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NX CAM是UGS的一套集成化的数字化制造和数控加工应用解决方案。UG CAM是把虚拟模型变成真实产品很重要的一步，即把三维模型表面所包含的几何信息，自动通过计算变成数控机床加工所需要的代码，从而精确地完成产品设计的构想。
课堂讲解
课时区间1：数控加工工艺基础
数控加工与通用机床加工相比较，在许多方面遵循的原则基本一致。但由于数控机床本身自动化程度较高，控制方式特殊，设备费用也高，在实际加工过程中，造成失误的主要原因多为工艺方面考虑不周及计算与编程时粗心大意，因此在编程前做好工艺分析规划是十分必要的。
工艺设计是对工件进行数控加工的前期准备工作，必须在程序编制工作之前完成。因此只有在工艺设计方案确定以后，编程才有依据。否则，由于工艺方面的考虑不周，将可能造成数控加工的错误。工艺设计不好，往往会成倍增加工作量，有时甚至要推倒重来。可以说，数控加工工艺分析决定了数控程序的质量。因此，编程人员一定要先把工艺设计做好，不要急于考虑编程。
根据实际应用中的经验，数控加工工艺设计主要包括下列内容：
● 选择并决定零件的数控加工内容。
● 零件图样的数控加工分析。
● 数控加工的工艺路线设计。
● 数控加工工序设计。
● 数控加工专用技术文件的编写。
数控加工工艺的一般流程如图1-1所示。
图1-1 数控加工工艺一般流程
根据数控加工的特点，加工工序的划分一般可按下列方法进行。
方法一：以同一把刀具加工的内容划分工序
有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如控制系统的限制（主要是内存容量）、机床连续工作时间的限制（如一道工序在一个班内不能结束）等。此外，程序太长会增加出错率，查错与检索困难。因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。
方法二：以加工部分划分工序
对于加工内容很多的零件，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内型、外型、曲面或平面等。
方法三：以粗、精加工划分工序
对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生较大的变形而需要进行矫形，因此一般来说凡要进行粗、精加工的工件，都要将工序分开。
加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位安装与夹进的需要来考虑，重点是工件的刚性不被破坏。
顺序安排一般应按下列原则进行：
● 上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。
● 先进行内型腔加工工序，后进行外型腔加工工序。
● 在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏小的工序。
培训师提醒：
以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好连续进行，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数。
课时区间2：加工刀具的选择
应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量及其他相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是适用、安全、经济。
下面对部分常用的铣刀作简要的说明，供读者参考。
圆柱铣刀主要用于卧式铣床加工平面，一般为整体式，如图1-2所示。该铣刀材料为高速钢，主切削刃分布在圆柱上，无副切削刃。该铣刀有粗齿和细齿之分。粗齿铣刀齿数少，刀齿强度大，容屑空间大，重磨次数多，适用于粗加工；细齿铣刀齿数多，工作较平稳，适用于精加工。圆柱铣刀的直径范围为50～100mm，齿数为6～14个，螺旋角为30°～45°。当螺旋角为0°时，螺旋刀齿变为直刀齿，目前生产上应用较少。
面铣刀主要用于立式铣床上加工平面、台阶面等。面铣刀的主切削刃分布在铣刀的圆柱面或圆锥面上，副切削刃分布在铣刀的端面上。面铣刀按结构可以分为整体式面铣刀、硬质合金整体焊接式面铣刀、硬质合金机夹焊接式面铣刀、硬质合金可转位式面铣刀等形式。如图1-3所示是硬质合金整体焊接式面铣刀。该铣刀是由硬质合金刀片与合金钢刀体经焊接而成，其结构紧凑，切削效率高，制造较方便。面铣刀刀齿损坏后，很难修复，所以应用不多。
图1-2 圆柱铣刀
图1-3 面铣刀
立铣刀主要用于立式铣床上加工凹槽、台阶面、成型面（利用靠模）等。如图1-4所示为高速钢立铣刀。该立铣刀的主切削刃分布在铣刀的圆柱面上，副切削刃分布在铣刀的端面上，且端面中心有顶尖孔，因此，铣削时一般不能沿铣刀轴向做进给运动，只能沿铣刀径向做进给运动。立铣刀有粗齿和细齿之分，粗齿齿数为3～6个，适用于粗加工；细齿齿数为5～10个，适用于半精加工。立铣刀的直径范围为2～80mm。柄部有直柄、莫氏锥柄、7:24锥柄等多种形式。立铣刀应用较广，但切削效率较低。
