UG平面铣削加工技术的应用研究

张 帅，杜学芳

（1.河南机电高等专科学校 机电工程系，河南 新乡 453003；2.卫华集团，河南 新乡 453400）

平面铣加工技术是UG数控加工的一个基本的加工技术，是学习UG数控编程的必要步骤.在使用平面铣加工时，边界的选择和编辑、加工零件材料侧的选择和编辑以及底平面的定义是平面铣加工的关键技术，同时也是平面铣操作中容易出错的地方.笔者在应用UG软件的过程中，总结了UG平面铣加工在实际应用中的几个关键点和易错点.

1 UG软件概述

UGNX软件是由西门子软件公司推出的面向制造行业的高端软件，它集合了工程设计、分析与加工制造的功能，实现了优化设计与产品生产过程的结合，被广泛应用于汽车、航空航天、机械、模具、医疗仪器等行业［1］.

UG软件有车削加工、型腔铣、平面铣、固定轴曲面轮廓铣、可变轴曲面轮廓铣、顺序铣、线切割、螺纹铣和点位加工等加工方式［2］.

2 UG的平面铣加工技术

平面铣是一种2.5轴加工方式，它在加工过程中产生在水平方向的X、Y两轴联动，在Z轴方向上只有完成一层加工后进入下一层加工时才单独动作［2］.平面铣操作常用于粗加工，也可以用于精加工零件的表面和垂直于底平面的侧面.

3 平面铣加工的关键点和易错点

平面铣的加工区域是由加工边界所限定的，刀具在边界限定的范围内进行切削.加工边界就是限制刀具运动的一系列的直线或曲线.设置定义边界有4种方法：即“曲线/边”模式、“点”模式、“面”模式和“边界”模式.

下面以“曲线/边”模式为例，介绍平面铣加工操作中的关键点和易错点.

3.1 “手工”创建边界平面

刀具的切削是从零件边界开始到底平面结束的，这就需要给边界定义一个平面，边界平面的定义有“手工”和“自动”两种方法.当选择“手工”时，会弹出“平面构造器”，利用“平面构造器”可以通过多种方式指定边界平面.

边界平面创建的关键点：根据要铣削零件的实际情况选定边界平面.

易错点：没有根据工件的实际情况选择边界平面，结果造成切削范围错误.

实例1：如图1所示工件，铣削的部位是最前端的台阶.

如果边界平面选择不正确，会造成工件的铣削错误，图2为边界平面选择错误造成加工零件的漏铣.图3为选择工件的上表面作为平面铣加工的边界平面，没有发生工件漏铣的现象.

3.2 创建多个边界

如果要一次创建多个边界，则在选取下一个外形边界前须选取“创建下一个边界”选项，告知系统接下来选择的曲面或边缘为另一个轮廓边界［3］.

多个边界创建的关键点：创建一个边界后，点击“创建下一个边界”才能选择下一个边界.

易错点：没有选择“创建下一个边界”按钮，造成边界选择的错误和混乱.

实例2：如图4所示，需要加工下图的两个槽，应该选择两个边界，图中显示的是没有按“创建下一个边界”按钮的边界情况.这样选择造成的结果见图5，工件的一槽未铣.

3.3 选择边界时有先后顺序

选择边界后，边界上显示的小圆圈表示边界的起点，箭头表示边界的方向，铣轮廓的刀轨将沿着边界的方向运动，选择边界时，一定要注意边界曲线的选择顺序.

边界选取的关键点：按照边界曲线的顺序选择边界.

易错点：漏选边界或边界的顺序选择错误，造成边界的混乱，刀具轨迹出现错误.

实例3：利用平面铣加工带有圆角的槽，选择边界时漏选了两个圆弧，形成如图6所示的边界.图7显示的是错误的边界所造成工件的过切情况.因此，在选择边界时，按照边界的顺序把两个圆弧也选上，图8为正确的边界.

图1 铣削的部位是最前端的台阶

图2 不正确的边界平面造成工件漏铣

图3 工件没有漏铣

图4 错误的边界

图5 刀具轨迹错误

3.4 对多个边界编辑和材料侧的选择

平面铣加工使用边界几何体来计算刀轨.而不同边界几何体的组合使用，可以方便地产生所需要的刀轨.如果产生的刀轨不适合要求，需要修改刀轨，则可以通过编辑已定义好的边界几何体来改变切削区域.

图6 漏选圆弧的边界

图7 工件过切

图8 正确的边界

零件的材料侧定义了加工零件的材料被保留的一侧，它的相对侧为刀具的切削侧.例如内腔切削，刀具在内腔里进行切削时，材料侧应定义为向外.当选择多个边界时，一定要逐个为每个边界选择合适的材料侧，编辑和修改时也要注意逐个修改边界的材料侧［2］.

边界编辑和材料侧选择的关键点：如果在一次操作中同时定义了多个边界，编辑已经创建的边界或材料侧，需要在如图9所示的的“编辑边界”对话框中通过▼或▲按钮来依次选择编辑边界.易错点：没有通过▼或▲按钮来依次选择编辑边界以及材料侧.实例4：图10为第二槽在编辑材料侧的时候出现错误，造成漏铣.

3.5 底平面的选择

平面铣的底平面是一个垂直于刀具轴的平面，用来指定平面铣加工的最低位置，每个平面铣操作中仅能有一个底平面，第二个选取的面会自动代替第一个选取的面而成为底平面.

图9 “边界编辑”对话框

图10 漏铣中间的一个槽

在多个切削区域的情况下，如果几个切削区域的底平面在同一高度，则可以在建立父几何体的时候，把这几个切削区域建在同一个父几何体中，否则，对于几个不同底平面的切削区域，不能建在同一个父几何体中，会造成部分切削区域的过切和铣削不到位［3］.

底平面选取的关键点：准确地判断底平面是否在一个高度.

易错点：没有经过精确地测量，把几个待加工区域的底平面定义为相同的平面.

实例5：机械工业出版社出版的《UGNX5数控加工实用教程》（2009年第1版）中第七章“典型平面铣加工实例”就出现了这样的一个错误，图11为课本给出的实例.

在图11的实例中，加工区域内的几个平面不是在同一高度上，课本中利用平面铣加工的时候，一次选择了4个边界，选用相同的底平面，造成了工件中间的一对槽过切，图12为工件过切示意图.

因此，应根据槽的深度确定每次平面铣加工的底平面位置，本例中两边的两个槽的深度是一样的，可以通过一条程式加工；中间的两个槽的深度是一样的，可以通过另一条程式加工，也就是说需要两条程式才能把这4个槽铣出来，而不是课本上所说的一条程式.图13为修改程序后的加工情况，中间的两个槽未发生过切.

图11 课本给出的实例

图12 工件过切示意图

图13 程序修改后中间两槽的加工轨迹

[1]谢国明，曾向阳，王学平.UGCAM实用教程[M].北京：清华大学出版社，2003.

[2]马秋成，聂松辉.UG实用教程CAM篇[M].北京：机械工业出版社，2002.

[3]郑贞平.UGNX5数控加工技术及实战[M].北京：机械工业出版社，2008.