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摘要 ：相比于普通机床工艺规程，数控机床加工程序更加 复杂， 其中会涵盖零件工艺过程， 还会涉及切削用量、机床运动、 刀具尺寸以及走刀路线等过程，对人员编程提出了更高的要求。 科技技术不断发展下，UG/CAM 系统逐渐用于数控车编程加工 中，基于此，本文重点对UG/CAM 系统优势进行分析，阐述数 控车工编程加工技术要点及原则，提出UG/CAM 加工方式与功 能特点，并对UG/CAM 数控车编程关键技术应用进行研究，以 供参考。
关键词 ：UG/CAM,数控车编程加工,关键技术
新时期环境下，制造业得以持续发展，在零件加工质量、精 确性、效率等方面，提出了更高的要求，为实现零件加工更加高 效合理， 零件加工环节应用到了数控机床， 不过数控机床工艺结 构存在较大的复杂性， 若想将数控机床价值充分发挥出来， 编程 人员应对UG/CAM 数控车编程加工技术要点进行分析，确定加 工工序， 保证零件加工的合理性与规范性。
1 UG/CAM系统优势
UG/CAM 系统属于产品工程解决方案，能够为用户加工过 程及产品设计提供数字化造型以及验证手段，有助于产品生命 周期管理。该系统中会涵盖企业中应用最广泛的集成应用套件， 贯穿于产品的整个开发过程。现阶段， 制造业的发展面临着较大 的挑战，更加重视产品开发技术创新，不仅要增加收入利润，还 应最大程度上减少成本支出。为获得良好的革新效果， 需要制定 出更加优质的设计方案， 同时在开发环节， 应根据以往具备的知 识，科学进行决策制定。UG/CAM 系统作为全新的数字化产品 开发系统，能够利用过程变更的方式，实现产品不断革新，主要 是以知识管理为重要基础，使企业获得更高的利润。UG/CAM 系统的主要优势为 ：将以往成功的经验作为主要基础，通过这 些解决方案，能够实现设计过程的全面优化，减少成本支出，同 时，使产品更快的进入到市场， 将关注点放在产品生命周期技术 创新上， 是制造领域数字化及智能化发展的关键。
2 数控车工编程加工技术要点及原则
2.1 数控车工编程加工技术要点
制造领域中，零件制作工序设计尤为重要，不仅关系到加工材料成本支出， 还与编程加工效率息息相关。零件制造工序设计 方面，需要先绘制零件草图，根据加工工序选择编程工具，确定 加工处理流程， 在对加工材料科学利用下， 防止不合理零件制作 工序设计，出现材料报废问题。除了要重视工序设计，还应重点 做好加工工艺设计图纸检查工作， 合理规划零件加工任务。在合 理设计零件加工流程的基础上， 避免出现损失以及风险问题。技 术方案评估过程中， 应重点评估工艺设计的合理性， 如果发现工 艺流程不合理，需要及时进行完善与调整。通过科学的加工步 骤，为加工质量提供重要保障，这种情况下，要求设计人员具备 丰富的工作经验。调整工艺顺序时， 应严格遵循效益及资源利用 最大化原则。加工处理中，要关注粗加工的实施，还应重点关注 产品的精细化加工， 以粗加工处理作为主要前提条件， 实施精细 加工设计，提升精细加工质量。粗加工过程中，将重点放在产品 框架确定上，以此作为基础简化工序、提升加工速度。精细加工 过程中，应先保证粗加工质量，实现各环节的协调配合。零件与 刀点距离较近的位置， 应遵循优先加工原则， 尽可能缩短刀具行 程，提升加工效率。因为刀具行程越远，所花费的加工时间则越 多，所以， 在加工环节， 应首先考虑距离更短的工序。除此之外， 需要先进行零件内部加工， 再进行零件外部加工， 使加工工序更 加合理， 提升零件加工质量。
