1 引言

　　數(shù)控編程一般分為手動編程和自動編程。手工編程常用于幾何形狀不太復(fù)雜、工作量較小、幾何計算較簡單的數(shù)控加工，對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零件則由自動編程完成。目前，在數(shù)控加工中普遍采用的是圖形交互式自動編程方法，編程時在終端屏幕下顯示所要加工的零件圖形，確定進給路徑和切削用量，計算機便可按預(yù)先存儲的圖形自動編制程序，CNC系統(tǒng)計算刀具軌跡，自動編制出零件的加工程序，并輸出程序單。

　　本文所提到的缸體主要是指汽輪機的高中壓外缸，電站設(shè)備中的大型零件。通過對高中壓汽缸的待加工特征進行的全面分析，其加工特征分六類：孔特征、面特征、曲面特征、缺口特征、開檔特征、管口特征。采用設(shè)備主要為數(shù)控龍門銑，加下方法包括銑平面、銑開檔、鉆孔等。

2 自動數(shù)控編程的準(zhǔn)備工作

　　準(zhǔn)備工作主要包括工件坐標(biāo)系、對刀點與換刀點的確定，工件坐標(biāo)系零點就是編程零點。在加工編程中，為了使工藝基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)保持一致。在進行零點設(shè)置時，本文把工件坐標(biāo)系的零件設(shè)在高中壓下缸的水平中分面與凋端的汽封面的交點。

　　工件坐標(biāo)系確定后，還應(yīng)確定對刀點及換刀點的位置。對刀點就是在數(shù)控機床上加工零件時，刀具相對于工件運動的起點，即程序起點，在機床上容易找正，加工時便于檢查，應(yīng)設(shè)置在零件的設(shè)計基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上，使刀位點與對刀點重合。本文在高中壓下缸加工中把對刀點設(shè)置在工件坐標(biāo)系的零點上；而換刀點則是機床換刀具的位置，應(yīng)設(shè)置在遠離零件、不干涉零件之處，本文設(shè)置在高中壓下缸的中部。

3 基于UG的高中壓下缸數(shù)控加工編程

　　3．1 UG的CAM模塊概述

　　利用UG軟件的CAM環(huán)境，即加工模塊，利用它可以針對任何加工任務(wù)生成優(yōu)化和可用的數(shù)控加工路徑。從CAM的角度來講，可以說UG是最好、最具代表性的數(shù)控軟件之一。UG／CAM模塊所支持的加工方法包括平面銑削、二軸仿形銑削、多坐標(biāo)銑削、車削、線切割及薄片加工等，其后處理程序支持多種類型的數(shù)控機．功能強大的刀軌生成方法是其主要特點之一。本文主要利用UG/CAM的平面銑、固定軸輪廓銑及點位加工功能完成高中壓下缸的數(shù)控加工編程。

　　3．2 創(chuàng)建刀具

　　在編制數(shù)控加工程序之前，應(yīng)創(chuàng)建本文加工所用到的刀具庫，首先在UG的創(chuàng)建刀具的對話框里選擇刀具的類型，并設(shè)置刀具的幾何參數(shù)、材料、刀具號等。按照工藝文件中的刀具卡將刀具一一創(chuàng)建，形成刀具庫，以備調(diào)用。

　　3．3 創(chuàng)建操作

　　操作是一個專門的概念。從數(shù)據(jù)的角度看，它是一個數(shù)據(jù)集，包含一個單一的刀軌以及生成這個刀軌所需要的所有信息，這些信息稱為操作的參數(shù)。用UG編程過程中的主要工作就是創(chuàng)建一系列各種各樣的工序或工步。

　　在創(chuàng)建操作的過程中主要涉及到以下兩方面的內(nèi)容：

　　(1)操作類型設(shè)置，其中包括操作類型、父幾何體、刀具及加工方法等參數(shù)的選擇。

　　(2)切削參數(shù)設(shè)置，指定與具體加工過程中相關(guān)的一些參數(shù)值。主要有部件幾何體、毛坯幾何體切削步長、行距，切削方式、切削速度、進退刀方法、走刀路錢、避讓(即安全全面、對刀點、返回點等非切削運動路線)等參數(shù)的設(shè)置。參數(shù)項目的種類隨操作類型的不同而有些變化。

