1、第一章 UG編程入門與工藝介紹 制作：求實工作室UGNX8 數控編程基本功特訓1.1學習目標與課時安排（1）熟悉UG編程界面及其特點。（2）掌握編程加工工藝知識。（3）掌握一定的模具結構知識。（4）學會進入編程界面。（5）學會創建刀具、加工幾何體和創建操作等。（6）學會創建加工模板和導入模型到模板中。1.2 UG編程簡介UG是當前世界最先進的、面向先進制造行業的、緊密集成的CAID/CAD/CAE/CAM軟件系統，提供了從產品設計、分析、仿真、數控程序生成等一整套解決方案。UG-CAM是整個UG系統的一部分，它以三維主模型為基礎，具有強大可靠的刀具軌跡生成方法，可以完成銑削（2.5軸5軸）、車

2、削、線切割等的編程。UG-CAM是模具數控行業最具代表性的數控編程軟件，其最大的特點就是生成的刀具軌跡合理、切削負載均勻、適合高速加工。另外，在加工過程中的模型、加工工藝和刀具管理，均與主模型相關聯，主模型更改設計后，編程只需重新計算即可，所以UG編程的效率非常高。UG-CAM主要由5個模塊組成，即交互工藝參數輸入模塊、刀具軌跡生成模塊、刀具軌跡編輯模塊、三維加工動態仿真模塊和后置處理模塊，下面對這5個模塊作簡單的介紹。交互工藝參數輸入模塊：通過人機交互的方式，用對話框和過程向導的形式輸入刀具、夾具、編程原點、毛坯、零件等工藝參數。刀具軌跡生成模塊：具有非常豐富的刀具軌跡生成方法，主要包括銑削

3、（2.5軸5軸）、車削、線切割等加工方法。本書主要講解2.5軸和3軸數控銑加工。刀具軌跡編輯模塊：刀具軌跡編輯器可用于觀察刀具的運動軌跡，并提供延伸、縮短或修改刀具軌跡的功能。同時，能夠通過控制圖形的和文本的信息編輯刀軌。 多媒體信息傳播模式（4）三維加工動態仿真模塊：是一個無需利用機床，成本低，高效率的測試NC加工的方法，可以檢驗刀具與零件和夾具是否發生碰撞、是否過切、以及加工余量分布等情況，以便在編程過程中及時解決。（5）后處理模塊：包括一個通用的后置處理器(GPM)，用戶可以方便地建立用戶定制的后置處理。通過使用加工數據文件生成器(MDFG)，一系列交互選項提示用戶選擇定義特定機床和控制

4、器特性的參數，包括：控制器和機床規格和類型、插補方式、標準循環等等。 1.3.1 數控加工的優點先進的數控加工技術是一個國家制造業發達的標志，利用數控加工技術可以加工很多普通機床不能加工的復雜曲面零件或模具，而且加工的穩定性和精度都會得到很大的保證。總體上說，數控加工比傳統的加工具有以下優點：1. 加工效率高：利用數字化的控制手段可以加工復雜的曲面，而加工過程是由計算機控制，所以零件的互換性強，加工的速度快。2. 加工精度高：同傳統的加工設備相比，數控系統優化了傳動裝置，提高分辨率，減少了人為和機械誤差，因此加工的效率得到很大的提高。3. 勞動強度低：由于采用了自動控制方式，也就是說切削過程是

5、由數控系統在數控程序的控制下完成，不像傳統加工手段那樣利用手工操作機床完成加工。在數控機床工作時，操作者只需要監視設備的運行狀態，所以勞動強度低。4. 適應能力強：數控機床在程序的控制下運行，通過改變程序即可改變所加工產品，產品的改型快且成本低，因此加工的柔性非常高、適應能力強。5. 加工環境好：數控加工機床是機械控制、強電控制、弱電控制為一體高科技產物，通常都有很好的保護措施，工人的操作環境相對較好。 1.3 編程加工工藝知識用數控機床加工模具或零件時，首先應該編出零件的加工程序作為數控機床的工作指令，將加工程序送到數控裝置，由數控裝置控制數控機床主傳動的變速、起停、進給運動的方向、速度和位