2.2 数控车床编程原则
(1) 编程原点与对刀点合理设定原则。数控车床加工环节， 若想保证零件加工尺寸及加工质量，需要重视零件加工原点与 编程原点的科学设定，优化零件工艺编制。针对刀原点确定环 节，应先确定出加工环节便于检查的点， 尽可能以零件设计标准 为主。实际上，无论选择何种数控编程系统，在编程功能及指令 上均存在一定限制， 具体编写数控加工程序时， 应灵活应用这些 功能，选择正确的编程方法。此外，零件加工尺寸会受到对刀点 与加工原点的直接影响，所以应保证这两项要素的合理性选择，科学确定编程顺序， 提升零件加工效果。
(2) 程序段最少化原则。数控加工环节，以精简有效为主， 保证数控加工程序尽量简化， 防止程序存在过大的误差， 获得更 高的生产效率，以免主机内存不足。删减程序段较为复杂，如， 某一产品加工环节， 通常会选择相关软件进行编程， 虽然整个编程环节较为合理， 不过也会存在多余的指令程序， 为实现编程精 简， 相关人员应对编程动作路线与指令作用进行全面了解， 数控 编程环节，应针对不同的加工状态，科学选择编程指令，如优化 “G”指令运用，对该指令应用措施全面了解，G04 指令能够对刀 具切削物料边缘弧度进行合理调整，以免切削尺寸存在较大误 差， 在对数控编程加工指令使用价值合理掌控下， 防止数控加工程序调整影响到加工效果。
(3) 以零件加工要求作为主要依据，将此作为主要基础，确 定加工参数。编程环节， 相关工艺人员需要对零件加工要求进行 全面了解，确定零件加工参数后，再开展编程操作。编程环节也 应对零件加工环节相应原则加以重视。第一，先粗后精原则。将 该原则作为机械零件加工的重要原则，所以编制后半段数控车 床程序时，可合理设计零件加工进刀量，进一步提升加工速度， 保证零件加工尺寸合理， 这一环节， 应先进行精加工余量的合理 确认，精加工环节需要科学使用“M00”循环加工编程指令，使 每次精加工进刀量需要具备均匀性，实现精加工要求。第二，由 近至远原则。数控编程环节，应按照零件加工流程，确定编程原 则，如零件加工环节立足于由近及远原则，由对刀点开始加工， 先切削对刀点最近位置， 随后循环往复， 保证零件尺寸满足实际 加工要求。基于由近至远原则，获得最优加工路线，降低刀具空 程时间与距离， 实现加工效率的进一步提升， 尽最大程度减少加 工误差。
3 UG/CAM主要加工方式及功能特点
第一，平面铣。主要进行平面区域或平面轮廓的粗精细加 工。在刀具的应用下，进行工件底面的多层铣削。刀轴与所有切 削层均处于垂直状态， 所有加工部位侧面均与底面垂直。开展平 面铣环节， 对加工区域进行边界定义， 将各边界投影至底面部分 切除， 使平面铣无法进行侧面与底面不垂直位置加工。
第二，型腔铣。该加工工艺是进行型芯或型腔粗加工。相关 人员结合型芯或型腔具体形状，在深度方向上将切除部位划分 成多个切削层开展切削工作，所有切削层均可确定实际切削深 度，同时对于不垂直位置也可进行切削，不过在切削环节，应保 证切削层与刀轴垂直。在刀路同一高度， 通过型腔铣进行切削处 理，如果遇到曲面会绕过，同时降低高度，开展下层切削工作， UG/CAM 系统会根据不同深度下的截面形状，对各层刀具轨迹 进行计算。
第三，固定轴曲面轮廓铣。这一工艺，主要是精加工轮廓曲 面形成的区域。在对刀具投影矢量与轴线的精确控制，保证刀 具能够适用于复杂的曲面轮廓。投影导向点至零件表面最终形成刀路， 在固定轴曲面轮廓铣刀具轨迹中， 主要包括两个产生阶段，第一阶段为 ：驱动点在驱动几何体中产生， 随后沿着指定矢 量，驱动点向零件几何体上投影，获得刀具轨迹点，并且还应对 该刀具轨迹点进行检查， 避免其出现超差情况， 若经实际检查发 现符合实际要求，应将该点输出，同时驱动刀具开展实际工作，若不合格， 将该点放弃。
