第 7章 UG NX铣削加工基础
7.1 Unigraphics NX/CAM基础知识
7.2 数控加工工艺规程
7.3 Unigraphics NX/CAM加工环境设置
7.4 创建程序组
7.5 创建刀具组
7.6 创建几何体
7.7 创 建 方 法
7.8 创 建 操 作
7.9 平 面 铣 削
7.10 刀 具 轨 迹
7.11 后置处理和车间文件
Unigraphics NX/CAM由三维建模、
刀具轨迹设计、刀具轨迹编辑修改、加工仿真、后置处理、数控编程模板、切削参数库设计和二次开发功能接口等组成。加工编程可分成数控铣、数控车、数控电火花线切割等，其中数控铣是应用最广的一种加工方法，能够完成平面、型腔、曲面轮廓、螺纹等加工。因此，本书着重介绍
Unigraphics NX铣削加工编程方法。
7.1 Unigraphics NX/CAM基础知识
7.1.1 铣削加工类型
1．平面铣平面铣用于平面轮廓或平面区域的粗精加工。
2．型腔铣型腔铣用于粗加工型腔轮廓或区域。
3．固定轮廓铣固定轮廓铣用于曲面的半精加工和精加工。
4．可变轮廓铣可变轮廓铣与固定轮廓铣方法基本相同，只是加工过程中刀轴可以摆动，可满足特殊部位的加工需要。
5．顺序铣顺序铣用于连续加工一系列相接表面，并对面与面之间的交线进行清根加工，一般用于零件的精加工，可保证相接表面光顺过渡，是一种空间曲线加工方法。
7.1.2 加工术语及定义
1．模板文件
2．操作
3．刀具路径
4．后置处理
5．加工坐标系
6．参考坐标系
7．横向进给量
8．材料边
9．边界
10．零件几何
11．毛坯几何
12．检查几何
13．工件
7.1.3 编程工作流程
1．创建部件模型
2．根据部件模型制订加工工艺规程
3．设置加工环境
4．创建程序组
5．创建刀具组
6．创建几何体
7．创建方法
8．创建操作
9．生成刀路轨迹
10．验证刀路轨迹，生成车间文件
11．后置处理
12．生成 NC文件
7.2 数控加工工艺规程加工工艺规程是描述每步加工过程的技术文件。一般包括被加工的区域、加工方式、描述要执行的操作、
夹具夹持的部位、所需要的刀具，以及切削用量等信息。表 7-1是图 7-1所示的壳体加工工艺规程。
7.3 Unigraphics NX/CAM加工环境设置
7.3.1 加工环境初始化在 Unigraphics NX 2的 Gateway界面菜单栏中选择“应用” →,加工”，或首次打开一个待加工零件，再选择“应用” →,加工”，系统将弹出如图 7-2所示的加工环境对话框。用户可以为加工对象选择不同的进程配置和指定相应的模板零件。
7.3.2 操作导航器操作导航器包括程序顺序视图、机床刀具视图、几何视图和加工方法视图 4个部分。
7.4 创建程序组单击工具条上的图标，或在菜单栏中选择“插入” →,程序”，打开如图
7-7所示的创建程序组对话框。在“父本组”下拉列表框中选择新建程序所属的父组，在“名称”文本框中指定新建程序组的名称。对于新建的 CAM模型，在父本组用户只有 NC_PROGRAM选项，
名称文本框用户可以选择系统默认的名称，也可以自行输入名称。
7.5 创建刀具组单击工具条上的图标，或在菜单栏中选择“插入” →,刀具”，打开如图 7-8所示的对话框。创建刀具组的一般步骤为：
先根据加工类型和加工表面形状，在类型列表框中选择模板零件，再在子类型区域中选择刀具模板，并在名称文本框中指定刀具名称。
完成上述操作后，单击“应用”或
“确定”，打开如图 7-9所示的刀具参数对话框。不同的刀具有不同的设置内容，但均包含 3个选项卡。图 7-9是,5-参数”铣刀的设置对话框，
