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一、引言
数控机床是按照编制好的加工程序自动地对工件进行加工的高效自动化设备，数控程序的质量是影响数控机床的加工质量和使用效率的重要因素。数控编程技术是随着数控机床的诞生而发展起来的技术，至今已经历了手工编程、语言自动编程和图像自动编程三个发展阶段。对于几何形状不太复杂的简单零件，计算简单，加工程序不多，采用手工编程较容易实现，但对于形状复杂或程序量很大的零件，手工编程难于胜任。语言自动编程与手工编程相比，提高编程效率数倍乃至数十倍，但它必须对要加工的每一个几何体作精确的描述和定义，而某些复杂的几何图形几乎难以用语言来精确描述，在三维加工领域更是这样。特别是当今CAD技术的蓬勃发展更衬托出这种编程方法的不适应性，于是20世纪80年代后期就进入了基于图形的图像自动编程阶段。图形化编程所需要的零件图在CAD/CAM系统中由CAD软件产生，无需数控编程者再次进行建模，编程者只要输入必要的工艺参数、指定被加工部位和参考面，程序就自动计算出刀具的加工路径，模拟加工状态，显示刀具路径和刀具形状以检验走刀轨迹，如有错误，可立即修正。图像编程大大减小了编程出错概率,提高了编程效率和可靠性。
UGⅡ是美国Unigraphics Solutions公司的一个集CAD、CAE和CAM于一体的计算机辅助机械设计制造系统。UG的加工制造模块功能极强，它在航空制造业和模具制造业已有20多年成功应用经验，是其他应用软件无法比拟的。下面以图1所示的型腔零件加工工艺中经常采用的数控加工为例，对UG/CAM的图形化数控编程技术进行简解。
图1 型腔模型
二、UG图形化数控编程的特点和步骤
数控加工的图形化编程技术区别于普通数控编程技术的明显特点是：待加工零件的设计和加工编程是基于同一个CAD/CAM环境下实现的，即数控加工刀具轨迹的产生依赖于产品的几何信息，并根据设计者提供的加工参数和刀具信息自动计算产生的。图形化数控自动编程技术实现了产品设计和制造过程信息模型的无缝连接，可有效地保证数控加工的质量和效率。UGⅡ实现数控加工图形化编程的具体流程框图如图2所示。
图2 UG/CAM流程框图
该型腔零件的数控加工，主要采用数控铣削。UG/CAM提供了强大的数控铣加工功能。型腔CAD模型产生以后，可采用以下几个步骤实现加工设计和产生加工操作：
(1)刀具节点设置
与普通数控编程一样，在进行图形化数控编程时，首先应确定该种加工所采用的刀具类型和相关尺寸。加工中根据零件结构特点和尺寸要求，结合车间刀具的实际情况，完成型腔零件数控加工共选用了8把刀具，分别是：16的粗加工铣刀、16精加工铣刀、8铣刀、4铣刀、2铣刀、80盘铣刀、2钻头、R3球头刀。仿真加工用刀具参数与车间现场基本一致，能比较准确地验证后置处理程序的正确性。
(2)设置避让参数
根据系统提供的菜单输入加工过程的控制信息，如它允许规定开始加工的起始点，加工结束的返回点、回零点。可以规定加工过程中刀具移动的安全平面和刀具运动的底限制平面。由于数控机床运动速度较快，为了保证加工安全，对刀具移动的安全平面设置为零件上表面10mm处。
(3)选择切削方法
铣削方式的选择决定了铣削的质量和效率，UG/CAM中提供了多种切削方法可供选择：往复型切削（Zig-Zag）、单向切削（Zig）、单向带轮廓（Zig with Contour）、仿形外轮廓（Follow Periphery）、仿形零件（Follow Part）、轮廓铣（Profile）、标准驱动（Standard Drive），这些切削方法里都可以分别决定不同的刀轨样式。我们加工型腔零件时多采用仿形外轮廓（Follow Periphery）方法，它的刀轨是连续切削切削的刀轨，既有较高的切削效率也能维持切削稳定和加工质量。
(4)选择切削余量
根据操作的加工特点如精加工、半精加工或精加工的不同特点，确定零件的底面、侧面和干涉检查面的不同的余量数值，确保零件加工质量并充分考虑加工效率。
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