第四，UG/CAM 系统中存在的可变轴曲面轮廓铣模块，主 要具备曲面上多轴铣及固定功能，属于 3 ~ 5 轴轮廓运动。用户 可确定出曲面表面质量，还能规定出刀具方位。通过曲面参数， 在曲面上投射刀轨， 利用任一点或曲线， 对刀轨进行有效控制。
第五，顺序铣模块。该模块能够根据用户要求，进行各步骤 刀轨创建，通过严格控制加工情况，保证该模块的有效应用。顺 序铣属于完全相关的，用户可以进行连续刀轨构造，重点控制 各个步骤。因为具备循环功能，用户可在内、外轨迹定义下，在 曲面上形成众多刀路。此外，点位加工下，能够产生众多加工路 径，如攻螺丝、钻、铰、扩等操作。该环节主要是将点作为驱动 器的几何规格， 结合实际需求， 确定相关的固定循环。
第六，螺纹铣。由于一部分螺纹存在较大的直径，并不适合 通过攻螺纹进行加工，因此，可选择螺纹铣加工方式与加工环 节，选择特别的螺纹铣刀，进行螺纹加工。车削加工环节，应结 合实际要求， 进行车削零件高质量制作。零件几何体与刀轨间密 切相关，包含较多子程序，如中心钻、车沟槽、粗车等，输出过 程中应直接进行贷后处理， 获得一个机床可读源文件， 利用生成 刀轨与图显示， 测试用户控制的参数。
第七，线切割。在该模块的应用下，能够通过二轴或四轴方 式进行零件切削。线切割满足线框或实体UG模型要求，更新模 型及编辑时， 全部操作密切相关。能够实现多种类型的线切割操 作，例如，多刀路轮廓以及线反向移去等，也能够设置各种线尺 寸以及功率。用户实际应用环节， 能够在通用后置处理器的使用 下，在特定后置中， 进行加工机床数据文件开发。
4 UG/CAM数控车编程关键技术应用
在UG/CAM 系统应用下，能够进行参数化设计，结合以往 造型与特征造型功能，能够实现 5 轴联动加工，在复杂的工件 表面较为适用，同时能够对数控加工过程进行合理控制及完善， UG/CAM数控车编程关键技术应用如下。
4.1 编程基本流程
通过UG/CAM 系统进行零件数控加工， 主要流程为 ：第一， 进行产品零件加载毛坯调用， 科学规划加工程序， 加工对象定义 前，应进行车削加工截面设置 ;第二，按照零件加工的工艺要 求，制定出实际刀具参数 ;第三，加工内容定义完成后，会生成 针对性的加工程序， 相关人员可按照加工对象与内容要求， 确定出各项工艺内容，如走刀方式、安全平面、切削参数、干涉面以 及进退刀点等 ;第四， 将以上内容作为主要依据， 生成相应的刀 路轨迹。通过仿真加工的方式，对刀路轨迹是否合理进行验证， 如果刀路轨迹不够合理， 需要作出针对性修改， 保证全部刀路轨 迹合理后，在后处理过程中，在数控系统中形成加工代码，实现 DNC 加工， 并完成数控加工操作。
4.2 数控编程模板
应用UG/CAM 系统时，会涉及较多模板，不仅包括加工对 象模板， 还包括刀具、加工程序、刀具轨迹以及切削参数模板等。 例如lathe模板集，CAM 中存在两项加工程序， 一是 turning， 二 是legacy lathe。相关人员能够与以往经验结合，进行符合本身加 工程序的创建， 并形成相关编程模板， 如加工对象模板以及道具 类型模板等。
4.3 控制刀具轨迹生成
UG/CAM 系统中具备众多编程模块，如螺纹加工模块、内 孔加工模块以及外圆加工模块等， 并且该系统应用中， 还能进行 深孔加工， 对刀具走刀方向进行灵活控制， 刀具轨迹控制方式较 为多样，如粗车内外圆、精车内外圆、车端面与槽等，主要加工 方式包括以下几点 ：
