林靜財，楊金健，劉 健

（成都宏明雙新科技股份有限公司，四川成都 610091）

1 引言

在模具制造中，數(shù)控加工經(jīng)常出現(xiàn)負角度曲面（見圖1），負角度曲面如果使用3軸數(shù)控機床加工，加工制造中存在加工盲區(qū)，無法達到使用標準，現(xiàn)從3軸數(shù)控機床使用UG NX加工負角度曲面的方法加工負角度曲面。

圖1 負角度曲面

2 加工負角度曲面的幾種方法

（1）采用3軸數(shù)控銑床配合夾具加工。3軸數(shù)控銑床只具有3個正交移動軸（X、Y、Z軸），在使用UG NX等高加工和區(qū)域銑削情況下，銑削時存在加工盲區(qū)（見圖2），要加工負角度曲面需設(shè)計專用工裝夾具二次裝夾來針對負角度曲面進行銑削。

圖2 加工盲區(qū)

（2）采用電火花機床（EDM）加工。電火花加工，使用工具電極相對于工件作進給運動，將工件電極的形狀和尺寸復(fù)制在工件上，從而加工出所需要的零件。加工時，工具電極和工件分別接脈沖電源的兩極，并浸入工作液中，或?qū)⒐ぷ饕撼淙敕烹婇g隙。通過間隙自動控制系統(tǒng)控制工具電極向工件進給，當兩電極間的間隙達到一定距離時，兩電極上施加的脈沖電壓將工作液擊穿，產(chǎn)生火花放電。

（3）采用5軸數(shù)控機床加工。5軸數(shù)控機床具有X、Y、Z 3個移動軸和任意兩個旋轉(zhuǎn)軸，相對于傳統(tǒng)的3軸加工中心，5軸加工中心的5軸聯(lián)動技術(shù)在加工幾何形狀比較復(fù)雜的工件時，刀具能夠在5個自由度上進行定位和操作。采用5軸加工中心能快速有效的對負角度曲面進行加工。5軸加工中心加工的工件都具有曲面程度高，通過一次裝夾難以加工成型的特點，因此5軸機床可以不改變工件在機床上的位置，對工件的不同側(cè)面進行加工，大大提高異形曲面零件的加工效率及質(zhì)量。

（4）3軸數(shù)控機床使用UG NX中曲面銑削進行加工。

UG NX曲面銑削是采用面投影的方式，是假想一處光源將加工曲面投影在設(shè)置體上，而產(chǎn)生刀路，從而加工負角度曲面達到要求。

3 3軸數(shù)控機床使用UG NX中使用曲面銑削加工負角度曲面方法

3.1 創(chuàng)建刀具

使用3軸數(shù)控機床加工負角度曲面，需要采用圓角盤銑刀，可按需要調(diào)節(jié)刀具大小，圖3為創(chuàng)建刀具頁面，圖4為本文加工所使用刀具參數(shù)。使用UG NX加工編程加工負角度曲面對刀具使用具有共用性，即一種規(guī)格刀具可銑削多種角度的負角度曲面。

圖3 創(chuàng)建刀具頁面

圖4 刀具參數(shù)

3.2 創(chuàng)建投影體

投影體大小是決定銑削時刀路走向、高低及銑削區(qū)域位置的重要參數(shù)（見圖5）。在生成刀具路徑后可通過調(diào)整投影體大小來更改、優(yōu)化刀具路徑。

圖5 投影體

3.3 創(chuàng)建銑削曲面數(shù)控程序

（1）進入UG NX加工界面，創(chuàng)建曲面區(qū)域輪廓銑削工序（見圖6）。

（2）設(shè)置檢查體：檢查體是防止數(shù)控加工中程序出現(xiàn)過切，造成工件報廢而設(shè)置的保護措施（見圖6）。

（3）選擇銑削區(qū)域：選擇指定部件，直接選擇需要銑削的負角度曲面（見圖6）。

（4）選擇驅(qū)動方法：曲面驅(qū)動； 投影矢量：朝向驅(qū)動體（見圖6）。

（5）編輯驅(qū)動方法:指定驅(qū)動幾何體（即創(chuàng)建的投影體見圖5）及銑削方向、步距等（見圖7）。

圖6 創(chuàng)建輪廓銑工序

圖7 創(chuàng)建銑削方向及步距

（6）設(shè)置切削參數(shù)及非切削移動參數(shù)。

（7）生成刀具路徑（見圖8），生成刀具路勁后通過調(diào)整投影體來調(diào)整刀具路徑達到工件要求。

圖8 生成刀具路徑

（8）程序3D仿真：通過3D仿真程序檢查銑削過程中是否存在過切、撞刀及銑削余量過大問題，及銑削后負角度曲面是否銑削到位（見圖9）。

（9）后處理生成NC加工程序（見圖10）。

圖9 3D仿真后銑削成型后效果

圖10 生成的NC后處理程序

4 總結(jié)

通過實踐并結(jié)合眾多中小企業(yè)未配備電火花機床（EDM）及5軸數(shù)控機床的情況，特制作出各種加工機床優(yōu)缺點對比表，如表1所示。

表1 加工負角度曲面對比表

對比表中數(shù)據(jù)得出：在實際加工應(yīng)用中，NG NX曲面加工解決了3軸數(shù)控機床在加工負角度曲面需要特制夾具的問題，經(jīng)過優(yōu)化加工程序使數(shù)控機床能更快捷的達到工件要求，減少了加工制造中的加工時間，減少了由于二次裝夾而產(chǎn)生的精度丟失情況，節(jié)約了加工成本，縮短生產(chǎn)周期。