图1-4 立铣刀
键槽铣刀主要用于立式铣床上加工圆头封闭键槽等，如图1-5所示。键槽铣刀外形似立铣刀，端面无顶尖孔，端面刀齿从外圆开至轴心且螺旋角较小，增强了端面刀齿强度。端面刀齿上的切削刃为主切削刃，圆柱面上的切削刃为副切削刃。加工键槽时，每次先沿铣刀轴向进给较小的量，然后再沿径向进给，这样反复多次，就可完成键槽的加工。由于该铣刀的磨损是在端面和靠近端面的外圆部分，所以修磨时只需修磨端面切削刃，这样，铣刀直径可保持不变，使加工键槽精度提高，铣刀寿命加长。键槽铣刀的直径范围为2～63mm。
图1-5 键槽铣刀
三面刃铣刀主要用于卧式铣床上加工槽、台阶面等。三面刃铣刀的主切削刃分布在铣刀的圆柱面上，副切削刃分布在两端面上。三面刃铣刀按刀齿结构可分为直齿、错齿和镶齿3种形式。如图1-6所示是直齿三面刃铣刀。该铣刀结构简单，制造方便，但副切削刃前角为零度，切削条件较差。三面刃铣刀直径范围为50～200mm，宽度为4～40mm。
角度铣刀主要用于卧式铣床上加工各种角度槽、斜面等。角度铣刀的材料一般是高速钢。角度铣刀根据本身外形不同，可分为单刃铣刀、不对称双角铣刀和对称双角铣刀3种形式。如图1-7所示是单角铣刀。圆锥面上的切削刃是主切削刃，端面上的切削刃是副切削刃。角度铣刀的直径范围是40～100mm。
图1-6 三面刃铣刀
图1-7 角度铣刀
模具铣刀主要用于立式铣床上加工模具型腔、三维成型表面等。模具铣刀按工作部分形状不同，可分为圆柱形球头铣刀、圆锥形球头铣刀和圆锥形立铣刀3种形式。如图1-8所示是圆柱形球头铣刀，如图1-9所示是圆锥形球头铣刀。在这两种铣刀的圆柱面、圆锥面和球面上的切削刃均为主切削刃，铣削时不仅能沿铣刀轴向做进给运动，也能沿铣刀径向做进给运动，而且球头与工件接触往往为一点，这样，铣刀在数控铣床的控制下，就能加工出各种复杂的成型表面，所以其用途独特，很有发展前途。如图1-10所示为圆锥形立铣刀，其作用与立铣刀基本相同，只是该铣刀可以利用本身的圆锥体，方便地加工出模具型腔的出模角。
图1-8 圆柱形球头铣刀
图1-9 圆锥形球头铣刀
图1-10 圆锥形立铣刀
培训师提醒：
加工中心上用的立铣刀主要有3种形式：球头刀（R=D/2）、端铣刀（R=0）和R刀（R<D/2）（俗称【牛鼻刀】或【圆鼻刀】），其中D为刀具的直径、R为刀角半径。某些刀具还可能带有一定的锥度A。
课时区间3：走刀路线的选择
走刀路线是刀具在整个加工工序中相对于工件的运动轨迹，不但包括了工序的内容，而且也反映出工序的顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。因此，在确定走刀路线时最好画一张工序简图，将已经拟定出的走刀路线画上去（包括进刀、退刀路线），这样可为编程带来不少方便。
工序顺序是指同一道工序中，各个表面加工的先后次序。它对零件的加工质量、加工效率和数控加工中的走刀路线有直接影响，应根据零件的结构特点和工序的加工要求等合理安排。
工序的划分与安排一般可按走刀路线来进行，在确定走刀路线时，主要遵循以下原则。
原则一：应能保证零件的加工精度和表面粗糙度要求
如图1-11所示，当铣削平面零件外轮廓时，一般采用立铣刀侧刃切削。刀具切入工件时，应避免沿零件外廓的法向切入，而应沿外廓曲线延长线的切向切入，以免在切入处产生刀具的刻痕而影响表面质量，保证零件外廓曲线平滑过渡。同理，在切离工件时，也应避免在工件的轮廓处直接退刀，而应该沿零件轮廓延长线的切向逐渐切离工件。
铣削封闭的内轮廓表面时，若内轮廓曲线允许外延，则应沿切线方向切入、切出。若内轮廓曲线不允许外延（如图1-12所示），刀具只能沿内轮廓曲线的法向切入、切出，此时刀具的切入、切出点应尽量选在内轮廓曲线两几何元素的交点处。当内部几何元素相切无交点时，为防止刀补取消时在轮廓拐角处留下凹口，刀具切入、切出点应远离拐角。
图1-11 外轮廓铣削
图1-12 内轮廓铣削
如图1-13所示为圆弧插补方式铣削外整圆时的走刀路线图。当整圆加工完毕时，不要在切点处直接退刀，而应让刀具沿切线方向多运动一段距离，以免取消刀补时，刀具与工件表面相碰，造成工件报废。铣削内圆弧时也要遵循从切向切入的原则，最好安排从圆弧过渡到圆弧的加工路线（如图1-14所示），这样可以提高内孔表面的加工精度和加工质量。
图1-13 铣削外整圆
图1-14 铣削内圆弧
对于孔位置精度要求较高的零件，在精镗孔系时，镗孔路线一定要注意各孔的定位方向一致，即采用单向趋近定位点的方法，以避免传动系统反向间隙误差或测量系统的误差对定位精度的影响。
铣削曲面时，常用球头刀采用行切法进行加工。所谓行切法，是指刀具与零件轮廓的切点轨迹是一行一行的，而行间的距离是按零件加工精度的要求确定的。
对于边界敞开的曲面加工，可采用两种走刀路线。如发动机大叶片，采用如图1-15（a）所示的加工方案时，每次沿直线加工，刀位点计算简单，程序少，加工过程符合直纹面的形成，可以准确保证母线的直线度。当采用如图1-15（b）所示的加工方案时，符合这类零件数据给出情况，便于加工后检验，叶形的准确度较高，但程序较多。由于曲面零件的边界是敞开的，没有其他表面限制，所以边界曲面可以延伸，球头刀应由边界外开始加工。