用户可以通过 Tool选项卡上部的下拉列表框，选择,7-参数”、,10-参数”或
“球形铣”，分别完成相应的铣刀设置。
7.6 创建几何体创建几何体就是指定在被加工零件上需要加工的几何对象，以及零件在机床的方位的过程。包括定义加工坐标系、工件、边界和切削区域等。
7.6.1 创建加工坐标系
Unigraphics NX/CAM中，除了使用工作坐标系（ WCS）外，还有两个加工中使用的坐标系：加工坐标系 MCS
（ Machine Coordinate System）和参考坐标系 RCS(Reference Coordinate System)。
1．加工坐标系的创建
2．参考坐标系的创建
7.6.2 创建铣削几何在平面和型腔铣中，铣削几何用于定义加工时的零件几何、毛坯几何和检查几何，在固定轴铣和变轴铣中，用于定义加工轮廓表面。
1．零件几何在平面和型腔铣中，零件几何表示零件加工后得到的形状，在固定轴铣和变轴铣中，表示零件上需要加工的轮廓表面。
2．毛坯几何毛坯几何用于定义要加工成零件的原材料。
3．检查几何检查用于定义在加工过程中要避开的几何对象，防止刀具与之碰撞，可以指定零件侧壁、凸台和装夹零件的夹具作为检查几何。
7.6.3 创建铣削边界
1．零件边界零件边界是表示零件几何形状的边界。
2．毛坯边界毛坯边界用于指定毛坯的形状和大小，
与零件边界一起确定要切除的材料。
3．检查边界检查边界用于定义刀具在切削过程中必须避开的区域。
4．修剪边界修剪边界用于进一步约束刀具的切削区域，与零件几何结合去掉一部分切削区域。
5．底面底面用于定义平面铣中最低的切削平面。
7.6.4 创建铣削文本创建铣削文本选项用于定义铣削文本，按该图标，并单击“应用”或“确定”，打开如图
7-21（ a）所示的对话框。该对话框有“定义文本”和“底平面”两个按钮，底平面按钮的功能与前述相同。按下定义文本按钮，单击“选择”
打开如图 7-21（ b）所示的对话框。
单击“分类选择”按钮，打开对话框，用户可以选择“图面注释”或“标记”作为铣削文本。
7.7 创 建 方 法加工方法就是加工工艺方法，
为粗加工、半精加工和精加工指定加工公差、加工余量、进给量等参数的过程就是创建方法。
7.7.1 设置进给量在铣削方法对话框中按下设置进给量图标，打开如图 7-26所示的对话框，用户需要为各选项设定合适的切削参数。
7.7.2 设置颜色
7.7.3 设置显示选项
7.7.4 选择切削方式
7.8 创 建 操 作在完成了程序组、几何体、刀具组和加工方法的创建后，需要为被加工零件在指定的程序组中选择合适的刀具和加工方法。这个过程相当于编制零件加工工艺过程，在 Unigraphics NX中称为创建操作。
当然，用户也可以先引用模板提供的默认对象创建操作，再选择程序组、几何体、
刀具组和加工方法的办法完成。
7.9 平 面 铣 削
1．打开零件并创建毛坯
2．选取刀具
3．创建几何体
（ 1）创建加工坐标系
（ 2）创建工件（毛坯）
（ 3）创建毛坯几何
（ 4）创建零件几何
4．创建平面铣操作
7.10 刀 具 轨 迹
7.10.1 生成刀轨单击平面铣削对话框的 Main选项卡中的生成图标，打开如图 7-43所示的切削深度参数对话框，用户可以根据需要选取相应的显示选项，也可以直接单击“确定”
按钮。系统生成并显示一个切削层的刀轨，
如图 7-48所示。
7.10.2 编辑和删除刀轨单击平面铣削对话框中的编辑显示图标，系统将打开与图 7-28相同的对话框，
用于设置刀具路径的显示方式。详细操作见 7.7.3节。
刀轨生成以后，在操作导航器上按下程序顺序视图，选取需要进行编辑的刀轨。
