复杂零件的三维造型设计及数控加工

　　随着当今世界科学技术的飞速发展，数控加工技术广泛应用制造业中。对于加工形状简单、计算量不大、程序段较少的零件，采用手工编程比较合适。但对于几何形状复杂的零件，由于编程计算量大，容易出错，有时甚至无法编出程序，因此采用自动编程的方法编制程序。编程的软件较多，CAXA制造工程师(简称CAXA-ME)有易学好用的特点，它可以对复杂零件造型，自动生成加工轨迹和G代码(NC程序)。并能够进行轨迹仿真操作和轨迹的编辑、修改。对于需要在四轴数控机床上加工的部分，将其G代码导入VERICUT中，且仿真验证，就能够有效地避免刀具与机床、工件、夹具等干涉、碰撞或过切问题。CAXA-ME和VERICUT软件结合使用，为复杂零件的数控加工方案和生产提供了可行性和安全性。本文选取图1所示的典型复杂零件，该零件需要进行轮廓粗精加工、铣球面、在圆柱面上铣凹槽、凸台、钻孔、攻螺纹等多个工步。

图1 复杂零件

1 基于CAXA-ME的零件的实体造型

　　分析图1零件，主要绘制三个球面，圆柱面凹槽、孔等。绘制方法主要通过拉伸增料、除料、环形阵列等工具，特别是阵列用的较多，这里强调的是先绘制旋转轴，选择环形阵列图标，选取两个拉伸除料的特征，拾取旋转轴，旋转角度为120°，旋转个数为3个。复杂零件造型如图2所示。

图2 零件造型

2 自动生成加工轨迹

　　零件造型后，即可利用CAXA-ME系统提供的多种形式的走刀路线生成的功能进行数控编程。CAXA制造工程师中提供了十余种走刀路线牛成的方法。用户可以根据所要加工工件的形状特点、不同的工艺要求和精度要求，灵活地选用系统中提供的各种加工方式和加工参数等，方便快速地生成所需要刀具的切削路径。

　　2.1 平面区域加工

    　　区域粗加工的操作步骤一样，只是修改合适的切削参数。以平面区域加工为例，分析其走刀路线形成过程：

　　(1)单击实体边界图标，拾取要加工的表面。

　　(2)建立坐标系，点击创建坐标系按钮，，拾取图形上的三个点，坐标系名为g，单击确定，即创建了一个新的坐标系。

　　(3)点击工具栏的“加工”>常用加工>平面区域粗加工>弹出“平面区域粗加工”中对话框，设置各参数，如修改里面的顶层高度为0，底层高度为25，选用中8的立铣刀，单击确定按钮。然后左键拾取轮廓曲线，选择方向，右键确定。圆柱凹槽走刀路线如图3所示。

图3 圆柱凹槽的走刀路线