UG是当前世界最先进、面向先进制造行业、紧密集成的CAID/CAD/CAE/CAM软件系统，提供了从产品设计、分析、仿真、数控程序生成等一整套解决方案。UGCAM是整个UG系统的一部份，它以三维主模型为基础，具有强悍可靠的刀具轨迹生成方式，可以完成切削（2.5轴～5轴）、车削、线切割等的编程。UGCAM是磨具数控行业最具代表性的数控编程软件，其最大的特征就是生成的刀具轨迹合理、切削负载均匀、适合高速加工。另外，在加工过程中的模型、加工工艺和刀具管理，均与主模型相关联，主模型修改设计后，编程只需重新估算即可经典物理 mdash mdash 数控线切割加工概述，所以UG编程的效率十分高。
UGCAM主要由5个模块组成，即交互工艺参数输入模块、刀具轨迹生成模块、刀具轨迹编辑模块、三维加工动态仿真模块和前置处理模块，下边对这5个模块作简单的介绍。
（1）交互工艺参数输入模块。通过人机交互的方法，用对话框和过程向导的方式输入刀具、夹具、编程原点、毛坯和零件等工艺参数。
（2）刀具轨迹生成模块。具有极其丰富的刀具轨迹生成方式，主要包括切削（2.5轴～5轴）、车削、线切割等加工方式。本书主要讲解2.5轴和3轴数控铣加工。
（3）刀具轨迹编辑模块。刀具轨迹编辑器可用于观察刀具的运动轨迹，并提供延展、缩短和更改刀具轨迹的功能。同时，还能通过控制图形和文本的信息编辑刀轨。
（4）三维加工动态仿真模块。是一个无须借助车床、成本低、高效率的测试NC加工的技巧。可以检验刀具与零件和夹钳是否发生碰撞、是否过切以及加工余量分布等情况，便于在编程过程中及时解决。
（5）后处理模块。包括一个通用的前置处理器（GPM），用户可以便捷地构建用户订制的前置处理。通过使用加工数据文件生成器（MDFG），一系列交互选项提示用户选择定义特定磨床和控制器特点的参数，包括控制器和车床尺寸与类型、插补方法、标准循环等。
1.2加工工艺知识
在进行数控编程前，读者必须具备一定的加工工艺知识，比如，数控铣床的分类、各种数控铣床的加工能力和磨削原理、切削刀具的尺寸和材料、切削参数（主轴怠速、进给速率、吃刀量）选择原则、工件材料的磨削性能、切削过程中的冷却和公差配合等。只有具备了这种知识，能够编制出合理、高效的数控加工程序。
1.2.1数控加工的优点
先进的数控加工技术是一个国家制造业发达的标志，借助数控加工技术可以加工好多普通铣床不能加工的复杂曲面零件和磨具，而且加工的稳定性和精度就会得到很大的保证。总体上说，数控加工与传统加工相比具有以下优点。
（1）加工效率高。借助数字化的控制手段可以加工复杂的曲面，而且加工过程是由计算机控制的，所以零件的互换性强，加工的速率快。
（2）加工精度高。同传统的加工设备相比，数控系统优化了传动装置，增强了帧率，降低了人为和机械偏差，因而加工的效率得到很大的提升。
（3）劳动硬度低。因为采用了手动控制方法，也就是说磨削过程是由数控系统在数控程序的控制下完成，不像传统加工那样借助手工操作铣床完成加工。为此，在数控车床工作时，操作者只须要监视设备的运行状态，劳动硬度低。
（4）适应能力强。数控铣床在程序的控制下运行，通过改变程序即可改变所加工产品，产品的改型快且成本低，因而加工的柔性十分高，适应能力也强。
（5）加工环境好。数控加工铣床是机械控制、强电控制、弱电控制为一体的高科技产物，一般都有挺好的保护举措，工人的操作环境相对较好。
1.2.2数控铣床介绍
数控铣床进行加工前，首先必须将型腔的几何数据和工艺数据等加工信息按规定的代码和格式编制成数控加工程序，并用适当的方式将加工程序输入数控系统。数控系统对输入的加工程序进行处理，输出各类讯号和指令，控制铣床各部份按规定有序地动作。最基本的讯号和指令包括各座标轴的进给速率、进给方向和进给位移量，各状态控制的I/O讯号等，其工作原理如图1-1所示。
