【数控干货】UG编程建模、编程及加工概述

一、 建模

同步建模

替换面：把一组面替换为另一组面。把中间的长条面替换为和凹下去的面相同的深度。

删除面：从实体中删除一个面或者一组面，并调整其他面进行调整。把中间长条面中的坑去除。删除以后会自动补成适应的面。比方说数控加工的时候，有些小孔不可能加工到或者很难加工到，所以在做刀路的时候可以先把这些孔通过同步建模中的删除面先去掉，如图：

2. 类选择

需要隐藏某些对象的时候，按 Ctrl+B 弹出类选择对话。

二、 安全平面设置

编程中设置安全平面常在避让选项中设置，这样每个操作都要设安全平面比较繁琐。其实在坐标系中设置安全平面就可以了，这样坐标系下所有的操作的安全平面只设置一次就可以了，提高编程的效率。

三、 加工综述

1. 变换中的绕直线旋转对话框中距离/角度分割、非关联副本数

2. 型芯电极加工

模具型芯成型手机外壳的内表面，整体需要一定的表面粗糙度外观，用于外壳的美观和防滑。要使型芯表面获得美观防滑的外观可使用化学腐蚀或电火花放电腐蚀等方法，电火花腐蚀是应用最为广泛的加工方法，所以必须先使用数控加工加工出电极零件，再将电极安装在电火花机床上才能对模具型芯进行放电加工。刀具直径参数设置为11.6mm，实际所使用的加工刀具直径为 12mm，是为了在加工过程之中将电极多加工出 0.2mm 的火花位，以满足电火花放电加工时的工艺要求。

3. 修剪边界

加工的时候有些地方加工的深浅不一样，可是切屑层设的超过了界限，这时就可以通过修剪边界来选择加工的指定区域。内部和外部分别是指保留区。

4. 配置文件

一般型腔铣结束之后都要安排一个轮廓粗加工程序，着里面需要用到配置文件，里面也用到参考刀具。

5. 驱动几何体

对于一个部件的不同加工程序，部件几何体可以不同，比方说凸轮的加工，第一步可变轮廓铣与第二步可变轮廓铣的部件几何体是不同的，如图说明：

第一步粗加工导向：

第二步精加工导向槽一侧：

6. 投影矢量和刀轴

投影矢量：驱动的投影方向

刀轴：刀具方向

四、 创建几何体

创建几何体首先有一个总的 GEOMETRY，此为已有几何体。首先应该创建 MCS，并把几何体子类型设置为 MCS，几何体为GEOMETRY，如下图：

到此相当于在 GEOMETRY 下创建一个 MCS 分支。然后我们需要在 MCS 下创建一个 WORKPIECE_1，此处就需要把几何体子类型设置为第二个(WORKPIECE)，几何体设置为 MCS，如下图：

此过程又相当于在 MCS 下创建一个分支。

五、 创建刀具

中心钻：是用于轴类等零件端面上的中心孔加工。Hole_making钻刀：drill

六、 型腔铣

1. 是一种常用的粗加工铣削方式，可以为精加工留下一定的加工余量，适用于大量和快速去除毛坯余量的场合。通过逐层切削零件的方式来粗加工出零件的外部或内部形状，所以型腔铣加工又称为“等高铣 粗加工”。

2. 型腔铣可以加工平面铣无法加工的零件形状。平面铣可以加工的零件用型腔铣可以加工，反之则不可以。

3. 跟随部件 VS 跟随周边（本条为我个人的理解）

跟随部件：刀路围绕部件的形状形成，例如工件大体是回转体，那么刀路就是一圈一圈的。

跟随周边：刀路跟随部件最外面的形状形成，例如工件最外面是长方形，尽管里面大体是圆形，最后形成的刀路也是一层层的长方形。

4. 修剪边界

指定加工哪部分不加工那部分。下图分别是指定底面作为修剪边界与否的效果：

选择地面作为修剪边界，并选择保留外部：

不设置修剪边界，可以看出轮廓外面也生成了刀路：

七、 平面铣

平面铣与型腔铣是最常用的铣削方法，前者以平面为切削边界，主要用于零件平坦面的半精加工与精加工；后者以平面、曲面、曲线和体等为切削边界，属于三轴加工，主要用于零件的粗加工。

八、 固定轴曲面轮廓铣

以 3 轴方式加工零件，基本上可以对 UG CAD 制造出来的任何曲面和实体模型进行半精加工和精加工

九、 轮廓区域非陡峭

此过程铣削几何体对话框如图：

对话框中只需设置“选择或编辑毛坯几何体”，若把“选择或编辑部件几何体”也设置了，最后导程序加工时会出现一些小问题，如下面的实例（已经加工实践过的）：

此工件槽的深度是 1.5mm，如果设置了“选择或编辑部件几何体”，到最后导出来的加工程序中 Z 坐标会是 1.4 几，相差两个数量级，如果只设置“选择或编辑毛坯几何体”，Z 坐标是 1.5mm，不会再变。不知道这个现象适合其他工件或方法否。