单击鼠标右键，打开快捷菜单，选取“刀轨” →,编辑”，如图 7-49所示。
7.10.3 回放刀轨回放刀轨也称之为重显刀具路径。
单击平面铣削对话框中的回放图标，系统打开如图 7-52所示的“回放刀路”对话框。单击“确定”按钮，可以每次一层地显示刀轨。
7.10.4 列出刀轨
7.10.5 校核刀轨
7.10.6 干涉检查
7.11 后置处理和车间文件
7.11.1 后置处理
Unigraphics NX提供了 GPM和
UGPOST两种后处理方法。其中图形后处理模块 GPM（ Graphics postprocessor
Module）要求用户先生成刀具位置源文件
CLSF(Cutter Location Source File)。
Unigraphics可生成 STD,BCL/ACL、
ISO三种格式的刀具位置源文件,STD格式一般指 CLSF，它是由加工一个零件所需的若干操作的刀轨按照加工顺序连接起来构成的 APT（或 ISO或 BCL/ACL）语言格式的文本文件。
CLSF包含 MCS显示数据、刀具运动命令（ GOTO）、控制命令、进给率命令、显示命令、后处理命令等数据。如果使用 UGPOST作后处理，
就不需要 CLSF，而且目前用得比较多的是 UGPOST，所以本教程不详细讲解 CLSF的创建方法。
7.11.2 定制后处理器
Unigraphics NX提供了为特定机床和数控系统定制后置处理器的工具 Post
Builder 。
7.11.3 输出车间工艺文件车间工艺文件是根据特定的要求，由
Shop Documentation功能抽取当前显示部件的零件几何、零件材料、控制几何、加工参数、控制参数、加工顺序、机床设置、
机床控制事件、后处理命令、刀具参数、
刀轨信息来创建的包含特定信息的网页文件或纯文本文件。
7.1 Unigraphics NX/CAM基础知识
7.2 数控加工工艺规程
7.3 Unigraphics NX/CAM加工环境设置
7.4 创建程序组
7.5 创建刀具组
7.6 创建几何体
7.7 创 建 方 法
7.8 创 建 操 作
7.9 平 面 铣 削
7.10 刀 具 轨 迹
7.11 后置处理和车间文件
Unigraphics NX/CAM由三维建模、
刀具轨迹设计、刀具轨迹编辑修改、加工仿真、后置处理、数控编程模板、切削参数库设计和二次开发功能接口等组成。加工编程可分成数控铣、数控车、数控电火花线切割等，其中数控铣是应用最广的一种加工方法，能够完成平面、型腔、曲面轮廓、螺纹等加工。因此，本书着重介绍
Unigraphics NX铣削加工编程方法。
7.1 Unigraphics NX/CAM基础知识
7.1.1 铣削加工类型
1．平面铣平面铣用于平面轮廓或平面区域的粗精加工。
2．型腔铣型腔铣用于粗加工型腔轮廓或区域。
3．固定轮廓铣固定轮廓铣用于曲面的半精加工和精加工。
4．可变轮廓铣可变轮廓铣与固定轮廓铣方法基本相同，只是加工过程中刀轴可以摆动，可满足特殊部位的加工需要。
5．顺序铣顺序铣用于连续加工一系列相接表面，并对面与面之间的交线进行清根加工，一般用于零件的精加工，可保证相接表面光顺过渡，是一种空间曲线加工方法。
7.1.2 加工术语及定义
1．模板文件
2．操作
3．刀具路径
4．后置处理
5．加工坐标系
6．参考坐标系
7．横向进给量
8．材料边
9．边界
10．零件几何
11．毛坯几何
12．检查几何
13．工件
7.1.3 编程工作流程
1．创建部件模型
2．根据部件模型制订加工工艺规程
3．设置加工环境
4．创建程序组
5．创建刀具组
6．创建几何体
