基于3轴2联动数控铣床加工曲面的方法

1 数控加工曲面的一般方法

　　随着数控技术的发展，数控加工的成本逐步降低，在机械制造领域中数控技术的应用也越来越普及，许多传统加工方式已经被数控加工取代。数控加工编程分为手动和自动2种方式。手动编程可以实现点位加工和简单平面加工，而曲面加工无法用手动方式实现编程，只能用自动编程。在数控机床上加工曲面的步骤为：首先在CAD软件中建模，绘制出曲面的三维图，然后根据零件分析加工工艺，再利用Q蝴软件自动编程，最后利用数控机床加工。微机平台CAD/CAM软件有很多种，例如MasterCAM、SolidWorkS、Cimarcon、Pro/Engineer、CAXA-ME、UG等，这些软件都可以方便地实现建模和自动编程。在自动编程时，针对不同的数控系统会生成相应的刀具轨迹和后处理程序，曲面加工一般要求数控机床为3轴联动及以上，最常见的是3轴联动数控铣床，刀具轨迹生成及后处理都比较方便。如果在加工曲面时受到条件限制，只有3轴2联动数控铣床(3轴2联动数控铣床就是同时可以2轴联动，另外一轴起辅助进刀作用)可供选用，同样可以实现曲面的加工，但在具体自动编程就需要注意一些问题。

2 利用UG软件在3轴2联动数控铣床上加工曲面的方法

　　UG软件是当前世界上最先进的、紧密集成的面向制造业的CAD/CAM/CAE软件，UG提供了多种铣削加工方式，如常用的点位加工、平面加工、型腔加工，固定轴加工、可变轴加工等，针对不同产品用户可以选择最佳加工方法幢J。3轴及以上联动数控铣床可方便地加工曲面，如果利用3轴2联动数控铣床加工曲面，对UG软件自动编程就提出了特别的要求，首先应当选择合适的加工方式，如型腔铣加工和等高轮廓铣加工方式，这2种加工方式都是对工件进行层到层的切削。2轴联动即可完成一层加工，另一轴进行辅助进刀，不可进行例如螺旋进刀等3轴联动方式。

　　利用UG加工曲面的主要步骤如下：(1)零件图样及加工工艺分析；(2)零件CAD几何建模；(3)CAM数据模型建立；(4)生成刀位路径；(5)零件的模拟数控加工；(6)后置处理及程序输出[3|。

3 加工实例

　　下面以图1所示的三维模型曲面的加工具体说明。

　　步骤一，首先对图1所示三维模型利用UG.4进行建模。
　　步骤二，分析模型，确定加工工艺，对此零件进行粗加工和精加工，用型腔铣进行粗加工，然后用等高轮廓铣加工完成零件的精加工。
　　步骤三，进入UG加工环境进行粗加工，创建程序，模板为MILL_CONTOUR。
　　步骤四，刀具类型选择，选择球头铣刀，设置刀具参数。
　　步骤五，创建相应的几何体并设置好几何体，如图2所示。

　　步骤六，创建型腔铣(CAVITY_MILL)进行粗加工操作，首先选择要加工的曲面，再进行铣削方式、自动进退刀、切削参数、加工策略及毛坯余量等的设置。
步骤七，生成粗加工刀轨并进行模拟加工，模拟加工无误，则进入精加工阶段。精加工采用等高轮廓铣，创建精加工等高轮廓铣，生成刀具路径(如图3所示)后，进行模拟加工，检查刀具路径是否有误。最后根据相应的数控系统生成后处理程序，调整数控铣床，在数控铣床上加工。

　　经过后处理生成的程序很长，以下是部分修改后的程序：

　　其他参数的设置不再赘述，生成的程序NC代码是文本格式文件，可保存在计算机中。通常NC代码开头和结尾要进行手工修改才可以用于相应的数控铣床。一切准备就绪后就可以通过计算机把程序传人到数控铣床上进行加工。如果受到数控系统存储容量限制，还可以采用在线加工的方法，即一边传输程序一边完成加工，但程序不会存储到数控系统中。如果需要修改程序，可以打开保存的加工文件重新设置相应的参数，重新生成加工路径和NC代码。

4 结束语

　　本文用实例说明了在3轴2联动数控铣床上加工曲面的可行性，利用文中的程序，在凯恩帝10M系统数控铣床(该机床可进行3轴2联动)上进行实际加工也验证了此结论。总之，如果受到机床设备限制，此方法可以实现简单曲面加工，但此方法有局限性，只适合特定的曲面加工，若要加工复杂特殊的曲面，则必须使用3轴及以上联动数控铣床。