第一，粗车内外圆加工。UG/CAM 系统粗车内外圆加工模 块，存在多种走刀方式， 如径向来回走刀、与轴线平行的单向走 刀及来回走刀、插入往复切削走刀、与轴线倾斜的单向走刀等。 并且，还能通过相应指令，实现分层切削、避开夹具，获得科学 合理的余量等，如刀具夹紧、补偿以及冷却等。第二，精车内外 圆加工。粗加工环节， 应将精加工余量科学留出， 在精车内外圆 模块功能的应用下，使零件加工尺寸更加精确，满足实际加工 规定。精车内外圆模块中， 主要包括较多功能， 能够利用不同的 走刀方式，开展实际加工操作，如远离角度走刀、仅车外圆走 刀、向外圆再端面走刀、指向角度走刀等。第三，车槽加工。开 展车槽加工时，应将切槽环节的切削去除。通过径向走刀方式 的应用，UG/CAM 系统能够进行多种断削模式操作，如变量推 导断削、常量提刀断削、变量提刀断削以及常量退刀断削等。第 四，钻孔加工。对于 UG/CAM 系统而言，在钻孔加工方面，主 要具备较多功能，如钻孔、铰孔、扩孔以及攻螺纹等，此项加工 工艺应用环节，需要将关键点放在排屑上，该系统中存在两种 排屑方式，一种是周期性退刀排屑，另一种是周期性提刀排屑。 第五，螺纹加工。在螺纹加工方面，是按照不同的螺纹牙型，进行不同成型刀具加工方案的选取。根据加工控制参数，确定出 刀具轨迹， 主要有光整走刀、进退刀方法、精车次数以及最小安 全距离等。
4.4 刀轨修改
利用UG/CAM 系统进行数控编程加工时，相关人员能够通 过图形运动的方式， 详细监督刀具加工环节的运作状态， 若发现 其中存在问题， 及时将其针对性解决， 保证刀轨正常。
4.5 设计切削参数库
数控车编程加工环节，对切削参数库中的相关数据进行灵 活使用， 对系统加工环节数据运行标准加以明确， 从而确保整体 生产环节，可以基于既定标准下，科学控制精加工程序、细加工 程序以及粗加工程序等，对操作者专业技能不会存在较高的要 求，并且，还能获得更高的生产质量。通常情况下，具体生产环 节，企业不同的情况下，也会存在不同的参数需求。结合参数库 科学修改相关数据， 可以使实际生产环节的数据信息， 与企业实 际需求相符合， 保证加工操作的针对性与有效性。
4.6 加工仿真与后置处理程序开发
第一，加工仿真处理。利用UG/CAM 时，具体是通过切削 仿真模块数据软件中存在的第三方模块进行处理。实际应用环 节，会选择人机交流的方式实现模拟操作，相比于其他检验方 式，能够获得更加简单的加工仿真模式， 并且不会花费较高的成 本。第二，后置处理程序开发。UG/CAM 数控车编程过程中，后 置处理程序较为关键，能够实现编程参数化，这一环节，会利用 到系统中的 CAM 程序，进行刀具轨迹转化，使之成为NC 程序 控制数控系统， 随后在对到位文件控制读取下， 相关人员可以结 合机床本身控制指令以及运动结构， 实现程序科学开发。
5 结语
综上所述，数控机床加工环节，需要严格按照程序编程原 则，满足实际加工需求，保证零件尺寸合理性的同时，获得更高 的加工质量。并且在UG/CAM 数控车编程加工时，还应重点关 注其应用到的关键技术， 保证各加工环节的合理性， 不断优化零 件加工工艺，实现UG/CAM 系统的高效运行。同以往加工方式 相比，UG/CAM 数控车编程加工更具优势，因此，未来应积极 对其应用进行探究，充分发挥出UG/CAM 系统作用，促进制造 业发展。
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