十、 轮廓粗加工程序

使用轮廓粗加工程序可以快速去除粗加工后零件的毛坯剩余余量，为零件的后续半精加工或精加工做准备。这主要指由于刀具直径没加工到的位置，换成小点的刀具时参考前面的刀具就可以快速去除这一部分遗留较多的余量，当然平面不会有这个问题，因为型腔铣的时候已经达到了余量要求。

全局每刀深度的设定真可谓是改变全局，例如下例中，当设置为 0.4mm 的时候刀轨很正确，可是当设置为 0.3 的时候就会出现问题。

十一、 深度加工轮廓程序（ZLEVEL_PROFILE）

深度加工轮廓程序使用于陡峭曲面的半精加工或精加工。

十二、 轮廓区域程序

轮廓区域程序适用于曲面的半精加工或精加工。

1. 驱动方法里面的切削角

切削方向与轮廓边的夹角。

2. 检查几何体

检查几何体参数只在指定了检查几何体的情况下才起作用，当刀具路径生成的过程中如果刀具与检查几何体发生接触，刀具路径就会根据已设置的检查几何体参数对刀路进行调整。如检查安全距离设置为 0mm 时候，刀具与检查几何体接触，并且所生成的刀路在检查几何体限制的范围内。

途中检查几何体为浅蓝色的两个面。

十三、 清根参考刀具程序（FLOWCUT_REF_TOOL）

适用于小半径曲面的清角半精加工或精加工。

驱动几何体

十四、 可变轮廓铣程序

I. 综述

可变轮廓铣程序是编写多轴加工程序的主要形式，通过可变轮廓铣程序可控

制多种驱动方法和刀具轴，可根据零件的加工要求创建多轴联动粗加工、半

精加工和精加工程序。

II. 刀轴：远离直线 VS 朝向直线？？

以凸轮为例：

远离直线：

朝向直线：

III. 投影矢量

话不多说，以图意会，下图是凸轮加工的时候投影矢量设为刀轴和垂直于驱动体的不同情

刀轴：

垂直于驱动：

十五、 切削层

1、可以通过鼠标选择相应位置来定义切削层的深度。

2、通过捕捉滑块不同高度边界的端点，可控制刀具路径深度方向上的生成范围

十六、 驱动方法

1. 流线驱动方法

选择曲线的时候要单击鼠标中键一下，如果不点击中键则列表中只会出现一个流，若每选择一条曲线点击一下则当前选择会取消，列表中会出现一个 New 项让你继续添加列表。具体解释如下面两个图。

2. 表面积驱动

 面的选择顺序

表面积驱动选择驱动几何体的时候如果是几个互相连接的面则选择的时候要注意顺序，要么是正方向要么是反方向。如下图：

 竖直限制和水平限制

水平限制百分比 将垂直于投影矢量的刀具运动限制在刀具直径的百分比内。使用水平限制百分比防止水平或几乎水平曲面上的大步距。

竖直限制百分比 将平行于投影矢量的刀具运动限制在刀具直径的百分比内。使用竖直限制百分比防止竖直或几乎竖直曲面上的大步距。

当我们给定残余高度后，那么软件会自动计算出刀具的步距，有的时候在接近竖直或水平的曲面上它的步距会比较大，那么我们就可以给定一个最大的步距，在相应的方向上。

可以看一下图 a、图 b 的区别，夸张一些的将残余高度设置成了 1mm，图 a是不考虑限制百分比的（设置为零，就不会使用它们），图 b 是将水平竖直步距均限制为 1mm 的情况。

十七、 机床仿真

1. 在加工环境下点击“机床视图”，切换到“操作导航器”下

2. 双击“GENERIC_MACHINE”，弹出“通用机床”对话框

3. 点击“从库中调用机床”按钮，弹出“库类选择”对话框

4. 从“库类选择”对话框中选择“MILL”并确定，弹出“搜索结果”对话框

5. 从“搜索结果”对话框中的“匹配项”中选择最后一个 5 轴机床“5-Ax Mill Vertical 

45-B-Table C-Table”，也可以选择其他

6. 在“部件安装”对话框“定位”选项中选择“使用装配定位”，在“工件部件”选项中选择需要加工的部件

7. 点击确定之后弹出“组件预览”串口以及“添加加工部件”对话框，在“添加加工部件”对话框“放置选项中”选择“通过约束”定位，确定

8. 弹出“装配约束”对话框，在“类型”选项中选择“接触对齐”，在“要约束的几何体”对话框“方位”中选择“首选接触”（还不清楚具体意思），然后分别选择工件与加工中心工作台的接触面以及工件中心线与工作台中心线。确定

9. 完成之后会弹出“5-Ax Mill Vertical 45-B-Table C-Table”对话框，点击确定即可

10. 在“机床视图”下切换到“机床导航器”，然后在空白处点击右键，选择“全部展

开”