6、移量、以及其他（如刀具的選擇交換、工件的夾緊與松開、冷卻和潤滑的開關等）動作，使刀具與工件及其他輔助裝置嚴格地按照加工程序規定的順序、軌跡和參數有條不紊地工作，從而加工出合乎要求的工作。數控加工主要步驟如下圖所示。 1.3.2數控機床介紹010203一. 夾具與裝夾在數控銑床或加工中心上常用的夾具主要有通用夾具、組合夾具、專用夾具和成組夾具，在選擇夾具時要綜合考慮各種因素，選擇最經濟、合理的夾具。1. 螺釘壓板利用T形槽螺栓和壓板將工件固定在機床工作臺上即可。裝夾工件時，需根據工件裝夾精度要求，使用百分表較正工件。2. 虎鉗（平口鉗）形狀比較規則的零件銑削時常用虎鉗進行裝夾，方便靈活，適應性廣

7、。當加工精度要求較高時，需要較大的夾緊力時，則需要使用較高精度的機械式或液壓式虎鉗。虎鉗在數控銑床工作臺上的安裝要根據加工精度控制鉗口與X軸或Y軸的平行度，且零件夾緊時要注意控制工件變形和一端鉗口上翹。 3. 銑床用卡盤當需要在數控銑床上加工回轉體零件時，可以使用三爪卡盤裝夾，對于非回轉零件可使用四爪卡盤裝夾。1.3.3 銑床與加工中心的操作二. 裝夾注意事項在裝夾工件時，應該注意以下問題：(1)安裝工件時，應保證工件在本次定位裝夾中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，以方便加工。同時，也應考慮機床主軸與工作臺面之間的最小距離和刀具的裝夾長度，確保在主軸的行程范圍內能使工件的加工范圍能使工件的

8、加工內容全部完成。(2)夾具在機床工作臺上的安裝位置必須給刀具運動軌跡留有空間，不能和各工步刀具軌跡發生干涉。三. 對刀對刀的目的是通過刀具或對刀工具確定工件坐標系與機床坐標系之間的空間位置關系，并將對刀數據輸入到相應的存儲器中。它是數控加工中最重要的操作內容，其準確性將直接影響零件的加工精度。對刀分為X、Y向對刀和Z向對刀。 1。 對刀方法根據現有條件和加工精度要求選擇對刀方法，可采用試切法、尋邊器對刀、對刀儀對刀和自動對刀等。其中試切法精度較低，加工中常用尋邊器和Z軸設定器對刀，效率高且保證加工精度。2。對刀注意事項在對刀操作過程中應注意以下問題：根據加工要求選擇合適的對刀工具，控制對刀誤

9、差。在對刀過程中，可通過改變微調進給量來提高對刀精度。對刀時需謹慎操作，防止刀具在移動的過程中碰撞工件。對刀數據一定要存儲在與程序對應的存儲地址中，防止因調用錯誤而產生嚴重后果。一、刀具的介紹數控加工刀具必須適應數控機床高速、高效和自動化程度高的特點，一般包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯接刀具并裝在機床動力頭上，因此已逐漸標準化和系列化。數控刀具的分類有多種方法。根據刀具結構可分為：整體式；鑲嵌式，采用焊接或機夾式聯接，機夾式又可分為不轉位和可轉位兩種；特殊型式，如復合式刀具、減震式刀具等。根據制造刀具所用的材料可分為：高速鋼刀具；硬質合金刀具；金剛石刀具；其他材料刀具，如立

10、方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。為了適應數控機床對刀具耐用、穩定、易調、可換等的要求，近幾年機夾式可轉位刀具得到廣泛的應用，在使用數量上達到整個數控刀具的30%40%，金屬切除量占總數的80%90%。數控銑刀從形狀上主要分為平底刀（端銑刀）、圓鼻刀和球刀，如圖1-3所示，從刀具使用性能上分為白鋼刀、飛刀和合金刀。在工廠實際加工中，最常用的刀具有D63R6，D50R5，D35R5，D32R5，D30R5，D25R5，D20R0.8，D17R0.8，D13R0.8，D12，D10，D8，D6，D4，R5，R3，R2.5，R2，R1.5，R1和R0.5等。1.3.4 數控刀具介紹以及使用 1）平底刀：主要

11、用于粗加工、平面精加工、外形精加工和清角加工。其缺點是刀尖容易磨損，影響加工精度。 2）圓鼻刀：主要用于模胚的粗加工、平面粗精加工，特別適用于材料硬度高的模具開粗加工。3）球刀：主要用于非平面的半精加工和精加工。 數控刀具與普通機床上所用的刀具相比，有許多不同的要求，主要有以下特點： 剛性好(尤其是粗加工刀具)、精度高、抗振及熱變形小。互換性好，便于快速換刀。壽命高，切削性能穩定、可靠。刀具的尺寸便于調整，以減少換刀調整時間。刀具應能可靠地斷屑或卷屑，以利于切屑的排除。系列化、標準化，以利于編程和刀具管理。二、刀具的使用在數控加工中，刀具的選擇直接關系到加工精度的高低、加工表面質量的優劣和加工