7．创建方法
8．创建操作
9．生成刀路轨迹
10．验证刀路轨迹，生成车间文件
11．后置处理
12．生成 NC文件
7.2 数控加工工艺规程加工工艺规程是描述每步加工过程的技术文件。一般包括被加工的区域、加工方式、描述要执行的操作、
夹具夹持的部位、所需要的刀具，以及切削用量等信息。表 7-1是图 7-1所示的壳体加工工艺规程。
7.3 Unigraphics NX/CAM加工环境设置
7.3.1 加工环境初始化在 Unigraphics NX 2的 Gateway界面菜单栏中选择“应用” →,加工”，或首次打开一个待加工零件，再选择“应用” →,加工”，系统将弹出如图 7-2所示的加工环境对话框。用户可以为加工对象选择不同的进程配置和指定相应的模板零件。
7.3.2 操作导航器操作导航器包括程序顺序视图、机床刀具视图、几何视图和加工方法视图 4个部分。
7.4 创建程序组单击工具条上的图标，或在菜单栏中选择“插入” →,程序”，打开如图
7-7所示的创建程序组对话框。在“父本组”下拉列表框中选择新建程序所属的父组，在“名称”文本框中指定新建程序组的名称。对于新建的 CAM模型，在父本组用户只有 NC_PROGRAM选项，
名称文本框用户可以选择系统默认的名称，也可以自行输入名称。
7.5 创建刀具组单击工具条上的图标，或在菜单栏中选择“插入” →,刀具”，打开如图 7-8所示的对话框。创建刀具组的一般步骤为：
先根据加工类型和加工表面形状，在类型列表框中选择模板零件，再在子类型区域中选择刀具模板，并在名称文本框中指定刀具名称。
完成上述操作后，单击“应用”或
“确定”，打开如图 7-9所示的刀具参数对话框。不同的刀具有不同的设置内容，但均包含 3个选项卡。图 7-9是,5-参数”铣刀的设置对话框，
用户可以通过 Tool选项卡上部的下拉列表框，选择,7-参数”、,10-参数”或
“球形铣”，分别完成相应的铣刀设置。
7.6 创建几何体创建几何体就是指定在被加工零件上需要加工的几何对象，以及零件在机床的方位的过程。包括定义加工坐标系、工件、边界和切削区域等。
7.6.1 创建加工坐标系
Unigraphics NX/CAM中，除了使用工作坐标系（ WCS）外，还有两个加工中使用的坐标系：加工坐标系 MCS
（ Machine Coordinate System）和参考坐标系 RCS(Reference Coordinate System)。
1．加工坐标系的创建
2．参考坐标系的创建
7.6.2 创建铣削几何在平面和型腔铣中，铣削几何用于定义加工时的零件几何、毛坯几何和检查几何，在固定轴铣和变轴铣中，用于定义加工轮廓表面。
1．零件几何在平面和型腔铣中，零件几何表示零件加工后得到的形状，在固定轴铣和变轴铣中，表示零件上需要加工的轮廓表面。
2．毛坯几何毛坯几何用于定义要加工成零件的原材料。
3．检查几何检查用于定义在加工过程中要避开的几何对象，防止刀具与之碰撞，可以指定零件侧壁、凸台和装夹零件的夹具作为检查几何。
7.6.3 创建铣削边界
1．零件边界零件边界是表示零件几何形状的边界。
2．毛坯边界毛坯边界用于指定毛坯的形状和大小，
与零件边界一起确定要切除的材料。
3．检查边界检查边界用于定义刀具在切削过程中必须避开的区域。
4．修剪边界修剪边界用于进一步约束刀具的切削区域，与零件几何结合去掉一部分切削区域。
5．底面底面用于定义平面铣中最低的切削平面。
7.6.4 创建铣削文本创建铣削文本选项用于定义铣削文本，按该图标，并单击“应用”或“确定”，打开如图
7-21（ a）所示的对话框。该对话框有“定义文本”和“底平面”两个按钮，底平面按钮的功能与前述相同。按下定义文本按钮，单击“选择”
