NX是Siemens PLM Software公司出品的产品工程解决方案，为产品设计及加工过程提供数字化造型和验证手段。NX是紧密集成的CAD/CAE/CAM软件系统，提供从产品设计、分析、仿真、数控程序生成等一整套解决方案。NX CAM是整个NX系统的一部分，它以三维主模型为基础，具有强大可靠的刀具轨迹生成方法，可以完成铣削（2.5轴～5轴）、车削、点位加工、电火花、线切割等的编程。NX CAM是模具数控行业最具代表性的数控编程软件，其最大的特点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，主模型更改设计后，编程只需重新计算即可，NX编程效率高。图6-10为NX加工流程图。
图6-10 NX加工流程图
6.4.1 花形凸模数控加工编程实例要点
本例加工一个比较典型的直壁凸模零件，对于这类零件，在加工编程时，可以采用平面铣加工的方法。在本加工实例中，使用了常用的2.5轴的加工方式，包括平面铣、平面轮廓铣、钻孔等加工方式。通过该实例使读者熟悉NX加工模块中平面铣以及点位加工的应用。
平面铣的几何体要注意边界，边界用于计算刀位轨迹，定义刀具运动的范围，而以底平面控制刀具切削的深度。几何体边界中包含部件边界、毛坯边界、检查边界、修剪边界和底平面5种。
点位加工在大部分情况下是指点位加工。钻孔加工的程序相对来说是比较简单的。由于钻孔的钻头不平，所以钻孔的深度需要增加一定深度。而且在钻孔时也一定要考虑到排屑的问题。
6.4.2 加工零件分析
图6-11所示为某花形凸模，其凸出的部位为一个φ200 mm的大圆形带有6个R10 mm的凹槽，凹槽的圆心处有φ8 mm的通孔。凹槽内在中心孔附近有一个台阶。此工件毛坯为φ300 mm的圆饼，外形精准，材料为45＃钢。工件以底面固定安装在机床上。
图6-11 花形凸模
6.4.3 工艺规划
1）加工原点设置
为方便进行对刀，将工件坐标系设置在顶面的中心，即x、y的坐标原点位于φ300圆的圆心点位置，而z坐标原点在顶平面上。
2）加工工步分析
（1）粗加工。因为该零件的大圆上带有小凹槽，所以采取先用相对较大的刀具进行粗加工，再用较小直径的刀具进行精加工。选择刀具直径为φ20 mm的硬质合金立铣刀，主轴转速设置为2 500 r/min，切削进给为1 200 mm/min。考虑到刀具的切削负荷，所以每刀切削侧向步距取10 mm；分层切削，每层切削深度为1.5 mm。
（2）精加工。对带有凹槽的凸模外形及花形槽外形进行精加工。精加工沿着轮廓进行平面铣，由于精加工时所有几何体均和粗加工时相同，所以选择复制粗加工操作，再通过更改刀具和参数来生成精加工操作。刀具使用φ12 mm的硬质合金平底刀进行加工，采用层铣方式，每层切深为0.5 mm。主轴转速设置为3 000 r/min，进给率为1 000 mm/min。
（3）钻孔加工。凹槽圆心处有一个φ8的通孔。钻孔加工使用φ8 mm的钻头，采用普通钻孔方式，设置主轴转速为300 r/min，进给为50 mm/min。
如表6-3所示为各工步的加工内容与加工方式及刀具和进给、转速等机械参数。
表6-3 花形凸模的数控加工工步
6.4.4 初始设置
1）打开图形并检视
（1）打开模型文件。打开NX，单击“打开文件”按钮
，选择正确的文件，打开零件模型文件follow．prt（图6-12）。
（2）进入建模模块。选择“开始”→“建模”命令，进入建模模块。
（3）检视图形。在工具条上单击
按钮，将图形以正等视方向进行显示，确认工作坐标系原点在圆心位置，所有圆形均在Z＝0的水平面上。按Ctrl＋B键，隐藏中心线。
（4）创建毛坯图形。单击工具条中的“拉伸”按钮