12、效率的高低。選擇合適的刀具并設置合理的切削參數，將可以使數控加工以最低的成本和最短的時間達到最佳的加工質量。總之，刀具選擇總的原則是：安裝調整方便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。選擇刀具時，要使刀具的尺寸與模胚的加工尺寸相適應。如模腔的尺寸是8080，則應該選擇D25R5或D16R0.8等刀具進行開粗；如模腔的尺寸大于100100，則應該選擇D30R5、D32R5或D35R5的飛刀進行開粗；如模腔的尺寸大于300300，那應該選擇直徑大于D35R5的飛刀進行開粗，如D50R5或D63R6等。另外，刀具的選擇由機床的功率所決定，如功率小

13、的數控銑床或加工中心，則不能使用大于D50R5的刀具。在實際加工中，常選擇立銑刀加工平面零件輪廓的周邊、凸臺、凹槽等；選擇鑲硬質合金刀片的玉米銑刀加工毛坯的表面、側面及型腔開粗；選擇球頭銑刀、圓鼻刀、錐形銑刀和盤形銑刀加工一些立體型面和變斜角輪廓外形，如下圖所示。三、刀具參數的設置合理選擇切削用量的原則是：粗加工時，一般以提高生產率為主，但也應考慮經濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應在保證加工質量的前提下，兼顧切削效率、經濟性和加工成本。具體數值應根據機床說明書、切削用量手冊，并結合經驗而定。具體要考慮以下5個因素： 切削深度ap(mm)在機床、工件和刀具剛度允許的情況下，ap就等于加工余

14、量，這是提高生產率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應留一定的余量進行精加工。數控機床的精加工余量可略小于普通機床。 切削寬度L(mm)L與刀具直徑D成正比，與切削深度成反比。經濟型數控機床的加工過程中，一般L的取值范圍為：L=(0.60.9)D。切削速度(m/min) 提高也是提高生產率的一個措施，但與刀具耐用度的關系比較密切。隨著的增大，切削熱升高，刀具耐用度急劇下降，故的選擇主要取決于刀具耐用度。另外，切削速度與加工材料也有很大關系，例如用立銑刀銑削合金剛30CRNi2MoVA時，可采用8m/min左右；而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時，可選200m/min以上。 主軸

15、轉速n(R/min)主軸轉速一般根據切削速度來選定。計算公式為： =nD/1000(D刀具直徑，單位mm)。數控機床的控制面板上一般備有主軸轉速修調(倍率)開關，可在加工過程中對主軸轉速在一定范圍內進行調整。 進給速度f（mm/min）f應根據零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來選擇。f的增加也可以提高生產效率。加工表面粗糙度要求低時，f可選擇得大些。在加工過程中，f也可通過機床控制面板上的修調開關進行人工調整，但是最大進給速度要受到設備剛度和進給系統性能等的限制。 隨著數控機床在生產實際中的廣泛應用，數控編程已經成為數控加工中的關鍵問題之一。在數控程序的編制過程中，要在人機交互

16、狀態下即時選擇刀具和確定切削用量。因此，編程人員必須熟悉刀具的選擇方法和切削用量的確定原則，從而保證零件的加工質量和加工效率，充分發揮數控機床的優點，提高企業的經濟效益和生產水平。編程時，應該遵守編程的工藝流程，否則極容易出現錯誤。首先需要分析圖紙、編寫工藝卡等，接著需要編寫模具的加工程序，然后將程序輸入到數控機床，最后進行程序檢驗和進行切試。(1)分析圖紙在數控機床上加工模具，編程人員拿到的原始資料是零件圖。根據零件圖，可以對零件的形狀、尺寸精度、表面粗糙度、工件材料、毛坯種類和熱處理狀況等進行分析，然后選擇機床、刀具，確定定位夾緊裝置、加工方法、加工順序及切削用量的大小。在確定工藝過程中，

