刘建炜，乔龙阳，陈柏良，陈上涛
（阳江职业技术学院机电系，广东 阳江 529500）
摘要：通过分析曲面零件图，得出常规化的工艺路线，在此基础上优化得到更加适合多特征曲面加工的工艺方法，并在UG编程软件上实现，最终验证了其良好的效果。
关键词：曲面加工；工艺路线；优化中图分类号：TG659
0 引言
数控编程能力是数控技能人员的关键能力，其核心就是目前广泛应用的自动编程能力。自动编程具有计算量小、上手快的特点，但它的虚拟化、智能化、集成化使得对其的理解和灵活应用需要有丰富的实践和理论知识。而加工工艺的合理与否是编制出优良程序的前提，并直接关乎零件的加工质量。本文以一曲面零件为例研究曲面数控加工工艺。
1 曲面零件的分析
图1为一个曲面零件图。首先，分析零件找出加工的重点和难点部位。重点部位可以从配合和公差及粗糙度等方面分析；难点部位则从材料和热处理方面分析是否需要对应的切削参数和刀具等，从模型上分别找出极值（如高点、低点、最小曲率部位），判断面与面的交角部位是否是死角（即刀具无法到达的地方）等。加工的重点和难点部位是选取刀具和制定工艺路线的依据。
从该零件图可知，其大致框架是由顶面和围绕其的侧壁组成，顶面为一轴线有角度的圆柱面，侧壁是由拔模竖直面形成，两者以圆角过渡；另外在顶面上有一柱槽，两端由两半球衔接，柱槽同顶面曲面是圆角过渡。总体来说，该零件上有圆柱面、球面、环面这些二次曲面以及拔模面。由上述分析可知，重点是顶面加工，难点是槽的加工及其与顶面过渡圆角的加工。
2 制定工艺路线
加工顺序的安排较灵活，一般会有多种方案，但总的来说都是“粗加工一半精加工一精加工”这样的顺序，有时会结合具体情况做些调整。
图1的曲面零件常规的工艺路线（路线1）是：整个零件粗加工、小刀清理槽一半精顶面、半精槽一顶面和槽整体一次精光一精光侧壁，这样槽和顶面是一起来加工的。
图1的曲面零件还有一种工艺路线（路线2）是把槽和顶面分开来加工。加工的路线是：①整个零件（不含槽）粗加工一半精顶面一顶面精光一精光侧壁；②槽的粗、半精加工和精加工。
路线2把此零件看作两个零件来加工，顶面是以完整的曲面（不含槽的部分）来加工，完成顶面的加工后再对槽单独加工，这样可以保证曲面加工的连贯性，消除路线1中刀具行进到槽的位置时切削力的突变，可以获得更好的加工质量，可这样处理会带来新的问题，即槽的加工可能损伤已精加工的表面。这一问题可以在编程中处理掉，只要设置检查面保护已加工表面即可。路线2是更加合理的方案，但路线2编程的实现有一定难度，需要操作技巧较多，对软件熟练度要求较高。
3编制程序
3.1 建立程序组
把路线2中的加工顺序对应在程序组中就得到了各工序的程序组，内部各工步需建立好刀具、工作部件和毛坯后再定。建立的程序组如图2所示。
3.2 建立刀具
结合上面的分析可以确定需要使用的刀具如下：开粗和侧壁精加工使用D12的平底刀；半精和精光顶面使用B10 R5球刀；曲面槽使用B6R3直接开粗；槽和顶面过渡圆角使用D3平底刀。
3.3 建立工件坐标系、工作部件和毛坯
工件坐标系可以设置在毛坯的顶面或底面，简单起见本例以顶面的中心作为坐标原点。
工作部件需结合工序来选择。工序安排上是将槽单独作为独立的部分来加工的，为此工作部件有2个，即不含槽的工作部件1和带槽的工作部件2，如图3所示。工作部件1的毛坯为对应尺寸90×55×25的长方体，工作部件2的毛坯为工作部件1，以此为基础来加工槽。
3.4设置具体参数
由于工序安排的原因，在具体编程参数设置上有几个要点：
(1)顶面曲面和侧壁间接刀的处理。为了提高两面接合处的光洁度，可以通过设置陡角让二者之间有重合的地方，也就是将顶面投影铣精加工设为660，而侧壁的Z向轮廓铣设为650，这样就有了10的重合。
(2)槽的开粗。此槽尺寸较小，为Φ6 mm，为此直接使用球刀开粗，使用3D轮廓铣的方式进行加工。进刀设为插铣，每次吃刀量为0. 05mm，如图4所示。
(3)槽的圆角加工。由于此时顶面已经加工好，为了防止加工过程对此面过切和损伤，需将顶面作为保护面，使刀路避开此面，也就是将此面选择为检查面，如图5所示。其余部分按照常规处理。
3.5 加工零件
为了提高加工效率，减少换刀次数，在不影响加工质量的前提下，可以调整工序在部件1开粗完后直接精光侧壁。其余工序保持不变。加工出来的曲面零件效果如图6所示。
4结束语
通过把已加工好的部件作为毛坯来加工剩余特征，巧妙地保证了曲面的连贯性，得到了较好的加工质量；把已加工好的面作为检查面，很好地处理了先前加工好的表面的保护问题。通过这一方法有效地处理了多个特征间的连贯加工。