打开如图 7-21（ b）所示的对话框。
单击“分类选择”按钮，打开对话框，用户可以选择“图面注释”或“标记”作为铣削文本。
7.7 创 建 方 法加工方法就是加工工艺方法，
为粗加工、半精加工和精加工指定加工公差、加工余量、进给量等参数的过程就是创建方法。
7.7.1 设置进给量在铣削方法对话框中按下设置进给量图标，打开如图 7-26所示的对话框，用户需要为各选项设定合适的切削参数。
7.7.2 设置颜色
7.7.3 设置显示选项
7.7.4 选择切削方式
7.8 创 建 操 作在完成了程序组、几何体、刀具组和加工方法的创建后，需要为被加工零件在指定的程序组中选择合适的刀具和加工方法。这个过程相当于编制零件加工工艺过程，在 Unigraphics NX中称为创建操作。
当然，用户也可以先引用模板提供的默认对象创建操作，再选择程序组、几何体、
刀具组和加工方法的办法完成。
7.9 平 面 铣 削
1．打开零件并创建毛坯
2．选取刀具
3．创建几何体
（ 1）创建加工坐标系
（ 2）创建工件（毛坯）
（ 3）创建毛坯几何
（ 4）创建零件几何
4．创建平面铣操作
7.10 刀 具 轨 迹
7.10.1 生成刀轨单击平面铣削对话框的 Main选项卡中的生成图标，打开如图 7-43所示的切削深度参数对话框，用户可以根据需要选取相应的显示选项，也可以直接单击“确定”
按钮。系统生成并显示一个切削层的刀轨，
如图 7-48所示。
7.10.2 编辑和删除刀轨单击平面铣削对话框中的编辑显示图标，系统将打开与图 7-28相同的对话框，
用于设置刀具路径的显示方式。详细操作见 7.7.3节。
刀轨生成以后，在操作导航器上按下程序顺序视图，选取需要进行编辑的刀轨。
单击鼠标右键，打开快捷菜单，选取“刀轨” →,编辑”，如图 7-49所示。
7.10.3 回放刀轨回放刀轨也称之为重显刀具路径。
单击平面铣削对话框中的回放图标，系统打开如图 7-52所示的“回放刀路”对话框。单击“确定”按钮，可以每次一层地显示刀轨。
7.10.4 列出刀轨
7.10.5 校核刀轨
7.10.6 干涉检查
7.11 后置处理和车间文件
7.11.1 后置处理
Unigraphics NX提供了 GPM和
UGPOST两种后处理方法。其中图形后处理模块 GPM（ Graphics postprocessor
Module）要求用户先生成刀具位置源文件
CLSF(Cutter Location Source File)。
Unigraphics可生成 STD,BCL/ACL、
ISO三种格式的刀具位置源文件,STD格式一般指 CLSF，它是由加工一个零件所需的若干操作的刀轨按照加工顺序连接起来构成的 APT（或 ISO或 BCL/ACL）语言格式的文本文件。
CLSF包含 MCS显示数据、刀具运动命令（ GOTO）、控制命令、进给率命令、显示命令、后处理命令等数据。如果使用 UGPOST作后处理，
就不需要 CLSF，而且目前用得比较多的是 UGPOST，所以本教程不详细讲解 CLSF的创建方法。
7.11.2 定制后处理器
Unigraphics NX提供了为特定机床和数控系统定制后置处理器的工具 Post
Builder 。
7.11.3 输出车间工艺文件车间工艺文件是根据特定的要求，由
Shop Documentation功能抽取当前显示部件的零件几何、零件材料、控制几何、加工参数、控制参数、加工顺序、机床设置、
机床控制事件、后处理命令、刀具参数、
刀轨信息来创建的包含特定信息的网页文件或纯文本文件。