图1-1数控铣床的工作原理图
磨具加工中，常用的数控设备有数控机床、加工中心（具备手动换刀功能的数控铣）、火花机和线切割机等，如图1-2所示。
1．数控机床组成
数控机床由数控程序、输入输出装置、数控装置、驱动装置和位置测量装置、辅助控制装置和铣床本体组成。
（1）数控程序
数控程序是数控铣床手动加工零件的工作指令，目前常用的合称“G代码”。数控程序是在对加工零件进行工艺剖析的基础上，按照一定的规则编制的刀具运动轨迹信息。编制程序的工作可由人工进行。对于形状复杂的零件的程序，则须要用CAD/CAM进行编制。
（2）输入输出装置
输入输出装置的主要作用是进行人机交互和通讯。通过输入输出装置，操作者可以输入指令和信息，也可显示铣床的信息。通过输入输出装置，也可以在计算机和数控铣床之间传输数控代码、机床参数等。
零件加工程序输入过程有两种不同的形式，一种是边读入边加工（DNC）；另一种是一次将零件加工程序全部读入数控装置内部的储存器，加工时再从内部储存器中逐段调出进行加工。
（3）数控装置
数控装置是数控铣床的核心部份。数控装置从内部储存器中读取或接收输入装置送来的一段或几段数控程序，经过数控装置进行编译、运算和逻辑处理后，输出各类控制信息和指令，控制铣床各部份的工作。
（4）驱动装置和位置测量装置
驱动装置接收来自数控装置的指令信息，经功率放大后，发送给伺服马达，伺服马达依照指令信息驱动铣床联通部件，按一定的速率联通一定的距离。
位置测量装置测量数控铣床运动部件的实际位移量，经反馈系统反馈至铣床的数控装置经典物理 mdash mdash 数控线切割加工概述，数控装置比较反馈回去的实际位移量值与设定值，倘若出现偏差，则控制驱动装置进行补偿。
（5）辅助控制装置
辅助控制装置的主要作用是接收数控装置或传感输出的开关量讯号，经过逻辑运算，实现铣床的机械、液压、气动等辅助装置完成指令规定的开关动作。这种控制主要包括主轴起停、换刀、冷却液和润滑装置的启动停止、工件和铣床部件的抬起与夹紧等。
（6）铣床本体
数控铣床的铣床本体与传统铣床相像，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。
2．数控机床的主要功能和加工范围
（1）点定位
点定位提供了铣床钻孔、扩孔、镗孔和铰孔等加工能力。在孔加工中，通常会将典型的加工方法编制为固定的程序;称为固定循环，便捷常用孔加工方式的使用。
（2）连续轮廓控制
常见的数控系统均提供直线和弧形插值，高端的数控系统还提供螺旋插值和样条插值，这样就可以使刀具顺着连续轨迹运动，加工出须要的形状。连续轮廓控制为车床提供了轮廓、箱体和曲面腔体等零件的加工。
如图1-3所示的磨具坯料是借助3轴联动数控铣加工的典型零件。但并非所有的磨具都能由数控铣直接完全加工下来。如图1-4所示的磨具工件的指示部位，因为刀具的限制用数控铣难以加工，还须要使用电火花机或则线切割机加工。
编程人员点评：好多数控编程初学者觉得无须了解火花机或线切割机，这些看法是十分错误的。由于只有十分清楚地了解了电火花机和线切割机的加工工艺知识，能够编撰出合理刀路，提升生产效率和降低错误。
（3）刀具补偿
借助刀具补偿功能，可以简化数控程序编制和提供偏差补偿等。
3．数控机床编程要点
（1）设置编程座标系
编程座标系的位置以便捷对刀为原则，毛坯上的任何位置均可。
（2）设置安全高度
安全高度一定要高过装夹待加工型腔的治具高度，但也不应太高，以免浪费时间。
（3）刀具的选择