　　按照工藝卡上的工步內(nèi)容包括切削參數(shù)、毛坯余量等逐步將工步建立出來，形成一系列高中壓下缸的加工操作過程。

3.4 生成刀軌

　　刀具軌跡生成是復(fù)雜零件數(shù)控加工中最重要的內(nèi)容。它是通過零件幾何模型，根據(jù)所選用的加工機床、刀具、走刀方式以及加工余量等工藝方法進行刀位計算并生成加工運動軌跡。刀具軌跡的生成能力直接決定數(shù)控編程系統(tǒng)的功能及所生成的加工程序質(zhì)量。

　　在UG中，創(chuàng)建操作的時候選擇“生成刀軌”命令，就可以生成相應(yīng)操作的刀軌。UG的刀軌生成除了可以生成刀具運動路線外。也可以觀察刀具是否與零件干涉。UG的不足之處就在于生成刀軌需耗費計算機相當(dāng)大的內(nèi)存容量和時間。

　　3.5 刀軌軌跡的優(yōu)化

　　對于刀軌軌跡。尤其是鉆孔路線優(yōu)化也是本文研究內(nèi)容之一。在平面銑削的過程中。通過縮短刀具的非切削橫越運動路線可以減少加工時間。以粗銑法蘭盤下表面凹槽為例，刀軌路線為：每切削一層后，傳送方式為退刀至安全平面后再由安全平面快速走刀至下一切削層。刀具非切削運動特別長，將傳送方式改成毛坯表面后，則這一退刀——走刀路線則大為縮短。而在鉆孔的過程中，縮短刀具的快速移動路線則是主要縮短加工時間的手段。

4 基于UG的加工過程仿真

　　在加工過程中，是否發(fā)生過切、少切，所選擇的刀具、走刀路線、進退刀方式是否合理，零件與刀具、刀具與夾具、刀具與工作臺是否干涉和碰撞等，編程人員往往事先很難預(yù)料。而在計算機上利用二維圖形技術(shù)對數(shù)控加工過程進行模擬仿真，可以快速、安全和有效地對NC程序的正確性進行較準(zhǔn)確的評估.并可根據(jù)仿真結(jié)果對NC程序迅速地進行修改，可免除反復(fù)試切過程，降低材料消耗和生產(chǎn)成本，提高工作效率。

　　4.1 刀具中心運動軌跡仿真

　　通過讀入刀位數(shù)據(jù)文件檢查刀位計算是否正確，檢查工藝過程中加工過程的合理安排和刀具路徑的優(yōu)化，以及加工過程中是否發(fā)生干涉等。這種仿真可以采用動畫顯示方法。

　　通過UG刀軌仿真功能，也可以進行刀具過切檢查。挑選機構(gòu)運動顯示來選擇刀軌在仿真動畫中的顯示方式。接著點擊檢查選項選擇要檢查的過切選頂。最后調(diào)整合適動畫速度條，點擊播放。

　　在UG環(huán)境下還可以觀察刀具在工件的加工過程仿真。圖中三面刃盤銑刀依照刀軌軌跡運動切削。當(dāng)仿真動畫結(jié)束后，就會跳出一個過切信息，顯示是否過切，并在模型中顯示過切的刀軌路徑。

　　4.2 加工過程動態(tài)仿真

　　UG還可以模擬工件的毛壞材料被切削過程，生成IPW(In Process Workpiece)。IPW是經(jīng)過被檢驗操作加工后形成的工序件，為下一道工序提供毛坯，即上一道工序加工后留下的工件。UG的模擬仿真分成3D動態(tài)及2D動態(tài)，3D動態(tài)能為模擬材料切削提供一個更直觀的過程;而2D動態(tài)則是快速模擬切削，它的運行速度快于3D，特別對于龐大復(fù)雜的刀軌更有效率。UG的這一功能的不足之處就在于需要耗費十分多的內(nèi)存容量。

5 結(jié)語

　　本文給出了基于UG CAM加工模塊的缸體類零件數(shù)控加工編程及加工過程仿真方案，優(yōu)化了加工路線、刀具軌跡等工藝參數(shù)，并說明了在數(shù)控加工中編程零點、對刀點及換刀點在汽缸中的設(shè)置。