0 引言

　　模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，模具工業(yè)是機(jī)械工業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，在國民經(jīng)濟(jì)中占重要地位。

　　UG軟件廣泛應(yīng)用于通用機(jī)械、模具、家電、汽車及航天領(lǐng)域，自從1990年Unigraphics軟件進(jìn)入中國以來，得到了越來越廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)已成為我國工業(yè)界主要使用的大型CAD／CAE／CAM軟件，它融合了線框模型、曲面造型和實(shí)體造型技術(shù)，是參數(shù)化和特征化的CAD／CAM／CAE系統(tǒng)。其加工模塊提供了強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)輔助制造功能。對用UG—Modeling或者其他CAD軟件建立的實(shí)體造型，可在UG加工應(yīng)用中生成精確的刀具路徑。在交互操作過程中，用戶可在圖形方式下編輯刀具路徑，觀察刀具的運(yùn)動(dòng)過程，并進(jìn)行加工模擬。生成的刀具路徑，可通過后置處理產(chǎn)生用于特定數(shù)控機(jī)床的程序。

　　UG提供了很多種加工操作。等高輪廓銑和固定軸輪廓銑是其中典型的操作，而且這兩個(gè)操作可互補(bǔ)使用。以達(dá)到所要求的精度。

　　等高輪廓銑是型腔銑的一個(gè)子類型，通過切削多個(gè)切削層加工零件實(shí)體輪廓與表面輪廓。在等高輪廓銑中，除了可以指定零件幾何外，還可以指定切削區(qū)域幾何體作為零件幾何的子類型，以便限制切削的區(qū)域，如果沒有指定切削區(qū)域幾何，則整個(gè)零件幾何就被作為切削區(qū)域。在創(chuàng)建等高輪廓銑刀具路徑期間，系統(tǒng)將追蹤零件幾何，檢驗(yàn)零件幾何的陡峭區(qū)域，定制追蹤的形狀，識(shí)別可加工的切削區(qū)域，并在所有的切削層上不過切零件切削這些區(qū)域。

　　固定軸輪廓銑加工是通過選擇驅(qū)動(dòng)幾何體生成驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，將驅(qū)動(dòng)點(diǎn)沿著一個(gè)指定的矢量投影到幾何體上生成刀位軌跡點(diǎn)，同時(shí)檢查刀位軌跡點(diǎn)是否過切或超差。如果刀位軌跡點(diǎn)滿足要求，輸出該點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)刀具運(yùn)動(dòng)，否則放棄該點(diǎn)。固定軸加工適用于加工一個(gè)或多個(gè)復(fù)雜曲面，根據(jù)不同的加工對象，可實(shí)現(xiàn)多種方式的精加工。

1 等高輪廓銑和固定軸輪廓銑介紹

　　1.1 等高輪廓銑(Z-Level Milling)

　　所謂精加工，其實(shí)和等高粗加工的做法是一樣的，只是差別在于粗加工時(shí)要保留的余量多一些，每層切削也會(huì)比較大一些，等高輪廓銑能夠指定陡峭角度，把陡峭區(qū)域與非陡峭區(qū)域分開。分別來加工陡峭區(qū)域和非陡峭區(qū)域；通過指定切削區(qū)域可以方便的實(shí)現(xiàn)對零件部分表面的等高加工；等高精加工不需要設(shè)定毛坯，它是沿著工件的外形輪廓進(jìn)行計(jì)算刀路，因?yàn)闆]有毛坯幾何，在做動(dòng)態(tài)刀軌驗(yàn)證的時(shí)候，像曲面輪廓銑操作一樣，可以通過Automatic Blank for Visualize對話框臨時(shí)指定驗(yàn)證刀軌所需的毛坯幾何。它非常適合精加工，在同一個(gè)切削區(qū)域可以維持刀具在切削過程中始終與工件接觸，進(jìn)退刀參數(shù)大大簡化，許多切削參數(shù)也被取消，沒有內(nèi)部進(jìn)退刀，這一點(diǎn)特別適合高速銑。

　　當(dāng)只選工件不選切削區(qū)域的時(shí)候，就是要加工這個(gè)工件上的所有表面，若選了切削區(qū)域則是加工所選的區(qū)域其他區(qū)域不加工，通過設(shè)定切削區(qū)域我們就可以加工想要加工的局部面，在等高加工中我們把要加工的面分為平坦的面和陡峭的面，等高加工主要用來加工陡峭的面，越陡峭的面加工出來越平滑，越接近工件的外形。這就需要設(shè)定加工面的陡峭角度，在圖1所示的“陡峭必須”上打勾再輸入陡峭角度值，比如輸人65度，就是說陡峭角度在0~65之間的面不會(huì)去銑，而只銑陡峭角度大于65度的面，生成的刀路如圖2所示的陡峭刀路。