在工件规格容许的情况下尽可能选择半径较大及宽度较短的刀具；优先选择镶嵌式刀具，对于精度要求高的部位可以考虑使用整体式合金刀具；尽量少用白钢刀具（由于白钢刀具锈蚀快，换刀的时间浪费严重，得不偿失）；对于很小的刀具能够加工到的区域应当考虑使用电火花机或则线切割机加工。
（4）加工模型的打算
设置合适的编程座标系，创建毛坯，修复铣削不到的区域（比如，很小的孔和腔、没有圆角的异形孔等）。
1.2.3数控刀具介绍以及使用
1．刀具的介绍
数控加工刀具必须适应数控铣床高速、高效和手动化程度高的特性，通常包括通用刀具、通用联接刀鞘及少量专用刀鞘。刀鞘要联接刀具并装在车床动力身上，因而已逐步标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方式。按照刀具结构可分为：①整体式；②镶嵌式，镶嵌式刀具采用点焊或机夹式联接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；③特殊型式，如复合式刀具、减震式刀具等。依据制造刀具所用的材料可分为：①高速钢刀具；②硬质合金刀具；③金刚石刀具；④其他材料刀具，如立方渗碳硼刀具、陶瓷刀具等。为了适应数控铣床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到了广泛的应用，在使用数目上达到整个数控刀具的30%～40%，金属摘除量占总量的80%～90%。
数控铣刀从形状上主要分为尖头刀（端铣刀）、圆鼻刀和球刀，如图1-5所示，从刀具使用性能上分为白钢刀、飞刀和合金刀。在鞋厂实际加工中，最常用的刀具有D63R6，D50R5，D35R5，D32R5，D30R5，D25R5，D20R0.8，D17R0.8，D13R0.8，D12，D10，D8，D6，D4，R5，R3，R2.5，R2，R1.5，R1和R0.5等。
（1）尖头刀：主要用于粗加工、平面精加工、外形精加工和清角加工。其缺点是刀刃容易锈蚀，影响加工精度。
（2）圆鼻刀：主要用于模胚的粗加工、平面精加工和侧面精加工，非常适用于材料强度高的磨具开粗加工。
（3）球刀：主要用于非平面的半精加工和精加工。
编程人员点评：
①白钢刀（即高速钢刀具）因其通体银黑色而得名，主要用于直壁加工。白钢刀价钱实惠，但铣削寿命短、吃刀量小、进给速率低、加工效率低，在数控加工中较少使用。
②飞刀（即镶嵌式刀具）主要为机夹式可转位刀具，这些刀具刚性好、切削速率高，在数控加工中应用十分广泛，用于模胚的开粗、平面和曲面粗精加工疗效均挺好。
③合金刀（一般指的是整体式硬质合金刀具）精度高、切削速率高，但价钱高昂，通常用于精加工。
数控刀具与普通铣床上所用的刀具相比，有以下不同的要求。
（1）刚性好（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗振及热变型小。
（2）互换性好，以便快速换刀。
（3）寿命高，磨削性能稳定、可靠。
（4）刀具的规格以便调整，以减轻换刀调整时间。
（5）刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除。
（6）系列化、标准化，以利于编程和刀具管理。
2．刀具的使用
在数控加工中，刀具的选择直接关系到加工精度的高低、加工表面质量的好坏和加工效率的高低。选择合适的刀具并设置合理的磨削参数，将使数控加工以最低的成本和最短的时间达到最佳的加工质量。其实，刀具选择总的原则是：安装调整便捷、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀鞘，以提升刀具加工的刚性。