17、應充分考慮所用數控機床的性能，充分發揮其功能，做到加工路線合理、走刀次數少和加工工時短等。此外，還應填寫有關的工藝技術文件，如數控加工工序卡片、數控刀具卡片、走刀路線圖等。(2)編制程序編程人員應根據工藝分析的結果和編程軟件的特點，選擇合理的加工方法及切削參數，編制高效的程序。如本書使用UG軟件進行編程，則應要熟悉UG的各種編程方法及各項參數的意義。1.3.5 編程的工藝流程(3)輸入程序將加工程序輸入數控機床的方式有：光電閱讀機、鍵盤、磁盤、磁帶、存儲卡、RS232接口及網絡等。目前常用的方法有：通過鍵盤輸入程序；通過計算機與數控系統的通訊接口將加工程序傳送到數控機床的程序存儲器中（現在一些

18、新型數控機床已經配置大容量存儲卡存儲加工程序，作數控機床程序存儲器使用，因此數控程序可以事先存入存儲卡中）；還可以一邊由計算機給機床傳輸程序，一邊加工（這種方式一般稱作DNC，程序并不保存在機床存儲器中）。(4)檢驗程序和進行試切數控程序必須經過校驗和試切才能正式加工。一般可以利用數控軟件的仿真模塊，首先在計算機上進行模擬加工，以判斷是否存在撞刀、少切及多切等情況。也可以在有圖形模擬功能的數控機床上，進行圖形模擬加工，檢查刀具軌跡的正確性，對無此功能的數控機床可進行空運行檢驗。但這種方法只能檢驗出刀具運動軌跡是否正確，不能查出刀具及對刀誤差。由于刀具調整不當或因某些計算誤差引起的加工誤差，所以

19、有必要進行首件試切的這一重要步驟。當發現有加工誤差不符合圖紙要求時，應分析誤差產生的原因，以便修改加工程序或采取刀具尺寸補償等措施，直到加工出合乎圖紙要求的模具為止。1.3.6 模具結構的認識編程者必須對模具結構有一定的認識，如模具中的前模（型腔）、后模（型芯）、行位（滑塊）、斜頂、枕位、碰穿面、擦穿面和流道等。如一般情況下前模的加工要求比后模的加工要求高，所以前模面必須加工得非常準確和光亮，該清的角一定要清；但后模的加工就有所不同，有時有些角不一定需要清得很干凈，表面也不需要很光亮。另外，模具中一些特殊的部位的加工工藝要求也不相同，如模具中的角位需要留0.02mm的余量待打磨師傅打磨；前模中

20、的碰穿面、擦穿面需要留0.05mm的余量用于試模。1.4數控編程常遇到的問題及解決方法在數控編程中，常遇到的問題有撞刀、彈刀、過切、漏加工、多余的加工、空刀過多、提刀過多和刀路凌亂等問題，這也是編程初學者急需解決的重要問題。1.4.1 撞刀撞刀即是指刀具的切削量過大，除了切削刃外刀桿也撞到了工件。造成撞刀的原因主要是安全高度設置不合理或根本沒設置安全高度、選擇的加工方式不當、刀具使用不當和二次開粗時余量的設置比第一次開粗設置的余量小等。 1.4.2 彈刀1.4.3 過切過切即是指刀具把不能切削的部位也切削了，使工件受到了損壞。造成工件過切的原因有多種，主要有機床精度不高、撞刀、彈刀、編程時選擇

21、小的刀具但實際加工時誤用大的刀具等。另外，如果操機師傅對刀不準確，也可能會造成過切。 1.4.4 欠加工欠加工即是指模具中存在一些刀具能加工到的地方卻沒有加工，其中平面中的轉角處是最容易漏加工的 。1.4.5 多余的加工多余的加工即是指對于刀具加工不到的地方或電火花加工的部位進行加工，多余的加工多發生在精加工或半精加工。有些模具的重要部位或者普通數控加工不能加工的部位都需要進行電火花加工，所以在開粗或半精加工完成后，這些部位就無需再使用刀具進行精加工了，否則就是浪費時間或者造成刀具損壞 。1.4.6 提刀過多和刀路凌亂提刀在編程加工中是不可避免的，但當提刀過多時就會浪費時間，大大地降低加工效率

22、和提高加工成本。另外，提刀過多會造成刀路凌亂不美觀，而且會給檢查刀路的正確與否帶來麻煩。造成提刀過多的原因有模型本身復雜、加工參數設置不當、選擇不當的切削模式和沒有設置合理的進刀點等 。1.4.7 空刀過多空刀即是指刀具在加工時沒有切削到工件，當空刀過多時則浪費時間。產生空刀的原因多是加工方式選擇不當、加工參數設置不當、已加工的部位所剩的余量不明確和大面積進行加工，其中選擇大面積的范圍進行加工最容易產生空刀。為避免產生過多的空刀，在編程前應詳細分析加工模型，確定多個加工區域。編程總脈絡是開粗用銑腔型刀路，半精加工或精加工平面用平面銑刀路，陡峭的區域用等高輪廓銑刀路，平緩區域用固定軸輪廓銑刀路。

