UG软件中基于IPW的数控加工初探

随着现代制造业高精密产品向着数控自动编程加工技术的发展，UG软件在中国得到了广泛的应用，它集线框模型、曲面造型和实体造型于一体，是参数化和特征化的CAD／CAM高端软件，其中的CAM数控自动编程模块在众多同类软件中尤其出色，不需要使用数控语言编制源程序，只需要输入图形，进行人机对话，就可以直接生成可用于数控加工的程序，形象直观、效率高、容量高，得到了用户的好评。

在大型企业中为了提高生产效率，复杂零件的UG 造型和编程一般由设计人员和编程工艺人员分开进行。编程工艺师可以直接调用CAD模块中的三维实体造型，根据制图模块中零件的标注的尺寸精度和形位误差，进入CAM模块生成刀具切削路线，进而形成数控加工程序。在传统的数控加工编程中，由于数控编程员对每一步加工工序后还有哪些地方是没有被加工掉的不是很清楚，在进行粗加工、半精加工、精加工或者换刀加工的工艺编程时候，切削加工都是从零件毛坯开始，这样会导致数控加工过程中出现许多空切刀路，浪费大量工时。在实际加工中，每一个加工工序完成后都有一个毛坯的中间过程，称为IPW（InProcessWorkpiece ），编程设计可以将前个工序加工完成后的IPW作为后续加工工序的毛坯，进而达到减少空切、提高生产效率的目的。这就是笔者要讨论的基于IPW的数控加工工艺，也是UG CAM模块中提供的一项独特的功能。

下面以实例进行说明，模具模型如图1所示，根据模型纵深相差较大，还有大圆角的特点，采用粗加工、半精加工、精加工三道工序来完成。粗加工一般采用型腔铣，用大直径刀具（此例取20平刀）快速去除大量毛坯余量。采用长方形的毛坯进行粗加工，由于型腔铣是沿着深度方向分层加工，所以加工完后，零件上会存在很多台阶，加工后实体如图2所示。特别是在大圆弧处，直接进行等高铣精加工，切削条件不均匀，所以要增加一道半精加工

工序。

图1模具模型 图2粗加工后的模型

传统的半精加工工艺主要是逐步减小刀具直径，以达到逐步减小加工余量的目的。此例依然采用型腔铣，取较小直径的平刀（14）。若还是采用方形毛坯，则生成的刀路跟粗加工一样多，如图3（a）所示，空切时间太长。若能采用IPW，则半精加工可以利用型腔铣粗加工后生成的IPW作为编程与定位对刀的依据，从而减少很多空刀路，大大地减少了数控加工时间，而且加工圆角更小，为后续的精加工留下了更小的圆角加工余量，生成的刀路如图3（b）所示。二者比较，可以明显看出基于IPW半精加工的优势。那么如何利用IPW生成加工程序呢？操作者只要在半精加工型腔铣对话框中，选择“切削”参数中的“包容”选项，处理中的工件“使用3D”，确定即可，此时生成的刀路就是以粗加工后生成的IPW作为毛坯生成的。这时的型腔铣对话框“主界面”会发生变化，上方增加了一个“前一个IPW”图标“”，点击下方“显示”按钮，会把上次粗加工形成的IPW作为毛坯显示出来。

（a）传统方式下的刀路(b) 基于IPW的刀路

图3半精加工方式下生成的刀路

最后，精加工采用等高铣，采用球头刀（此例取

10），获得较好的表面粗糙度，模型加工完毕，如图4

所示。

图4精加工后的模型

当然在大批量加工时，毛坯最好采用与模型形状相似的余量均匀的铸造件，一方面可以节省材料，另一方面也能节省数控加工时间。这就需要在粗加工的时候，“毛坯几何体”设置的时候不能采用“自动块”生成方形毛坯，而应该采用“部件的偏置”生成具有一定偏置余量的毛坯来进行。但是，单体试制模型需要大量去除毛坯余量的时候，半精加工利用IPW进行编程，优势还是很明显的。

（作者单位：青岛市技师学院）