11. 在 PART 选项上右击，从弹出菜单中选择“插入——》机床组件”，弹出“创建机床组件”对话框

12. 在“创建机床组件”对话框几何体中选择需加工的部件，在“联接点”对话框中指定加工坐标系，确定

13. 完成上述操作之后，切换到“程序顺序视图”或者“几何视图”下或任一视图下，找到一个程序右击，选择“刀轨——》仿真”。弹出“仿真控制面板”对话框

14. 在“仿真控制面板”对话框“动画”对话框“可视化”选项中，“刀轨仿真”不需要设刀补，“机床代码仿真”需要设置刀补（暂时不会）

15. 点击“播放”，OK。

十八、 获取 CAD 模型

可以直接利用 UG 建模功能创建 CAD 模型，也可以利用其他三维软件（如 CATIA）创建

并经过文件的转换而获取。当从其他软件获取模型时，要注意其模型的文件格式和公差设置是否符合 UG 软件的要求；转入 UG 后，曲线和曲面等信息是否完整，是否有变形的现象。最好不要把 IGS 格式的文件导入 UG，要将其转换为*.x_t 格式后再导入 UG 中；将 CAD 文件导入 UG 时，往往会出现警告信息，提示单位有冲突。这时需要对 UG【导入 DXF/DWG】菜单中的参数进行更改。选择其菜单中的【修改设置】|【基础部件】命令，在弹出的对话框中选择【公制】选项即可。

十九、 数控程序

数控程序的结构

一个完整的加工程序包括开始符、程序名、程序主体和程序结束指令。程序号为程序的开始部分，为了区分存储器中的程序，每个程序都要有程序编号，在编号前采用编号地址符。一般采用英文字母 O、P、%等作为程序编号地址。

二十、 常用 G 指令

1. 在执行 G00 时，由于各轴以各自的速度移动，因此不能保证各轴同时到达终点，所以联动直线轴的轨迹不一定是直线。操作者要格外小心，以免刀具与工件发生碰撞。常见的做法是将 Z 轴移动到安全距离，再放心的执行 G00.

2. 可参见图 1 和图 2.

G02：顺时针圆弧插补

G03：逆时针圆弧插补

G17：XY 平面的圆弧

G18：ZX 平面的圆弧

G19：YZ 平面的圆弧

X、Y、Z，在执行绝对坐标(G90)时，是圆弧终点在工件坐标系中的坐标；在执

行相对坐标（G91）时，是圆弧终点相对于圆弧起点的位移量。

I、J、K:不管是 G90 编程还是 G91 编程，它们总是增量值，数值等于圆心的坐

标减去圆弧起点的坐标，带符号。

R：圆弧半径，当圆弧圆心角小于 180°时，R 为正，否则为负。当等于 180°

时，R 可正可负。

3. G01 和 G00 移动指令既可以在平面内进行，也可以实现三周连动，而圆弧插补只能在某平面内进行，因此，若在某平面内进行圆弧插补加工，必须用 G17、G18 和G19 指令事先将该平面设置为当前加工平面；否则将出现错误警告。事实上，空间圆弧曲面的加工都是转化为一段段的空间直线（或平面圆弧）来进行的。

4. 机床启动时默认的加工指令是 G17.如果程序中刚开始所加工的圆弧属于 XY 平面，则 G17 可以省略，一直到有其他平面内的圆弧加工时才指定相应的平面设置指令，返回到 XY 平面内加工圆弧时，则必须指定 G17.

5. 坐标平面选择 G17、G18 和 G19，该组指令用于选择进行圆弧插补和刀具半径补偿的平面。这三个指令是模态功能并可以相互注销。

6. 非模态 G 功能：只在所规定的程序段中有效，程序段结束时将被注销模态 G 功能：是一组可相互注销的 G 指令，这些功能一旦执行将一直有效，直到被同一组的 G 功能注销为止。

7. 移动指令与平面选择无关，如：执行 G17G01Z10 指令时，Z 轴照样会移动。

8. 进行整圆加工时，不可以使用 R，只可以使用 I、J、K。同时编入 R,I,J,K 时，R 有效。

9. I0，J0 和 K0 可以省略。当 X,Y,Z 省略（终点与起点相同），并且中心用 I,J,K 指定时，是 360°的圆弧（整圆）。如果 X,Y,Z 全部省略，即终点和起点位于相同的位置，并且用 R 指定时，编程一个 0°的圆弧。如 G02R20（刀具不移动）。

二十一、 生成加工代码

对于同一把刀具创建出的不同的加工程序，视乎加工的工艺要求可将多条程序一起后处理（全部选中再后处理），以便简化加工中心或数控铣床操作人员因需要多次调用程序所带来的不便。但要特别注意每段程序之间的进退刀高度的设置不同对加工中的影响，避免发生刀具或机床的意外事故。

二十二、 参考刀具

要加工上一个刀具未加工到的拐角中剩余的材料时，可使用参考刀具。如果是刀具拐角半径的原因，则剩余材料会在壁和底部面之间；如果是刀具直径的原因，则剩余材料会在壁之间。在选择了参考刀具的情况下，操作的刀轨与其他型腔铣或深度加工操作相似，但是会仅限制在拐角区域。参考刀具通常是用来先对区域进行粗加工的刀具。软件计算指定的参考刀具剩下的材料，然后为当前操作定义切削区域。