对于槽形铣削，若为通槽，可采用行切法来回铣切，走刀换向在工件外部进行，如图1-16(a)所示。若为封闭凹槽，可有图1-16（b）、（c）、（d）所示三种走刀方案。图1-16（b）为行切法，图1-16（c）为环切法，图1-16（d）为先用行切法，最后用环切法一刀光整轮廓表面。这三种方案中，图1-16（b）方案最差，图1-16（d）方案最好。
为提高工件表面的精度和减小粗糙度，可以采用多次走刀的方法，精加工余量一般以0.2～0.5mm为宜。而且精铣时宜采用顺铣，以减小零件被加工表面粗糙度的值。
图1-16 槽铣削的路线选择
对于槽形铣削（如图1-17所示），若封闭凹槽内还有形状凸起的岛屿，则以保证每次走刀路线与轮廓的交点数不超过两个为原则，按图1-17（a）的方式将岛屿两侧视为两个内槽分别进行切削，最后用环切方式对整个槽形内、外轮廓精切一刀。
若按图1-17（b）方式，来回地从一侧顺次铣切到另一侧，必然会因频繁地抬刀和下刀而增加工时。如图1-17（c）所示，当岛屿间形成的槽缝小于刀具直径，则必然将槽分隔成几个区域，若以最短工时考虑，可将各区视为一个独立的槽，先后完成粗、精加工后再去加工另一个槽区；若以预防加工变形考虑，则应在所有的区域完成粗铣后，再统一对所有的区域先后进行精铣。
图1-17 带岛屿的槽形铣削
原则二：应使走刀路线最短
如图1-18所示是正确选择钻孔加工路线的例子。按照一般习惯，总是先加工均布于同一圆周上的8个孔，再加工另一圆周上的孔（图1-18（a））。但对点位控制的数控机床而言，要求定位精度高，定位过程尽可能快，因此应按空程最短来安排走刀路线（图1-18（b）），以节省时间。
图1-18 最短加工路线的选择
课时区间4：切削用量的确定
合理选择切削用量对于发挥数控机床的最佳效益至关重要。选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，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，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、刀具说明书、切削用量手册，并结合经验而定。
其也称背吃刀量，在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，t等于加工余量，这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。
在编程中切削宽度称为步距，一般切削宽度L与刀具直径D成正比，与切削深度成反比。在粗加工中，步距取的大有利于提高加工效率。在使用平底刀进行切削时，一般L的取值范围为：L=（0.6～0.9）D。使用圆鼻刀进行加工时，刀具直径应扣除刀尖的圆角部分，即d=D-2r（D为刀具直径，r为刀尖圆角半径），而L可以取（0.8～0.9）d。在使用球头刀进行精加工时，步距的确定应首先考虑所能达到的精度和表面粗糙度。
也称单齿切削量，单位为m/min。提高V c 值也是提高生产率的一个有效措施，但V c 与刀具耐用度的关系比较密切。随着V c 的增大，刀具耐用度急剧下降，故V c 的选择主要取决于刀具耐用度。一般好的刀具供应商都会在其手册或者刀具说明书中提供刀具的切削线速度推荐参数V c 。另外，切削速度V c 值还要根据工件的材料硬度来作适当的调整。例如用立铣刀铣削合金刚30CrNi2MoVA时，V c 可采用8m/min左右；而用同样的立铣刀铣削铝合金时，V c 可选200m/min以上。
主轴转速的单位是r/min，一般根据切削速度V c 来选定。计算公式为：
其中，D c 为刀具直径（mm）。在使用球头刀时要作一些调整，球头铣刀的计算直径D eff 要小于铣刀直径D c ，故其实际转速不应按铣刀直径D c 计算，而应按计算直径D eff 计算。
数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调（倍率）开关，可在加工过程中根据实际加工情况对主轴转速进行调整。
进给速度是指机床工作台在做插位时的进给速度，V f 的单位为mm/min。V f 应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求，以及刀具和工件材料来选择。V f 的增加也可以提高生产效率，但是刀具的耐用度也会降低。加工表面粗糙度要求低时，V f 可选择得大些。进给速度可以按下面的公式进行计算：
其中，V f 表示工作台进给量，单位为mm/min；n表示主轴转速，单位为转/分；z表示刀具齿数，单位为齿；fz表示进给量，单位为mm/齿，fz值由刀具供应商提供。
在数控编程中，还应考虑在不同情形下选择不同的进给速度。如在初始切削进刀时，特别是Z轴下刀时，因为进行端铣，受力较大，同时考虑程序的安全性问题，应以相对较慢的速度进给。