摘 要：隨著制造業(yè)技術的不斷發(fā)展，人們對于產(chǎn)品的制作質量要求越來越高，通過在產(chǎn)品的制作過程中引入多軸加工技術能夠有效的確保產(chǎn)品的制作精度。本文對多軸加工技術以及多軸編程中的關鍵參數(shù)：投影矢量、驅動方法、刀軸矢量等進行了比較全面的論述，在此基礎上對UG軟件的"可變輪廓銑"和"MILL_MULTI_BLADE"兩個多軸加工策略進行了詳細介紹，對從事產(chǎn)品制造的技術人員具有一定的參考價值。

關鍵詞：多軸加工；可變輪廓銑；刀路軌跡

1 前言

多軸加工是指在三軸加工的基礎上，通過增加一定數(shù)量的旋轉軸，增加一個旋轉軸則為四軸加工，增加兩個旋轉軸則為五軸加工。在實際的加工工作中，多軸加工技術常被用于復雜型面零件的加工，其中最常用的多軸加工技術就是五軸聯(lián)動加工技術。五軸加工技術在加工復雜零件時，編程非常復雜、程序量比較大，采用手工編程的方式具有非常大的難度，其編程質量難以得到有效保障。因此，一般需要借助CAD/CAM類型的軟件，本文中所采用的軟件就是美國的Unigraphics公司的UG軟件。UG軟件具有編程效率高、全面等優(yōu)點，被廣泛的應用于各類多軸零件的加工編程中。

2 投影矢量

投影矢量是由驅動面或者驅動邊界生成的驅動點，這些點投射到零件上，就好比太陽照射物體后在地面留下影子。其中物體就代表著驅動面，地面代表零件，太陽照射零件的這個射線就稱之為投影矢量。若把物體的不同部位標記成驅動點，就能在地面的影子中找到驅動點相對應的影子，隨著太陽位置的不斷變化物體在地面上的投影也跟著發(fā)生相應的變化，這是因為投影矢量發(fā)生了一定的變化，進而導致驅動點的影子位置也發(fā)生變化。投影矢量允許定義驅動點投影到部件表面的方式，和刀具接觸的部件表面?zhèn)?。它定義的是驅動點的范圍。

投影矢量直接影響著切觸點具體的位置分布，在比較理想的投影方向上生成的切觸點應具有以下的特點，在曲率較小的地方切觸點的數(shù)量較少，而在曲率變化較大的地方切觸點的數(shù)量較多，唯有這樣的分布特點才能確保曲面的加工精度符合要求，比較常見的投影矢量主要有以下幾種：

（1）I，J，K定義：通過定義一個相對于坐標系原點矢量的投影方向，例如坐標（0，0，1）代表的是沿著Z軸正方向的投影。

（2）兩點定義：采用兩個點來決定投影的方向。

（3）指向中心線：從零件表面開始延伸直到制定直線位置的投影矢量。

（4）垂直于驅動曲面：要確保投影矢量與驅動曲面保持垂直，這種類型的投影矢量能夠將所有驅動點比較均勻的分布于曲率變化大的零件表面。

3 驅動方法

要想建立“可變輪廓銑”刀軌，首先需要對驅動幾何和零件幾何進行詳細的設計并予以確定，然后在驅動幾何上系統(tǒng)生成相應的驅動點，并將所生成的驅動點沿著投影矢量的方向，投影到零件幾何的表面上，進而明確刀具和零件幾何之間的“接觸點”，即可形成相應的刀軌。按照驅動方法的選項對驅動幾何和驅動點進行相應的定義，在實際工作中，驅動方法的選取要充分參考零件的幾何形狀、刀軸和投影矢量等，進而選擇最適宜的驅動方法。當驅動方法選定后，才可進行驅動幾何體的選擇。在UG9.0“可變輪廓銑”加工策略提供的驅動方法有多種，主要有：曲線/點、螺旋式、邊界、曲面、流線、刀軌、徑向切削、外形輪廓銑以及用戶自定義等。具體選用何種類型的驅動方法，要依據(jù)加工零件的表面形狀和復雜程度進行綜合考慮，進而選取最適宜的驅動方法。

4 刀軸矢量

刀軸矢量是指從刀尖方向指向刀具夾持器方向的矢量，固定刀軸能夠確保在零件加工過程中刀軸的矢量始終唯一，可變刀軸是指在零件加工過程中，刀軸的位置會隨著加工進度發(fā)生一定的變化。多軸加工技術的關鍵就是刀軸矢量在零件加工過程中會按照一定的規(guī)律發(fā)生變化，通過變化工作臺和主軸即可實現(xiàn)刀具軸的變化。在選擇刀軸矢量時要遵循以下原則：有利于提高切削效率、有利于提高加工質量和有利于避免刀具干涉問題等，在零件的實際生產(chǎn)工作中，還要結合零件生產(chǎn)的實際情況進行綜合選擇。

5 多軸加工策略

5.1 “Mill_multi_blade”葉輪加工策略

Mill multi blade是UG軟件中針對于葉輪、葉盤的加工，具有高效的葉輪加工工序，能夠創(chuàng)建的加工工序主要有：多葉片粗加工、輪轂精加工、葉片精加工、圓角精加工等。其中多葉片粗加工的目的是將相鄰葉片間的多余材料進行最大程度的切除，進而為下一步的精加工建立良好的基礎；輪轂精加工是對輪轂面進行精加工；葉片精加工是對葉片和分流葉進行精加工；圓角精加工是對葉片的圓角進行精加工，加工圖如下所示。

5.2 “可變輪廓銑”多軸加工策略

可變輪廓銑是指在零件的加工過程中，刀軸的軸線方向隨著加工進度的進行而不斷改變，進而有效的改善工作過程中刀具的受力情況，從而生成復雜曲面的多軸加工軌跡，加工策略的關鍵參數(shù)包括：驅動方法、投影矢量和刀軸，加工圖如下所示。

4 結語

總而言之，在加工復雜的零件時采用基于UG的多軸加工技術，在進行多軸編程時，一定要充分理解各相關參數(shù)的功用，這樣才能編制出契合實際要求的高效刀路軌跡，進而確保其加工精度符合要求，從而制作出質量合格的零件。

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作者簡介：

張超（1979.11--）；性別：男，籍貫：河南鄭州，學歷：本科，畢業(yè)于徐州師范大學；現(xiàn)有職稱：講師；研究方向：機械設計與制造.