选择刀具时，要使刀具的规格与模胚的加工规格相适应。假如模腔的规格是80X80，则应当选择D25R5或D16R0.8等刀具进行开粗；假如模腔的规格小于，则应当选择D30R5、D32R5或D35R5的飞刀进行开粗；假如模腔的规格小于，那应当选择半径小于D35R5的飞刀进行开粗，比如D50R5或D63R6等。另外，刀具的选择由铣床的功率所决定，比如，功率小的数控机床或加工中心，则不能使用小于D50R5的刀具。
在实际加工中，常选择立铣刀加工平面零件轮廓的周边、凸台、凹槽等；选择镶硬质合金刀片的马铃薯铣刀加工毛坯的表面、侧面及工件开粗；选择球头铣刀、圆鼻刀、锥形铣刀和盘形铣刀加工一些立身材面和变斜角轮廓外型。
3．刀具铣削参数的设置
合理选择铣削药量的原则是：粗加工时，通常以提升生产效率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼具铣削效率、经济性和加工成本。具体数值应按照铣床说明书、切削药量指南，并结合经验而定。具体要考虑以下5个诱因。
（1）磨削深度ap（mm）。在铣床、工件和刀具挠度容许的情况下，ap就等于加工余量。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，通常应留一定的余量进行精加工，这是提升生产效率的一个有效举措。数控车床的精加工余量可略大于普通铣床。
（2）磨削长度L（mm）。L与刀具半径d成反比，与磨削深度成正比。经济型数控铣床的加工过程中，通常L的取值范围为：L=（0.6～0.9）d。
（3）磨削速率v（m/min）。提升v也是提升生产效率的一个举措，但v与刀具耐用度的关系比较密切。随着v的减小，磨削热下降，刀具耐用度大幅下滑，故v的选择主要取决于刀具耐用度。另外，磨削速率与加工材料也有很大关系，比如用立铣刀切削合金钢时，v可采用8m/min左右；而用同样的立铣刀切削铝合金时，v可选200m/min以上。
（4）主轴怠速n（r/min）。主轴怠速通常按照铣削速率v来选取。估算公式为：v=πnd/1000（d——刀具半径，单位mm）。数控铣床的控制面板上通常备有主轴怠速修调（倍率）开关，可在加工过程中对主轴怠速在一定范围内进行调整。
（5）进给速率f（mm/min）。f应按照零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和锥面材料来选择。f的降低也可以提升生产效率。加工表面粗糙度要求低时，f可选择得大些。在加工过程中，f也可通过车床控制面板上的修调开关进行人工调整，而且最大进给速率要遭到设备挠度和进给系统性能等的限制。
随着数控铣床在生产实际中的广泛应用，数控编程早已成为数控加工中的关键问题之一。在数控程序的编制过程中，要在人机交互状态下即时选择刀具和确定铣削药量。因而，编程人员必须熟悉刀具的选择方式和磨削药量的确定原则，进而保证零件的加工质量和加工效率，充分发挥数控机床的优点，提升企业的经济效益和生产水平。
白钢刀:
①刀具半径越大，怠速越慢；同一类型的刀具，刀杆越长，吃刀量就要减少，否则容易弹刀而形成过切。
②白钢刀怠速不可过快，进给速率不可过大。
③白钢刀容易锈蚀，开粗时少用白钢刀。
飞刀:
①不同的飞刀材料其参数值也不相同，不同的刀具厂生产的飞刀其厚度也略有不同。另外，刀具的参数值也质数控机床或加工中心的性能和加工材料的不同而不同，所以刀具的参数一定要按照鞋厂的实际情况来设定。
②飞刀的刚性好，吃刀量大，最适宜模胚的开粗。另外，飞刀精加工崎岖面的质量也十分好。
③飞刀主要是镶刀粒的，没有侧刃，如图1-6所示。
合金刀:
①合金刀刚性好，不易形成弹刀，用于精加工磨具的疗效最好。
②合金刀和白钢刀一样有侧刃，精铣铜公直壁时常常使用其侧刃。