23、 1.4.8 加工殘料的計算殘料的計算對于編程非常重要，因為只有清楚地知道工件上任何部位剩余的殘料，才能確定下一工序使用的刀具以及何種加工方式。把刀具看作是圓柱體，則刀具在直角上留下的余量可以根據勾股定理進行計算，如下圖所示。 1.5 編程界面及加工環境的介紹1.5.1 加工環境介紹1.5.2 編程界面簡介1.5.3 加工操作導航器的介紹在編程主界面中左側單擊操作導航器按鈕，即可在編程界面中顯示操作導航器，如圖1-20所示。在操作導航器中的空白處單擊鼠標右鍵，彈出右鍵菜單，如圖1-21所示，通過該菜單可以切換加工視圖或對程序進行編輯等。 1.6 編程前的參數設置UG編程時，應遵循一定的編程順序

24、和原則。在工廠里，編程師傅習慣首先創建加工所需要使用的刀具，接著設置加工坐標和毛坯，然后設置加工公差等一些公共參數。所以，希望UG編程初學者能養成良好的編程習慣。1.6.1 創建刀具打開需要編程的模型并進入編程界面后，第一步要做的工作就是分析模型，確定加工方法和加工刀具。在加工創建工具條中單擊創建刀具按鈕，彈出創建刀具對話框，如圖1-22所示。在名稱輸入框中輸入刀具的名稱，接著單擊按鈕，彈出刀具參數對話框。輸入刀具直徑和底圓角半徑，如圖1-23所示，最后單擊按鈕。 1.6.2 創建幾何體幾何體包括機床坐標、部件和毛坯，其中機床坐標屬于父級，部件和毛坯屬于子級。在加工創建工具條中單擊創建幾何體按

25、鈕，彈出創建幾何體對話框，如圖1-24所示。在創建幾何體對話框中選擇幾何體和輸入名稱，然后單擊按鈕即可創建幾何體。1、創建機床坐標（1）首先，在編程界面的左側單擊操作導航器按鈕，使操作導航器顯示在界面中。（2）在操作導航器中的空白處單擊鼠標右鍵，然后在彈出的菜單中選擇幾何視圖命令，如圖1-25所示。（3）在操作導航器中雙擊圖標，如圖1-26所示，彈出機床坐標對話框，接著設置安全距離，如圖1-27所示，然后單擊CSYS對話框按鈕，彈出CSYS對話框，如圖1-28所示，然后選擇當前坐標為機床坐標或重新創建坐標，最后單擊按鈕兩次。 二、指定部件雙擊圖標，彈出Mill Geom對話框，如圖1-29所示

26、。在Mill Geom對話框中單擊指定部件按鈕，彈出部件幾何體對話框，如圖1-30所示，然后選擇部件或單擊按鈕，最后單擊按鈕。三、指定毛坯在Mill Geom對話框中單擊指定毛坯按鈕，如圖1-31所示，彈出毛坯幾何體對話框，如圖1-32所示，然后選擇部件或單擊按鈕，最后單擊按鈕兩次。 1.6.3 設置加工余量及公差（1）在操作導航器中單擊鼠標右鍵，然后在彈出的菜單中選擇加工方法視圖命令，如圖1-33所示。 （2）在操作導航器中雙擊粗加工公差圖標，彈出加工方法對話框，然后設置部件的余量為“0.5”，內公差為“0.05”，外公差為“0.05”，如圖1-34所示，最后單擊按鈕。 1.6.4 創建操作創建操作包括創建加工方法、設置刀具、設置加工方法和參數等。在加工創建工具條中單擊創建操作按鈕，彈出創建操作對話框，如圖1-37所示。首先在創建操作對話框中選擇“類型”，接著選擇“子類型”，然后選擇程序名稱、刀具、幾何體和方法。1.7 刀具路徑的顯示及檢驗生成刀路時，系統就會自動顯示刀具路徑的軌跡。當進行其他的操作時，這些刀路軌跡就會消失，如想再次查看，則可先選中該程序，接著單擊鼠標右鍵，然后在彈出的菜單中選擇重播命令，即可重新