，系统弹出对话框，并提示选择节。选择对象为图形上的大圆，拉伸该截面。
图6-12 打开图形
图6-13 拾取外轮廓线
在“拉伸”对话框中设置参数，如图6-14所示。设置起始值为0，结束值为50。单击“确定”按钮生成一个拉伸实体，如图6-15所示。
图6-14 拉伸参数
图6-15 生成拉伸实体
图6-16 加工环境设置
2）进入加工模块
（1）进入加工模块。选择主菜单中的“开始”→“加工”命令，进入加工界面进行操作。
（2）设置加工环境。进入加工模块，系统会弹出“加工环境”对话框，如图6-16所示。CAM设置为mill＿planar，单击“确定”进入加工环境。
3）创建刀具
（1）创建刀具组。在进入加工模块后，单击工具栏上的“创建刀具”按钮
，开始建立新刀具。系统弹出“创建刀具组”对话框，如图6-17所示，完成如图设置。
（2）输入刀具参数。系统默认新建铣刀为5-参数铣刀，如图6-18所示设置刀具形式参数。
设定直径D为20；端部圆角R1为0；其余选项照默认值设定。最后点击“确定”按钮完成D20刀具创建。
图6-17 创建刀具
图6-18 设置刀具参数
（3）创建新刀具D12。使用相同而方法创建D12的平底铣刀。点击“创建刀具”按钮
，开始建立新刀具。系统弹出“创建刀具组”对话框，名称为D12；刀具参数中设置直径D为12，其余参数按默认设置，创建平底铣刀D12。
（4）创建钻头Z8。再次点击“创建刀具”按钮
，开始建立新刀具。在对话框中选取刀具类型drill，名称Z8，如图6-19所示；在刀具参数中设置直径为8，其余按参数默认设置，如图6-20所示，创建钻头Z8。
图6-19 创建钻头
图6-20 设置钻刀参数
（5）检视刀具。单击“工序导航器”按钮，打开“机床视图”命令。在工序导航器中显示加工刀具次序，并且在下面显示当前已经创建的3个刀具，如图6-21所示。
图6-21 工序导航器
4）编辑几何体
（1）显示几何体视图。打开工序导航器，如图6-22所示。
（2）选择编辑工件。在工序导航器中选择WORKPIECE工件，双击编辑该几何体。
（3）选择几何体类型。选择毛坯几何体图形，如图6-23所示。
图6-22 工序导航器-几何
图6-23 编辑几何体
（4）拾取毛坯几何体。系统在弹出选取“毛坯几何体”时，将光标移动到毛坯几何体模型上，点击毛坯几何体，再点击“确定”，完成对几何体的编辑。
（5）编辑坐标系。在工序导航器中选择MCS＿MILL，并双击鼠标编辑，如图6-24所示。在对话框选择“安全设置选项”，创建XC-YC平面，并设置偏置距离为50，也就是安全距离为50，如图6-25所示。单击“确定”，完成设置。
图6-24 “MCS”对话框
图6-25 设置安全平面
6.4.5 花形凸模粗加工
1）创建平面铣操作
进入加工模块，在工具栏找到“创建工序”按钮
，建立新的操作，如图6-26所示。在该对话框中设置如下：类型选择mill＿planar。子类型选择
平面铣，程序为NC＿PROGRAM；几何体为WORKPIECE；刀具为D20；方法为METHOD；操作名称输入PLANAR＿MILL。确定选项后，进入下一步操作。
2）选择几何体
（1）选取部件几何图形。进入这一步骤的操作，先选取“指定部件边界”图标
，进入设置边界。
①选择边界定义方法。如图6-27所示，选择“曲线/边缘”。
②设置边界参数。系统弹出“创建边界”对话框，设置边界参数如图6-28所示。
图6-26 创建平面铣
图6-27 选择边界定义方法
图6-28 设置边界参数
图6-29 显示边界