　　等高精加工的關(guān)鍵就在此對話框的【切削參數(shù)】里，單擊此按鈕進(jìn)入切削參數(shù)設(shè)定對話框，NX4．0版本提供了四種層到層的方式，分別是“使用傳遞方法”、“直接對部件”、“傾斜于工件”、和“對部件交叉傾斜”，在NX版本以前只有“使用傳遞方法”，NX版本以后增加了后面的三種方式。

　　1.2 固定軸輪廓銑(Fixd Contour Mill)

　　固定軸輪廓銑的驅(qū)動(dòng)方式很多，有些驅(qū)動(dòng)方法沿指定曲線定義一串驅(qū)動(dòng)點(diǎn)。有些驅(qū)動(dòng)方法則在指定的邊界內(nèi)或指定的曲面上定義驅(qū)動(dòng)點(diǎn)陣列。定義了驅(qū)動(dòng)點(diǎn)。就可用來創(chuàng)建刀軌。選擇何種驅(qū)動(dòng)方法與要加工的零件表面的形狀及其復(fù)雜程度有關(guān)。指定了驅(qū)動(dòng)方法，則驅(qū)動(dòng)幾何的類型也就確定了。固定軸輪廓銑加工共有10中驅(qū)動(dòng)方法供選擇示。

2 綜合應(yīng)用實(shí)例

　　圖3為一模具凸模，現(xiàn)需要進(jìn)行精加工。具體操作步驟如下：

　　(1)首先用等高輪廓銑銑削此零件陡峭角度大于60度的面，具體操作如下：

　　1)創(chuàng)建精加工操作

　　選擇Create Operation圖標(biāo)，出現(xiàn)圖4對話框，選擇OK進(jìn)入ZLEVEL—PROFILE—STEEP對話框。

　　2)設(shè)定切削層深度設(shè)定Depth Per Cut(Range 1)=0．5

　　3)產(chǎn)生刀具路徑

　　選擇Generate圖標(biāo)產(chǎn)生刀具路徑，觀察刀具路徑的特點(diǎn)，選擇Reject放棄刀具路徑，在圖形窗I：1中按鼠標(biāo)右鍵并選擇Refresh刷新屏幕重新產(chǎn)生刀具路徑。

　　4)編輯加工深度

　　從Control Geometry區(qū)域選擇Cut Levels，進(jìn)入CutLevels對話框。確信已按下Modify Range圖標(biāo)。然后選擇邊界最大的洋紅色平面，觀察切削深度的變化，選擇OK退回到ZLEVEL—PROFILE—STEEP對話框，選擇Generate圖標(biāo)產(chǎn)生刀具路徑，觀察刀具路徑的變化。選擇Reject放棄刀具路徑并刷新屏幕。

　　5)關(guān)閉陡峭區(qū)域并重新產(chǎn)生刀具路徑在ZLEVEL—PROFILE—STEEP對話框中，使SteepAnde開關(guān)為Off，選擇Generate圖標(biāo)產(chǎn)生刀具路徑，觀察刀具路徑的變化，選擇Reject放棄刀具路徑，并刷新屏幕。

　　6)改變刀具在各個(gè)切削層之間的移動(dòng)方式

　　選擇Cutting進(jìn)入Cut Parameters對話框，分別設(shè)置Level to Level為Direct on Part、Ramp on Part、StaggerRamp on Part。選擇OK退回到ZLEVEL—PROFILE—STEEP對話框，重新產(chǎn)生刀具路徑。

　　7)改變陡峭角度

　　設(shè)置Steep Angle開關(guān)為On，設(shè)定Steep Angle=60，設(shè)置縫合距離Mege Distance=5，重新產(chǎn)生刀具路徑。

　　8)設(shè)置最小切削長度

　　設(shè)置Minimum Cut Level=15，選擇Generate產(chǎn)生刀具路徑，觀察刀具路徑的變化，并選擇Refresh刷新屏幕。

　　9)指定Cut Area幾何體限制切削區(qū)域

　　在Geometry區(qū)域選擇Cut Area圖標(biāo)，選擇Select進(jìn)入Cut Area對話框，設(shè)置Filter Methods為More，進(jìn)人類選擇器對話框，設(shè)置過濾顏色為Olive，選擇OK退回到Cut Area對話框選擇Select．All，所有顯示為Olive顏色的面均被選中，選擇OK返回到ZLEVEL—PRO—FILE—STEEP對話框，選擇Generate產(chǎn)生刀具路徑，觀察刀具路徑的變化。

