.8 的牛鼻刀对前模芯上表面进行半精加工，以保证零件的余量均匀便于精加工平稳切削。 选用剩余铣加工方式进行半精加工。加工对象仍是前模芯的上表面。刀路轨迹如图 1-48所示。 操作步骤操作步骤 1）在加工环境的【插入】工具条上单击【创建刀具