③选择第一条边界。单击“成链”按钮，将带有凹槽的圆及凹槽全部选中，完成边界的选择。在“创建边界”对话框中单击“创建下一个边界”按钮，在图形上将显示生成第一条边界，如图6-29所示。
④选择第二条边界。将“创建边界”对话框中的材料侧改为“外部”，单击“成链”按钮，点击花形凹槽，完成串连边界的选择。在“创建边界”对话框中单击“创建下一个边界”按钮，在图形上将显示生成第二条边界。
⑤选择第三条边界。将“创建边界”对话框中单击“平面”下拉菜单，将其改为“用户定义”，系统弹出如图6-30所示的“平面”对话框，设置主平面为ZC，偏移值为－10，单击“确定”按钮返回“创建边界”对话框。将“创建边界”对话框中的材料侧改为“内部”，选取凸台外圆，选取“创建下一个边界”按钮。在图形上将显示生成第三条边界。
⑥选择第四条边界。将“创建边界”对话框中单击“平面”下拉菜单，将其改为“用户定义”，系统弹出“平面”对话框，设置主平面为ZC，偏移值为－10，单击“确定”按钮返回“创建边界”对话框。将“创建边界”对话框中的材料侧改为“外部”，选取凸台内圆，选取“确定”按钮。在图形上将显示生成第四条边界，得到如图6-31所示图形。
图6-30 定义平面
图6-31 定义的部件边界
（2）选取毛坯几何体。在平面铣对话框中选取“指定毛坯边界”图标
，进入对话框设定毛坯几何图形。更改边界选择为“曲线/边缘”（图6-32），因为毛坯的材料侧是切削部分，所以与部件几何体的材料侧定义应该是相反的。生成的毛坯边界如图6-33所示。
图6-32 毛坯边界参数
图6-33 定义的毛坯边界
（3）选择检查几何体。选取平面铣对话框中的“指定检查边界”图标
，进入设定检查边界几何图形。更改边界选择为“曲线/边缘”，将“创建边界”对话框中单击“平面”下拉菜单，将其改为“用户定义”，系统弹出“平面”对话框，设置主平面为ZC，偏移值为－16，如图6-34所示，单击“确定”按钮返回“创建边界”对话框，将“创建边界”对话框中的材料侧改为“内部”。
在绘图区依次拾取凹槽边界的六个圆弧，完成选择后，在“创建边界”对话框中单击“确定”完成边界定义。生成的检查边界如图6-35所示。
图6-34 定义平面
图6-35 检查几何体
（4）设定底平面。选取平面铣对话框中的“指定底面”图标
，单击“平面”，如图6-36所示设置，参考XC-YC平面，指定偏置距离为－20，生成图形显示底平面位置，如图6-37所示。
图6-36 定义底平面
图6-37 显示底平面
3）设置操作对话框参数
（1）切削方式与进退刀方式。切削方式选择跟随部件方式，设置步距确定方式如图6-38所示。自动进刀设置如图6-39所示，自动退刀与进刀相同。
图6-38 余量设置
图6-39 自动进刀/退刀设置
（2）设置切削深度与进给参数。单击“切削层”进行切削深度参数设置，最大值为2，如图6-40所示。在进给参数中选取“进给率与速度”按钮，设置主轴转速为2 200 r/min，进给1 200 mm/min，其余设置如图6-41所示。
图6-40 切削深度参数设置
图6-41 进给与速度设置
4）生成刀路轨迹并检视
（1）生成刀路轨迹。在完成平面铣的设置以后，单击“生成轨迹”按钮
计算生成刀路轨迹。平面铣刀路最后生成如图6-42所示。
图6-42 平面铣刀路轨迹
（2）检视刀路与确认刀轨。在完成上述各个步骤后，还需要将图形通过旋转、平移和放大来检查刀路轨迹是否正确。在平面铣对话框中可将刀路轨迹进行可视化检验，确认轨迹是否正确。
（3）确认操作。当确认生成刀路轨迹后，在工序导航器中将会出现新刀路轨迹的信息。
6.4.6 花形凸模精加工
由于精加工使用的所有加工几何体与粗加工相同，选择复制粗加工的操作，改变一些设置参数。下面简单介绍一下精加工在设置参数上的方法。