　　10)指定Trim幾何體修剪刀具路徑

　　從主菜單中選擇Format-Layer Settings，使5層為可選層，從Geometry區(qū)域選擇Trim圖標(biāo)，并選擇Select進(jìn)入Trim Boundary對話框，按下Filter Type區(qū)域的Curve Boundary圖標(biāo)，設(shè)置Trim Side為OutSide，選擇Chaining，選擇任意一條藍(lán)色直線，單擊OK返回到ZLEVEL_PROFILE—STEEP對話框，重新產(chǎn)生刀具路徑。

　　11)移去Cut Area和Trim幾何體

　　在Geometry區(qū)域選擇Cut Area圖標(biāo)，選擇Reselect，按OK跳過警告信息窗口。再選擇OK退回到ZLEVEL—PROFILE對話框，從Geometry區(qū)域選擇Trim圖標(biāo)，并選擇Edit進(jìn)入Trim Boundary對話框。選擇Remove移去高亮顯示的矩形修剪邊界，選擇OK退回到ZLEVEL—PROFILE—STEEP對話框，重新產(chǎn)生刀具路徑。

　　(2)調(diào)用固定軸輪廓銑銑削此零件的陡峭角度在0—60度之間的面

　　1)創(chuàng)建操作

　　從Manufacturing Create工具條中選擇Create Operation圖標(biāo)，，選擇OK進(jìn)入FIXED—CONTOUR對話框。

　　2)選擇驅(qū)動(dòng)方法

　　設(shè)置Drive Method為Area Milling，按OK跳過警告信息，進(jìn)入Area Milling Method對話框，設(shè)置Cut Angle為User Defined，設(shè)定Cut Angle=45。，Stepover為Constant，Distance=l，選擇OK退回到FIXED—CONTOUR對話框，產(chǎn)生刀具路徑，觀察刀具路徑的特點(diǎn)。

　　3)指定Trim幾何體以修剪刀具路徑

按下Geometry區(qū)域的Trim圖標(biāo)。并選擇Select進(jìn)入Trim Boundary對話框。

　　確信Filter Type區(qū)域的Face Boundary圖標(biāo)已按下，關(guān)閉Ignore Islands開關(guān)，用鼠標(biāo)選擇洋紅色平面，選擇OK退回到FIXED—CONTOUR對話框并選擇Edit進(jìn)入Trim Boundary對話框，確信洋紅色平面的外邊界(矩形)高亮顯示后，選擇Remove移去外邊界。設(shè)置Trim Side為Outside。打開Stock開關(guān)，并設(shè)置Stock=-2，選擇OK退回到FIXED—CONTOUR對話框，重新產(chǎn)生刀具路徑。

　　4)改變驅(qū)動(dòng)參數(shù)

　　從Drive Method處選擇Area Milling。進(jìn)入AreaMilling Method對話框。

　　設(shè)置Steep Containment為Non—Steep，并設(shè)定Steep Angle=650選擇OK退回到FIXED—CONTOUR對話框。

　　5)重新產(chǎn)生刀具路徑

　　選擇Generate圖標(biāo)產(chǎn)生刀具路徑，觀察到：刀具僅切削小于規(guī)定陡峭度的區(qū)域選擇OK接受生成的刀具路徑，刀具路徑如圖7所示，并觀察刀具路徑的特點(diǎn)。

3 結(jié)束語

　　等高輪廓銑是UGCAM編程人員最常用的編程方法之一，然而，許多編程人員對等高輪廓銑的認(rèn)識(shí)都停留在它的常用銑削方法上。沒有充分發(fā)揮等高輪廓銑的優(yōu)勢。等高輪廓銑每層都要銑一刀，對于比較陡峭的面這樣加工出來的面會(huì)比較漂亮，當(dāng)然，等高輪廓銑也有它自身的缺點(diǎn)，比如說對于平坦一些的面就會(huì)出現(xiàn)由于加工不到位。刀痕等原因產(chǎn)生的殘料，這種情況下我們再結(jié)合加工模塊所提供的固定軸輪廓銑操作。只銑平坦的面而陡峭的面不去銑，就會(huì)將等高輪廓銑剩下的平坦的面加工出來，可以說固定軸輪廓銑操作彌補(bǔ)了等高輪廓銑操作的缺點(diǎn)，在實(shí)際的加工中都是將兩者結(jié)合起來用，如果能充分理解掌握等高輪廓銑的用法，并根據(jù)零件的特點(diǎn)在實(shí)際加工中靈活運(yùn)用，便能夠提高生產(chǎn)效率和加工精度，降低編程人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。