精加工选择φ12的平底刀，切削方式上改为轮廓方式，切削余量除内公差与切出公差为0.03，其余参数都为0。切削深度方面，最大值为4，最小值为1。
设置进给参数，主轴转速改为3 000 r/min，剪切速度为1 000 mm/min。最终生成的精加工刀路轨迹如图6-43所示。
图6-43 精加工刀路轨迹
6.4.7 钻孔加工
1）创建点位加工操作
在工具栏的创建工具条中，单击“创建操作”按钮
，开始进行新操作的建立，在类型的下拉菜单中选择drill；其余设置如图6-44所示。
图6-44 “创建操作”对话框
图6-45 点到点几何体
2）选取点位加工几何
（1）选取加工点。在点位加工操作对话框中，选取“指定孔”图标
，弹出如图6-45所示对话框，点击“选择”按钮，弹出点位选择对话框，选择6个R6的凹槽圆弧（图6-46）。
（2）指定加工表面与工件底面。选取点位加工操作对话框中的“指定顶面”图标
，选择ZC主平面，指定偏置距离为－20。选取点位加工操作对话框中的“指定底面”图标
，选择ZC主平面，指定偏置距离为－30。
图6-46 选择的加工点位
3）设置循环控制参数
在操作对话框中，单击“类型”下拉列表框，选择“标准钻”，设定为以标准钻削方法加工。系统将弹出“指定参数组”对话框，设定参数组为1，单击“确定”按钮，在弹出的如图“Cycle参数”对话框中单击“穿过底面”按钮，设置钻孔深度为穿透底平面。设置退刀距离为30。
4）设置钻孔操作参数与生成刀路
（1）设置一般参数与进给参数。如图6-47所示，在操作对话框中设定最小间距为3；通孔的深度偏置值为1.5；盲孔深度偏置为0。
在对话框中，单击“进给率与速度”按钮进行设置，如图6-48所示设置。
图6-47 钻孔加工参数设置
图6-48 进给与速度设置
（2）生成刀路轨迹并检视。在全部设置完后点击“生成刀路”按钮生成刀路轨迹，并需要像粗加工一样检查所生成的刀路轨迹是否有误。图6-49所示为实体模拟结果。
图6-49 实体模拟结果图
思考与练习
1.在数控机床中，刀具和运动指令的控制一般采用哪两种方式？有何区别？
2.准备功能G代码的模态和非模态有什么区别？
3.试分析比较常用的几种数控编程方法，简要说明其原理和特点。
4.简要叙述数控加工编程的基本过程及其主要工作内容。
5.举例说明切触点、刀具轨迹和刀位文件的概念。
6.什么是机床坐标系？什么是工件坐标系？它们是如何建立的？
7.解释以下各程序段的意义。
（1）N005 G01 X120.7 F120．
（2）N010 G00 X35.8 Y60.9 S1200
（3）N100 T06 M06
N105 G43 H06
（4）N080 G03 X0．Y－12.5 I－15．J0．
N090 G02 X－12.5 Y0．I0．J12．
8.编写钻孔的数控加工程序，如图6-50所示的四个孔。
说明：①将程序零点设在如图6-50所示O位置；②Z的零点设在工件上表面。
图6-50 钻孔零件图
图6-51 铣削零件图
9.编写工件的外轮廓的精加工程序，如图6-51所示。刀具直径为25 mm的立铣刀，进给为70 mm/min，主轴转速800 r/min。
说明：①将程序零点设在如图6-51所示位置；②Z的零点设在工件上表面。
10.什么是后置处理？图形交互式编程为什么要进行加工路径后置处理？经过后置处理的加工程序与手工编写的加工程序有何异同？
11.数控加工仿真有哪几种基本类型？各自的意义和作用是什么？
12.简要叙述基于NX进行数控编程的一般步骤。
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